Les biocarburants , énergies du futur : aspects, problèmes et enjeux

A eux seuls, les transports représentent 25% de la consommation d’énergie et un quart des émissions de gaz à effet de serre en France. Des nombreux instituts de recherche (Commissariat à l’Energie Atomique, Institut Français du Pétrole et des Energies Nouvelles, IFREMER et CNRS) explorent des pistes pour réduire ces phénomènes. Des pistes, comme l’électrification des véhicules ou le développement des biocarburants, sont envisagées. Si la première génération de biocarburant (basée sur l’incorporation d’éthanol biosourcé dans les essences) est déjà bien avancée et intégrée dans la société, son bilan ne fait pas l’unanimité. Une seconde génération, utilisant les résidus forestiers comme principale ressource, a vu le jour et nous pouvons déjà voir les premières unités pré-industrielles du projet « Syndiese » pointer leur nez en Meuse et en Haute-Marne.

Maquette_Projet_Syndiese

Maquette du projet Syndiese

Les chercheurs ne s’arrêtant pas là, une troisième génération commence à émerger, basée sur la capacité qu’ont les micro-algues à synthétiser des composés chimiques favorisant la combustion dans les moteurs, et donc réduisant la consommation de carburant.

I/ Première génération : Carburant VS nourriture

Comme 87 % des Français effectuent des trajets de moins de 60 km/jour, l’autonomie, même limitée, des véhicules électriques peut répondre à ces besoins. Mais pour des trajets de longue distance ainsi que pour les transports routiers, maritimes et aériens, les biocarburants se révèlent être une véritable alternative.

Cependant, ces carburants de premières générations font débat : très coûteux et en compétition avec l’agriculture de première nécessité, le bilan carbone de leur production est quasi-similaire à celui des énergies fossiles… De plus, selon l’ONU, ils participeraient même à la montée du prix des denrées alimentaires.

Par exemple en France, 6 % de la surface agricole (1.7 Mha) est utilisée pour ces carburants, notamment pour la culture du colza et du tournesol pour la transéstérification de leurs huiles permettant la production de biodiesel, mais aussi pour la betterave, le blé ou le maïs, dont les sucres et amidons sont utilisés pour les synthèse d’éthanol pour les moteurs essence.

II/ Seconde génération : du pétrole en accéléré

Le pétrole est, avant de devenir cette substance noire et dégoûtante, de la matière organique décomposée pendant plusieurs millions d’années dans les roches sédimentaires. Aujourd’hui, nous savons comment ce processus se déroule et comment le reproduire en laboratoire, beaucoup plus rapidement en utilisant la biomasse. C’est justement l’avantage de la seconde génération par rapport à la première : elle utilise la biomasse (résidus forestiers, de culture ou autre) au lieu d’utiliser directement des ressources vivrières et n’entrent alors pas alors en conflit avec les cultures alimentaires ou les professionnels du bois.

Concrètement, comment transformons-nous la biomasse lignocellulosique? C’est « simple » : les groupements d’atomes de carbone et d’hydrogène sont reconfigurés pour ressembler au stade final de leur décomposition : le pétrole. Une succession de réactions chimiques a lieu :
Gazéification de la biomasse en monoxyde de carbone (CO) et dihydrogène (H2)
Réaction catalytique dite de Fischer-Tropsch transformant le CO et l’H2 en hydrocarbures (CnH2n+2) synthétiques

Le CEA et Air Liquide ont lancé un programme industriel, Syndiese, pour produire des biocarburants de seconde génération à partir des déchets forestiers de la Meuse et de la Haute-Marne. Leur objectifs et d’atteindre une production de 10 tonnes/heures pour arriver à 30 millions de litres /an de biodiesel à partir de 75 millions de tonnes de biomasse sèche.

III/ Troisième génération : l’or vert

Les algues, micro-organismes primitifs de notre environnement, peuvent offrir une alternative assez surprenante en termes d’énergie : elles peuvent synthétiser différents sucres, huiles et même de l’hydrogène utilisables pour nos besoins énergétiques .

  • Premier avantage : leur culture ne s’étend pas sur les surfaces agricoles ou forestières.
  • Second avantage : leur productivité est très élevée.
  • Troisième, dernier et non pas des moindres avantage : il ne faut que de CO2 et de la lumière pour qu’elles poussent.

De ce fait, leur culture peut-être couplée à l’adsorption d’une partie des rejets carbonés et au recyclage des eaux usées. Seul problème, on ne sait pas encore quelle microalgue choisir, car il en existe de toutes sortes. C’est pour cela que la mission polaire Tara Océans doit dresser le plus grand inventaire du plancton jamais réalisé.

L’urgence est donc de déployer ces nouvelles générations en prenant en compte le retour d’expérience de la première génération. La seconde doit, quant à elle, entrer sur le marché d’ici 2015-2016 et la troisième est déjà bien avancée, même si sa route reste longue. Les derniers défis restants consistent à la mise en place de moyens de production à grande échelle de ces petites révolutions.

Biocarburant_Algue

Matthieu Lagauche