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    Les biocarburants: Etat des lieux et perspectives 2006 – 2030

    May 14th, 2010

    Les biocarburants ou agrocarburants, appelés aussi «biofuels», sont des carburants renouvelables constitués de dérivés industriels qui sont produits après la transformation de matières organiques non fossiles d’origines végétales (biomasse) ou animales. La biomasse est l’ensemble des matières organiques qui peuvent devenir source d’énergie. Ces matières organiques proviennent des plantes qui sont une forme de stockage de l’énergie solaire. Cette énergie solaire est captée et utilisée par les plantes grâce à la chlorophylle. Elles sont utilisées directement (bois-énergie), après la méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburants). Elles sont aussi compostées.

    Pourquoi les biocarburants?
    Quelques faits entre – autres expliquent de l’intérêt important pour les biocarburants:

    •  la population mondiale augmente rapidement et cette croissance entraine une soif énergétique mondiale accrue qui doit être satisfaite
    •  les menaces sur la sécurité d’approvisionnement en énergie

                – chocs pétroliers répétitifs
                – instabilités politiques dans les grands pays producteurs de pétrole
                – hausse permanente du prix du pétrole ces dernières décennies
                – le pétrole reste une ressource épuisable

    •  la nécessité de diversifier les formes d’énergies pour garantir l’indépendance d’approvisionnement énergétique des pays, voir la part des énergies en 2008 dans le Diagr. 1,a) et b) 1), ci-dessous
    •  la surproduction agricole dans les pays développés
    •   les biocarburants ne sont pas d’origine fossile. Ils ont donc moins d’impacts négatifs sur l’environnement
    •   etc.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    On distingue principalement deux (2) générations de biocarburants:

    • les biocarburants provenant des organes de réserve végétale, qui constituent la première génération
    • les biocarburants issus de la plante entière (dont la partie lignocellulosique), qui sont de la deuxième génération

    Biocarburants de première génération

    Ces biocarburants proviennent des plantes cultivées comme les céréales (mais, etc.), betteraves, colza, tournesol, soja, jatropha curcas (pourghère), palmier à huile, etc. Ils constituent une solution alternative partielle aux carburants d’origine fossile. Les biocarburants se divisent entre les esters et les huiles d’une part et l’éthanol et les éthers d’autre part.

    – Les huiles végétales et leurs dérivés (esters)

    Leur fabrication est assurée majoritairement à partir d’huiles de colza, tournesol et soja, transformées dans des unités industrielles d’estérification. Les esters et les huiles sont utilisés comme additifs au gazole routier ou le «fuel» de chauffage. Les esters sont produits par un processus chimique qui consiste à séparer l’huile végétale de son glycérol. Ils présentent un très bon rendement énergétique. Les huiles sont synthétisées à partir des graisses et des huiles végétales extraites du colza, tournesol, soja ou récupérées, comme les huiles de friture usagées.

    – Le bioéthanol et son dérivé l’éthyl-tertio-butyl-éther (ETBE)

    Ils sont fabriqués à partir de betteraves et de blé, qui sont transformés dans des usines de production de bioéthanol et des unités industrielles de transformation d’ETBE. L’éthanol et les éthers sont utilisés comme additifs oxygénés dans la formulation des essences sans plomb. L’éthanol est un alcool obtenu par fermentation des sucres, en général par des levures. La betterave à sucre et le blé sont les deux matières premières utilisées majoritairement, fournissant un substrat facile à fermenter. Les éthers sont issus d’une réaction entre le bioéthanol et l’isobutène, un composant intermédiaire issu de la pétrochimie.

    On distingue:

    – Le biodiesel, qui est additionné au gazole de deux (2) façons:

    • Carburant sans obligation de marquage à la pompe, avec un taux maximum de 7 % en volume (B7)
    • Carburant avec un taux maximum de 30 % en volume (B30).

    – L’éthanol, qui est également additionné à l’essence de deux (2) façons:

    • Carburants SP 95, SP 98 et SP 95-E10 (au taux maximum de 10 % en volume);
    • Carburants pour véhicules dédiés à carburant modulable (flex-fuel) comme superéthanol (E85) à haute teneur (85 % maximum en volume).

    Autres filières 1ère génération

    Le gaz

    Le bio-méthane est le principal constituant du biogaz provenant de la fermentation du méthane (méthanisation) de matières organiques animales ou végétales riches en sucres (amidon, cellulose, résidus ligneux) par des bactéries méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobies (milieux sans présence de dioxygène O2). Les principales sources constituent les boues des stations d’épuration, les lisiers d’élevages, les effluents des industries agroalimentaires et les déchets ménagers.
    Le méthane est un gaz pouvant se substituer au gaz naturel (ce dernier est composé de plus de 95 % de méthane). Il peut être utilisé soit dans des moteurs à allumage commandé (technologie moteurs à essence) soit dans des moteurs dits «dual-fuel». Il s’agit de moteurs diesel alimentés en majorité par du méthane ou biogaz et pour lesquels la combustion est assurée par un léger apport de biodiesel/huile ou gazole. Le méthane même produit en petite quantité est difficile à stocker. Il doit donc être exploité sur place, pour alimenter par exemple un groupe électrogène.

    Une procédure technique, développée en Allemagne et en Amérique du Nord (mais moins médiatisée ailleurs) est l’épuration du méthane aux normes industrielles du gaz naturel afin d’être injecté dans les réseaux de gaz naturel pour les utilisations traditionnelles. Le rendement énergétique de cette filière de biocarburant est actuellement bien meilleure que les autres et techniquement plus simple.

    – Le gaz naturel de synthèse est obtenu à partir de copeaux de bois par le procédé de méthanation. Ce biogaz, très prometteur, est de meilleure qualité que le gaz naturel fossile (il est constitué à 98 % de méthane).
    – Le dihydrogène (bio-hydrogène) est obtenu par reformage du bio-méthane. Ce gaz peut également être produit par voie bactérienne ou microalgale

    Le charbon de bois (biocarburant solide)

    La pyrolyse (décomposition d’un composé organique par la chaleur, mais sans flamme pour éviter l’oxydation et la combustion) du bois, de la paille ou d’autres matières organiques permet d’obtenir le charbon de bois.

    Biocarburants de deuxième génération

    Les biocarburants de 2ème génération font objet de recherche intensive: il s’agit de parvenir à la valorisation de l’intégralité de la plante et à l’utilisation d’autres plantes que celles utilisées actuellement. L’utilisation massive de la lignocellulose, un tissu de structure des arbres, en particulier permettra de produire des biocarburants à partir de co-produits de l’industrie du bois ou de cultures dédiées, comme les taillis à courte rotation. Ces biocarburants sont attendus sur le marché à l’horizon 2020.
    Ces biocarburants sont développés pour au moins partiellement remplacer le kérosène dans les avions. Des vols d’essais prometteurs sur des avions Boeing ont eu lieu en 2008 et 2009 dans ce sens. Les carburants utilisés pour ces vols d’essais étaient des mélanges à base de 50 % de kérosène traditionnel et 50 % de biocarburants à base de cameline («lin bâtard»), d’huiles de jatropha (pourghère) et d’algues. Le principal avantage du carburant à base de jatropha est, entre – autres, d’émettre 75 % de CO2 de moins que le kérosène traditionnel sur l’ensemble de son cycle de vie (y comprise la quantité de CO2 absorbée par les plantes dans leur croissance), pour environ un prix de revient de 80 US$ le baril.

    Des travaux de recherche concernent également le développement de carburants à partir d’algues ou de micro-organismes. Cette génération de biocarburants est dite de 3ème génération. Elle est présentée par les chercheurs impliqués comme des biocarburants à hauts rendements, sans déforestation massive ni concurrence avec les cultures alimentaires.

    Les principaux pays producteurs et la progression annuelle mondiale de production de biofuels (2006 – 2030) 2)

    Dans le domaine des bioénergies l’Inde (18.5 %), la Chine (12.9 %) et le Brésil (5.6 %) seront des pays de fortes progressions annuelles de productions dans les prochaines décennies, confirmant une fois de plus leur position de pays à économies émergentes.

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

      

     

    Les bioénergies en Afriques de l’Ouest 3)

    L’Afrique est comme prédestinée pour les bioénergies. Son climat, en partie non-négligeable tropical et sahélien, est favorable aux cultures de plantes oléagineuses et céréalières riches en énergie, comme le jatropha, le coton, le mais, la betterave sucrière, le manioc, la canne à sucre, les palmiers à huile, le colza, etc. Ceci est bien compris par les décideurs africains. En effet, les biocarburants intéressent beaucoup de pays ouest africains. Le Sénégal, le Ghana, le Nigéria, etc. ainsi que l’Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA) ont mis en place des stratégies nationales et sous-régionales de développement de biocarburants. La culture du jatropha (le pourghère) est prometteuse au Mali, au Togo, au Ghana, au Sénégal, en Côte d’Ivoire et au Niger. Cependant les différents programmes de développement des biocarburants, bien que très encourageants, ne sont pas encore à même de livrer des statistiques significatives consolidées.

    Demande mondiale en bioénergies 4)

     

     

     

     

     

     

     

     

    Bioénergies dans les transports 5)

    Actuellement les biocarburants, comme les bioéthanols et biodiesels, sont principalement utilisés comme carburants dans les transports. Le flex-fuel qui est un mélange d’essence et d’éthanol ou de méthanol fioul est utilisé dans les moteurs à combustion interne. Les véhicules équipés de ces moteurs s’appellent souvent «Flex – Fuel Vehicles» (FFV).
    En 2009 18 millions de FFV (automobiles et camions légers) étaient en service dans le monde. Ce marché se concentre sur: le Brésil (9.3 millions), les USA (environ 8 millions), le Canada (600.000) et le marché de l’Europe, dominé  par la Suède 7) (181.458). Aussi en 2009 environ 183.375 flexible-fuel mobylettes ont été vendues au Brésil.

    Deux (2) points majeurs de controverses sur les bioénergies 6)

    • la performance énergétique

      Une des questions importantes à propos des biofuels dans le passé était le bilan énergétique net (la performance), en particulier la question fondamentale si les biocarburants contiennent plus d’énergie que les carburants fossiles nécessaires à leur transformation. Depuis, les avancées technologiques ont permis de sensiblement améliorer le rendement à la production, en donnant aux biofuels commerciaux un bilan fossile énergétique positif net. En effet les plantes utilisent la photosynthèse pour convertir l’énergie solaire en énergie chimique, et comme les technologies avancent et de plus en plus d’équipements techniques utilisent les énergies biomasses (provenant des résidus agricoles comme par exemple la bagasse de canne à sucre, etc.), la quantité d’énergie fossile utilisée pour produire les récoltes et pour les transformer en biofuels sera en diminution notoire.

    • Nourriture versus Biofuels

      De larges productions des biofuels pourraient provoquer une croissance vertigineuse des prix des produits agricoles. Ceci peut bien profiter aux grands producteurs agricoles, et être un problème pour les petits paysans et ceux qui ont peu de moyens pour payer la nourriture. Ces effets sont cependant nuancés en prenant par exemple en compte que l’industrie de la viande, l’un des plus grands preneurs de produits agricoles, bénéficiera d’une production accrue en aliments hautement riches en protéines, qui sont des co-produits des bioéthanols «céréaliers» et des biodiesels provenant du soja.
      Aussi beaucoup d’affamés de ce monde sont des agriculteurs. Les plus pauvres pourraient bien profiter de la culture des biofuels en les faisant bénéficier des valeurs ajoutées de leur production agricole, comme les traitements et l’usinage. Les paysans des endroits éloignés pourraient bien en profiter en produisant leurs propres carburants.

    A présent, le pétrole est une ressource concentrée dans les mains de quelques grands producteurs. Il est source de tensions sociales, de maintien en place des institutions politiques inadéquates. Les biofuels promettent de permettre à un large nombre de pays, de groupe de pays de se lancer dans le business des «fiouls» liquides en diversifiant ainsi les sources d’approvisionnement et en réduisant les risques d’interruption énergétiques.
    En plus, le secteur du transport mondial est responsable d’environ 25 % des émissions de gaz à effet de serre, et cette part est en augmentation. Une croissance significative des productions de biofuels grâce au développement de technologies avancées qui reposent sur la transformation des déchets et résidus agricoles et ses organes cellulosiques dédiés pourrait réduire ces émissions.


    1)REN21, Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, Global Status Report, 2007
    2) U.S. Energy Information Administration (EIA), IEO 2009
    3)AllAfrika.com
    4)International Energy Agency, World Energy Outlook 2008
    5) Associação Nacional des Fabricantes de Veiculos Automotores – Brazil (ANFAVEA); Wikipedia
    6)Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) GmbH; Worldwatch Institute
    7)BioAlcohol Fuel Foundation (BAFF)