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Les nouvelles technologies de production de biocarburants

L’IFP Energies Nouvelles vient de publier un état des lieux et des enjeux des filières en développement pour la production de biocarburants.

Les nombreux programmes de recherche dédiés aux nouvelles générations de biocarburants mis en œuvre depuis une dizaine d’années commencent à porter leurs fruits. Bien qu’aucune usine commerciale ne soit encore en exploitation en France, la faisabilité industrielle à grande échelle et à coûts compétitifs des filières de production de biocarburants de 2e génération pourrait être démontrée à court terme. S’agissant des biocarburants de 3e génération à partir de biomasse algale, cette filière suscite un vif intérêt, mais n’en reste encore qu’aux  balbutiements.

La France incorpore aujourd’hui près de 7 % de biocarburants dans le mix de carburants essence et gazole pour le transport routier, et ambitionne, tout comme l’ensemble des États membres européens, une incorporation d’environ 10 % en 2020.

Filières de seconde génération, schéma IFPEN

Les biocarburants aujourd’hui commercialisés, dits de première génération, sont issus de ressources agricoles conventionnelles (betterave/céréales/canne à sucre pour l’éthanol, colza/tournesol/soja/palme pour le biodiesel), et devraient voir leurs limites de développement atteintes dans les années à venir. De nouvelles filières sont donc en cours de recherche et développement pour répondre à la demande croissante en substituts aux carburants fossiles. On distingue parmi elles :

  • les biocarburants de 2e génération, issus de la biomasse lignocellulosique (bois, pailles, résidus agricoles et forestiers, cultures lignocellulosiques dédiées),
  • les biocarburants dont les procédés de production sont déjà matures (ester méthylique d’huiles végétales, hydrogénation d’huiles végétales), mais utilisant de nouvelles ressources huileuses sans compétition directe avec l’alimentaire, comme l’huile de jatropha, de cameline (espèces végétales peu exploitées à ce jour), mais aussi les huiles issues de microalgues d’eau douce ou marines, ressource dite de 3e génération.

Que peut-on attendre de ces nouvelles technologies ? Quel est leur horizon de commercialisation ? Quels sont les freins à leur développement ? Le point sur les biocarburants issus de la biomasse lignocellulosique.

Rappels sur les technologies, leurs origines et intérêts

Parmi les technologies en mesure de convertir la biomasse lignocellulosique en carburant, et faisant l’objet d’importants programmes de recherche, on retrouve celles produisant des substituts à l’essence, au diesel, ainsi qu’au kérosène pour l’aviation.

Le principal substitut à l’essence est l’éthanol lignocellulosique. Il s’agit du même produit que l’éthanol actuellement commercialisé, seule la ressource et les premières étapes de traitement de celle-ci diffèrent (cf. fiche Panorama 2008 « Les unités pilotes de biocarburants de 2e génération dans le monde »). Il s’agit de la technologie ayant, à l’heure actuelle, mobilisé le plus de moyens de recherche, en particulier aux États-Unis. Si au Brésil il s’avère intéressant de produire de l’éthanol lignocellulosique à partir de la bagasse de la canne à sucre, la Chine l’envisage à partir des résidus agricoles, tandis qu’en Amérique du Nord et en Europe, différents types de ressources sont envisagés, comme les issus de céréales (tiges, rafles, etc.), les rémanents forestiers, ou les cultures dédiées (miscanthus, switchgrass, taillis à courte rotation, etc.).
D’autres substituts à l’essence commencent aussi à susciter l’intérêt d’industriels et d’universitaires. On peut notamment mentionner le biométhanol, qui peut être produit à partir de biomasse par la voie thermochimique et incorporé à l’essence à hauteur de 10 à 20 %, et le biobutanol, dont le contenu énergétique est plus élevé que celui de l’éthanol et qui peut être utilisé plus facilement en mélange dans l’essence, sans adaptation du moteur. Produit à partir de biomasse par voie biologique, le biobutanol peut être notamment incorporé à hauteur de 16 % dans l’essence aux États-Unis.
Le bioéthanol, tout comme les substituts actuels au gazole routier (EMHV1), est un produit dont l’incorporation aux carburants des véhicules conventionnels se limite techniquement à une dizaine de pourcents (10 à 15 % vol. pour l’éthanol, 7 % vol. pour le biodiesel).

Peugeot 307SW BioFlex, photo PSA

Le biocarburant lignocellulosique le plus couramment envisagé pour les véhicules diesel, le BtL2, est un gazole de synthèse de très bonne qualité pouvant être incorporé à des taux élevés dans un réservoir classique. On l’appelle également diesel-FT, pour synthèse Fischer-Tropsch (cf. fiche Panorama 2008 « Les unités pilotes de biocarburants de 2e génération dans le monde »). Ce type de procédé permet non seulement la production de gazole de synthèse, mais également de kérosène de synthèse pour l’aviation.
En Europe, où la demande en gazole routier est forte et croissante, cette technologie est vue comme une alternative intéressante. Mais avec l’intégration de l’aviation dans le protocole de Kyoto et la volonté croissante de réduction des GES du secteur, cette voie de production de carburéacteur d’origine végétale suscite un intérêt plus général.
Il existe également différentes technologies de production de biocarburants gazeux pour des flottes de véhicules dédiées. Parmi ceux-ci, on compte le biométhane, carburant pouvant être produit par voie fermentaire (biogaz) ou par voie thermochimique (bioSNG3) (cf. fiche Panorama 2008 « Les unités pilotes de biocarburants de 2e génération dans le monde »). On compte également
la possible utilisation de bioDME4, carburant assimilable à des GPL, également produit par voie thermochimique à partir de biomasse lignocellulosique.

>> Télécharger le panorama 2011 : Les nouvelles technologies de production de biocarburants : état des lieux et enjeux des filières en développement (PDF – 1.6 Mo)