Le marché mondial des lubrifiants connaît un regain d’intérêt pour les esters, les annonces récentes des principaux acteurs faisant état d’augmentations de capacité significatives et d’une demande accrue. Les esters, avec leurs propriétés chimiques uniques et leurs atouts durables, apparaissent comme des composants essentiels pour les lubrifiants de nouvelle génération.
En juillet, Emery Oleochemicals, leader dans le domaine des produits chimiques de spécialité à base naturelle, a annoncé de nouveaux produits à base d’esters sous sa marque DEHYLUB®. Ce lancement souligne une tendance croissante vers des solutions de lubrification durables, en particulier pour les applications de véhicules électriques. De même, Savita Oil Technologies Ltd. et Cargill Bioindustrial ont lancé des produits à base d’esters aux performances supérieures, marquant le début d’une transformation plus large dans l’industrie des lubrifiants.
Lors du salon conjoint ALIA/F+L Asia Lubricant Exhibition qui s’est tenu à Kuala Lumpur, en Malaisie, du 9 au 11 septembre 2024, Eugene Chen, directeur des ventes de Patech Fine Chemicals, basé à Taiwan, a souligné les avantages des fluides à base d’ester pour les applications de véhicules électriques, contribuant ainsi à la dynamique du secteur. S’appuyant sur la recherche et l’innovation, Patech s’est positionné comme un leader dans le développement de lubrifiants avancés qui répondent aux exigences évolutives des transports modernes.
Les lubrifiants automobiles constituent le segment d’application le plus important pour les huiles à base d’ester, représentant 35,94 % du marché, selon un récent rapport de QY Research.
Comprendre les moteurs de croissance des esters
L’intérêt croissant pour les esters est alimenté par de multiples facteurs :
- Boom des véhicules électriques : L’expansion rapide de la production de véhicules électriques nécessite de nouveaux fluides capables de résister à des températures élevées, d’assurer une isolation électrique et d’améliorer la conductivité thermique. Les esters, avec leurs excellentes propriétés diélectriques, apparaissent comme la matière première de choix pour les fluides de transmission, les systèmes de refroidissement par immersion et les liquides de refroidissement de batterie.
- Durabilité et réglementations environnementales : La sensibilisation croissante à l’environnement et les réglementations strictes favorisent l’adoption de lubrifiants biodégradables et à faible toxicité. Les esters, dérivés de sources renouvelables, s’alignent sur les objectifs mondiaux de durabilité et contribuent à réduire l’empreinte carbone.
- Demande industrielle et applications avancées : Au-delà des véhicules électriques, les esters gagnent du terrain dans des secteurs tels que l’aviation, la marine et la fabrication, où les lubrifiants hautes performances sont essentiels. Leur capacité à fonctionner sous des températures et des pressions extrêmes les rend indispensables dans les applications industrielles.
Croissance prévue du marché en Asie et au-delà
Selon QY Research, le marché mondial des lubrifiants à base d’ester devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) d’environ 5,5 % entre 2023 et 2030. L’Asie, avec ses secteurs automobile et industriel robustes, est sur le point de devenir le plus grand marché des lubrifiants à base d’ester.
L’entreprise indienne Savita Oil illustre cette tendance, avec l’intention de doubler sa part de marché dans les lubrifiants automobiles d’ici quatre ans. L’entreprise a récemment inauguré une usine d’esters synthétiques à Mahad, dans le Maharashtra, avec pour objectif d’atteindre un volume de production de 4 000 tonnes métriques d’ici fin 2024. L’usine, d’une capacité extensible de 8 000 tonnes métriques par an, servira également à d’autres applications, telles que les liquides de refroidissement pour transformateurs et batteries, reflétant la polyvalence des esters.
L’huile de base Ester 5 de Savita Oil est dérivée d’huiles comestibles provenant du pays et de plusieurs pays d’Asie du Sud-Est, dont la Malaisie et l’Indonésie.
Dans un communiqué de presse, Savita Oil a indiqué que l’usine polyvalente fabriquera des esters synthétiques pour diverses applications, notamment des fluides pour transformateurs électriques, des liquides de refroidissement par immersion et des liquides de refroidissement pour batteries de véhicules électriques. Cette initiative fait de Savita Oil la première entreprise à proposer des fluides pour transformateurs à base d’huile minérale, d’esters naturels et d’esters synthétiques.
L’avantage chimique : pourquoi les esters sont plus performants
L’estérification est un processus chimique qui implique la réaction entre un acide carboxylique et un alcool pour former un ester. Bien que fondamentalement simple, la beauté de la méthode réside dans son potentiel de conception presque infini. Les chimistes peuvent obtenir des propriétés hautement personnalisées en combinant différents acides et alcools dans un processus itératif personnalisable. S’appuyant sur des données et la technologie, cela permet de concevoir des esters aux caractéristiques prévisibles et ajustables. La structure moléculaire définie est la marque de fabrique des esters synthétiques, les distinguant des bases traditionnelles des groupes I, II et III, qui ont des distributions moléculaires plus larges.
Les esters possèdent plusieurs propriétés qui les distinguent des huiles de base conventionnelles :
– Indice de viscosité élevé (VI) : les esters maintiennent leur viscosité sur une large plage de températures, offrant une lubrification supérieure dans des conditions extrêmes.
– Excellente lubrification et réduction des frottements : les esters forment des tribofilms robustes, réduisant l’usure et améliorant l’efficacité énergétique. Les tests réalisés par Savita Oil ont révélé une réduction de 33 % des frottements par rapport aux lubrifiants traditionnels.
– Stabilité oxydative et thermique : les esters résistent à l’oxydation et à la formation de vernis, garantissant une longue durée de vie du fluide et la propreté des systèmes EV.
– Capacités d’isolation électrique et de refroidissement : Grâce à leurs propriétés diélectriques exceptionnelles, les esters sont idéaux pour le refroidissement par immersion et les fluides de transmission dans les véhicules électriques, améliorant ainsi les performances thermiques et électriques.
– Biodégradabilité : Les avantages environnementaux des esters comprennent une faible toxicité et une biodégradabilité, conformes aux objectifs mondiaux de durabilité.
Ces attributs favorisent une adoption accrue, en particulier pour les applications de véhicules électriques où les performances des fluides et l’impact environnemental sont des considérations essentielles.
Lors du salon ALIA/F+L Asia Lubricant Exhibition, Chen a expliqué comment les esters PALUB EV à faible viscosité de Patech sont spécifiquement conçus pour répondre aux exigences rigoureuses des fluides EV modernes. Les principaux avantages sont les suivants :
– Faible volatilité et stabilité à l’oxydation : les esters PALUB EV présentent une volatilité NOACK inférieure à celle des PAO, minimisant les pertes par évaporation et garantissant la stabilité du fluide à long terme. Même à haute température, ces esters résistent à l’oxydation, empêchant la formation de boues et l’accumulation de vernis dans les systèmes EV.
– Propriétés de transfert de chaleur supérieures : les esters PALUB EV surpassent les fluides à base d’hydrocarbures en termes d’efficacité de transfert de chaleur en raison de leur densité plus élevée et de leur conductivité thermique optimisée. Cela garantit un meilleur contrôle de la température, essentiel pour les systèmes de refroidissement de batterie fonctionnant à environ 90 °C.
– Isolation électrique et rigidité diélectrique : ces esters offrent d’excellentes propriétés diélectriques, essentielles pour protéger les composants des véhicules électriques contre les courts-circuits. La présentation de Chen a mis en évidence leur tension de claquage élevée, une caractéristique essentielle pour maintenir l’intégrité du système.
– Contrôle de la friction et pouvoir lubrifiant améliorés : les esters PALUB EV réduisent la friction et l’usure dans les systèmes de transmission, garantissant un fonctionnement plus fluide et une durée de vie plus longue des composants. Chen a expliqué que les esters maintiennent le pouvoir lubrifiant même à des viscosités plus faibles, un défi pour de nombreux fluides à base d’hydrocarbures.
Modélisation moléculaire : l’innovation prédictive à l’œuvre
Patech utilise des techniques avancées de modélisation moléculaire pour optimiser la structure de ses fluides esters, économisant ainsi du temps et de l’argent. En utilisant des méthodes Ruzicka-Domalski modifiées, l’entreprise prédit la capacité thermique et la conductivité thermique de différentes formulations avec une grande précision. Cette approche basée sur les données permet à Patech de développer des fluides adaptés à des applications spécifiques, telles que les transmissions de véhicules électriques et les systèmes de refroidissement par immersion.
Relever les défis de l’adoption des esters
Malgré leurs avantages, les esters présentent certaines propriétés négatives qui limitent leur utilisation dans certaines applications. L’un des principaux problèmes est la stabilité hydrolytique : les esters sont sujets à l’hydrolyse, où ils réagissent avec l’eau et se décomposent au fil du temps. Cela peut réduire leur efficacité dans les environnements exposés à l’humidité, comme les applications marines ou les systèmes où l’infiltration d’eau est un risque.
Un autre défi est le coût plus élevé associé aux esters par rapport à d’autres huiles de base synthétiques comme le PAO et le PAG. Les esters sont plus chers à produire, en grande partie en raison des processus chimiques complexes nécessaires à leur synthèse. Les PAO, dérivés de la polymérisation d’alpha-oléfines, offrent une option beaucoup plus rentable, tout en offrant d’excellentes caractéristiques de performance, notamment en termes de fluidité à basse température et de stabilité à l’oxydation. Les PAG sont également une alternative populaire, en particulier dans les applications nécessitant une lubrification et un refroidissement élevés, comme les compresseurs. Cependant, les PAG ont tendance à avoir une compatibilité plus faible avec certains élastomères, ce qui peut être un facteur limitant.
En comparant les esters avec le PAO et le PAG, le coût est un inconvénient majeur pour les esters. Alors que le PAO reste la norme dans de nombreux lubrifiants synthétiques pour son équilibre entre performances et coût, les esters sont généralement réservés aux applications où les propriétés spécifiques qu’ils offrent, telles que la biodégradabilité ou la stabilité thermique élevée, l’emportent sur les problèmes de coût.
Perspectives d’avenir : la voie à suivre pour les esters
Les perspectives des esters sur le marché des lubrifiants sont prometteuses, avec des investissements croissants dans la recherche, la production et le développement d’applications. Les produits Priolube™ EF 7010 de Cargill Bioindustrial et DEHYLUB® d’Emery Oleochemicals illustrent l’engagement de l’industrie à développer des solutions de pointe pour les véhicules électriques et au-delà.
Emery Oleochemicals, l’un des principaux fabricants mondiaux de produits chimiques de spécialité à base naturelle, a récemment commercialisé ses cinq premiers produits pour la formulation de fluides thermiques, de fluides de transmission et d’huiles moteur sous la marque DEHYLUB®. Elle a mis en avant les performances exceptionnelles des monoesters et diesters DEHYLUB®, en soulignant leur pouvoir lubrifiant supérieur dans tous les grades de viscosité, leur grande stabilité à l’oxydation pour une durée de vie prolongée du fluide, leurs excellentes performances à basse température et à point d’éclair élevé. Les produits offrent également des propriétés diélectriques et de refroidissement exceptionnelles et sont compatibles avec la plupart des autres huiles de base. En outre, la société a souligné la grande biodégradabilité de ces produits, soulignant leur contribution aux efforts de durabilité.
Cargill Bioindustrial, fournisseur de solutions biosourcées pour les industries manufacturières et chimiques, a annoncé en juillet le lancement de son huile de base ester synthétique à faible viscosité, Priolube™ EF 7010. L’entreprise la décrit comme l’huile de base ester spécifique aux véhicules électriques la plus avancée, mettant l’accent sur ses « niveaux de traction exceptionnellement bas », conçue pour produire des fluides de transmission pour véhicules électriques qui offrent une excellente efficacité et une usure réduite.
Les esters naturels gagnent en popularité pour de bonnes raisons, mais ils ne sont pas tous identiques, explique Cargill. L’entreprise a souligné l’impact de Priolube™ EF 7010 sur l’augmentation de l’efficacité des essieux électriques et des transmissions, en soulignant ses excellentes capacités de manutention de charge. Le produit bénéficie également d’une volatilité NOACK exceptionnellement faible, réduisant les pertes par évaporation jusqu’à 2 % à 200 °C lors du test NOACK. Priolube™ EF 7010 est compatible avec les matériaux d’isolation des enroulements de moteur et de nombreux élastomères automobiles standard, sans compromettre les performances, explique Cargill.
L’entreprise a souligné les propriétés thermiques et diélectriques supérieures de ses produits, soulignant leur adéquation à la formulation de fluides à haut rendement pour les transmissions de véhicules électriques, les boîtes de vitesses et les fluides de refroidissement par immersion pour les systèmes de batteries. Cargill a également noté que ces produits sont compatibles avec les huiles de base des groupes III et IV.
L’essor de la mobilité électrique, associé aux exigences environnementales, va continuer à repousser les limites de la technologie des esters. Les analystes prévoient que la demande de lubrifiants à base d’esters dépassera celle des lubrifiants traditionnels, en particulier en Asie, où l’urbanisation et l’industrialisation rapides sont des moteurs de croissance clés.
Article d’origine : https://www.fuelsandlubes.com/fli-article/ev-boom-and-sustainability-focus
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