Dossier : Les biocarburants

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Décryptages

Le raffinage de la biomasse végétale : biocarburants et chimie verte

De la même façon que le raffinage du pétrole conduit aux carburants, aux plastiques et à de nombreux produits chimiques, le traitement de la biomasse végétale, qui se développe en continu grâce à une recherche mondiale très active, débouche sur une large palette de produits, depuis les biocarburants jusqu’aux molécules à haute valeur ajoutée de la « chimie verte ».

Réservoirs d'éthanol sur le site de la grande sucrerie-distillerie d'Arcis-sur-Aube, dans l'Est de la France © AFP

Les plantes sucrières et oléagineuses, les céréales, les plantes amylacées (contenant de l’amidon), mais aussi le bois, les résidus agricoles, les plantes non comestibles ou les algues marines, fournissent ou sont susceptibles de fournir des produits dérivés d’un grand intérêt économique après un traitement adapté.

Ce « raffinageEnsemble des opérations industrielles permettant d'élaborer divers produits pétroliers (gaz, essences, fiouls, bitumes…) à partir de pétroles bruts.  » de la biomasseDans le domaine de l'énergie, la biomasse se définit par l'ensemble des matières organiques d'origine végétale ou animale... végétale se déroule fondamentalement en deux étapes :

On distingue quatre grandes filières de transformation, qui sont à des stades différents d’industrialisation : les plantes sucrières, les plantes oléagineuses, la ligno-cellulose des plantes et les micro-algues1.

La transformation des plantes sucrières et céréalières

Les plantes sucrières sont essentiellement la betterave ou la canne à sucre, les céréales sont celles riches en amidon, comme le blé ou le maïs. La première opération consiste à en extraire les sucres par « voie chimique douce » qui ne casse pas les molécules. Les sucres sont ensuite soumis à une fermentation sous l’effet de levures ou de micro-organismes modifiés génétiquement pour fournir des molécules très diverses utilisables pour la fabrication de produits dérivés, notamment le bioéthanol. Un hectare de blé ou de maïs produit 3 000 litres de bioéthanol, un hectare de canne ou de betterave autour de 7 000 litres. Le bioéthanol peut être mélangé à l’essence selon des taux variables. Cette transformation produit des résidus utilisables : la « bagasse » de la canne à sucre peut être utilisée comme combustibleUn combustible désigne tout composant ou matière solide, liquide ou gazeux susceptible de se combiner à un oxydant..., la « pulpe » des betteraves et les « drèches » des céréales servent à l’alimentation du bétail.

La transformation des plantes oléagineuses

Le traitement de la biomasse végétale permet de produire des biocarburants et de nombreux produits de la « chimie verte ».

Cette voie utilise des plantes comme le colza, le tournesol, le soja ou le palmier à huile. Les huiles extraites sont soumises à un procédé chimique appelé estérification qui produit du biodiesel, lequel peut être mélangé au gazoleSynonyme de diesel et de gasoil. . La transformation du colza et du soja produit un résidu intéressant, les tourteaux, destinés à l’alimentation animale. Un hectare de colza fournit 1,3 tonne de biodiesel et 2 tonnes de tourteaux. Un hectare de tournesol fournit 0,7 tonne de biodiesel et 0,7 tonne de tourteaux. Le palmier à huile fournit 5 tonnes d’huiles par hectare mais aussi 17,5 tonnes de déchets solides (rafles) et liquides (effluents) qui commencent à être recyclés en engrais.

Les carburants (bioéthanol et biodiesel) issus de ces deux transformations ont été appelés « carburants de première génération », dont le développement industriel ne fait que commencer (Voir l'infographie : « Les filières classiques de production des biocarburants »).

La transformation de la ligno-cellulose des plantes

La ligno-cellulose, composée de lignine, d’hémicellulose et de cellulose, est présente dans la paroi des cellules de tous les végétaux. On la trouve donc dans des plantes non comestibles propices à une utilisation énergétique, comme le miscanthus ou « herbe à éléphant », le panic érigé ou switchgrass, les taillis de saule ou peuplier à courte rotation, ainsi que dans le bois et dans la paille.

Il existe aujourd’hui deux grandes filières, qui en sont encore au stade de la recherche :

On parle communément de « deuxième génération » pour ces carburants issus de la ligno-cellulose dont le développement ne fait que commencer(Voir l'infographie: « La fabrication des biocarburants de « deuxième génération »»).

Il est à noter que certains procédés appartenant à cette deuxième génération ont déjà atteint un stade industriel : c’est le cas de l’utilisation d’huiles de friture usagées ou d’huiles résiduelles. Mais elles produisent aujourd’hui des quantités très limitées de carburants.

La transformation des micro-algues

1,3 tonne : la quantité de biodiesel produite à partir d’un hectare de colza

Certaines micro-algues sont capables de fabriquer des huiles qui conduisent à de nombreuses molécules utilisables en pharmacie, cosmétique, alimentation humaine et animale et pour les applications biocarburantsUn biocarburant est un carburant produit à partir de matières végétales ou animales.... Mais il faudra encore plusieurs années pour parvenir à une production de masse à un niveau de fiabilité suffisant et des coûts économiquement acceptables (Voir le décryptage « La transformation de la biomasse des micro-algues »).

 

 

Sources:

(1) IFP-Energies nouvelles

(2) IFP-EN et  Total