Les fines catalytiques (catfines): origines et risques
L’industrie maritime est habituée aux défis à grande échelle, des logistiques complexes du commerce mondial aux risques posés par les tempêtes et les vagues. Pourtant, l’une des plus grandes menaces auxquelles elle est confrontée est constituée de minuscules particules appelées cat fines. Les cat fines dans les fiouls résiduels représentent un danger important s’ils ne sont pas efficacement éliminés, et la première étape pour les combattre est de comprendre leurs origines et leur potentiel de dommage.
Que sont exactement les cat fines ?
« cat fine » est l’abréviation de « catalytic fine », un type de particule microscopique présente dans les fiouls résiduels après le raffinage. Les raffineries modernes utilisent d’abord la distillation atmosphérique et sous vide, qui extrait les produits les plus volatils et à plus forte valeur en haut de la colonne de distillation. Ensuite, elles s’appuient sur des procédés thermiques et catalytiques pour diviser le pétrole brut restant en fractions supplémentaires. Le craquage catalytique utilise des zéolites cristallines synthétiques – des composés minéraux poreux d’aluminium et de silicium – pour décomposer les molécules d’hydrocarbures tenaces.
Inévitablement, une partie des catalyseurs zéolithiques se retrouve dans les produits de fioul résiduel. Les particules fines varient en taille de l’échelle submicronique jusqu’à environ 100 microns, soit de la taille d’une particule de poussière à environ la largeur d’un cheveu humain. Leur densité varie également, et tandis que les particules les plus grosses peuvent se déposer dans le fioul, les cat fines plus petites et de plus faible densité peuvent rester en suspension dans le carburant.
Le plus critique est que les cat fines sont abrasives et extrêmement dures, atteignant jusqu’à 8,2 sur l’échelle de Mohs. Cela est suffisamment dur pour rayer ou s’incruster dans les surfaces en acier – en particulier entre les pièces mobiles des moteurs marins.
Les dommages causés par les cat fines
Lorsque les cat fines passent les systèmes de protection et traversent l’injecteur du moteur, elles peuvent se retrouver piégées entre la segmentation du piston et la chemise de cylindre – un jeu mesuré en microns. À chaque course du piston, les particules fines sont broyées dans les surfaces lisses, creusant des sillons qui s’accumulent avec le temps. Les dommages abrasifs peuvent se produire non seulement dans les cylindres, mais aussi dans les injecteurs et dans des composants tels que les pompes à carburant et les soupapes.
Même les particules les plus petites peuvent causer des dommages importants, et le risque ne se limite pas à une usure mécanique à long terme. À des concentrations élevées, les cat fines peuvent provoquer des dommages aigus et catastrophiques en un temps remarquablement court.
Un rapport disponible en ligne décrit une attaque de cat fines qui a paralysé un moteur en seulement 100 heures d’utilisation. Lorsque le moteur a été démonté, les ingénieurs ont constaté que « tous les pistons et chemises étaient totalement détruits et devaient être remplacés. » Comme rapporté à CIMAC, l’équipe PrimeServ de MAN a impliqué les cat fines dans 190 des 226 cas (84 %) de dommages aux chemises de cylindre sur une période de trois ans.
La réparation de tels dommages est extrêmement coûteuse, avec des rapports de sinistres allant de 300 000 à 1,5 million de dollars américains. Cela fait des cat fines un casse-tête non seulement pour les armateurs et exploitants, mais aussi pour ceux qui assurent leurs navires.
Un problème qui persiste
Les signalements de dommages causés par les cat fines font depuis longtemps partie de la vie dans l’industrie maritime, apparaissant pour la première fois dans les années 1980. La hausse des prix du pétrole dans les années 1970 a conduit les raffineries à étendre leur utilisation du craquage catalytique, afin d’extraire davantage de produits de valeur du pétrole brut disponible. Mais un craquage encore plus intensif est nécessaire pour respecter les limites actuelles de soufre des carburants marins, ce qui rend le procédé plus répandu que jamais – tout comme le risque de cat fines. Pire encore, à mesure que de nouveaux catalyseurs sont mis en œuvre, ils peuvent conduire à des cat fines encore plus dures.
Comme les catalyseurs eux-mêmes sont coûteux, on pourrait s’attendre à ce que les raffineries fassent davantage pour les empêcher de se retrouver dans le fioul de soute. En réalité, les raffineries récupèrent et réutilisent autant de contenu catalytique que possible. Au-delà d’un certain point, il n’est plus pratique ni économiquement viable pour elles de faire davantage d’efforts.
En d’autres termes, le problème des cat fines perdurera. S’il y a un changement, c’est que les niveaux de cat fines dans le carburant deviennent encore moins prévisibles, à la fois dans les soutes elles-mêmes et en raison des mélanges de carburants. Ce qui est certain, c’est l’importance d’une ligne de carburant efficace capable de s’adapter aux variations de carburant, même lorsque les carburants à bord changent.