Inventer la bioraffinerie du futur via la transformation de la biomasse
Ce 13 février 2014, à l’Ecole Centrale de Lille, Franck Dumeignil, du CNRS et coordinateur du projet EuroBioRef, a dévoilé les résultats de ce programme de recherche sur la bioraffinerie du futur. Cette Assemblée Générale, qui conclut 4 ans de recherche, réunissait les 29 partenaires de 15 pays impliqués. Le concept EuroBioRef s’inscrit d’ores et déjà comme l’un des piliers d’un nouveau modèle bioéconomique Européen, durable et créateur de 200 000 emplois à l’horizon 2020.
L’objectif d’EuroBioRef réside dans la mise au point de bioraffineries capables de transformer des sources très variées de biomasse – cultures non alimentaires, résidus agricoles… – en produits à forte valeur ajoutée – notamment biocarburants pour l’aviation, polymères, solvants,…- tout en respectant les piliers du développement durable par la conception d’un modèle économiquement efficace, socialement équitable et écologiquement tolérable. Résultat de 48 mois de recherche, EuroBioRef se définit comme un concept de bioraffinerie intégrée, durable et diversifiée qui implique l’ensemble des acteurs de la filière biomasse. Il adopte un design de procédé flexible et modulaire, adapté aussi bien aux unités de production de grande capacité qu’aux petites unités, facilitant ainsi une installation dans les diverses régions de l’Europe. L’efficacité globale de cette approche surpasse celle des routes actuellement établies plaçant l’Europe à l’avant-garde d’une bioéconomie qui devrait représenter, selon la commission européenne, un marché de 2 000 milliards d’euros à l’horizon 2020.
Les objectifs de la bioraffinerie du futur :
Promouvoir la biodiversité de biomasse adaptée aux régions Européennes
Produire des carburants aviation à haute énergie
Réduire les coûts de production de 30 %
Réduire la consommation d’énergie de 30%
Produire zéro déchet
Réduire les délais de commercialisation
Le concept innovant proposé par EuroBioRef
Le concept de base EuroBioRef utilise une nouvelle approche flexible pour combiner “integration virtuelle” avec la proximité à la fois des sources de matières premières et des marchés finaux des différents produits. Ses spécificités :
- La variété de matières premières issues de la biomasse disponible combinée à une variété d’options de pré-traitements de ces matières premières en pré-produits finaux, soumis à une optimisation logistique
- La variété de marchés pour les produits bio-sourcés assortie d’une variété d’options d’intégration pour combiner plusieurs modules de conversion en fonction de la disponibilité de la matière première prétraitée, évitant ainsi les besoins de transports excessifs pour les entrées et les sorties
- La flexibilité des chaînes de production permettant ainsi l’intégration de modules clés dans des installations existantes afin de réduire les risques d’investissement
- La proximité à la fois des matières premières adaptées et des marchés visés, qui peuvent être combinés avec l’intégration dans des installations existantes ou spécialement adaptées, en sélectionnant les sites adéquats à travers l’analyse du système.
Le modèle de la bioraffinerie nouvelle génération
La bioraffinerie, intégrée et flexible, d’EuroBioRef permet de de créer un nouveau lien entre le monde de l’agriculture et de l’industrie chimique en fournissant différentes biomasses et en produisant un panel de produits renouvelables adaptés à une bio-économie durable. Evalué par une Analyse en Cycle de Vie, ce modèle global prend en charge l’ensemble du procédé depuis l’obtention de la biomasse jusqu’aux produits finis, en passant par des critères strictement définis tels un bilan carbone favorable, une fabrication non polluante, économiquement rentable, employant de la main d’oeuvre locale.
Contrairement aux modèles précédents, celui-ci est capable de gérer plusieurs matières premières et de les traiter de multiples façons (chimique, biochimique, thermochimique). Le potentiel de toutes les fractions issues des divers types de biomasse est exploité pour en tirer la valeur ajoutée la plus forte possible et développer le marché des produits bio-sourcés, des biocarburants pour l’aviation aux produits chimiques, en passant par les polymères et autres matériaux.
Autre avantage : la flexibilité. Le concept est adaptable à diverses régions européennes, que ce soit dans des petites ou grandes unités, et, dans certains cas, ne nécessitera qu’une modification mineure des installations existantes, ne transformant actuellement qu’un type de biomasse en un seul produit.
Une bioraffinerie flexible et intégrée à tous les niveaux…
… et conçue sur un modèle durable, plus respectueux de l’environnement
De l’amont de la filière…
…jusqu’aux produits finaux au stade commercial
Les avancées et résultats du modèle conçu par EuroBioRef
Culture dans des champs de tests de cinq plantes lignocellulosiques (saule, roseau géant, miscanthus, switchgrass, cardon) et de dix plantes oléagineuses (ricin, crambé, cuphea, lesquerella, lunaria, jatropha, carthame, ainsi que du tournesol, de la cameline et du colza pour comparaison)
Création de champs de tests de grande envergure (env. 20 ha) pour le saule et le crambé en Pologne, le roseau géant et la carthame en Grèce et le ricin à Madagascar, avec la production d’au moins 10 tonnes pour ce dernier
- Mise au point et validation de stratégies de rotation « gagnant-gagnant » entre les cultures alimentaires et non-alimentaires
- Développement de biotechnologies efficaces pour produire des molécules plateformes à partir de glycérol et d’hydrolysats de biomasse, surpassant l’actuel état de l’art
- Développement d’un modèle logistique d’approvisionnement en biomasse, opérant dans un mode optionnel en termes de qualité de biomasse (types de biomasse nouveaux ou inexplorés), d’efficacité du système et de coûts d’exploitation réduits. Celui-ci a été alimenté en données sur le saule, le ricin, la carthame et le roseau géant. Plusieurs scénarii ont été envisagés sur la base de différentes tailles d’unités
- Construction d’une nouvelle usine pilote en Norvège capable de traiter plus de 50 kg de matière lignocellulosique sèche par heure, utilisant un nouveau procédé de prétraitement agnostique des matières premières, validé à l’échelle du laboratoire sur le miscanthus, le roseau géant et le switchgrass
- 21 brevets ont été déposés, la plupart liés à des transformations d’huiles végétales, ce qui signifie que, à ce jour, EuroBioRef atteint 0,95 demande de brevets par million d’euros de fonds publics dépensés
- 27 articles scientifiques ont été publiés, et d’autres sont en préparation. A ce jour, EuroBioRef atteint ainsi 1,17 publications par million d’euros de fonds publics dépensés
- Conception et évaluation multidimensionnelle des chaînes de valeurs correspondant à différents scénarii de bioraffineries intégrant les résultats et les concepts développés par EuroBioRef, pour réaliser des démonstrations des technologies développées et tester des scénarii d’exploitation industrielle.
- Un nouvel outil web intégré d’évaluation du Cycle de Vie a été conçu et est, à ce jour, complètement opérationnel pour vérifier la validité socio-économique des scénarii de bioraffinerie
Pour en savoir encore plus (en anglais) :
- Voir le site www.eurobioref.org
- Télécharger la plaquette Eurobioref
- Télécharger le rapport Eurobioref (26 Mo)
- Voir l’animation ci-dessous :
[vimeo https://vimeo.com/85819545 w=540]