Formulation, stockage, manipulation, cristallisation… Tout savoir sur l’AdBlue!

Pour ainsi dire encore inconnu il y a une dizaine d’années, l’AdBlue s’est imposé sur les véhicules récents propulsés par une motorisation diesel. La plupart des agriculteurs ont ainsi pris l’habitude de faire l’appoint de ce produit dans le réservoir dédié sur leur tracteur, aisément reconnaissable à son bouchon bleu.

Pour répondre aux normes antipollution

Comme le signale d’emblée Alain Poncin, l’AdBlue est un produit dont la genèse trouve la source dans l’évolution des normes environnementales de plus en plus strictes imposées aux motoristes pour réduire les émissions polluantes dans les gaz d’échappement. Ces normes ont été introduites en définissant des paliers d’objectifs de plus en plus exigeants à atteindre, en termes d’émission d’oxydes d’azote, de monoxyde de carbone, d’hydrocarbures ou encore de particules.

Chacun de ces paliers a mené les industriels à développer et généraliser des technologies spécifiques pour rencontrer ces exigences. Ce furent le cas de l’injection directe en 1993 avec la norme Euro I, des vannes EGR avec la norme Euro III en 2001, du filtre à particules en 2009 suite à l’adoption de la norme Euro V. Le système de réduction catalytique sélective (aussi dénommé « SCR ») recourant à l’AdBlue a, quant à lui, été largement adopté en 2013 suite à l’entrée en vigueur de la norme Euro VI, permettant de diviser par cinq le niveau maximum d’oxydes d’azote NOx fixé par rapport à la norme Euro V.

Qu’est-ce que l’AdBlue ?

La première question que nous avons envie de poser à notre hôte a trait à sa fabrication : qu’est-ce exactement que l’AdBlue ? « Il s’agit somme toute d’un produit assez simple », nous répond-il. « Il est composé de 67,5 % d’eau déminéralisée et de 32,5 % d’urée. Parmi ses caractéristiques, relevons qu’il est incolore, biodégradable, soluble dans l’eau et qu’il est classé parmi les produits non dangereux. L’urée utilisée dans son cycle de production est fabriquée de façon synthétique pour garantir la plus grande pureté possible. »

Si sa formulation est simple, sa fabrication requiert un haut niveau de précision et de précautions. « Ce produit est, en effet, normalisé : il doit répondre à la norme ISO 22241 qui précise de façon très détaillée sa composition et son degré de pureté. Une longue liste d’éléments contaminants y est ainsi établie avec, pour chacun d’entre eux, un seuil maximal à ne pas dépasser. Ces seuils sont particulièrement bas, le produit devant être le plus pur possible. Toute impureté peut en effet impacter négativement l’efficacité et le rendement du système de dépollution. Outre les conséquences environnementales, cela peut se solder par une mise en défaut du véhicule, voire le cas échéant par des détériorations et dommages du système ».

La norme ISO susmentionnée traite aussi du stockage et de la manutention du produit, en définissant plusieurs exigences et conditions. Parmi celles-ci, elle fixe les matériaux à employer lors du stockage et de la manutention, ainsi que ceux qu’il faut absolument éviter. « L’AdBlue a une formulation légèrement basique. Il convient donc de privilégier des matériaux tels que l’inox ou le plastique, et éviter l’acier galvanisé ou le laiton, par exemple », illustre M. Poncin.

Pour pouvoir le commercialiser, chaque fournisseur est tenu de vérifier la conformité du produit vis-à-vis de la norme, via un processus d’auto-certification et des contrôles qualité.

Convertir les oxydes d’azote en azote et eau

Le système de dépollution d’un véhicule diesel se compose généralement d’un catalyseur d’oxydation, d’un catalyseur SCR et d’un filtre à particules.

Le catalyseur d’oxydation est un organe chargé, en quelque sorte, de finaliser la combustion : le monoxyde de carbone produit dans le moteur s’y transforme en dioxyde de carbone tandis que les hydrocarbures imbrûlés y sont brûlés et que les oxydes d’azote y subissent une légère transformation. À la sortie de ce catalyseur d’oxydation, les gaz sont chargés d’oxydes d’azote NOx nocifs, raison pour laquelle le catalyseur SCR y a été adjoint.

L’AdBlue est injecté dans le conduit d’échappement en amont du catalyseur SCR. Au contact des gaz d’échappement chauds, il se transforme en ammoniac (NH3) qui, à l’intérieur du catalyseur SCR, réagit pour convertir les oxydes d’azote NOx en azote (N2) et en eau (H2O), deux éléments inoffensifs. Le système SCR est géré automatiquement par le véhicule et ne nécessite aucune intervention de la part du conducteur, si ce n’est bien entendu d’assurer l’appoint d’AdBlue en temps utile.

Si la tendance actuelle voit les motorisations électriques et hybrides gagner du terrain pour les véhicules légers, le moteur diesel reste largement prédominant sur les véhicules lourds. Les fabricants s’attendent à une augmentation de la consommation d’AdBlue.

Euro VII : vers une évolution du système SCR ?

Du point de vue de l’agenda des normes d’émission, nous en sommes aujourd’hui au stade de la norme Euro VI. La norme Euro VII est attendue pour 2027 pour les véhicules lourds, avec encore beaucoup d’interrogations pour les constructeurs, comme en témoigne M. Poncin.

« La norme Euro VII abaisse évidemment encore les niveaux d’émissions polluantes. Avec le resserrement de ces normes, les objectifs fixés deviennent de plus en plus compliqués à atteindre bien entendu. Des questions se posent quant aux technologies à mettre en œuvre. Un énorme effort a déjà été entrepris par les motoristes pour optimiser le plus possible la combustion dans les cylindres, notamment par une maîtrise très pointue du processus d’injection. Il est possible de cumuler ou de multiplier les dispositifs de dépollution en aval du moteur mais cela va inévitablement de pair avec un accroissement de la complexité, du coût et du poids des véhicules. »

« Je suis personnellement convaincu que l’AdBlue aura sa place sous la norme Euro VII mais les systèmes SCR évolueront très certainement. À titre d’exemple, actuellement, lorsqu’il n’est pas à température, le système de dépollution par l’AdBlue ne fonctionne pas. Il existe donc un certain laps de temps entre l’instant où l’on démarre le véhicule et le moment où le dispositif de dépollution SCR devient pleinement fonctionnel. Pour atteindre les exigences de la norme Euro VII, il faudra très probablement éliminer ce laps de temps. On peut imaginer que la solution pourrait résider en un système de préchauffage mais ce type de système ne constituerait qu’une partie de la solution pour satisfaire à ces nouvelles exigences. »

De multiples travaux de recherche et développement sont menés dans le secteur pour mettre au point ces technologies de demain, de même d’ailleurs que des discussions ont lieu entre les acteurs du marché et les autorités européennes à ce sujet.

Des systèmes précis… mais sensibles

À la lumière de ces propos, il est aisé de comprendre que les avancées techniques sont de plus en plus abouties, au fur et à mesure des passages d’une norme à l’autre. Ces technologies, de plus en plus efficientes, sont caractérisées par la finesse de leur précision de fonctionnement. Le meilleur exemple est certainement l’évolution du processus d’injection du carburant qui est à ce jour parfaitement maîtrisé.

Il est révolu le temps où le seul souci des ingénieurs était d’injecter le carburant au bon moment et au bon endroit dans le cylindre. Aujourd’hui, des paramètres supplémentaires sont pris en compte, comme la répartition temporelle de l’injection du carburant dans le cylindre à chaque cycle. Ce processus est des plus précis.

Le revers de la médaille est qu’un système précis est aussi un système sensible. La moindre détérioration des conditions de travail peut engendrer dysfonctionnements et pannes. Ceci explique notamment aussi l’évolution des carburants, qui sont devenus plus performants et de meilleure qualité. La pureté est devenue un facteur essentiel car toute impureté peut faire faillir le système d’injection.

En toute cohérence, les systèmes de dépollution des gaz d’échappement évoluent dans la même direction. Prenons l’exemple du catalyseur : il est constitué d’un pain de céramique sur lequel sont disposés des métaux précieux qui assurent l’oxydation et la réaction chimique. Le type de métaux, leur disposition ou encore la nature du matériau support influencent l’efficacité des catalyseurs.

Dans ce domaine aussi, les catalyseurs sont devenus plus efficients mais aussi plus sensibles, d’où l’intérêt non seulement de se fournir en AdBlue le plus pur possible mais aussi de le stocker et le manipuler dans les meilleures conditions pour éviter sa détérioration. Il ne faut jamais le mélanger avec de l’eau ou d’autres substances ; le mélange obtenu serait risqué car il pourrait compromettre le fonctionnement et l’intégrité du système SCR avec, à la clé, des frais de réparation élevés.

À stocker dans des conditions adéquates…

L’AdBlue peut être acheté en différents conditionnements, qui sont généralement en IBC (1.000 l), en fût (208 l) ou en bidon (20, 10 et 5 l). Dans les entreprises, les livraisons en vrac sont envisageables également ; il est alors nécessaire que l’acheteur dispose de ses propres contenants ou citernes ad hoc. Enfin, pour les véhicules routiers, il est aussi possible de faire le plein à la pompe à la station-service.

M. Poncin prévient : « Dans les faits, l’AdBlue est un produit simple. Dès lors, s’il est conservé dans de bonnes conditions, il existe peu de risques de dégradation. À l’inverse, attention, si le stockage et la manipulation ne se font pas dans le respect des prescriptions, cela peut engendrer des problèmes coûteux ! ».

L’avertissement étant lancé, intéressons-nous précisément à ces conditions adéquates ; quelles sont-elles ? La première d’entre elles est de stocker l’AdBlue à l’intérieur, dans un endroit propre et protégé de la lumière. Il est important que le contenant soit correctement fermé, comme en atteste notre spécialiste.

« Cela paraît basique et pourtant… il nous est déjà arrivé de diagnostiquer des avaries sur des systèmes SCR causées par de la poussière. Celle-ci avait contaminé l’AdBlue parce que l’agriculteur stockait son IBC dans un hangar et ne prenait pas la peine de le refermer systématiquement. Un geste simple qui, non exécuté, peut entraîner des coûts de réparation conséquents… La poussière va en effet colmater le filtre à l’entrée du système de dépollution qui devra être remplacé, sans oublier que ceci perturbera le fonctionnement et le rendement du système SCR. Dans le pire des cas, le catalyseur, particulièrement onéreux, pourrait devoir être remplacé ».

Comme signalé plus haut, la norme ISO à laquelle doit répondre l’AdBlue liste les matériaux avec lesquels il peut entrer en contact, ainsi que ceux à éviter. Notre hôte attire une nouvelle fois l’attention : « Lorsque l’on évoque ces matériaux, l’on pense immédiatement à la nature des contenants, des réservoirs. Mais il faut aussi comprendre que cette notion s’applique également aux équipements de manutention. Je pense notamment aux situations de transfert d’un contenant dans un autre. Dans pareil cas, il faut surtout éviter de réutiliser des contenants ayant servi pour d’autres substances préalablement. Des restes de celles-ci pourraient contaminer l’AdBlue. »

Le matériel de transfert doit, lui aussi, être adapté. « Je me souviens d’un agriculteur qui utilisait une pompe à eau dont le corps était métallique. Or, l’acier est sensible au caractère basique de l’AdBlue. Non seulement la pompe en sort endommagée mais des particules provenant de sa dégradation contaminent le produit. »

De même, l’AdBlue peut attaquer certaines peintures. S’il est renversé sur une carrosserie, il est recommandé de rincer la zone rapidement à l’eau claire pour éviter une possible atteinte à la peinture. Cela signifie également qu’il ne convient pas de recourir à des cuves recouvertes d’un coating pour stocker le produit : des particules de ce coating pourraient ici aussi migrer dans l’AdBlue. En cas de projection sur des vêtements ou sur la peau, il est recommandé de rincer avec de l’eau pour éliminer tout risque de traces causées par de l’urée cristallisée.

… et entre -5ºC et 30ºC

Par ailleurs, l’AdBlue doit être stocké à une température comprise entre -5ºC et 30ºC. Au-delà de 30ºC, il commence à se décomposer : une partie de l’urée se transforme en ammoniac, ce qui a pour effet de réduire la concentration en urée du produit et pénalise le rendement de l’unité SCR. La dépollution est moins efficace et le risque de panne accru.

Lors des stockages prolongés à des températures inférieures à -5ºC, il peut commencer à cristalliser pour finalement geler sous -11ºC. Les cristaux se déposent par décantation dans le fond du contenant, induisant une diminution de la concentration en urée dans la phase liquide supérieure et une surconcentration dans le fond de la cuve de stockage.

C’est la raison pour laquelle il existe un système de préchauffage sur les véhicules : si l’AdBlue gèle dans le réservoir, ce dispositif de préchauffage intégré et fonctionnant automatiquement permet de faire remonter la température. Il redevient alors liquide et se réhomogénéise seul. Durant cette phase de « dégel », qui dure approximativement une vingtaine de minutes, le conducteur ne se doute de rien puisque le véhicule peut fonctionner normalement, si ce n’est donc que le système SCR est inopérant.

Jusqu’à 18 mois

La norme ISO fixe des durées de conservation en fonction des températures de stockage. « Il s’agit d’une Date Limite d’Utilisation Optimale (DLUO) », précise M. Poncin. « Chez TotalEnergies, nous avons établi une durée de 18 mois, pour autant que le produit soit conservé dans de bonnes conditions. Ceci correspond à la durée fixée par la norme pour un stockage à une température inférieure à 30ºC. Au-delà de ce délai, il existe une possibilité théorique de dégradation de l’urée, diminuant sa concentration sous la barre des 32,5 % et pouvant compromettre la dépollution ».

Suivre avec attention les préconisations

Le secteur agricole se distingue d’autres domaines d’activité par la présence de véhicules dont l’emploi est saisonnier, à l’instar des machines de récolte. Les préconisations des constructeurs de ces engins peuvent différer, comme en atteste M. Poncin.

« Certains recommandent d’immobiliser la machine avec le réservoir d’AdBlue entièrement rempli durant la période creuse, alors que d’autres conseillent de le vider totalement. S’il faut bien entendu suivre les prescriptions du constructeur en la matière, j’insiste sur le fait qu’il est primordial d’accorder toute l’attention nécessaire à ce propos. »

Dans le cas où il est conseillé que le réservoir soit plein, il est important qu’il soit intégralement rempli et que le bouchon soit serré correctement de manière à ce qu’aucune évaporation de la fraction d’eau contenue dans le produit ne soit possible et qu’il n’y ait aucune interface liquide-air dans le réservoir. Si le réservoir doit être vide pour l’hivernage, cela n’engendrera aucun problème pour autant qu’il soit totalement vide et sec. « Je conseille de le rincer à l’eau déminéralisée car la partie sèche mal rincée peut générer des cristaux qui pourraient causer des désagréments lors de la reprise des activités. Mais je concède que ce n’est pas toujours une opération simple à entreprendre ».

Lorsque l’AdBlue cristallise dans le réservoir…

Comme signalé en introduction de cet article, l’AdBlue et le système SCR font parfois parler d’eux négativement, en raison de dysfonctionnements et de pannes. Parmi les causes de ceux-ci figure la cristallisation de l’AdBlue.

Il convient toutefois de distinguer deux grands types de phénomènes. Il y a d’abord la cristallisation se produisant suite à l’évaporation de l’eau. Le cas le plus typique est celui des cristaux qui se forment lorsque l’on renverse le composé sur le sol, ou encore sur l’extrémité du pistolet de remplissage ou le bouchon du réservoir. Ces cristaux ne sont guère problématiques : il suffit de nettoyer la zone à l’eau.

Le même type de cristallisation peut survenir dans le réservoir lui-même et poser alors davantage de soucis. « Dans pareil cas de figure, et pour autant que l’on utilise un AdBlue de qualité, le problème n’est pas imputable au produit lui-même mais plutôt à un défaut de conception du réservoir », souligne notre expert.

« Ce type de cristallisation se produit lorsqu’une source de chaleur se trouve à proximité du réservoir. Nous avons connu ce problème avec une marque de véhicules agricoles qui avait placé le réservoir d’huile hydraulique contre le réservoir d’AdBlue. En fonctionnement, l’huile hydraulique s’échauffant fait augmenter la température du composé. Cela induit une évaporation de l’eau et une cristallisation de l’urée dans le réservoir d’AdBlue. Dans le domaine des voitures, des cas similaires ont été causés par une ligne d’échappement trop proche ou encore par des équipements électroniques immergés dans le réservoir qui s’échauffaient. En tant que fournisseur d’AdBlue, nous n’avons aucun levier d’action sur ce type de cas. Il s’agit d’un défaut de conception, soit du véhicule, soit du réservoir dont l’aération et la forme doivent être optimisées pour éviter la création de zones chaudes. Cette cristallisation est néfaste car elle peut avoir un effet négatif sur les équipements électroniques embarqués notamment et générer des avaries ».

… ou dans le système d’échappement

Le second type de cristallisation se déroule, elle, dans l’échappement, en amont du catalyseur, lorsque certaines conditions de température sont rencontrées : il se forme des cristaux d’acide cyanurique, non toxiques, lorsque la température des gaz d’échappement est faible, entre 200 et 350ºC. Si l’on sollicite davantage le moteur, ces cristaux peuvent disparaître d’eux-mêmes par une réaction de sublimation ; ceci survient lorsque les gaz d’échappement atteignent 500ºC.

« Les problèmes de ce type que nous rencontrons sont souvent liés à des véhicules faisant beaucoup de Start & Stop, comme les véhicules de livraison. Les gaz d’échappement ne s’échauffent alors pas suffisamment et les cristaux n’ont pas l’occasion de se sublimer. Ils engendrent des pannes coûteuses : leur élimination est très difficile. Il faut littéralement jouer du marteau et, si nécessaire, remplacer les pièces touchées, dont le catalyseur SCR. »

« En agriculture, nombre d’utilisateurs laissent tourner leur tracteur ou leur machine au ralenti, parfois longtemps. C’est une habitude à bannir car, outre une consommation de carburant inutile, cela porte atteinte au moteur et au système de dépollution : la combustion n’étant pas optimale à ce régime dans le moteur, il arrive davantage de particules dans le filtre à particules qui peut se retrouver plus rapidement saturé et produire des cycles de régénération plus rapprochés. Sans oublier bien entendu la formation de ces cristaux d’acide cyanurique dans le système SCR », complète M. Poncin.

ClearNOx, pour prévenir la formation des cristaux

Pour pallier à cette limite de fonctionnement de l’AdBlue, TotalEnergies a développé un nouveau produit : le ClearNOx. « Il s’agit d’un produit équivalent à l’AdBlue, répondant en tous points à la même norme ISO 22241 », annonce Alain Poncin.

« Un additif y a été incorporé dans le but de réduire la taille et la masse des gouttelettes pulvérisées dans le système SCR. Étant plus légères, elles réclament moins d’énergie pour être vaporisées dans la ligne d’échappement. Il en résulte une vaporisation plus efficiente du produit, même avec des températures d’échappement plus basses et, in fine, cela permet d’éviter la formation des cristaux dans la ligne d’échappement. Comme on dit dans le jargon, il s’agit d’une formulation « Keep clean », et non « Clean up ». Autrement dit, il ne s’agit pas d’un agent de nettoyage mais bien d’un produit qui prévient la formation des cristaux ».

Pour l’heure, ce produit est disponible en vrac, en IBC de 1.000 l ou en fût de 208 l, ainsi qu’en format 10 l avec un bidon entièrement recyclable contenant 50 % de matière recyclée.

N.H.