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ASPHALTES

ASPHALTES

Pétroles très lourds, visqueux ou solides, les asphaltes naturels sont généralement contenus dans des roches appelées sables (ou calcaires) asphaltiques ou bitumineux. L’origine la plus fréquente de ces dépôts est un pétrole normal qui s’est formé de façon classique par dégradation thermique du kérogène contenu dans une roche mère et par migration hors de celle-ci vers un réservoir poreux, où il a subi une dégradation chimique et biochimique, liée à l’invasion du réservoir par les eaux météoriques. Cette situation peut résulter d’une migration sur le flanc d’un bassin jusqu’aux affleurements du réservoir, ou d’un événement géologique (érosion, faille) qui met un gisement de pétrole déjà constitué en communication avec la surface. Les eaux météoriques qui s’infiltrent dans les couches à partir de la surface sont chargées d’oxygène dissous et permettent à des bactéries aérobies de dégrader sélectivement les constituants du pétrole, tels que les alcanes, certains cyclanes et les aromatiques de bas poids moléculaire. Les constituants lourds du pétrole, résines et asphaltènes, ne sont pas dégradés. Un lessivage des constituants légers par les eaux et une altération proprement chimique peuvent également se produire. Le résultat de ces actions est de changer un pétrole normal et fluide en un produit lourd, visqueux, le plus souvent riche en soufre, azote et métaux (Ni, V).

On distingue souvent par leur densité et leur viscosité des huiles lourdes (au-delà de 0,93 g/cm³ et 100 mPa . s) et des huiles extra-lourdes ou asphaltes (au-delà de 1 g/cm³ et 10 000 mPa . s). Dans ce dernier cas, le produit n’a aucune mobilité et ne peut pas être exploité par les procédés conventionnels d’exploitation du pétrole. Il faut alors recourir soit à une technique minière, telle que l’exploitation en carrière et le traitement dans des fours par l’eau ou la vapeur, soit à des procédés de récupération par puits en injectant dans la couche de la vapeur d’eau surchauffée, destinée à abaisser la viscosité de l’asphalte. Les huiles lourdes, y compris les asphaltes, contiennent des hydrocarbures (de 30 à 50 p. 100), des résines (de 20 à 30 p. 100) et des asphaltènes (de 20 à 50 p. 100). Ces deux derniers constituants, et particulièrement les asphaltènes, sont responsables de la densité et surtout de la viscosité élevée. La teneur en soufre varie de moins de 1 à plus de 10 p. 100; les métaux peuvent atteindre jusqu’à 150 p.p.m. (parties pour mille) de nickel et 1 200 p.p.m. de vanadium.

Les ressources mondiales de sables et calcaires asphaltiques sont considérables. On évalue entre 150 et 300 gigatonnes la quantité d’huile lourde ou asphalte en place dans les sables bitumineux du Venezuela oriental (Orénoque), entre 150 et 200 gigatonnes celle présente dans les sables bitumineux du Canada occidental (Athabasca), région qui comporte aussi d’importants calcaires bitumineux. L’U.R.S.S. (Volga-Oural), les États-Unis (Utah, Californie), Madagascar et d’autres pays possèdent également des réserves importantes.

Ces produits posent des problèmes spécifiques de raffinage, généralement liés aux teneurs élevées en résine et asphaltènes: rapport hydrogène/carbone trop faible comparé aux pétroles classiques; teneurs en métaux, soufre et azote qui sont des poisons pour les catalyseurs utilisés en raffinage; viscosité élevée et instabilité des produits. On peut améliorer ces caractéristiques par élimination des asphaltènes (désasphaltage avec des solvants légers; coking) suivie d’hydrotraitements.

Dans l’industrie, on utilise également le mot asphalte pour désigner soit le produit solide obtenu lors du traitement d’un pétrole par des coupes légères qui précipitent un mélange d’asphaltènes, de résines et même d’hydrocarbures, soit des produits destinés aux revêtements des chaussées ou des trottoirs, préparés à base de résidus de distillation de pétrole.