Qu'est-ce qu'un hydrocarbure ?
Un hydrocarbure est une molécule composée uniquement de carbone et d'hydrogène. Le gaz naturel en est un (le méthane), le pétrole en est un mélange de milliers, du plus léger au plus lourd. Leur richesse en énergie et leur facilité de transport en ont fait la base des carburants et de la chimie ; leur combustion libère le CO₂ qui fait le réchauffement climatique.
Mis à jour le 9 octobre 2026 · Dossier Le pétrole expliqué
Définition
Les hydrocarbures sont des composés organiques formés exclusivement d'atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H). Le plus simple, le méthane, a un atome de carbone et quatre d'hydrogène (CH₄) ; les plus lourds du pétrole en comptent plusieurs dizaines. Le carbone peut former des chaînes droites, ramifiées ou des cycles, et des liaisons simples, doubles ou triples : d'où une infinité de molécules possibles, classées en quelques familles. À température ambiante, les hydrocarbures de un à quatre carbones sont gazeux, de cinq à seize environ liquides, au-delà de plus en plus visqueux puis solides.
Les grandes familles
| Famille | Structure | Exemples | Où on les trouve |
|---|
| Alcanes (paraffines) | Chaînes à liaisons simples, formule CₙH₂ₙ₊₂ | Méthane, propane, butane, octane, hexadécane | Gaz naturel, GPL, essence, gazole, paraffine |
| Cycloalcanes (naphtènes) | Cycles à liaisons simples | Cyclohexane | Bruts « naphténiques », gazole |
| Alcènes (oléfines) | Au moins une double liaison | Éthylène, propylène | Absents du brut, produits par craquage ; base des plastiques |
| Aromatiques | Cycle benzénique | Benzène, toluène, xylènes | Essence (indice d'octane), pétrochimie |
| Polyaromatiques et asphaltènes | Cycles multiples, très lourds | Naphtalène, asphaltènes | Fiouls lourds, bitume |
Du méthane au bitume : la chaîne des produits
La taille des molécules détermine l'état physique, la température d'ébullition et l'usage. C'est sur cette propriété que repose le raffinage : la distillation sépare le brut par températures d'ébullition croissantes.
- C1 : méthane, le gaz naturel (voir pétrole et gaz).
- C2 à C4 : éthane (base de l'éthylène), propane et butane (GPL, bouteilles de gaz, carburant GPL).
- C5 à C10 : naphta et essence ; l'« octane » (C8) donne son nom à l'indice qui mesure la résistance à l'auto-allumage.
- C10 à C16 : kérosène (carburéacteur des avions) et pétrole lampant.
- C14 à C20 : gazole, fioul domestique, gazole non routier.
- C20 à C50 : fiouls lourds (navires, centrales), huiles lubrifiantes, paraffines.
- Au-delà : bitume des routes et des toitures, coke de pétrole.
Pétrole et gaz : les mêmes molécules
Le pétrole brut est un mélange liquide d'hydrocarbures du C5 au C50 et plus, avec des impuretés (soufre, azote, oxygène, métaux) ; le gaz naturel est surtout du méthane avec un peu d'éthane, de propane et de butane. Les deux naissent du même kérogène, le gaz à plus grande profondeur et plus haute température ; beaucoup de gisements contiennent les deux. Le charbon, lui, est un solide riche en carbone mais pauvre en hydrogène : il n'est pas un hydrocarbure au sens strict, même si on le classe avec eux parmi les énergies fossiles.
Pourquoi les hydrocarbures sont de si bons carburants
La liaison carbone-hydrogène stocke beaucoup d'énergie : un litre d'essence libère environ 32 mégajoules en brûlant (près de 9 kWh), un litre de gazole 36 MJ. Liquides à température ambiante, denses, stables, faciles à pomper, à stocker et à transporter, les hydrocarbures du C5 au C20 n'ont pas d'équivalent pour les transports : une batterie de voiture stocke, à masse égale, cinquante fois moins d'énergie qu'un réservoir d'essence, même si le moteur électrique en convertit une bien plus grande part en mouvement. C'est ce qui explique la domination du pétrole dans les transports depuis un siècle, et la difficulté à le remplacer dans l'aviation et le transport maritime.
La combustion et le CO₂
Brûler un hydrocarbure, c'est le combiner à l'oxygène de l'air : le carbone devient du dioxyde de carbone (CO₂) et l'hydrogène de l'eau. Plus la molécule est riche en carbone par rapport à l'hydrogène, plus elle émet de CO₂ par unité d'énergie : le méthane (4 hydrogènes par carbone) émet environ 56 g de CO₂ par mégajoule, l'essence et le gazole environ 70 à 74 g, le charbon plus de 90 g. Un litre d'essence émet ainsi 2,3 kg de CO₂, un litre de gazole 2,6 kg. Une combustion incomplète produit en plus du monoxyde de carbone, des particules et des hydrocarbures imbrûlés ; le soufre du carburant donne du dioxyde de soufre, d'où les normes sur la teneur en soufre des carburants (10 mg/kg en Europe).
Les hydrocarbures hors de l'énergie
Environ 15 % du pétrole et une part du gaz servent de matière première : le naphta et l'éthane sont craqués en éthylène et propylène, bases du polyéthylène et du polypropylène (emballages, textiles), le benzène et les xylènes donnent le polystyrène et le PET, le méthane sert à fabriquer l'ammoniac des engrais et le méthanol. Le bitume des routes et les lubrifiants complètent la liste. Cette demande « non énergétique » est celle qui, selon l'AIE comme l'OPEP, continuera de croître le plus longtemps ; la page pic pétrolier en discute.
Hydrocarbures et prix du baril
Le prix d'un brut dépend de sa composition : plus il contient d'hydrocarbures légers (du C5 au C20) et moins d'impuretés, plus il vaut cher, parce qu'il donne directement des carburants. C'est le sens des qualités « léger » et « doux » du Brent et du WTI, expliquées dans la page le pétrole expliqué, et des écarts de prix entre bruts suivis sur le marché.