L’isobutène, vecteur chimique entre les ressources végétales et les carburants

Les oléfines gazeuses sont les molécules centrales de la pétrochimie. Ces briques élémentaires, dont sont dérivés de nombreux produits, correspondent ensemble à un gigantesque marché de 300 milliards $. L’isobutène se distingue des autres oléfines parce qu’on peut l’utiliser non seulement pour fabriquer des plastiques et des élastomères, mais également dans le domaine des carburants.

La production d’isobutène fossile a tendance à décroître, sous l’effet du déploiement de l’industrie du gaz de schiste aux Etats-Unis : A partir de gaz de schiste, de l’éthylène est produit massivement et à un coût très inférieur au prix du marché. Les vapocraqueurs traditionnels ne trouvent alors plus d’acquéreur pour leur éthylène, et sont poussés à la fermeture. La perte de leurs capacités de production de propylène, butadiène et isobutène aboutit à une situation de pénurie progressive de ces composés. Le développement d’une voie alternative menant à l’isobutène permet de pallier à cette situation de pénurie, et correspond à une attente aigüe du marché.

Global Bioenergies développe un procédé pour convertir les ressources végétales (sucre, céréales, déchets agricoles et forestiers) en isobutène, une des briques élémentaires de la pétrochimie dont sont dérivés plastiques, élastomères et carburants. La société a démarré l’industrialisation mi-2012 par l’installation d’un pilote de laboratoire d’une capacité de 42 litres. Des essais ont été conduits avec succès sur ce premier pilote et permettent de passer à la phase suivante : la construction d’un pilote industriel.

Ce pilote industriel sera installé au cœur de la bioraffinerie de Bazancourt-Pomacle, près de Reims, l’un des principaux complexes agro-industriels de France. ARD, un spécialiste de la mise à l’échelle de procédés de fermentation, contribuera à son exploitation. Ce pilote industriel sera composé d’un fermenteur de 500 litres représentant une capacité de production de 10 tonnes d’isobutène par an. Une unité de purification sera accolée au fermenteur, et permettra l’obtention d’échantillons d’isobutène de pureté intermédiaire, qui seront transférés chez Arkema pour ses propres recherches. Dans le cadre du projet collaboratif soutenu par l’Etat, Arkema développera un procédé d’oxydation sélective adapté aux spécifications des produits renouvelables issus de procédés fermentaires, en collaboration avec deux laboratoires du CNRS, l’IRCELYON et l’UCCS.

Les oléfines légères sont des gaz qui se volatilisent spontanément pendant la fermentation.

Cette particularité présente deux intérêts majeurs :

  • Une des limites principales des procédés de bioproduction, liée à la toxicité pour la souche de production du produit s’accumulant dans le milieu réactionnel, est levée puisque le produit se volatilise spontanément.
  • La purification est simplifiée : il n’est plus question d’extraire un composé noyé dans les milliers de molécules différentes constituant le milieu réactionnel, mais d’extraire un hydrocarbure gazeux environné seulement d’air, de CO2, de vapeur d’eau et de quelques produits volatils émanant du milieu.

Ces deux avantages se traduiront de façon claire par des coûts opérationnels réduits.

Le coût de l’isobutène fermentaire dépendra en grand part de la ressource utilisée : sucre, céréales, déchets végétaux ou forestiers. Le prix de vente de la molécule sera déterminé par le cours de son homologue fossile, qui connait aujourd’hui une tendance à la hausse en raison de la pénurie relative induite indirectement par le déploiement de l’industrie du gaz de schiste.

Dans les conditions de marché actuelles, le procédé serait déjà profitable. Il est attendu que ces conditions de marché s’améliorent encore et que la profitabilité du procédé augmente proportionnellement dans les prochaines années.

La société se focalise maintenant sur l’industrialisation du procédé isobutène, c’est-à-dire sur l’amélioration de son rendement et sur sa mise à l’échelle industrielle, et s’attache également à la réplication de ce succès à la production biologique de certaines autres molécules centrales de la pétrochimie. Des succès ont été annoncés pour les phases amont des procédés butadiène et propylène.

Les biocarburants dérivés de l’isobutène peuvent être qualifiés de « drop-in » en raison de leur haute densité énergétique et de leur miscibilité dans les carburants pétroliers actuels sans limite de proportion. Ils ne nécessiteront donc pas le développement d’infrastructures nouvelles de stockage, de transport et de distribution, ce qui facilitera l’expansion de ces nouveaux marchés.

Pour en savoir plus : www.global-bioenergies.com