Biocarburant

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L'huile fournie par les graines du tournesol fait partie des biocarburants. Les biocarburants sont des carburants produits à partir de matériaux organiques renouvelables et non-fossilesBent Sorensen, Renewable Energy 3rd Edition, Academic Press. Cette production peut se faire à partir d'un ensemble de techniques variées : production d'huile, d'alcool par fermentation alcoolique de sucres ou d'amidon hydrolysé, carburants gazeux obtenus à partir de biomasse végétale ou an
Biocarburant

L'huile fournie par les graines du tournesol fait partie des biocarburants. Les biocarburants sont des carburants produits à partir de matériaux organiques renouvelables et non-fossilesBent Sorensen, Renewable Energy 3rd Edition, Academic Press. Cette production peut se faire à partir d'un ensemble de techniques variées : production d'huile, d'alcool par fermentation alcoolique de sucres ou d'amidon hydrolysé, carburants gazeux obtenus à partir de biomasse végétale ou animale (dihydrogène ou méthane), ou carburants solides comme le charbon de bois. Pour utiliser les biocarburants dans les moteurs, deux approches sont possibles :
- Soit on cherche à adapter le biocarburant (par transformation chimique pour obtenir du biodiesel par exemple) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole ; c'est la stratégie actuellement dominante mais elle n'a pas le meilleur bilan énergétique ni environnemental.
- Soit on cherche à adapter le moteur au biocarburant naturel, non transformé chimiquement. Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans ces adaptations. La substitution peut être totale ou partielle. Le moteur Elsbett fonctionne par exemple entièrement à l'huile végétale pure. Cette stratégie permet une production locale et plus décentralisée des carburants.

Dénomination

Le vocable « biocarburant » (du grec bios, qui signifie vie, vivant, et du latin carbo, qui signifie charbon et évoque le carbone) signifie que ce carburant est obtenu à partir de matériaux organiques. Il pose problème dans les pays francophones d'Europe car le terme « bio » y désigne les produits de l'agriculture biologiqueRéglement N°2092/91 du conseil des communautés européennes du 24 juin 1991 (Danone fut ainsi obligé de renommer son yahourt Bio en Activia). Certains préfèrent donc employer le mot agrocarburant ou agro-biocarburant pour les produits issus de l'agriculture. Par exemple dans la presse de vulgarisation scientifique en France, le magazine Science et Avenir emploie les deux mots, tout comme le Grenelle de l'environnement en 2007, d'autres préférant le mot « biocarburant » qui reste majoritaire. Les moteurs de recherche de l'Internet montrent que l'élément préfixale "agro-" (tiré du grec agros : champ) est de plus en plus utilisé. Associé au substantif carburant, il désigne plus précisément les carburants issu de l'agriculture, les différentiant des biocarburants non-agricoles (par exemple le méthane issu des déchets, ou des biocarburants produit à partir de bois). Il peut rester une ambiguitié de dénomination pour le bois issu de l'agroforesterie (valorisation énergétique des tailles de haies et du bois récolté en taillis gérés en très courte-, courte-, et moyenne-rotation par des agriculteurs). On emploie également les expressions « carburant vert » (suivant la tendance à appeler « vert » tout ce qui est conçu pour moins nuire à l'environnement) et « carburant végétal » (qui a les mêmes limites d'utilisation que « agrocarburant »). Il existent des filières dites de « seconde génération » (filière « éthanol cellulosique » et filière « huile de microalgue » en particulier) qui visent de meilleurs bilans énergétique et des productions accrues.

Les filières de première génération

La filière huile

De nombreuses espèces végétales sont oléifères comme par exemple le karanj, la pourghère (Jatropha curcas), le palmier à huile, le tournesol ou le colza. Les rendements à l'hectare varient d'une espèce à l'autre et sont exceptionnels avec les microalguesProgramme de recherche français Shamash, Chisti Yusuf, , Biotechnology Advances (2007), Biofutur n°255, mai 2005, Association Oléocène, National Renewable Energy Laboratory, Juillet 1998. Des huiles de fritures usagées, des huiles d'abattoirs ou de poissonneries peuvent également être utiliséesAssociation . Toute extraction d’huile végétale peut être effectuée par simple pressage à froid – écrasement, ou par voie chimique, ou une combinaison des deux méthodes. L’utilisation d’un solvant organique permet d’atteindre un niveau d’extraction de 99 % mais à un coût plus élevé. L'Huile Végétale Brute (HVB, ou HVP) peut être utilisée directement dans les moteurs diesels adaptés (notamment à cause de sa viscosité relativement élevée). Les triglycérides qui constituent les huiles végétales peuvent également être transformés en monoesters méthyliques (Esters Méthyliques d'Huile Végétale - EMHV) et en glycérol par une réaction de trans-estérification avec des molécules de méthanol (on obtient des esters éthyliques avec l'éthanol). Les molécules plus petites du biodiesel ainsi obtenues peuvent alors être utilisées comme carburant dans les moteurs à allumage par compression. Ce biodiesel ne contient pas de soufre, n'est pas toxique et est hautement biodégradable. Le biodiesel est aussi appelé en France Diester™.

La filière alcool

La fermentation éthanolique De nombreuses espèce végétales sont cultivées pour leur sucre : c'est le cas par exemple de la canne à sucre, de la betterave sucrière, du maïs, du blé ou encore dernièrement de l'ulve.
- Le bio-éthanol est obtenu par fermentation de sucres (sucres simples, amidon hydrolysé) par des levures du genre Saccharomyces. L'éthanol peut remplacer partiellement ou totalement l'essence. Une petite proportion d'éthanol peut aussi être ajoutée dans du gazole mais cette pratique est peu fréquente.
- L'Ethyl-tertio-butyl-éther (ETBE) est un dérivé (un éther) de l'éthanol. Il est obtenu par réaction entre l'éthanol et l'isobutène et est utilisé comme additif à hauteur de 15 % à l'essence en remplacement du plomb. L'isobutène est obtenu lors du raffinage du pétrole.
- Le bio-butanolBiobutanol, Wikipédia (anglais) (ou alcool butylique) est obtenu grâce à la bactérie Gram positive anaérobique Clostridium acetobutylicum qui possède un équipement enzymatique lui permettant de transformer les sucres en butanol-1 (fermentation acétonobutylique), Marco Siemerink, Laboratoire de microbiologie (département d'agrotechnologie et sciences alimentaires), Wageningen, Pays-bas (une illustration des voies métaboliques de Clostridium acetobutylicum conduisant à la formation de butanol est accessible depuis cette page), Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP, Vol. 37 (1982), No. 3, pp. 389-401, Veille technologique Internationale, 16 avril 2007, Nasib Qureshi et al, Biotechnol. Prog., 22 (3), 673 -680, 2006., Wikipédia (anglais). Du dihydrogène, et d'autres molécules sont également produites : acide acétique, acide propionique, acétone, isopropanol et éthanol (voir le ). Les entreprises BP et DuPont commercialisent actuellement le biobutanol ; il présente de nombreux avantages par rapport à l'éthanol et est de plus en plus souvent évoqué comme biocarburant de substitution à l'heure du pétrole cher. Les unités de production du bioéthanol peuvent être adaptées pour produire le biobutanol
- Le méthanol (ou "alcool de bois"), obtenu à partir du méthane, Société française de chimie est aussi utilisable, en remplacement partiel (sous certaines conditions) de l'essence, comme additif dans le gasoil, ou, à terme, pour certains types de piles à combustible. Le méthanol est cependant très toxique pour l'homme.

Autres filières

La filière gaz

La fermentation méthanique ou méthanisation
- Le bio-méthane est le principal constituant du biogaz issu de la fermentation méthanique (ou méthanisation) de matières organiques animales ou végétales riches en sucres (amidon, cellulose, plus difficilement les résidus ligneux ) par des bactéries méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobiques. Les principales sources sont les boues des stations d'épuration (la production rend la station au moins en partie autonome en énergie), les lisiers d'élevages, les effluents des industries agroalimentaires et les déchets ménagers. Les gaz issus de la fermentation sont composés de 65 % de méthane, 34 % de CO2 et 1 % d'autres gaz dont le sulfure d'hydrogène et le diazote. Le méthane est un biocarburant pouvant se substituer au gaz naturel (ce dernier est composé de plus de 95 % de méthane). Il peut être utilisé soit dans des moteurs à allumage commandé (technologie moteurs à essence) soit dans des moteurs dits dual-fuel. Il s'agit de moteurs diesel alimentés en majorité par du méthane ou biogaz et pour lesquels l'explosion est assurée par un léger apport de biodiesel/huile ou gazole. Lorsqu'il est produit à petite ou moyenne échelle, le méthane est difficile à stocker. Il doit être donc être exploité sur place, en alimentation d'un groupe électrogène par exemple. Une possibilité qui est développé en Europe et aux États-Unis est son épuration aux normes du gaz naturel pour qu'il puisse être injecté dans les réseaux de gaz naturel, et ainsi s'y substituer en petite partie pour les utilisations traditionnelles qui en sont faites. Le rendement énergétique de cette filière biocarburant est actuellement bien meilleure que les autres et techniquement plus simple mais elle est très peu médiatisée en France.
- le dihydrogène (bio-hydrogène) : le reformage du bio-méthane permet de produire du dihydrogène. Ce dernier peut également être produit par voie bactérienne ou microalgale, Princeton university, 2004, Technisch Weekblad, 30 septembre 2006, Catherine Pagan, Le Journal du CNRS, avril-mai 2003, Nicolas de la Casinière, Libération, 15 novembre 2006.
- La filière BTL (ou Biomass to liquid) permet d'obtenir des carburants grâce à la procédé Fischer-Tropsch, IFP.
- Le gazogène : inventé par Georges Imbert (1884-1950), le gazogène est un système qui peut remplacer l'essence dans les moteurs à explosion par des carburants solides, dont le bois.

La filière charbon de bois (biocarburant solide)

Le charbon de bois est obtenu par pyrolyse du bois, de la paille ou d'autres matières organiques. Un ingénieur indien a développé un procédé permettant de pyrolyser les feuilles de cannes à sucre, feuilles qui sont ne sont presque jamais valorisées actuellement.

Les filières de deuxième génération

D'intenses recherches sont en cours afin de transformer la lignine et la cellulose des végétaux (paille, bois, déchets divers) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible Les termites possèdent des bactéries capables de transformer de manière efficace et économique les déchets de bois en sucres pour la production d'éthanol Les microalgues permettent d’envisager des rendements à l'hectare 30 à 100 fois supérieurs à ceux des espèces oléagineuses terrestres (photo : Chlrorella vulgaris ) Il en existe environ 100 000 espèces de diatomées (microalgues) connues dans le monde - Plus de 400 nouveaux taxons sont décrits chaque année. Certaines espèces sont particulièrement riches en huile. La production de 100 000 litres d'éthanol par fermentation alcoolique de sucres s'accompagne de la production de 30 000 litres de CO2. Ce CO2 peut être utilisé pour doper la croissance des microalgues (photo : distillerie de Whisky) Un inconvénient majeur pour le développement des carburants de première génération est qu'ils entrent en compétition avec les cultures alimentaires, Babette STERN, Libération du 18 janvier 2007 et avec les écosystèmes à biodiversité élevée, Les amis de la Terre, 4 mars 2006. De nouvelles filières à vocation purement énergétique, aux meilleurs rendements et plus intéressantes sur le plan environnemental émergent progressivement, on parle alors d'éthanol cellulosique.
- La transformation de la lignine et de la cellulose (du bois, de la paille) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible, ADEME, USDA, Rural Development, Septembre 2006 ) fait l'objet d'intenses recherches dans le monde entier. Les technologies de la transformation de la cellulose (la macromolécule la plus commune sur terre) sont complexes, allant de la dégradation enzymatique à la gazéification. Des entreprises canadiennes (comme par exemple Iogen, Canada ), américaines (Broin Co.) et deux universités suédoises (Usine pilote d'Örnsköldsvik ) passent actuellement à la phase de production industrielle d'éthanol cellulosique.
- Selon le directeur du Programme des Nations Unies pour l'Environnement, les termites possèdent des bactéries capables de transformer "de manière efficace et économique les déchets de bois en sucres pour la production d'éthanol", Enerzine, mars 2007. Les enzymes trouvées dans le tube digestif des termites et produites par ces bactéries symbiotiques sont en effet capables de convertir le bois en sucre en 24 heureshttp://www.diversa.com/Pages/Products/AlternativeFuels/AltFuelsTermites.html Termites may hold the secret to the production of cellulosic ethanol], Diversa, harnessing the power of enzymes Le potentiel de la filière cellulosique est énorme et les technologies évoluent rapidement.
- C'est probablement à partir de cultures de microalguesProgramme de recherche français Shamash, Chisti Yusuf, , Biotechnology Advances (2007), Biofutur n°255, mai 2005
, Association Oléocène, National Renewable Energy Laboratory, Juillet 1998, 30 à 100 fois plus efficaces que les oléagineux terrestres, que des biocarburants pourront être produits avec les meilleurs rendements, rendant ainsi envisageable une production de masse sans déforestation massive ni concurrence avec les cultures alimentaires. Pour obtenir un rendement optimal en huile, la croissance des microalgues doit s'effectuer avec une concentration en CO2 d'environ 13%. Ceci est possible à un coût très faible grâce à un couplage avec une source de CO2, par exemple une centrale thermique au charbon, au gaz naturel, au biogaz, ou à une unité de fermentation alcoolique, ou encore une cimenterie. La fermentation des sucres (provenant directement de plantes comme la canne à sucre, de la betterave sucrière, de l'hydrolyse de l'amidon du blé, du maïs, ou encore de l'hydrolyse de la cellulose présente dans le bois ainsi que les tiges et les feuilles de tous types de végétaux) en éthanol génère de grandes quantités de CO2 (à concentration élevée) qui peuvent nourrir les microalgues. La production de 50 litres d'éthanol par fermentation alcoolique s'accompagne de la production de 15 litres de CO2. En ce qui concerne la filière huile, les tourteaux obtenus après extraction de l'huile végétale (Jatropha curcas, karanj, saijan, tournesol, colza etc.) peuvent servir à produire du biogaz (méthane). Le méthane peut alimenter une centrale thermique (production d'électricité) et le CO2 libéré peut aussi nourrir les microalgues. Le bilan carbone global et le caractère durable de la filière dépendent donc de la source de C02 utilisée. Le couplage filière éthanol cellulosique - filière microalgue est une voie d'avenir dans la perspective d'un développement durable. À noter que la croissance des microalgues est bien entendu possible dans les conditions atmosphériques naturelles (concentration en CO2 de 380ppm), mais les rendements sont alors beaucoup plus faibles.
- Ulva lactuca, la laitue de mer ou ulve est en ce moment à l'essai au Danemark. À l’Université d’Aarhus, Michael Bo Rasmussen est déjà passé aux tests. L’idée d’utiliser la côte paraît intéressante dans ce pays, svt.967, France, 2007.
- Le lactosérum ou petit-lait est en passe de devenir une source de biocarburants. Le groupe laitier allemand Müllermilch a annoncé qu’il se lancerait, d’ici la fin de l’année, dans la production de bio-éthanol à partir de résidus du lait, une première mondiale! Cette filière a pour principal avantage de valoriser un sous-produit peu utilisé de l'industrie laitière, svt.967, France, 2007. Fruits de Jatropha curcas
- Jatropha curcas, un arbuste qui pousse en zone aride et qui produit en moyenne 1892 litres d'huile par hectare et par an, est également une plante très prometteuse. Sa culture (réalisée de manière éco-responsable) permet en particulier de lutter contre la désertification (photos ci-contre). À l'occasion du Biofuel Summit 2007 , Sommet Biocarburants 2007, Madrid qui s'est tenu à Madrid, le spécialiste néerlandais Winfried Rijssenbeek (RR Energy) a fait la promotion des qualités de cette euphorbiacée : "Cette plante, qui produit des graines oléagineuses, est une alternative intéressante aux palmiers à huile et au soja pour le sud. En premier lieu parce qu'elle n'est pas comestible et donc n'entre pas en concurrence avec le secteur alimentaire. Autre avantage, Jatropha curcas peut être cultivé sur des sols difficiles, impropres aux autres cultures et permet de lutter contre la désertification", Le Vif - L'Express, Belgique, 2007.
- Pongamia pinnata (ou Karanj) est un arbre à croissance rapide, fixateur d'azote, très résistant à la sécheresse, qui pousse en plein soleil, sur des sols difficiles, même sur des sols salés, et producteur d'huile. L'Inde encourage actuellement fortement la plantation de cet arbre (ainsi que de l'arbuste Jatropha curcas) dans les zones impropres aux cultures traditionnelles, ceci dans l'optique de produire de l'huile végétale. Les rendements moyens sont de 5 tonnes de graines/ha/an (1, 7 tonnes d'huile et 5, 3 tonnes de cakes) la dixième année, ce qui est excellent.
- D'autres espèces oléifères cultivables en zone aride offrent également des perpectives très intéressantes : Madhuca longifolia (Mahua) - Moringa oleifera (Saijan) - Cleome viscosa etc. La polyculture (association de plusieurs espèces) est de loin préférable d'un point de vue environnemental aux monocultures. On peut ainsi envisager de planter des forêts où se mélangent Mahua, Saijan, Karanj ainsi que d'autres essences utiles aux populations locales. Le bilan énergétique ainsi le bilan carbone est en général meilleurs quand on adapte le moteur à l'huile végétale pure (moteur Elsbett par exemple) plutôt que d'adapter l'huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole. Une équipe de l'université du Wisconsin, dirigée par James Dumesic a exposé en juin 2007 dans la Nature un nouveau procédé de transformation de l'amidon afin de produire un nouveau carburant liquide, le diméthylfuraneHervé Morin, « Un agrocarburant alternatif à l'éthanol proposé par une équipe américaine », dans Le Monde du 23/06/2007, . Ses propriétés semblent plus avantageuses que celles de l'éthanol.

Bilan

Bilan économique et intérêt géostratégique des biocarburants

Evolution de la part importée dans la consommation totale de pétrole aux USA. L'homme émet chaque année 24 milliards de tonnes de C02 dans l'atmosphère. La concentration de ce gaz à effet de serre a augmenté de 30% en un siècle. Tous les pays membres de la Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques ont pour objectif de stabiliser les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un niveau qui empêche une perturbation dangereuse du système climatique. Une grande partie de la production pétrolière à lieu dans des pays instables : Irak, Nigéria, Venezuela, Iran. Les biocarburants permettent aux pays qui les produisent de devenir moins dépendants sur le plan énergétique, Agence Internationale de l'énergie, 2004, Agence Internationale de l'Energie, 2007. Chiffres clés, IFP, IFP :
- Production mondiale d'EMHV (biodiesel, "Diester") en 2005 ~ 4 millions de tonnes (Allemagne : 45% de la production mondiale - France : 15% - Italie : 11% - USA : 7%)
- Production mondiale d'éthanol en 2005 : 36 millions de tonnes dont 75 % utilisés pour la carburation (37% de la production mondiale : Amérique du Sud - 36% : Amérique du Nord et Amérique centrale - Asie : 15% - Europe : 10%)
- Consommation mondiale de pétrole dans les transports routiers en 2005 : 1, 6 milliards de tonnes "En 2005, la production européenne d'éthanol "carburant" a été de 750 000 tonnes pour 950 000 tonnes consommées : 200 000 t ont donc été importées. Premier producteur jusqu’en 2001, la France est désormais devancée par l’Espagne, la Suède et l'Allemagne. En ce qui concerne la filière EMHV, la production a augmenté de manière très importante sur les 5 dernières années (taux de croissance moyen annuel : 35 %). La France a produit 492 000 tonnes en 2005, dont une partie à été exportée vers l'Allemagne. L’Allemagne est désormais le principal producteur et consommateur européen d’EMHV : 1, 7 Mt ont été produits en 2005 à comparer avec les 450 000 tonnes produits en 2002, soit une multiplication par presque 4." - Source : IFP, Anne-Laure de Marignan, IFP Les deux plus grands producteurs de bioéthanol sont les États-Unis et le Brésil avec 16 et 15, 5 milliards de litres produits en 2005. Union européenne : 900 millions de litres (le principal producteur est l'Espagne), Site "Roulons propre-roulons nature". Les différentes filières de biocarburants peuvent stimuler l'activité agricole La synthèse de biocarburants à l'échelle locale ( huile végétale carburant par exemple) permet une autonomie énergétique des agriculteurs, et de limiter le transport des carburants.
- Stratégies nationales :

Concurrence avec la production alimentaire

Face aux changements climatiques et à la flambée des prix du pétrole, les biocarburants sont envisagés comme un élément d'alternative énergétique durable. Mais les agrobiocarburants (biocarburants produits à partir de produits agricoles) pourraient aussi favoriser la déforestation et l'érosion des sols, et faire concurrence à l’alimentationhttp://www.courrierinternational.com/hebdo/sommaire.asp?obj_id=561 Biocarburants : L’arnaque (Courrier Internationnal hebdo n° 864 - 24 mai 2007). Leur production uniquement guidée par des impératifs économiques pourrait conduire à de graves conséquences sociales et/ou environnementales, George Monbiot, The Guardian, mardi 6 décembre 2005. Le développement de la production de l'huile de palme pour l'industrie agro-alimentaire et la chimie organique s'accompagnant d'une destruction très rapide de forêts en Malaisie, on pourrait craindre une aggravation de cette situation si cette culture cessait d'être minoritaire dans la production de biocarburant mondial. Le prix de la tortilla, aliment de base en Amérique latine, a récemment flambé au Mexique. Le gouvernement mexicain en a fait porter le blâme sur les exportations du maïs vers les USA où il est utilisé pour produire de l'éthanol. Sur son site personnel, Jean-Marc Jancovici, soutient que le remplacement de la totalité du pétrole consommé dans le monde par de l'huile de colza, de l'huile de tournesol et de l'alcool de betterave est impossible , Jean Marc Jancovici, Jean Marc Jancovici, ils peuvent cependant être un des moyens permettant une diminution du recours aux énergies fossiles. Des études prenant en compte d'autres cultures et d'autres modes de production agricoles ont conclu à la possibilité pour la bioénergie d'assurer une part significative de nos besoins en déplacement. Les conditions nécessaires à ce scénario sont des mesures importantes d'efficacité énergétique et un passage vers une agriculture locale peu consommatrice d'énergieBent Sorensen, Renewable Energy 3rd Edition, Academic Press. L’utilisation d'une partie des terres agricoles pour produire des biocarburants (filière alcool ou filière huile) peut être un facteur de hausse des prix des produits agricoles de base destinés à l'alimentation. Le cours du maïs, utilisé pour produire l'éthanol, a atteint en 2006 son plus haut niveau depuis 10 ans à la bourse de Chicago, du fait d'un déséquilibre de l'offre et de la demande. Cela s'est répercuté sur le coût de la vie au Mexique et dans d'autres pays d'Amérique latine où la farine de maïs est l'une des bases de l'alimentation, Babette STERN, Libération du 18 janvier 2007, María Josefina Arce, Radio Habana Cuba, 10 mai 2007, Miguel A. Altieri (Professeur d'agroécologie, Université de Berkeley, Californie) et Elizabeth Bravo (Réseau pour une Amérique latine sans OGMs, Quito, Equateur), 2007 , José Carlos Zamora, El Periódico de Guatemala, 2 mai 2007 , Agence Reuters, 18 avril 2007, même si la hausse des prix de la tortilla mexicaine reste principalement imputable a une décision politique (libéralisation du marché des tortillas auparavant soumis à un prix fixé par l'état) et au contexte économique (position monopolistique du principal producteur de tortillas au Mexique)http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/01/26/AR2007012601896_pf.html. Cette hausse peut se répercuter sur le prix d'autres produits agricoles. Les experts de la Deutsche Bank estiment que cela sera le cas pour la viande bovine (le bétail est nourri au maïs). En Allemagne, où 16 % des surfaces de cultures sont actuellement destinées à la production de biocarburants, le prix du malt à doublé en 2006, entraînant une hausse du prix de la bière, Les échos, 19 avril 2007, Enviro2B, 4 mai 2007. Cette affirmation doit toutefois être placé dans le contexte des programmes nationaux de développements des biocarburants : selon Claude Mandil, directeur de l'agence internationale de l'énergie, les programmes actuels de biocarburants ont des objectifs "agricoles et non pas énergétiques"http://www.pro-environnement.com/blogs/fil-infos, 1/politiques-ue-et-amricaines-ont-des-vises-agricoles, 1196.html. Dans cette optique, le but des pays développés (États-Unis, Europe) est de subventionner leurs filières agricoles et d'écouler leur production sans avoir recours aux exportations massives de plus en plus contesté dans les instances régulant le commerce international. Au sein de l'Union Européenne, le développement des biocarburant survient de fait parallèlement à la réduction voire la suppression du gel obligatoire d'une part des terre cultivées, (ou jachère) mis en place en 1992, dont l'objectif était de lutter contre la suproduction agricole. Par ailleurs, dans la situation antérieurs de prix agricoles faibles, l'écoulement à bas prix de produits vers des pays faiblement structurés avait des effets négatifs sur la mise en place ou le maintien d'une prodution locale de ces paysCette situation a été dénoncée en particulier pour les exportation de viande de poulets de l'Union Européenne vers plusieurs pays d'Afrique. . La hausse des prix agricoles, peut être ressentie durement par les consommateurs des pays en voie de développement, c'est aussi un soutien de fait à leur propres producteurs. Les pays en développement spécialisé dans une monoculture agricole (Brésil, Indonésie) ont développé des mécanismes économiques permettant de se garantir d'une chute des prix synonyme de crise économique. L'élevage reste le principal consommateur de céréales produites dans les pays de l'OCDE (80 à 90% de la production), loin devant l'industrie des biocarburants. Les travaux menés pour le compte de l'OCDE et la FAO et présenté dans le rapport "Agricultural Outlook 2007 - 2016"http://www.oecd.org/dataoecd/6/10/38893266.pdf confirme cette analyse et impute l'augmentation des prix agricoles à des évènements climatiques exceptionnels (sécheresses), la faiblesse des stocks existants et une forte demande liée aux changements d'habitudes alimentaires dans la population mondiale (hausse de la consommation de produits laitiers et de viandes). Cependant, à long terme l'impact des modifications structurelles accompagnant le développement rapide des biocarburants pourrait maintenir des prix agricoles élevés dans la prochaine décennie. Les biocarburants de deuxième génération (microalgues, plantes oléifères des zones arides etc.) à vocation purement énergétique devraient permettre de résoudre ce problème de compétition avec les cultures à vocation alimentaire. En France, l'objectif français de 7 % de biocarurants en 2010 représente 310 000 hectares de grandes cultures, soit 1 % de la SAU, selon l'ONIGC. L'ADEME estime pour sa part que le même objectif mobiliserait environ 2 millions d'hectare et qu'il faudrait gérer en conséquence les tensions entre production énergétique et alimentaire.

Bilan environnemental

Impacts sur la biodiversité, la ressource eau et les sols

Le développement exponentiel des cultures de palmier à huile en Malaisie et en Indonésie et la destruction corrélative des forêts constitue une grave menace pour l'Orang-outan, une espèce au bord de l'extinction La production de biocarburant, demande les moyens de la production agricole intensive, en terme d'engrais et de produits phytosanitaires. Dans une étudeDias de Oliveira M. E., Vaughan B. E. & Rykiel E. J. Bioscience, 55. 593 - 602 (2005) parue dans Bioscience, les chercheurs Marcelo Dias de Oliveira et al, (Université d'État de Washington) concluent que la filière éthanol à partir de canne à sucre réduit la biodiversité et augmente l'érosion du sol. La production d'éthanol au Brésil, se base notamment sur l'exploitation de nouvelles terres défrichées pour cela. Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22% de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50% l'appropriation de cette ressource par l'homme, et compromettant la survie des autres espèces qui en dépendent. Tyler Volk, professeur du Earth Systems Group du département de biologie de l'université de New York, estime que « la production massive d'éthanol pourrait augmenter la pression sur les terres cultivables, faire monter les prix de la nourriture et accélérer la déforestation», Philippe Bolopion, Le Monde, 3 mars 2007. Le caractère durable de la production de biocarburants peut être mis à mal si elle est réalisée de manière non durable : épuisement des sols, pollution des eaux et destruction de milieux naturels pour cette productionCes forêts qu'on assassine, Emmanuelle Grundmann, préface de Jane Goodall, Paris, Ed. Calmann-Lévy, 2007, ISBN-13: 978-2702137697. Selon les estimations des Les amis de la Terre, la plantation de palmiers à huile a été responsable de 87 % de la déforestation en Malaisie entre 1985 et 2000. 4 millions d’hectares de forêts ont ainsi été détruites à Sumatra et Bornéo. 6 millions d’hectares en Malaisie et 16, 5 millions en Indonésie sont programmés pour disparaître. La menace est sérieuse. "Même le fameux Parc National de Tanjung Puting au Kalimantan a été mis en pièce par des planteurs. Les orangs-outans en liberté sont voués à disparaître. Les rhinocéros de Sumatra, les tigres, les gibbons, les tapirs, les nasiques et des milliers d’autres espèces pourraient prendre la suite.", Georg Monbiot, The Guardian, 4 mars 2006 . Plusieurs études dont un rapport du Department for Transport britannique sur les biocarburants notent l'urgence de stopper la déforestation en zone tropicalehttp://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environment/rtfo/secrtfoprogdocs/renewabletransportfuelobliga3849?page=1. Cette déforestation, liée en grande partie ou non au biocarburants concerne notamment le Brésil (destruction de la forêt amazonienne pour réaliser des monocultures de canne à sucre), la Malaisie, l'Indonésie, le Kenya, le Congo, le Nigeria, le Libéria, le Brésil, la Colombie, ou encore le Mexique.

Économies énergétiques et émission de gaz à effet de serre

L'homme émet chaque année 24 milliards de tonnes de C02 dans l'atmosphère. Les émissions massives de gaz à effet de serre (C02, CH4 etc.) sont à l'origine du réchauffement climatique, GIEC-IPCC 2007. La combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel) conduit à la libération de CO2 dans l'atmosphère, carbone qui était piégé dans le sous-sol depuis des millions d'années (d'où le terme d'énergie fossile). Il provient de la décomposition de la faune et de la flore qui ont vécu sur la Terre auparavant. La consommation de ces hydrocarbures dégage dans l'atmosphère du CO2 qui était sorti du cycle du carbone depuis plusieurs millions d'années. Au contraire, le carbone émis lors de la combustion de biocarburants (filière huile ou filière éthanol) a préalablement été fixé par les plantes (colza, blé, maïs...) lors de la photosynthèse. Le bilan carbone semble donc, a priori, neutre et le recours à cette énergie permet d'éviter des émissions supplémentaires de gaz à effet de serre. Pour déterminer s'il y a un réel gain en terme d'émission de CO2, il s'agit de faire le bilan énergétique de la production de biocarburant. Une étude, David Pimentel and Tad W. Patzek, Natural Resources Research, Vol. 14, No. 1, Mars 2005 publiée dans Nature resources research, les chercheurs David Pimentel et Tad Patzek concluent «qu'il n'y a aucun bénéfice énergétique à utiliser la biomasse des plantes pour fabriquer du carburant.» au terme d'un calcul tendant à montrer que l'énergie globale nécessaire à la production d'éthanol à partir de maïs, à la production du bois et à celle de biodiesel à partir de soja ou de tournesol est pour chacun de ces cas supérieure de 27 à 118 % à l'énergie produite. Il est donné pour cela des quantités d'énergie dépensées à la fabrication et lors du conditionnement, transport et épandage des pesticides et des engrais, à la fabrication des outils agricoles, au drainage à l'irrigation ainsi que l'énergie dépensée par les travailleurs eux-même en dehors de leur travail.Cette étude a été néanmoins dénoncée comme fortement biaisée par les hypothèses prises et l'interprétation des résultats. Les postes de dépenses énergétiques sont par exemple non vérifiable ou s'appuient sur des techniques obsolètes, ADEME, juillet 2006, p. 18. En France, l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) et le Réseau Action Climat publient des études sur l'intérêt des biocarburants pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. L'ADEME a réalisé une synthèse des différentes études, en normalisant les résultats. La conclusion du rapport de synthèse de 2006 est : "Alors que les résultats publiés sont radicalement différents et donnent lieu à des conclusions opposées, les résultats normalisés permettent de tirer une conclusion commune aux trois études : l’éthanol et le biodiesel permettent tous deux de réduire la dépendance aux énergies non renouvelables par rapport aux carburants fossiles. En ce qui concerne les GES, les indicateurs publiés soulignent les mêmes bénéfices des biocarburants par rapport aux carburants fossiles.", ADEME, juillet 2006. La valorisation effective des coproduits (par la filière éthanol cellulosique ou par méthanisation par exemple) permettra d'améliorer considérablement ce bilan. Les conclusions d'un rapport du Department for Transport britannique vont dans le même senshttp://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environment/rtfo/secrtfoprogdocs/renewabletransportfuelobliga3849?page=1, tout en soulignant cependant l'impact environnemental non négligeable du développement des filières classiques en zone tropicale. Ces impacts peuvent, selon l'ONG Via Campesina, conduire à rendre les biocarburants pire que le pétrole qu'ils remplacent, Communiqué de Via Campesina sur les agrocarburants, 23 février 2007. Cependant, une étude récente de P.J. Crutzen et. al (P.J. Crutzen, spécialiste des oxydes d'azote et de la couche d'ozone, a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur ces sujets) prétend que l'usage des biocarburants de première génération pourrait en fait augmenter l'effet de serre (voir l'article et sa discussion en ligne sur P.J. Crutzen et al. Atmos. Chem. Phys. Discuss., 2007, 7, 11191, voir aussi pour une présentation simple de cet article sur le site de chemistryworld). Selon ces auteurs, l'augmentation des émissions de protoxyde d'azote dûs à l'usage d'engrais azotés pour la production de biocarburants pourrait avoir un effet plus défavorable sur l'effet de serre que la réduction de la production de CO2. En effet, à cause de la persistance du protoxyde d'azote dans l'atmosphère, ce gaz possède, sur une durée de cent ans, un pouvoir réchauffant égal à 296 fois celui du CO2. Selon Crutzen, les émissions de protoxyde d'azote auraient été sous-estimées jusqu'à présent. Les arguments pour et contre cette thèse sont disponibles dans les deux reférences précedentes. Selon le Réseau Action Climat, dans une étude publiée en mai 2006http://www.rac-f.org/article.php3?id_article=1064, les résultats de la filière éthanol présentent une économie énergétique limitée, très relative pour l'ETBE, voire négative pour l'éthanol de blé, et permettent quelques économies de GES. Toujours selon la même étude, la filière oléagineuse est beaucoup plus intéressante surtout en ce qui concerne l'huile pure. Le bilan énergétique ainsi que le bilan carbone sont toujours bien meilleurs quand on adapte le moteur à l'huile végétale pure ( moteur Elsbett par exemple) plutôt que d'adapter l'huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole. À plus forte raison si l'on préfère des plantes pérennes implantées dans des zones où elles n'entrent pas en concurrences avec d'autres. Des plantes qui peuvent se développer en zone aride comme Jatropha curcas, Pongamia pinnata ou Madhuca longifolia pourraient présenter de biens meilleurs résultats. L'utilité des biocarburants dépend ainsi de façon importante et de la filière choisie, et de la valorisation effective des coproduits. D'où l'importance de leur trouver des débouchés, notamment pour les tourteaux de colza et de tournesol. En France, d'après le ministère de l'industriehttp://www.industrie.gouv.fr/energie/renou/biomasse/enjeuxbiocarburants.htmhttp://www.ifp.fr/IFP/fr/fichiers/cinfo/IFP-Panorama05_07-BiocarburantVF.pdf, deux principaux biocarburants sont utilisés à l'heure actuelle : l'ETBE (éthyle tertio butyle éther, à partir de l'éthanol) pour les véhicules essence (90% de la consommation de biocarburant en France) et l'EMHV (biodiesel ou Diester) pour les véhicules diesel. Coté ethanol l'ETBE reçoit la préférence du ministère par rapport à l'E85, plus riche (85%) en éthanol : Au plan technique, l'ETBE est la meilleure façon d'incorporer de l'éthanol au carburant, grâce à son indice d'octane élevé autant qu'à sa faible volatilité. Cette conclusion technique fait l'objet d'un consensus dans les milieux professionnels.http://www.industrie.gouv.fr/energie/renou/biomasse/enjeuxbiocarburants.htm Ce qui amène le Réseau Action Climat à dire : Le plan gouvernemental ambitieux et coûteux qui prévoit de remplacer 7% des carburants pétroliers par des agrocarburants d’ici 2010 diminuerait les émissions de GES des transports routiers de moins de 7% (alors que les transports routiers en France ont vu leurs émissions de GES augmenter de +23% depuis 1990). Janvier 2007. Au niveau mondial, la production de biocarburants en 2005 était de 37 millions de tonnes (Mt) pour le bioéthanol et 3, 2 Mt pour le biodiesel. D'après le Global Canopy Programme , regroupant les leaders scientifiques sur le sujet des forêt tropical, la déforestation est une des principales responsable des emmissions de gaz à effet de serre. Avec 25% des emmissions totales elle n'est devancée que par l'énergie, mais bien au dessus des transports (14%). Plusieurs articles récents dénoncent dans les biocarburants un mirage qui nous ferait perdre de vue l'essentiel : stopper la deforestation et diminuer la consommation de carburant. Le danger est que la production de biocarburants accompagne une consommation croissante de carburant, se bornant à en faciliter l'approvisionnement.

Biocarburants et qualité de l'air

La combustion du bioéthanol produit davantage d'aldéhydes que l'essence, mais ceux du bioéthanol sont moins toxiques (acétaldéhydes contre formaldéhydes pour l'essence). Selon Mark Jacobson, Department of Civil and Environmental Engineering, Stanford University, Stanford, California de l'université de Stanford, la combustion de l'éthanol entraîne la formation d'oxydes d’azote et de composés organiques volatils (COV), qui eux réagissent pour former de l’ozone, principal responsable de la formation du smog. "Une hausse même modeste de l'ozone dans l'atmosphère peut être à l'origine d'une augmentation des cas d'asthme, d'un affaiblissement du système immunitaire. Selon l'Organisation Mondiale de la Santé, plus de 800 000 personnes meurent annuellement dans le monde à cause de l'ozone et de la pollution atmosphérique.", par Stéphane Lauer, Le Monde - « Au final, l’incidence des cancers liés à l’E85 serait similaire à ceux liés à l’essence. Par ailleurs, dans certaines régions du pays, l’utilisation du E85 aurait pour conséquence d’augmenter la concentration en ozone, un parfait ingrédient du brouillard ».

Possibilité de remplacement des énergies fossiles

En 2003, le biologiste Jeffrey Dukes a calculé que les énergies fossiles brûlées en un an (1997) provenaient d’une masse de matière organique préhistorique qui représentait plus de 400 fois l'énergie qui à l'inverse se fixe et s'accumule naturellement dans le même temps sur la planète, interview de .. Dans le même article, Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22% de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50% l'appropriation de cette ressource par l'homme. L’obtention de ces biocarburants nécessite d'importantes surfaces cultivables. Selon Jean Marc Jancovici, Jean Marc Jancovici, Ingénieur Conseil spécialiste des émissions des gaz à effet de serre, il faudrait par exemple cultiver 118% de la surface totale de la France en tournesol pour remplacer l’intégralité des 50Mtep de pétrole consommées chaque année par les français dans les transports (104% de la surface nationale avec le Colza, 120% avec la betterave et 2700% avec le blé).Pour remplacer totalement la consommation de carburants fossiles par des biocarburants, il faudrait... plusieurs fois la surface terrestre. Les biocarburants ne seront qu'un appoint tant que nous ne passons pas à l'ère des biocarburants de seconde génération. Pour Jean-Marc Jancovici, les biocarburants sont donc un intéressant problème de politique agricole, mais un élément négligeable d'une politique énergétiqueLibération, 27 septembre 2006, page 4. Source : Ademe, Manicore. La directive européenne 2003/30/CE demande à ce qu'en 2010 les biocarburants représentent 5, 75% de la consommationhttp://www.industrie.gouv.fr/energie/renou/biomasse/biocarb-plan.htm. La France prévoit de monter ce taux à 10%. Le gouvernement britannique espère que les biocarburants puisse fournir en 2050 un tiers de la demande en carburant, dont on prévoit l'augmentationhttp://www.dft.gov.uk/pgr/roads/environment/rtfo/secrtfoprogdocs/renewabletransportfuelobliga3849?page=1.

Historique et perspectives

Les biocarburants sont apparus parallèlement à la naissance l'industrie automobile ; Nikolaus Otto, inventeur du moteur à explosion, avait conçu celui-ci pour fonctionner avec de l'éthanol. La Ford T (produite de 1903 à 1926) roulait avec cet alcool. Rudolf Diesel, inventeur du moteur à combustion faisait tourner ses machines à l'huile d'arachide. Lors des deux guerres mondiales, les gazogènes sont rapidement apparus pour parer au manque de fuel ou d'essence. Au milieu du , quand le pétrole devint abondant et bon marché, les industriels et les consommateurs se désintéressèrent des biocarburants. Le premier et second choc pétrolier (1973 et 1979) les rendirent à nouveau attractifs. De nombreuses études furent ainsi menées à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Aux États-unis, les travaux du NREL (National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy, DOE) sur les énergies renouvelables ont commencé dans les années 1970 dans le contexte du peak oil américain, qui avait d’ailleurs été prévu dès 1956 par le géophysicien King Hubert. Il est alors apparu indispensable au gouvernement américain de se tourner vers des sources pétrolières étrangères ou de développer d’autres carburants. Le contre-choc pétrolier de 1986 (baisse des prix du pétrole), et le lobbying des multinationales pétrolières ont fait chuter l'enthousiasme pour les agrocarburants. Dès 2000, une hausse du prix du pétrole, l'approche du pic pétrolier, la nécessité de lutter contre l'effet de serre et enfin les menaces sur la sécurité d'approvisionnement ont conduit les gouvernements à multiplier les discours et les promesses d'aides pour le secteur des agrocarburants. George Bush dans son discours de l'union de janvier 2006, a déclaré que l'objectif des USA est de réduire de 75 % les importations de pétrole en provenance du Proche-Orient dès 2025. La Commission européenne souhaite que les pays membres incluent au moins 5, 75 % de biocarburants dans l'essence, en subventionnant les biocarburants. Enfin la Suède vise une indépendance énergétique dès 2020. En avril 2007, un rapport de l'ONU n'arrive pas à quantifier les avantages et inconvénients des biocarburants. Il propose aux décideurs d'encourager leur production et utilisation durable ainsi que d'autres bioénergies, en cherchant à maximiser les bénéfices pour les pauvres et pour l'environnement tout en développant la recherche et développement pour des usages d'intérêt public Le rapport d'UN-Energy , Mats Karlsson et alii, avril 2007, 64 pages. , 10 mai 2007, sur le site CORDIS nouvelles. Deux projets de directive européenne sont en cours d'examen en 2007 ; sur la qualité des biocarburants et sur leur promotion. En 2007, les demandes de subvention à l’Europe ont porté sur 2, 84 millions d’ha, alors que le dispositif d’aide de la PAC a été prévu (en 2004) pour 2 millions d’ha consacrés aux agrocarburants. Seuls 70 % des ha pourront donc être subventionnés (45€ par ha). (alors qu’on en cultivait déjà 1, 23 millions d’ha. Cette subvention pourrait être remise en question pa la commissaire européenne à l’agriculture Mariann Fischer Boel dans une Communication "Bilan de santé de la Pac", le prix du pétrole (90 dollars le baril) ne justifie plus cette aideRevue Environnement et stratégie, n° 233, 24 oct 2007, page 1. Le dernier écobilan fait en France a été fait par PWC (consultants) en 2002. Suite au Grenelle de l'Environnement (oct 2007), en France le gouvernement en a commandé un nouveau à l'Ademe.

Bibliographie


- Fabrice Nicolino, La faim, la bagnole, le blé et nous : Une dénonciation des biocarburants, Fayard, 1 octobre 2007, ISBN 978-2213634623

Voir aussi

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