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DEVIS

Mode fonctionnement & catalyse des enzymes

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CHAMP D’ACTION DES ENZYMES XBEE

XBEE améliore la combustion de nombreux types de carburants, qu’il s’agisse de gasoil, de biocarburants, d’essence avec ou sans bioethanol, mais aussi de fiouls lourds. De manière générale, XBEE semble agir plus rapidement sur les carburants à forte teneur en aromatiques, en particulier en hydrocarbures aromatiques polynucléaires (HAP), comme les gazoles marins (30 à 35% d’aromatiques). Ce qui n’exclut pas des performances tout à fait intéressantes et vérifiées sur des carburants à moindre concentration en aromatiques (carburants à basse teneur en soufre de 10 à 17% pour exemple).

La recherche en enzymologie

« Nous avons désormais plus de 20 ans d’expérience, que ce soit sur le terrain ou en laboratoire, avec les enzymes qui sont la base de la technologie XBEE.

Nous avons mené de nombreuses études en laboratoire afin de vérifier les effets de ce produit unique. Ces études indépendantes ont avant tout servies à démontrer l’efficacité de XBEE à purifier les carburants et améliorer la combustion, ainsi que nettoyer les moteurs et aider à la préservation de l’environnement.

Dans les années 1970 et 1980, de nombreuses recherches d’ordre académique ont été effectuées afin de mieux comprendre le fonctionnement des enzymes en interaction avec les hydrocarbures, en particulier dans le domaine du nettoyage des marées noires et la désulfurisation du pétrole.

La recherche sur la mécanique des enzymes et le développement des théories expliquant la fonction de ces enzymes au niveau moléculaire est beaucoup plus récente et fait régulièrement l’objet de nouvelles découvertes…« 

 

CATALYSE ENZYMATIQUE

Elle consiste en la neutralisation d’un atome chargé électriquement, qui est ensuite transporté sur une coenzyme vers une autre molécule. La capacité d’une enzyme se calcule par le nombre de nouveaux produits créés en une minute.

En appliquant cette théorie à l’utilisation de XBEE dans les carburants : XBEE est donc l’enzyme, les molécules d’hydrocarbures sont les substrats, les ions métalliques présents dans le carburant font office de coenzymes et permettent de stabiliser la transition d’un groupe de molécules ou d’atomes à un autre.
Les sites récepteurs à l’intérieur de la structure tridimensionnelle des enzymes sont attirés vers certains sites actifs des substrats, pouvant être des liaisons de carbone dans des aromatiques polycycliques ou des molécules de HAP. L’enzyme se fixe sur le site, selon un procédé appelé repliement de protéines, et s’étend autour du substrat. Un transfert d’électrons se produit alors, altérant la structure de l’hydrocarbure. Une fois le transfert effectué, l’enzyme relâche le substrat et renouvelle l’opération avec une autre molécule.
L’enzyme étant beaucoup plus grande qu’une molécule d’hydrocarbure, il lui est possible d’interagir avec des centaines de substrats en même temps. Elle ne disparaît pas lors de cette interaction, mais seulement au moment de la combustion avec les autres molécules d’hydrocarbures.

Un hydrocarbure est composé de trois grandes « pièces » : l’hydrogène, le carbone et le soufre. L’hydrogène est la partie du carburant qui brûle le plus vite et ne laisse aucune trace, si ce n’est que quelques molécules d’eau à l’échappement. Le carbone brûle plus lentement et se transforme généralement en CO2 lorsque le combustion est complète, ou du CO et des suies carboniques lorsqu’il est partiellement imbrûlé. Enfin, le soufre est le dernier élément à brûler et ses résidus à l’échappement sont les plus toxiques, les SOx, SO2 en grande majorité.

Au moment de la combustion, une certaine quantité d’énergie est nécessaire à l’allumage des gouttelettes de carburant. De l’énergie thermique est alors libérée au cours de la phase de transition de l’électron, qui passe d’une molécule complexe d’hydrocarbure à un stade élémentaire plus simple, et la vague de gaz chaud en expansion pousse le piston. Cette énergie utilisée lors de la phase d’allumage n’est pas utilisée pour la poussée et peut se transformer en chaleur radiante résiduelle, contribuant ainsi à la formation de NOx.

Les enzymes synthétases affaiblissent les liaisons entre les atomes d’hydrogène et de carbone. Tandis que les enzymes isomérases modifient la molécule du substrat en fixant des atomes d’oxygène sur la structure affaiblie du carbone. Ce qui a pour effet d’hyper-oxygéner le carburant au moment de la combustion, faisant réagir le carbone avec l’O2 et augmentant la libération de dioxyde de carbone par rapport au monoxyde de carbone. Cette augmentation de CO2 ne s’observe pas lors de l’utilisation de XBEE, car la réduction générale de consommation de carburant permet de réduire la signature des émissions. Cela permet de réduire la quantité d’énergie nécessaire à l’allumage, permettant donc de conserver le maximum d’énergie thermique pour la poussée.

TRANSFORMATION DU SOUFRE

Durant la catalyse, certaines enzymes transforment du soufre en de nouvelles molécules, le plus souvent en sulfates. Ce composé survit la plupart du temps à la combustion et à l’oxygénation, qui habituellement produit le SO2 instable (ainsi que le SO3), et demeure un sulfate très stable, éventuellement associé à un atome de carbone.

Dans les faits, la libération totale de soufre avec ou sans XBEE est identique. Étant donné que les particules contenant du soufre représentent une petite partie de la signature des émissions, et que la catalyse des enzymes et la combustion améliorée réduisent de 80 à 90% la quantité de particules de carbone et d’hydrocarbure, il est possible que le taux d’oxydes de soufre contenu dans les particules restantes soit élevé tandis que la quantité de SO2 et le nombre total de particules sont bas. Une partie de ce soufre se retrouve aussi avec l’eau du carburant rejetée en centrifugeuse.

Le remplacement du SO2 hautement réactif par un composé plus stable atténue l’impact sur l’environnement. De plus, grâce à la baisse de la consommation de carburant due aux effets des enzymes sur l’efficacité du moteur, l’impact pondéré dans le temps que le soufre peut avoir sur l’environnement s’en trouve réduit dans les mêmes proportions. Enfin, il se peut que d’autres facteurs en lien avec la combustion du soufre ne soient toujours pas connus.

La seule possibilité à ce jour permettant de prouver cette théorie serait de procéder à un spectromètre de masse afin de comparer les quantités de soufre dans le carburant à l’entrée du réservoir ou de la cuve à celles émises à l’échappement sous forme de SOx ou de particules. Opération très onéreuse et peu nécessaire étant donnée la tendance à réduire le taux de soufre dans tous les carburants.

EFFET SUR LA BIOMASSE

Les carburants les plus enclins à la contamination microbiologique sont les biocarburants et les carburants fossiles à basse teneur en soufre. Les premiers de part leur nature hygroscopique. Les seconds parce qu’ils sont hydrotraités afin de réduire le taux de soufre et leur impact environnemental. Cependant, ce procédé détruit aussi partiellement les hydrocarbures, donc la lubricité du carburant. Afin de remédier à cette perte de lubricité, les pétroliers rajoutent en raffinerie des composants polaires remplaçant ceux détruit par l’hydrotraitement. Le défaut de ces composants polaires est leur faculté hygroscopique, augmentant la capacité d’absorption de l’humidité ambiante par le carburant aux températures chaudes. Lorsque les températures redescendent, la nuit en général, le carburant inhale ces particules d’humidité qui forment alors une couche d’eau en fond de cuve.

Il suffit ensuite de quelques spores fongiques venant contaminer la cuve, apportés par un carburant souillé ou par l’air ambient pour que la contamination bactériologique commence entre la couche d’eau et le volume de carburant stocké. Pour chaque 10°C de température ambiante supplémentaire, le taux d’activité chimique (y compris la reproduction biologique) augmente de 100%, d’où les problèmes de bactéries plus importants dans les régions chaudes. Sans compter les nouvelles motorisations faisant circuler le carburant autour de la pompe d’injection afin de la refroidir et renvoyant du carburant chauffé dans les réservoirs, augmentant aussi la température générale.

Afin de pallier à ce problème, certaines sociétés ont pour habitude d’utiliser des biocides, qui ne sont ni plus ni moins des pesticides. Ces derniers ne sont jamais complètement brûlés et leurs rejets dans l’air et dans l’eau annihilent complètement les efforts environnementaux consacrés par les carburants à basse teneur en soufre.
Ils sont d’ailleurs considérés par XBEE comme une biomasse supplémentaire dont il faut se débarrasser. L’autre solution est donc de laisser les enzymes XBEE aller de molécule de biomasse en molécule (eau, bactéries, moisissures, etc.) briser les liaisons qui leur permettent normalement de se regrouper entre elles au milieu d’un liquide donné tel qu’un carburant fossile ou un biocarburant. XBEE est en quelque sorte un tensioactif, à la différence près d’avec les produits chimiques qu’une fois fixée au substrat la molécule chimique est inutile, alors que les enzymes XBEE ont la capacité de se détacher de leurs substrats pour aller en modifier d’autres.

La catalyse enzymatique va permettre de réduire les molécules d’eau et d’aider le carburant à les « ingérer ». Celles-ci vont ensuite brûler avec le reste des hydrocarbures de manière naturelle. Ne pouvant donc pas s’agréger et former cette couche d’eau, les spores n’auront pas de milieu favorable à leur croissance et seront eux aussi détruites lors de la combustion du carburant.

Lexique

· Aromatiques
On reconnaît un hydrocarbure aromatique, encore appelé composé aromatique ou aromatique, à la présence dans la molécule d’au moins un cycle d’atomes de carbone du type du benzène (cycle hexagonal avec trois double liaisons alternées avec trois liaisons simples). Les électrons sont libres de se déplacer autour des arrangements circulaires des atomes, lesquels sont alternativement seuls ou en liaison covalente l’un à l’autre. Ces liaisons peuvent être vues comme un hybride de la forme simple ou double, si bien que par cette hybridation les six liaisons sont identiques.

· Catalyse (enzymatique)
Action à des concentrations très petites qui permet de déclencher ou d’accélérer des réactions chimiques sans en modifier le résultat. A la fin de la réaction, la structure de l’enzyme se retrouve inchangée. Une enzyme donnée est spécifique d’une réaction, c’est-à-dire qu’elle catalyse toujours la même transformation, se produisant sur les mêmes corps chimiques initiaux.

· Coenzyme
Molécule biologique complexe synthétisée par des cellules vivantes, intervenant comme cofacteur indispensable dans la catalyse enzymatique d’une réaction :
1 · les coenzymes « libres » interviennent dans la réaction de manière stoechiométrique ;
2 · les coenzymes « liés » interviennent dans la réaction de manière catalytique.

· Cofacteurs
Corps chimique intervenant obligatoirement dans une réaction enzymatique :
1 · pour transporter ou compéter un substrat ;
2 · pour accepter un produit ;
3 · comme participant à la structure de l’enzyme.
Il peut être un ion organique ou métallique ou une petite molécule minérale habituellement présente dans les milieux biologiques, à commencer par la molécule d’eau.

· Convection
Mode de transfert de chaleur où celle-ci est « transportée/conduite » par au moins un fluide vers la surface.

· Enzyme
Protéine présentant des propriétés de catalyse spécifiques. Les protéines enzymatiques sont synthétisées par des êtres vivants (en l’occurrence des feuilles d’arbres). Cette synthèse est déterminée génétiquement : sa conservation dans le génome est favorisée par le besoin qu’éprouve cet être vivant de faire cette réaction.

· Hydrocarbure Aromatique Polynucléaire / Polycyclique (HAP)
Groupe de plus de 100 composés organiques différents constitués de plusieurs anneaux de benzène. Certains d’entre eux sont persistants et cancérigènes. Les HAP sont généralement formés lors de la combustion incomplète de charbon, de pétrole, de gaz, de déchets ou d’autres substances organiques comme le tabac ou la viande grillée au feu de bois.

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•26 septembre 2018••0