Ce document contient la transcription textuelle d’une vidéo du MOOC UVED « Énergies renouvelables ». Ce n’est donc pas un cours écrit au sens propre du terme ; le choix des mots, l'articulation des idées et l’absence de chapitrage sont propres aux interventions orales des auteurs.

Carburants de la biomasse : Historique et utilisation actuelle

Gilles VAITILINGOM
Directeur de recherche – CIRAD

1. Contexte

Pour bien comprendre l'intérêt et l’importance des carburants issus de la biomasse, il faut considérer le contexte énergétique mondial d'énergie. Quand on regarde comment se divise la consommation finale d'énergie en 2012, on s'aperçoit que le premier secteur de consommation d'énergie est le secteur résidentiel et commercial. En second arrive le secteur industriel, et en troisième mais presque ex aequo, arrivent les transports. Il y a une augmentation régulière annuelle de consommation d'énergie dans le monde. Si par exemple on se projette à 20 ans - soit à 2035 -, en tenant compte de l'accroissement annuel moyen par exemple du pétrole qui est de 1,3 % par an, on s'aperçoit que la consommation finale en 2035 aura augmenté de 34 %. Quand on regarde le secteur des transports, qui arrivait en numéro trois, on s'aperçoit qu'en 2035, ils consommeront 4 200 millions de tonnes équivalent pétrole, mais ce qui est l'équivalent de tout le pétrole produit en 2012. On voit donc bien l'impact de cette augmentation moyenne de la consommation.

2. Potentiel des carburants de la biomasse

Pour ce qui est de ces transports, si on considère les énergies nouvelles et renouvelables qui existent et aussi les énergies qui sont en train de se développer, elles ne répondent pas aux besoins car elles ne génèrent pas la source première d'énergie, qui est en fait des carburants liquides et gazeux nécessaires au secteur des transports. Aujourd'hui, le pétrole assure 96 % de l'énergie des transports. À lui seul d'ailleurs, il concerne 63,7 % de toute l'énergie finale (donc chiffre 2012). La question est de savoir si les biocarburants, qui sont issus de biomasse, peuvent être des candidats au remplacement du pétrole. Si on regarde l’historique de ces carburants actuels dont le bio éthanol est un des plus célèbres (les Brésiliens ont rendu très célèbre d'ailleurs), en fait on s'aperçoit que ce sont des usages connus depuis assez longtemps puisque les Brésiliens, dès 1931, faisaient des essais d'alcool de canne à sucre, de bio éthanol. Aujourd'hui, la situation est bien différente de celle de 1931. Le monde produit à peu près 85 milliards de litres de bio éthanol à destination carburant et au Brésil - vous avez certainement entendu parler de ça -, depuis 2003, on a vu l'apparition des flex fiouls voitures. Tous les constructeurs de la planète produisent des véhicules capables de fonctionner au bio éthanol ou à l'essence, en flexibilité. On observe la même chose pour les huiles végétales et leurs dérivés, les biodiesels, puisque l'aspect combustible d'une huile végétale est connu depuis l'Antiquité. Des lampes à huile ont été découvertes datant de 9000 ans avant Jésus-Christ et même Rudolf DIESEL, donc l'inventeur du moteur diesel a testé des huiles végétales dès 1900 dans son moteur - prototype à l'époque -, donc c'est quelque chose que l'on connaissait déjà. Aujourd'hui, sous forme de biodiesel, donc après une modification chimique, on produit à peu près entre 5 et 10 % de carburant introduit dans les gazoles de façon banalisée. Quiconque a une voiture diesel aujourd'hui en Europe consomme de toute manière entre 5 et 10 % de biodiesel provenant de colza, de tournesol ou de soja. Si nous revenons à la question sur ces biocarburants existants : peuvent-ils remplacer le pétrole à l'échelle de la planète ?En faisant des projections relativement simples, on s'aperçoit que l’huile de palme qui est la première huile alimentaire produite au monde, si on la détournait intégralement pour alimenter nos transports, ils assureraient les besoins de ces transports pendant 7 jours - ce qui est quand même peu -. Et si on se tournait vers l'ensemble de toutes les huiles végétales (colza, arachide, noix de coco etc., tournesol), et qu'on en faisait des carburants, on ferait tourner les transports de la planète pendant 21 jours. Ce qui est pas mal mais ce qui est loin de répondre au remplacement du pétrole. Quant au bio éthanol, extrêmement célèbre, l'éthanol Brésilien, lui, serait capable d’assurer les besoins de la planète pendant deux jours et trois heures et si on mettait la totalité de l'alcool produit (donc on ne boit plus d'alcool, on est bien d'accord), à ce moment-là on assurerait les besoins des transports pendant six jours et dix-sept heures. Donc, non, ce ne sont pas des candidats au remplacement potentiel du pétrole au niveau de la planète. Leur potentiel de substitution d'ailleurs est estimé aujourd'hui à un maximum de 10 %. Il s'agit donc de trouver d'autres sources de carburant renouvelables et actuellement sont en cours de développement d'autres types de carburants que l'on appelle donc des carburants de seconde génération, par comparaison avec les premiers dont on vient de parler.

On va essayer de produire des bios éthanols ainsi que des biodiesels, mais non pas à partir de cultures alimentaires, mais à partir de résidus agricoles, de bois, de paille, de taillis à croissance rapide dont on va tirer des molécules qui permettront de synthétiser ces nouveaux carburants. Leur potentiel est de 25 %. En résumé, aujourd'hui, les premières générations donc bio éthanol, biodiesel que nous utilisons ont un potentiel de 10 % de substitution au pétrole au niveau de la planète et les carburants de seconde génération en cours de développement ont un potentiel à priori de 25 %. Ce qui signifie qu'il nous reste encore 65 % de sources à trouver si l'on voulait rendre indépendants les transports du pétrole sur notre planète. Nous devons le faire avant 2020, 2030 en tout cas parce que, effectivement, on a cet accroissement moyen annuel qui ne cesse d'augmenter.

3. Voies d’avenir

Existe-t-il des voies d'avenir ? On se penche de plus en plus sur l'efficacité énergétique y compris dans le secteur des carburants pour transports. Aussi, l'utilisation et la valorisation de déchets, de sous-produits pour faire aussi des carburants commencent à prendre de plus en plus d'importance dans les laboratoires de recherche. Ce peut être - pour prendre des exemples qui nous sont familiers -, l'utilisation d’huile de friture usagée par exemple, qui est une assez bonne voie pour faire du biodiesel, à l'échelle d'une communauté, à l'échelle individuelle également, ou à l'échelle semi industrielle. D'autres voies aussi dont on parle beaucoup ce sont les micro algues qui sont porteuses de beaucoup de d'espoir, même si elles sont aujourd'hui loin d'être abouties. Mais elles sont potentiellement des possibles candidats à la production de carburants issus de biomasse. L'idée est que ces micros algues, en les élevant de façon orientée, on arrive à leur faire produire soit des lipides, soit des glucides et qu'après, on ramasse ces micro algues, on les traite et on obtient une huile algale ou des sucres issus de leur production lesquels après seront transformés soit en biodiesel, soit en bio éthanol. D'autres voies très nouvelles pour essayer de trouver des sources, sont l'utilisation de lignocellulose, c'est-à-dire de bois ou de paille ou de résidus de ce type là pour produire des poudres fines que l'on pourrait utiliser en remplacement de carburants liquides ou gazeux. Ces voies n’existent pas encore vraiment, mais les preuves de concepts ont été établies en 2010 et les laboratoires - dont celui auquel j'appartiens d'ailleurs -, travaillent sur le développement de l'usage de ces poudres combustibles en remplacement des produits pétroliers.