| 1. Intérêt des biocarburants de seconde
génération
La demande en énergie mondiale est croissante
et très largement dépendante des sources d'énergie
fossiles. Il est admis qu'une part significative de la progression de cette
demande sur le court et moyen terme concernera le secteur des transports,
notamment en provenance des pays émergents. Selon la même
source, en 2030, ce secteur devrait être responsable du tiers des
émissions mondiales de CO2 . Cette considération,
conjuguée à l'augmentation importante et soutenue du prix
du pétrole, explique l'intérêt que portent tous les
pays, et notamment les pays non producteurs de pétrole, pour les
biocarburants.
Figure 1
GPL: gaz de pétrole liquéfié
Les biocarburants sont des produits élaborés
à partir de biomasse ou, plus généralement pour ceux
qui sont actuellement commercialisés, de produits agricoles.
(suite)
|
suite:
Si l'usage des biocarburants s'est considérablement accéléré ces dernières années, leur part relative au niveau de la consommation mondiale reste somme toute limitée et ce, pour deux raisons essentielles, leur coût tout d'abord, mais surtout pour ce qui constitue indiscutablement le principal inconvénient des biocarburants actuels, une faible productivité ramenée à l'hectare cultivé. Ainsi, si le nombre de plantes oléagineuses répertoriées dans le monde est de plusieurs centaines, moins de dix d'entre elles sont utilisées dans la production de biocarburant. Il s'agit principalement du colza, du tournesol, du soja, du palme et du coton. Il en est de même pour la production d'éthanol qui ne concerne que la canne à sucre, le maïs, le blé, la betterave, le manioc et de quelques autres céréales en complément du blé en Europe. Pour la majorité de ces plantes, de 50 à 70% de leur masse totale n'est pas utilisée ou pas convertie en biocarburant; seule une fraction des sous-produits trouve une application alimentaire (tourteaux de pressage) ou énergétique (électricité pour la bagasse de canne à sucre). De plus, pour atteindre des niveaux de productivité élevés compatibles notamment avec la production de carburants, ces cultures sont relativement exigeantes en termes d'intrants (engrais, pesticides...), de qualité de sol ou de disponibilité en eau, principale limite à leur forte expansion. A l'horizon 2015-2020, deux grandes voies technologiques sont susceptibles de valoriser plus ou moins complètement ces polymères: la voie biochimique (hydrolyse et fermentation) qui permet la production d'éthanol et la voie thermochimique (thermolyse et synthèse) qui permet la production de méthanol, de biodiesel et de toute une gamme de produit de synthèse. Toute la biomasse étant potentiellement convertie en carburants, les rendements (GJ/ha) des biocarburants de seconde génération sont bien supérieurs (de deux à quatre fois la productivité par hectare) aux biocarburants de première génération, à l'exception de la canne à sucre ou de l'ester de l'huile de palme, s'ils sont produits dans des conditions pédoclimatiques favorables. Les caractéristiques et les propriétés physico-chimiques des carburants de substitutions sont déterminantes pour les choix technologiques, notamment leur compatibilité pour une utilisation en mélange avec les carburants conventionnels ou leur compatibilité avec les infrastructures existantes de distribution. Ces aspects ont conduit au niveau de la filière thermochimique à privilégier la synthèse Fischer-Tropsch au détriment du méthanol (plus toxique) ou du DME (volatil à température ambiante), qui de plus nécessiteraient des adaptations moteurs et des investissements dans les systèmes de distribution plus importants. C'est pourquoi, dans les paragraphes qui vont suivre, nous nous limiterons, au niveau de la filière thermochimique à la seule production de biodiesel par synthèse Fischer-Tropsch. Par rapport aux produits agricoles, la biomasse cellulosique est plus abondante et moins coûteuse parce qu'elle n'entre pas directement en compétition avec les usages alimentaires de ces derniers. Il y a donc de nombreux avantages à privilégier la production de biocarburants à partir de la biomasse cellulosique: * compétition limitée entre usage alimentaire et non alimentaire des produits agricoles et sur les terres à usage agricole; * augmentation potentiellement du revenu de l'agriculture par une valorisation complète de la plante, à la fois sur le grain pour l'alimentaire et le résidu pour le carburant; * accroissement de la productivité potentielle à l'hectare (valorisation de la plante entière) et donc amélioration du bilan économique; * amélioration du bilan environnemental lié aux aspects agronomiques (recours limités aux intrants) et à la valorisation complète de la plante à partir de solutions technologiques intégrées qui permettent l'autonomie énergétique mais aussi la revente d'excédents électriques. La faible maturité des technologies de seconde génération et les controverses actuelles sur les méthodologies d'évaluation ne permettent cependant pas de prendre une position tranchée à ce niveau; * opportunité pour l'utilisation de terres marginales ou les jachères, avec des plantes moins exigeantes (encore que ce dernier point mérite discussion); * valorisation à terme de nombreux résidus et déchets organiques tels que les ordures ménagères. 2. Voie biochimique: éthanol cellulosique 2.1 Prétraitement 2.2 Hydrolyse 2.3 Fermentation éthanolique 2.4 Valorisation de la lignine et intégration énergétique du procédé 2.5 Principaux procédés et acteurs 3. Voie thermochimique 3.1 Gazéification 3.2 Épuration et conditionnement du gaz 3.3 Synthèse d'hydrocarbures liquides 3.4 Situation actuelle et acteurs 4. En guise de conclusion * Philippe GIRARD, docteur en génie chimique et énergétique, est conseiller scientifique au 2iE (Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement), Ouagadougou, Burkina Faso. * François BROUST, docteur/ingénieur en génie des procédés, est chercheur de l'unité de recherche biomasse-énergie du CIRAD (Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement), Montpellier, France. Voir notre site "BIOCARBURANTS" |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
