Les lubrifiants à base d’huile végétale bouclent la boucle.

Les huiles végétales sont utilisées comme lubrifiants depuis des milliers d’années depuis leur origine dans des civilisations anciennes comme la Mésopotamie (Irak moderne) et l’Égypte. Les humains ont découvert que certaines graisses et huiles naturelles possédaient des propriétés uniques qui réduisaient la friction et fournissaient une surface lisse pour divers dispositifs mécaniques.

Au 20 ^e siècle, le domaine de la lubrification a considérablement évolué. L’émergence des huiles minérales, dérivées du pétrole, répond à des besoins mécaniques autour de la stabilité oxydative et initie un remplacement progressif des graisses naturelles. Pendant la Seconde Guerre mondiale, l’Allemagne a mené le développement de la chimie de synthèse, en raison de la rareté des ressources naturelles et du besoin de lubrifiants avancés.

Aujourd’hui, face au réchauffement climatique, la boucle semble être bouclée. Il existe un regain d’intérêt pour les produits chimiques à base d’huiles végétales, déclare le Dr Selim M. Erhan, directeur du développement commercial chez Process Oils Inc., une société d’Ergon. S’exprimant lors de la F+L Week 2023, qui s’est tenue à Kuala Lumpur, en Malaisie, du 14 au 16 juin, Erhan a souligné les avancées significatives dans les produits chimiques durables pour les huiles végétales destinées à des applications hautes performances.

Erhan a commencé sa carrière au ministère américain de l’Agriculture (USDA) après avoir obtenu son doctorat. en chimie organique des polymères de la Western Michigan University. À l’USDA, il a travaillé à la recherche d’applications industrielles pour les huiles végétales dans des domaines tels que le caoutchouc, le papier, les sprays agricoles, les produits pharmaceutiques, l’alimentation, les lubrifiants et les applications dans les champs pétrolifères. Il a ensuite rejoint le secteur privé, notamment DA Stuart Company, Georgia Pacific, Polartech, Afton Chemical, Elevance Renewable Sciences et Archer Daniels Midland Company (ADM), où il était directeur du développement commercial mondial pour les huiles industrielles. Erhan a travaillé sur les applications industrielles des huiles végétales au cours des 10 dernières années, notamment la formulation de fluides finis et d’emballages émulsifiants. Il a rejoint Process Oils en 2020. 

Les nouvelles technologies créent des défis pour les formulateurs. Les exigences strictes en matière d’efficacité énergétique nécessitent des métaux plus légers et plus résistants. Cela nécessite de meilleurs lubrifiants pour un usinage plus dur, explique Erhan.
Erhan a également souligné les complications liées à la formulation des polymères, l’élimination progressive des paraffines chlorées à chaîne moyenne et les difficultés liées aux paraffines chlorées à chaîne longue. Il existe un besoin pour des huiles de base plus neutres, mais avec une plus grande solvabilité, et les carburants nécessitent plus de pouvoir lubrifiant avec l’élimination du soufre. Les formulateurs sont également soucieux de réduire leur empreinte carbone, ajoute-t-il.

Nous entrons dans une nouvelle ère, déclare Erhan, en soulignant l’importance de produits chimiques plus performants qui répondent à ces besoins technologiques changeants. Relier les deux mondes des huiles minérales et des huiles végétales peut créer des synergies intéressantes, explique Erhan. Ergon a travaillé avec une variété de sources différentes, notamment des huiles du groupe II, du groupe III, naphténiques et végétales dans un large portefeuille d’applications d’huiles de base.

Au cours de la semaine F+L, Erhan a souligné plusieurs avantages des dérivés d’huiles végétales. Nous pouvons manipuler les ressources naturelles pour éliminer les aspects négatifs, qui sont principalement la stabilité oxydative, explique Erhan. Un exemple est celui des huiles végétales Aurora d’Ergon, qui ont été traitées ultérieurement pour éliminer plusieurs handicaps tels qu’une mauvaise stabilité oxydative et hydrolytique. Leurs performances sont proches de celles de l’huile minérale. Le poids moléculaire, la taille et l’indice d’acide peuvent être ajustés en production.

La discussion a porté principalement sur les avantages des huiles végétales en tant qu’additifs lubrifiants extrême pression (EP). Les triglycérides contiennent trois acides gras avec différentes longueurs ou modèles de doubles liaisons de chaîne carbonée, qui sont sujettes à l’oxydation. Cependant, nous pouvons faire réagir les doubles liaisons et les supprimer, explique Erhan. Cela permet la réticulation et la création de produits dotés de capacités différentes. La réticulation permet aux techniciens de commencer à faire croître des molécules en trois dimensions. Les grosses molécules sphériques réticulées présentent de nombreux avantages, principalement en termes d’épaisseur de film, dit-il.

Les huiles végétales ne dépendent pas de la chimie de la surface et fonctionnent de la même manière sur l’acier, l’aluminium, le titane, le magnésium et le cuivre. Être immunisé contre la métallurgie de la surface est un « gros problème », car les formulateurs veulent créer un fluide capable de traiter une variété de métaux différents, explique Erhan. Les huiles fonctionnent également bien sans les problèmes de phosphore et de soufre ni la nécessité d’une activation thermique. Dès qu’il touche la surface, il commence à fonctionner, dit-il.

De nos jours, les fluides sont poussés à des pressions très élevées. De nombreuses machines modernes utilisent des systèmes fermés, où tout est mesuré avec des yeux optiques. La formation de mousse est un problème important, car elle peut bloquer les yeux optiques à commande numérique par ordinateur (CNC). La grande taille des molécules réduit la formation de mousse car elles brisent les membranes de mousse, explique Erhan. Partout où il y a des huiles végétales, on peut trouver ce type de molécules.

Les dérivés d’huile végétale peuvent être utilisés comme additifs hautement performants, d’origine biologique, renouvelables et disponibles dans le monde entier. Erhan a noté que ces produits chimiques sont associés à des coûts inférieurs, en raison d’une réduction du nombre d’étapes de fabrication. Les applications spécifiques incluent les additifs lubrifiants, les huiles marines et les additifs pour carburants. 

La question la plus urgente pour les fabricants est de savoir si des poids moléculaires élevés peuvent être formulés efficacement. En règle générale, les grosses molécules à longue chaîne sont difficiles à formuler et à émulsionner. Cependant, Erhan a indiqué que ces molécules sont plus compactes, leur forme sphérique facilitant la formulation. Ces produits chimiques renouvelables peuvent répondre à certains des problèmes les plus difficiles d’aujourd’hui et de demain, explique Erhan. (Source : fuelsandlubes 29/11/2023)