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Le biocarburant (ou agrocarburant) est un carburant qui provient de la biomasse, produit à partir de matériaux organiques non-fossiles. A l’inverse de ce que l’on pourrait croire, le suffixe « bio » ne signifie pas qu’il provient de l’agriculture biologique. Il existe principalement deux filières : les huiles et dérivés et la filière alcool ou sucre (à partir de betteraves, de cannes à sucre…). Une utilisation importante des biocarburants pourrait-elle avoir des effets bénéfiques sur les gaz à effet de serre ? Réduire notre dépendance au pétrole par les biocarburants, est ce la solution ? Explication dans ce dossier…

L’Union Européenne reste aujourd’hui la principale région du monde à avoir développé la filière biodiesel comme biocarburant.
En 2006, la production de biodiesel dans l’U.E. a atteint 6’434 Ml (soit environ 60-65% de la production mondiale annuelle), et la France est le second producteur loin derrière l’Allemagne d’agrocarburant.

La production de Biodiesel en Europe

Sur cette carte, seuls les pays producteurs les plus importants de biodiesel sont mentionnés.

Processus de fabrication du Biodiesel

Les huiles végétales, afin de produire du biodiesel, s’obtiennent classiquement par simple pressage de graines. Cette huile peut être issue de différentes plantes, telles que le colza, le tournesol, le soja, ou encore le Jatropha.

Cependant, ces huiles n’offrent pas une aptitude à l’auto inflammation suffisante afin d’être directement exploitées dans un moteur diesel classique, et leur viscosité est trop importante.
La production de biodiesel à partir de tournesols est ici décrite de façon plus détaillée :

Cycle de production de Biodiesel à partir de Tournesols

Le bioéthanol est distribué sous le nom de E85, il est composé de 85% d’éthanol et de 15% d’essence, il s’agit du premier biocarburant au monde.
En effet, il fut produit en 2007 à plus de 50 000 millions de litres. Les deux plus gros producteurs sont les États-Unis (49%) et le Brésil (42%). Ensuite vient la Chine puis l’Union Européenne (avec 2816 Ml/an). La France est le premier pays producteur en Europe, avec 1000 Ml/an.

Production de Bioéthanol en Europe

Production de Bioéthanol en Europe

De plus, l’intégralité du bioéthanol vendu en Europe ne vient pas d’une agriculture spécifique aux biocarburants. En effet, la Commission Européenne est tenue d’acheter et de stocker la surproduction viticole afin de réguler le marché. Elle peut ensuite décider de transformer cet alcool vinique en éthanol qui sera ensuite proposé sur le marché des agrocarburants.

Fabrication du bioéthanol

Le bioéthanol est produit à partir de végétaux contenant du saccharose (canne à sucre, betteraves, …) que l’on extrait et qu’on laisse fermenter ensuite. Il peut aussi être produit à partir d’amidon (blé, maïs, …) qu’on obtient par hydrolyse puis qu’on laisse fermenter. On obtient alors des gaz inflammables permettant leur utilisation en carburant de synthèse.
De nouvelles technologies ont vu le jour afin de permettre la transformation du reste de la plante, longtemps considéré comme un déchet. On l’appelle donc biomasse lignocellulosique (herbe, bois, écorce, tige, feuilles, …) à partir de laquelle on obtient aussi du bioéthanol.

On peut aussi le produire à partir d’algues, de micro-algues, ou de Jatropha.

Bioéthanol E85, quels avantages ?

L’ E85, type de bioéthanol, présente trois grands avantages.

Le premier est environnemental :

• Le rendement des biocarburants est meilleur que celui des énergies fossiles. Par exemple, pour produire 1 MégaJoule d’énergie, il faudrait 1,15MJ d’énergie fossile, alors qu’il suffit de 0,85MJ de bioéthanol.

Le second est économique :

• En utilisant de manière importante l’ E85, on pourrait réduire, en partie, la dépendance énergétique de la France vis-à-vis de l’étranger.

Le dernier est technique :

• Les modifications à apporter aux moteurs, afin qu’ils fonctionnent au E85, n’ont qu’un faible coût. Certains moteurs déjà produits, permettent de fonctionner avec ce carburant (Renault au Brésil par exemple).

Inconvénients de ce biocarburant ?

Les inconvénients de ce biocarburant sont de deux types :

Economiques :

• La production de l’éthanol engendre des coûts plus importants (15% de plus) que ceux engendrés par le pompage des autres énergies fossiles type gaz ou pétrole.
• Augmentation du cours de certaines matières premières servant à la fabrication du bioéthanol celles-ci étant mieux rémunérées.

Environnemental :

• L’utilisation du E85 réduit considérablement la production de gaz à effet de serre (d’environ 40 %), ainsi que de matières cancérigènes, telles que le benzène et le butadiène. Par contre, il libère deux autres produits tout aussi nocifs et cancérigènes : le formaldéhyde et l’acétaldéhyde.

Les acteurs du bioéthanol

Le premier producteur européen est un groupe espagnol Abengoa, avec une production de 610 Ml/an. Il se place au 5ème rang aux États-Unis.
La France compte le 7ème plus gros producteur Européen, l’entreprise Tereos. Elle dispose d’une capacité de production de 50 Ml/an. Le groupe attend l’attribution des futurs agréments du plan biocarburant français pour la construction de deux nouvelles usines.

Dans ces deux pays (Espagne et France), la transformation de l’éthanol est assurée par des groupes pétroliers, comme Total en France.

Type de production par pays

L’éthanol pouvant être obtenu à partir de différents végétaux, les pays ont choisi agriculture en adéquation avec leurs climats.

La France : Blé (71%) betterave (15%) et maïs (14%).
Le Brésil : Cannes à sucre.
Les États-Unis : Maïs.
Le Canada : Maïs et blé.
La Suède : Cannes à sucre (importée du Brésil) et betteraves.
L’Allemagne : Blé, betteraves et maïs.

Utilisation du biocarburant

L’éthanol n’a pas vraiment de capacités énergétiques. Dès 10% d’éthanol, des modifications du moteur sont nécessaires. Le réseau de revente d’E85 étant peu développé actuellement en Europe, les constructeurs ne proposent à l’heure actuelle que des véhicules Flexfuels capables de fonctionner avec du super éthanol ou/et de l’essence. Des kits sont commercialisés.
En 2006, 75% des voitures vendues au Brésil étaient “flex”. Les autres marchés sont en pleine expansion, comme en Italie, en France ou encore en Autriche développant le E5 (5% d’éthanol). La zone Asie-Pacifique, l’Australie, l’Indonésie et le Japon a aussi mis en place des politiques favorables à sa commercialisation.
La composition de l’éthanol varie d’un pays à l’autre ainsi que d’une saison à l’autre. Les raffineries ajustent en permanence la teneur en éthanol en fonction de ces critères. Au Brésil, il atteint 95% contre 65 à 85% en France.

Les algues (laitue de mer essentiellement, et maintenant micro-algues) peuvent s’avérer être source de biocarburant. Les algues ne nécessitent, pour se développer, que de la lumière, du soleil, du CO2 et de l’eau (contenant des oligo-éléments), du phosphate et de l’azote.

L’algue verte servant pour produire du biocarburant

Les variétés d’algues les plus adaptées pour la production d’agroocarburant sont les algues vertes. On peut utiliser 99 % de leur masse pour fabriquer des médicaments, des matières colorantes, des plastiques biologiques ou des biocarburants.

Après raffinage de l’algue verte, composée à près de 80% d’huile, on obtient du biocarburant. 40 000 litres/ hectare de ce biocarburant peuvent être produits chaque année, ce qui représente un rendement important.

1 hectare d’algues pourrait produire de 30 à 120 fois plus d’huile qu’un hectare de colza ou de tournesol.

La laitue de mer se trouve sur les niveaux supérieurs du littoral jusqu’à 10 mètres de profondeur dans l’océan Atlantique, la mer Noire et l’océan Pacifique.

En Bretagne, chaque année, environ 700 000 tonnes d’algues vertes sont ramassées. Des procédés existent permettant de produire du carburant à partir des ces algues vertes.

Alors qu’en France, la recherche commence à s’intéresser à la fabrication d’huile carburant à partir des algues, Israël et les Etats-Unis en sont déjà au stade du développement industriel de ce procédé.

On peut aussi citer le Jatropha, afin de produire du biocarburant, plante aux caractéristiques très intéressantes.

Le Jatropha Curcas est un arbuste de 3 à 4 mètres, très résistant à la sécheresse, pouvant pousser sur des sols pauvres, et produire du biocarburant grâce à l’huile extraite de ses graines non comestibles. Originaire d’Afrique, il fut longtemps délaissé avant de susciter de l’intérêt pour sa capacité à la production de carburant de synthèse. Ce carburant est compatible avec les moteurs diesels, produisant une variété de biodiesel.

Un hectare de Jatropha permet de cultiver jusqu’à 1500 plantes. Chaque plante produit environ 5 kg de graines en deux récoltes annuelles. On peut espérer environ 1500 litres d’huile à l’hectare (5 kilos de fruits produisent 1 litre d’agrocarburant).

De nombreux experts du Times ou du Wall Street Journal s’accordent à dire que cette plante est la source de la prochaine génération de carburant.

Le Jatropha Curcas

Son prix

Le Jatropha serait d’un prix de revient 2 fois inférieur à celui du maïs. De plus, ce carburant serait de meilleure qualité.

Lieu de culture

Le Jatropha pousse en climat tropical à subtropical. On retrouve donc des cultures, récentes, dans des pays africains (Côte d’Ivoire, Sénégal) mais aussi Sud-Asiatiques (Thaïlande, Philippines, Chine) et enfin au Moyen Orient comme l’Arabie Saoudite. L’Inde s’apprêterait à planter 40 millions d’hectares de Jatropha Curcas. Plus étonnant, en Belgique un projet de Jatropha vient d’être lancé.

Le gaz naturel est, comme le pétrole, une énergie fossile. Il résulte d’un mélange d’hydrocarbures.

Le gaz naturel contient principalement du méthane (CH4) à plus de 90%, de l’éthane, propane et butane ainsi que en plus faible quantité de l’azote (moins de 2%) et du dioxyde de carbone (CO2 moins de 1%). Il est formé à partir de la décomposition de matières organiques fossiles dans les sous-sols ou fonds marins par un processus proche de celui de la formation du pétrole. La génération de méthane est également possible par la biomasse, processus accéléré de décomposition de résidus organiques qui permet de produire ce gaz mais en quantité toutefois insuffisante pour un usage intensif. L’origine de ce gaz est variée, beaucoup de pays l’exportent sous forme liquide, appelée GNL (Gaz Naturel Liquéfié).

Le gaz naturel est liquéfié sous l’action d’un refroidissement à -162°C. Cette opération le rend à l’état liquide, non pressurisé, facilitant alors son transport mais cette opération à tout de même un coût écologique !

Une fois à l’état liquide, le gaz naturel liquefié (GNL) voit son volume divisé par 600 par rapport à son état gazeux.

En ce qui concerne sa constitution, le GNL contient principalement du méthane, à près de 90%, ainsi que de l’éthane, du propane et du butane et moins de 1% d’azote. Le gaz naturel liquide peut se transporter facilement par bateau, contrairement au gaz naturel classique qui transite par gazoduc.

Dernier bateau Gaz de France GNL

Le gaz naturel, incolore et inodore à l’état brut, est extrait directement du sous-sol. Il ne requiert pas d’autre transformation que l’ajout de mercaptan. Ce composé soufré est destiné à lui donner une odeur caractéristique pour des questions de sécurité.

Son usage est principalement domestique, pour le chauffage et la cuisson. Mais son utilisation s’est développée dans d’autres domaines, tels que dans les centrales électriques, dans l’industrie ou encore utilisé pour le transport.

La part du gaz naturel croît constamment dans la consommation mondiale d’énergie, surtout en Europe, depuis environ 30 ans. Il représente 24% de l’énergie consommée en 2007, c’est la troisième source d’énergie la plus utilisée dans le monde après le pétrole (40% en 2007) et le charbon (26% en 2007).

Énergie jumelle du pétrole, son extraction suit des étapes similaires : observation de la surface de la terre pouvant révéler sa présence, évaluation du sous-sol, évaluation sismique et forage. On trouve d’ailleurs très fréquemment du gaz naturel dans les lieux où ils y a du pétrole et inversement.

Le GNL, pour Gaz Naturel Liquéfié, permet de s’acquitter des aléas géopolitiques auxquels sont soumis les gazoducs lorsqu’ils traversent des territoires nationaux et permet de diversifier les sources d’approvisionnement.
De ce fait, de nombreux pays construisent des installations de re-gazéification dans les terminaux méthaniers (lieu où sont accueillis les navires transportant le GNL), permettant l’exploitation de ce gaz rendu liquide.

Terminal méthanier de Fos Tonkin (Boûches du Rhône, France)

Après l’Algérie, fournisseur de longue date de l’Europe, la Libye, le Nigeria, Trinité-et-Tobago et plus récemment les pays producteurs du Moyen-Orient (Qatar, Oman…) sont venus compléter l’approvisionnement en GNL de ce continent. De plus, depuis 2005, l’Égypte est devenue un autre fournisseur important de l’Europe.

La France est le cinquième importateur mondial de GNL, derrière le Japon, la Corée du Sud, l’Espagne et les USA. Elle importe près de 30% de ses approvisionnements en gaz. Les importateurs de GNL se sont alors multipliés, et GDF Suez joue un rôle important.
Pour accroître son activité, la mise en service de 5 nouveaux terminaux méthaniers est prévue entre 2012 et 2015.

Carte de France du gaz GNL

Actuellement, les importations mondiales de GNL portent sur près de 220 milliards de m3 de gaz naturel (à l’état gazeux), soit environ 24 % du commerce mondial de gaz naturel.
Ce marché pourrait ainsi atteindre 300 milliards de m3 en 2015, il concernera environ 30 pays importateurs.

Avantages

Le gaz naturel présente plusieurs avantages :

• Sa répartition géographique est plus dispersée, à l’échelle mondiale, que celle du pétrole
• Faibles émissions de CO2 lors de sa combustion si on le compare au dérivés du pétrole, de part sa forte teneur en méthane. Lors de la combustion, il ne créé qu’une molécule de CO2 par molécule de méthane alors que le pétrole en émettra au minimum 5.
• Les rendements énergétiques obtenus pour la production d’électricité (à partir de gaz-naturel dans des cycles combinés par exemple) sont supérieurs à ceux obtenus avec les centrales à charbon ou a pétrole. Le gaz naturel peut être utilisé sur une centrale à énergie solaire. Il permet de pallier aux aléas climatiques et ainsi réguler la production de ce type de centrales (dites de « cycle combiné »).

Aspects négatifs

• Afin d’exploiter le Gaz Naturel sous sa forme liquéfiée, le GNL, le déploiement de structures spécialisées est nécessaire. Les coûts de mise en place et d’entretien sont loin d’être négligeables.

Principe d'une installation GNL

• Il existe deux risques majeurs liés à l’exploitation du GNL , s’ il y a fuite ou déversement de GNL à l’air libre :

1) L’incendie
2) La formation d’un nuage sans inflammation immédiate

Pour qu’un incendie se déclare il faut une des deux conditions suivantes :
– Source d’inflammation à proximité (étincelle)
– Concentration du gaz naturel dans l’air entre 5 et 15%

• Bien qu’il soit le plus propre des combustibles fossiles, le gaz naturel émet lors de sa combustion du gaz à effet de serre (CO2) et de l’oxyde d’azote.
• Cette énergie est épuisable et des réserves quantifiées permettent son exploitation jusqu’à l’horizon 2070.