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Auteur
Diplômé d'AgroParisTech, Benjamin Dubillard est consultant chez Sia Partners dans le domaine de l'énergie.

Comment développer les biocarburants de deuxième génération?


mercredi 10 avril 2013

Dans les 20 prochaines années, la production de biocarburants devrait tripler dans le monde. Avec priorité pour ceux de seconde génération, non conflictuels avec l'alimentation.


Voir l'article intégral sur le site de SIA-Partners

Les polémiques récentes au sujet des biocarburants de première génération, issus de cultures originellement dédiées à l'usage alimentaire, ont engagé des changements stratégiques dans les politiques de soutien des trois principaux pôles de consommation - USA, Brésil, UE : les décisions politiques qui sont prises actuellement amorcent une transition vers les biocarburants de seconde génération, considérés comme plus vertueux des points de vue sociaux et environnementaux.

Le rapport annuel de l'Agence Internationale de l'Énergie, publié le mois dernier, prévoit une production de biocarburants plus que triplée entre 2010 et 2035. L'AIE anticipe également une augmentation de la part des biocarburants de seconde génération, produits à partir de biomasse lignocellulosique comme le bois ou les pailles, qui passerait de 38% à 60%.

Voir le graphique (source AIE)

La différence entre biocarburants de première et de seconde génération réside dans la biomasse dont ils sont issus, et dans leur lien avec l'usage alimentaire des cultures.

- Les biocarburants de première génération sont produits par transformation de sucre, d'amidon ou d'huile, le plus souvent contenues dans des plantes cultivées à cet effet comme les céréales, le colza ou la canne à sucre. Ces molécules sont également valorisables pour l'alimentation humaine ou animale, ce qui pose des problèmes d'ordre éthique (hausse des prix du maïs aux USA) et environnemental (problématique des changements d'usage des sols indirects en Europe). Cet aspect écorne l'image des « carburants verts » et pousse les politiques à se tourner vers d'autres sources de carburants renouvelables.

- Les biocarburants de seconde génération sont issus de biomasse lignocellulosique, qui est disponible dans le bois, les tissus de structure des plantes cultivées (pailles, bagasses de canne à sucre...) ou les cultures herbacées dédiées, comme le miscanthus. Ils n'entrent donc pas en compétition avec l'usage alimentaire1 , ce qui en fait des candidats intéressants pour se substituer aux dérivés du pétrole dans les transports.

Des technologies de deuxième génération déjà disponibles

Actuellement, des technologies permettant de produire des carburants liquides à partir de biomasse lignocellulosique sont connues, et il existe même des unités de production de seconde génération en fonctionnement dans le monde. Par ailleurs, de nombreux projets de démonstrateurs ont vu le jour ces dernières années, visant à établir une production importante. Deux voies de productions coexistent en pratique :

* La voie thermochimique ou BtL (Biomass to Liquid): la ligno-cellulose est fragmentée par voie thermique - pyrolyse ou torréfaction - puis gazéifiée. On tire de ce gaz de synthèse un carburant liquide par voie GtL (Gas to Liquid). Les hydrocarbures ainsi produits peuvent être utilisés dans les moteurs gazole, seuls ou incorporés au diesel. Cette voie permet également de produire du biokérosène pour le transport aérien.
* La voie biochimique, qui permet d'obtenir de l'éthanol par fermentation-distillation des sucres contenus dans la biomasse.
 
Voir le tableau des deux processus

Toutefois, bien que ces technologies soient connues et pour partie maîtrisées, des améliorations seront nécessaires pour développer des filières viables.

Premier enjeu, l'amélioration des rendements
L'efficacité des voies de transformations décrites précédemment est encore très faible : d'après l'Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie (ADEME), les rendements matière sont de l'ordre de 20% et ne permettent pas aux producteurs d'atteindre des prix compétitifs. Pour être rentables, les filières de production devront bénéficier de rendements très supérieurs.

Second enjeu, la sécurité et la régularité de l'approvisionnement
La croissance de la biomasse connait une variabilité saisonnière et les sites de production (champs cultivés, forêts) sont dispersés sur le territoire. Les systèmes de récolte et de transport de la biomasse utilisée pour la seconde génération ne sont pas encore développés. Il existe deux cas : d'une part les résidus agricoles ou forestiers qui sont récupérables au niveau des sites industriels, de l'autre le bois et les cultures dédiées pour lesquels une filière logistique doit être développée. De nombreux arbitrages restent à faire, comme celui de la centralisation du prétraitement.

Troisième enjeu, celui de la valorisation effective des coproduits
Les résidus de process sont valorisables comme engrais agricoles, ce qui contribue à la durabilité des filières agricoles ou forestières en permettant de maintenir le cycle des nutriments dans la biosphère. La rentabilité des filières de productions de biocarburants de seconde génération passe par la structuration de filières de valorisation de ces coproduits, comme elle a lieu pour les filières de première génération avec les tourteaux, les pulpes ou la glycérine

Les projets français de développement industriel

La France est un leader européen et mondial dans la production de biocarburants de première génération. Les acteurs de ce secteur comptent participer au développement des nouvelles filières biomasse, et s'associent pour cela à d'autres acteurs de l'énergie. On compte cinq projets majeurs dans l'hexagone :
 
Voir le tableau des projets


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