30/10/2006

La phase II des biocarburants

Elargir la palette des biocarburants
G.T.

Mis en ligne le 31/10/2006 dans www.lalibre.be
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De nombreuses recherches sont en cours afin d'exploiter au maximum les ressources de la biomasse.

S'il existe une foule de techniques et de matières premières permettant de produire des biocarburants, leur développement futur passera plus que probablement par la mise au point de nouvelles filières valorisant les matières d'origine cellulosique qui n'entrent pas en concurrence avec la filière agroalimentaire. "Actuellement, on valorise des graines oléagineuses - comme le colza - ou des plantes amylacées ou sucrières - comme le froment et les betteraves. L'objectif pour les biocarburants de seconde génération est d'élargir la palette de la biomasse exploitable : le bois, des résidus organiques solides comme la paille ou encore certains types de déchets ménagers. Mais étant donné la complexité de ces matières premières, il faut développer un processus beaucoup plus compliqué pour parvenir à les valoriser et cela coûte encore très cher. On en est toujours au stade de la recherche et du développement et ces biocarburants ne feront sans doute pas leur apparition avant une bonne vingtaine d'années", commente Olivia Schoeling, spécialiste des biocarburants de l'ASBL Valbiom.

Parmi les pistes étudiées, on peut notamment citer celle de l'éthanol carburant produit à partir de résidus forestiers. Ethanol qui, combiné aux huiles végétales, pourrait également servir à la production d'un nouveau type de biodiesel (l'EEHV ou ester éthylique d'huile végétale).

La biomasse peut aussi être utilisée pour produire du méthanol qui, associé à l'isobutène, servira à produire un carburant liquide, le Méthyl Tertio Butyl Ether (MTBE), pouvant être mélangé à l'essence. Avec un bémol cependant puisque le méthanol est extrêmement polluant. Par contre, l'hydrogène (qui est un gaz n'existant pas à l'état naturel et dont on parle beaucoup dans la perspective du développement des piles à combustible) pourrait pour sa part être produit soit directement à partir de la gazéification de la biomasse, soit indirectement à partir de méthanol ou d'éthanol. Résultant lui aussi de la gazéification de la biomasse, le Diméthyléther (DME) pourrait de son côté être utilisé en tant que carburant de substitution au diesel.

Mais la voie la plus prometteuse est sans doute celle du BTL (ou Biomass to liquid). Ce biodiesel présentant de nombreux avantages sur le plan environnemental est obtenu lui aussi par gazéification de bois, de paille ou de déchets végétaux. Ce gaz est ensuite purifié et transformé en carburant liquide par une réaction chimique (le procédé Fischer-Tropsch).

On notera enfin que certaines expériences portent sur la transformation de graisses ou d'huiles d'origine animale en diesel de synthèse.

© La Libre Belgique 2006

 

Energies de substitution : la phase II des biocarburants

La phase II des biocarburants consiste à essayer d’exploiter l’ensemble de la plante, tige, feuilles et fruits au lieu du seul fruit comme dans les biocarburants actuels. Et donc d’extraire de la cellule végétale tout le carbone qu’elle contient sous différentes formes pour le transformer finalement en éthanol ou en hydrocarbure grace à différentes approches chimiques ou biologiques.

Car dans une plante, le carbone y est concentré à la périphérie des cellules et s’y présente sous trois formes, la cellulose, l’hemicellulose et la lignine. La cellulose (44pct) est une molécule de la famille des sucres que l’on sait transformer en composé combustible mélangeable à l’essence. L’hemicellulose(30pct) est une longue molécule carbonée que l’on ne sait pas transformer pour l’instant en produit combustible. Quant à la lignine (26pct) qui constitue la poutre maitresse des plantes, c’est une molécule complexe et rigide que l’ on ne sait pas transformer en un composé combustible. De ce fait on ne peut transformer finalement en carburant qu’une vingtaine de pourcent des molécules carbonées de la plante alors que le rendement de conversion du carbone dans le brut est de 80pct !

Les chercheurs travaillent donc partout dans le monde sur les procédés susceptibles de transformer hémicellulose et lignine en produits combustibles. Deux procédes font l’objet de ces études, l’un qui vise à casser ces molécules par craquage thermique et chimique et l’autre qui cherche à utiliser une voie biochimique pour transformer cette biomasse en molécules de sucres transformables en Ethanol en fin de compte. Le procédé thermochimique est plus particulièrement adapté à la production de combustibles à incorporer dans le gazole et donc l’Europe, tandis que la méthode biologique est plus orienté vers la production d’éthanol incorporable à l’essence et donc vers les moteurs à essence.

On part soit de paille ou d’arbres tendres comme l’épicea ou le peuplier, ou encore de taillis a croissance rapide que l’on broie sous forme d’une farine. Cette farine dans la voie thermo chimique est soumise à un craquage thermique à haute température de 800 à 1400 degrés et à un traitement chimique oxydant qui le transforme en un mélange gazeux dit "gaz à l’eau," d’oxyde de carbone, CO, et d’eau, H2O. Ce mélange se transforme ensuite par un procédé chimique dit de Fischer-Tropsch en hydrocarbures. Il faut beaucoup d’énergie et le rendement de ces réaction est faible. Il faudra de très grosses usines pour pouvoir arriver à un rendement important d’une taille et d’un cout comparable à celui d’une raffinerie.

La voie biochimique consiste à mélanger ce broyat de biomasse avec des enzymes en milieu aqueux pour les transformer en solution sucrée que l’on transforme ensuite par fermentation et distillation en Ethanol. La grande difficulté est d’identifier et de produire les enzymes qui arriveront à détruire des molécules aussi solides que l’hemicellulose et la lignine.Les unités pour ce type de traitement resteront de taille et de cout modeste et pourront être disséminé sur un territoire donné. Ce sont les américains qui travaillent particulièrement sur cette voie dans leur programme Genome to Life pour 250 milions de dollars.On peut coter aussi le programme japonais Rite(Resarch Institute for innovative environmental technologies) ou le programme européen Nile pour 13 millions d’euros.

Dans les deux techniques on en est arrivé au stade du pilote mais il reste d’énormes obstacles à franchir pour maitriser l’une ou l’autre de ces techniques.

Des cyanobactéries pour l'éthanol de 2ème génération

Extrait du BE Etats-Unis N°52 - Ambassade de France aux Etats-Unis, le 27/10/2006 à 08h41

 

 

Le Department of Energy (DoE) et l'Université Washington de Saint-Louis (Missouri) vont collaborer pour l'étude du génome de 6 lignées de cyanobactéries du genre Cyanothece.

Le DoE prendra en charge les séquençages dans son Joint Genome Institute (Walnut Creek, Californie) et une équipe de biologistes de l'université, dirigée par le Dr. Pakrasi, analysera les produits de séquençage pour identifier l'origine génétique des processus de fixation (carbone, azote) et de fermentation propres à ces bactéries. 1,6 millions de dollars seront consacrés à ces travaux par le DoE. L'université de Washington était déjà à l'origine du séquençage d'une première lignée de Cyanothece, la 51142.

Les Cyanothece sont des organismes unicellulaires capables de métaboliser le carbone par photosynthèse le jour et l'azote la nuit. Ils sont de plus capables de provoquer la fermentation (production conjointe de CO2 et d'éthanol). La compréhension de ces stratégies conjointes dans ces microorganismes ouvrirait la voie à une méthode plus évoluée de production d'éthanol où la bactérie, hybridée avec des matières végétales, pourrait déclencher la fermentation sans additif comme c'est le cas dans les procédés traditionnels utilisant des levures. Les Cyanothece permettent aussi d'étudier les processus de séquestration de CO2, de fixation de l'azote et de production d'hydrogène et d'imaginer des applications dans le domaine de l'environnement et de l'énergie.

Début août 2006, le DoE a lancé un appel d'offres (clôture le 1/2/2007) pour la création de deux nouveaux centres de recherche consacrés aux bioénergies. Les universités structurent leur offre pour capter la manne du DoE (125 millions de dollars sur 5 ans par centre). L'Université Washington a ainsi mis en place une Bioenergy Initiative, qui s'intègre dans la stratégie globale de cette université pour devenir une véritable plateforme de recherche, d'éducation et d'innovation dans les domaines de l'environnement et de l'énergie.
Cette volonté s'est traduite en avril 2006 par la création de cinq nouveaux centres de recherche, consacrés aux rivières durables, à la qualité de l'air, à l'énergie, aux écosystèmes durables et à la santé environnementale.

Production de bio-éthanol à partir du xylose

En juin 2006, Marko Kuyper, chercheur à l'Université Technologique de Delft, a soutenu sa thèse sur la fermentation de sucres par des levures de boulangerie génétiquement modifiées. Cette technique permet d'avancer dans la production de bio-éthanol à partir de déchets agricoles.

Le Docteur Kuyper a utilisé des microorganismes qui se développent dans l'intestin des éléphants. Ils permettent de dégrader le xylose, un sucre difficilement dégradable, présent dans de nombreuses plantes. Des chercheurs de l'Université de Nimègue avaient découvert l'utilité de ces microorganismes et les ont isolés des déchets d'éléphant. Des chercheurs de Delft ont ensuite introduit le gène responsable de la dégradation du xylose dans les levures. Ces organismes génétiquement modifiés peuvent ainsi produire de l'alcool à partir du xylose.

TU Delft collabore avec deux entreprises, NEDALCO et BIRD Engineering, pour implanter ce processus. La société NEDALCO a déjà obtenu le brevet pour l'usage des souches de levures génétiquement modifiées. D'après le chercheur, la production de ce type de levures pourrait commencer dans un an. Selon lui, le fait que l'organisme soit génétiquement modifié ne posera pas de problèmes s'il peut être détruit après la production.