Méthyl tert-butyl éther - Définition

Production

Le méthyl tert-butyl éther est produit via une réaction du méthanol et de l'isobutylène. Le méthanol dérive du gaz naturel et l'isobutène du butane obtenu du pétrole brut ou du gaz naturel ainsi le MTBE est issu des combustibles fossiles. Aux États-Unis, il était produit en très larges quantités (plus de 200 000 barils par jour en 1999) pour son usage d'additif à l'essence. En raison des larges fuites d'essence contenant du MTBE des cuves et réservoirs souterrains, des juridictions différentes ont interdit l'utilisation du MTBE et donc sa production a été réduite. La contamination par le MTBE de l'eau potable dans les aquifères est un problème sérieux dans de nombreux endroits (Les cas les plus tristement célèbres sont, par exemple aux États-Unis, le lac Tahoe et Santa Monica). La plupart des détaillants d'essence ont cessé d'utiliser le MTBE. La décroissance de la production de MTBE est donc générale aux États-Unis et en Europe occidentale. C'est aussi en raison de l'apparition d'une alternative au MTBE, le ETBE (éthyl tert-butyl éther) issu du bioéthanol et dont la taxation fiscale est plus favorable mais qui pose les mêmes problèmes environnementaux. Dans d'autres parties du monde qui représente environ la moitié de la production de MTBE en 2004, l'utilisation de MTBE continue et augmentera même certainement

Usage

Le MTBE est presque exclusivement utilisé comme élément combustible dans des moteurs à essence. Il fait partie d'un groupe de composés chimiques communément appelées composés oxygénés, car ils augmentent la teneur en oxygène de l'essence.

Comme agent anti-cliquetis

Il a été utilisé dans l'essence à de faibles niveaux depuis 1979 pour remplacer le plomb tétraéthyle et augmenter son indice d'octane en aidant à prévenir le cliquetis. L'oxygène du MTBE aide l'essence à brûler plus complètement, réduisait les émissions d'échappement des véhicules à moteur d'avant 1984, dilue ou déplace des composants de l'essence comme les composés aromatiques (benzène) et le soufre et optimise l'oxydation pendant la combustion. La plupart des raffineurs ont choisi le MTBE sur les autres composés oxygénés principalement pour ses caractéristiques de mélange et pour des raisons économiques.

Depuis 1992, le MTBE a été utilisé à des concentrations plus élevées dans certaines essences pour remplir des exigences d'oxygénation fixées le Congrès américain dans les amendements du «Clean Air Act». Cependant, depuis 1999, en Californie et en d'autres endroits, le MTBE a commencé à être progressivement éliminé en raison de la contamination des eaux souterraines. En raison de sa plus grande solubilité dans l'eau, le MTBE se déplace plus rapidement que les autres composants des carburants. L'«Energy Policy Act» de 2005, réduit l'exigence fédérale américaine pour la teneur en oxygène dans l'essence reformulée.

En 1995, des niveaux élevés de MTBE ont été découverts de manière inattendue dans les puits d'eau de Santa Monica, en Californie par le «US Geological Survey». Ensuite, les États-Unis ont indiqué que des milliers de sites (puits d'eau de distribution) partout dans le pays sont contaminés. le MTBE n'est pas classé comme un danger pour l'environnement, mais il donne déjà un goût désagréable à l'eau à des concentrations très faibles. Le niveau de contamination maximum du MTBE dans l'eau potable n'a pas encore été établie par l'EPA. Ce problème de fuite est attribuée en partie à l'absence de réglementations efficaces pour les réservoirs de stockage souterrain, mais les déversements de trop-plein sont également en cause. De tous les ingrédients de l'essence sans plomb, le MTBE est le composant le plus soluble dans l'eau. Une fois dissous dans les eaux souterraines, le panache de contamination du MTBE entraîne d'autres composantes tels que le benzène et le toluène indiquant clairement que la source de contamination est l'essence. Suite à ces problèmes et à la réduction de son usage, il semble que le MTBE ne pose plus de problème du fait de sa toxicité mais du fait de sa détection facile (le goût) à des concentrations extrêmement faibles (ppb).

Les concentrations de MTBE utilisées dans l'Union européenne (généralement 1,0-1,6%) et autorisées (maximum 5%) sont inférieures à celles de la Californie.

Alternatives

D'autres composés oxygénés sont disponibles en tant qu'additifs de l'essence, tels que l'éthanol et des éthers, par exemple le tert-amyl méthyl éther (TAME : 1,1-diméthyl-prop-1-yl méthyl éther). Les raisons de l'utilisation de MTBE sont essentiellement des considérations économiques, sa production est obtenue par addition de méthanol à l'isobutène qui sont des sous-produits d'autres procédés industriels. Toutefois, la plupart des installations pour produire du MTBE ont des unités de fabrication du méthanol et de l'isobutylène nécessaires.

L'éthanol a été annoncé comme une alternative sûre par des groupes d'intérêt agricole aux États-Unis et en Europe. Sa toxicité n'est pas différente du MTBE, mais étant un composé polaire, il se mélange mal aux hydrocarbures non polaires de l'essence, un problème que le MTBE ne cause pas. Il repousse les hydrocarbures volatils dans les vapeurs d'essence, ces hydrocarbures qui sont des cancérigènes connus et produisent du smog photochimique. Le coût plus élevé de l'éthanol requiert l'intervention des gouvernements sous la forme de subventions. En 2003, la Californie a été le premier état américain à commencer à remplacer le MTBE par l'éthanol.

Une alternative à l'éthanol est l'ETBE, un autre éther, qui est fabriqué à partir d'éthanol et d'isobutène. Ses performances en tant qu'additif sont similaires à celles du MTBE, mais en raison de la hausse du prix de l'éthanol par rapport au méthanol, il est plus cher.

L'essence de haute qualité est également une alternative, c'est-à-dire une essence qui ne nécessite pas d'additifs tels que le MTBE. L'isooctane est utilisée. Les unités de production du MTBE peuvent être équipés pour produire de l'isooctane à partir de l'isobutène.

À long terme, le gazole est également une alternative, même si elle nécessite une transition importante vers des voitures diesel. Il existe plusieurs variétés de biodiesel, certains contenant de esters et d'autres sans oxygène, les biodiesels alcane.

Comme solvant

Comme solvant, le MTBE possède un net avantage sur la plupart des éthers - il a tendance à former beaucoup moins de peroxydes organiques explosifs. Ouvrir des bouteilles d'éther diéthylique ou de THF peut conduire à des niveaux dangereux de ces peroxydes en un mois, tandis que le MTBE reste généralement sans danger pendant des années (mais il doit tout de même être testé périodiquement). Pour cette raison, ainsi que de son point d'ébullition élevé, il est largement utilisé comme solvant dans l'industrie, où les préoccupations et règlements de sécurité rendent le travail avec de l'éther éthylique, du THF ou d'autres éthers, beaucoup plus difficile et coûteux. Toutefois, malgré la popularité de MTBE dans les milieux industriels, il est rarement utilisé comme solvant en recherche académique. Les volumes en laboratoire sont beaucoup plus petits, ce qui entraîne moins de risques avec les autres éthers et, en plus, l'utilisation du MTBE comme solvant est très rare dans la littérature des protocoles de synthèse.

Comme réactif chimique

Étant un éther, le MTBE est une base de Lewis. Cependant, contrairement à d'autres éthers comme l'éther diéthylique ou le THF, il ne coordonne pas assez bien le magnésium pour être utilisé pour la formation de réactifs de Grignard. Le radical tert-butyle est facilement clivé dans des conditions fortement acides (formation d'un carbocation modérément stable), en particulier s'il est chauffé (de l'isobutène s'échappe), ce qui peut limiter l'utilisation du MTBE comme solvant.