Bio-Ethanol (E85) en Belgique

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Du biogazole fabriqué par des bactéries

La production de biodiesel à partir de colza est bien maitrisée. Mais on ne produit que 1200 litres de carburant par hectare de culture, il faut chercher à faire mieux.

Et on sait faire mieux, par les technologies BTL (biomass-to-liquid), mais ces procédés sont encore chers, et complexes à industrialiser. C'est là que le professeur Alexander Steinbüchel entre en scène. Directeur de l'Institut de Microbiologie Moléculaire et de Biotechnologie (IMMB), de l'Université de Munster, il est parvenu à modifier génétiquement des bactéries pour qu'elles produisent des éthylesters d'acides gras. Ce n'est pas le biodiesel tel qu'on le connait (qui est du méthylester d'acide gras), mais c'est très comparable. Et ce qui est étonnant, est que pour arriver à cela, le professeur Steinbüchel n'est pas parti d'une bactérie extraordinaire trouvée au fond des océans, mais de l'Escherichia coli, qui est la bactérie la plus commune qu'on puisse trouver, puisque nous en avons tous dans nos intestins.

Cette bactérie a dûe être modifiée par l'ajout de gênes venant de deux autres bactéries distinctes, et ensuite, cultivée dans une solution dont l'élément principal est le glucose, elle fabrique toute seule le biocarburant attendu. L'équipe de chercheurs a baptisé ce biogazole microdiesel, et explique que le procédé est totalement écologique, et ne fait appel à aucun produit toxique. Les scientifiques ont maintenant pour objectif de remplacer la solution de glucose par de la cellulose, ou mieux de la lignine, ce qui baisserait le coût de production, en permettant l'usage de déchets comme matière première.

Il y a cependant encore énormément à faire pour que cette méthode de production puisse concurrencer la production classique de biodiesel, si elle en est jamais capable. Mais nous posons la question de l'opportunité de cette recherche. Car on sait produire de l'hydrogène avec des bactéries. Alors pourquoi produire du biogazole qui ne pourrait ensuite qu'être employé dans un moteur qui va rejeter du CO2, si avec d'autres bactéries, on peut produire de l'hydrogène qu'on utilisera dans une pile à combustible qui ne rejettera aucun CO2 ni autre polluant ?

30 barils de pétrole à l’hectare
Thierry Larivière, La Terre de chez nous	23 novembre 2006

tlariviere@laterre.ca

Il est possible de produire l’équivalent en énergie de 30 barils de pétrole par année en cultivant un seul hectare d’une plante vivace très résistante : le panic érigé. C’est du moins ce qu’affirmait récemment le chercheur Roger Samson, directeur de REAP Canada, dans une conférence donnée dans le cadre de l’assemblée annuelle du CRAAQ, le 19 octobre à Québec.

«La bioénergie est aussi une solution à la crise agricole», a déclaré Roger Samson du Resource Efficient Agricultural Production (REAP) situé sur le site de l’Université McGill à Sainte-Anne-de-Bellevue. La production massive d’énergie verte permet en effet de diminuer les surplus de produits agricoles sur les marchés tout en dépensant nos dollars d’énergie localement plutôt que de les expédier outre-mer.

Le calcul de 30 barils de pétrole est basé sur une production d’au moins dix tonnes à l’hectare. Ce chiffre reflète des essais menés près de Montréal, et ce, sans aucune amélioration génétique de la variété «Cave in rock». Le chercheur évalue les coûts de transport et de production à 70$ la tonne et la granulation à 40$. Les granules peuvent alors servir dans des poêles qui chauffent des serres ou des immeubles avec une efficacité énergétique de 85% et plus. Quelque 20 serres sont passées aux « agrigranules » en Ontario en 2006 de même que quelques-unes au Québec. Les poêles utilisés peuvent, selon les disponibilités, brûler des granules de graminée, du maïs, du blé ou du bois.

Comme le baril de pétrole se vend actuellement à près de 60 $US, on peut compter sur un revenu de 2000 $CAN par hectare de panic dans la mesure où des acheteurs sont prêts à changer de source d’énergie et à payer l’équivalent du prix du pétrole brut pour une quantité équivalente d’énergie. M. Samson pense qu’une subvention de 30$ la tonne et un crédit d’impôt pour les poêles suffiraient à démarrer cette industrie. C’est d’autant plus pertinent de le faire que chaque tonne de biomasse qui remplace une tonne de mazout permet de réduire d’au moins 1,2 tonne d’équivalent de CO2 dans l’atmosphère. Le cycle du carbone permet en effet à la plante en croissance de capter 90% de ce qui est émis pendant la production et la combustion.

D’un point de vue d’efficacité énergétique, le panic érigé surclasse complètement l’éthanol à base de maïs. Pour une unité d’énergie investie dans la production des granules, on obtient 14 unités d’énergie sous forme de chaleur. Pour l’éthanol de maïs, le ratio est de 1 pour 1,7 dans les meilleures usines. En fait, le panic, une graminée de type C4, possède un très bon réseau de racines qui lui permet de bien résister aux sécheresses et aux excès d’eau. C’est une vivace agressive qui n’a pas besoin d’herbicide. La récolte se fait à peu près comme celle du foin. Les andains doivent cependant être laissés au champ pour que le potassium et le chlore dans les tiges soient lessivés. Ces deux composés peuvent en effet favoriser la corrosion des fournaises.

M. Samson estime que le Québec pourrait produire environ 5,2 millions de tonnes, soit près de l’équivalent de 16 millions de barils de pétrole, en consacrant 20% de ces terres, les plus marginales, à cette culture de graminée. Il s’agirait donc d’un bon moyen d’occupation du territoire dans plusieurs régions.

Le panic érigé peut également servir à construire des maisons en ballot de paille puisqu’il constitue un meilleur isolant que d’autres types de paille. On peut aussi le transformer en éthanol avec l’aide d’un enzyme approprié (éthanol cellulosique). Il s’agit dans ce cas d’une perte d’énergie de 50 % par rapport aux granules, mais ce combustible plus raffiné est nécessaire pour les moteurs. Comme si cela ne suffisait pas, on peut aussi fabriquer du papier ou de la litière avec la même fibre.

Comme vivace herbacée de grande taille, le panic pourrait également servir de bande riveraine pour filtrer les ruissellements d’un champ qui en serait bordé.

De l'éthanol pour booster les moteurs à essence

Côté asiatique, c'est l'hybride qui domine les débats. Chez Honda, notamment, avec la Civic. Un prototype Hybride sport a d'ailleurs été dévoilé à Paris. Mais aussi et surtout chez Toyota et Lexus. La Prius, souvent la cible des attaques françaises, continue pourtant d'attirer les regards. "Aujourd'hui, l'actualité met en avant les biocarburants, soit. Quant au prix, celle-ci est affichée aujourd'hui, en entrée de gamme (110 ch), à 25 550 euros. Soit, grossièrement 7 000 euros de plus que l'entrée de gamme essence des 307 et Mégane, dans leurs versions 5 portes et 2 000 euros de plus que l'entrée de gamme essence des 407 et Laguna. PSA, lui même, reconnaît attendre 2010 pour commercialiser ses 307 et C4 Hybride Hdi, dévoilées en février dernier et présentées sur ce salon, afin de réduire un surcoût estimé encore à près de 5000 euros par rapport aux autres Diesel des deux marques. Toyota n'a pas attendu. Au risque d'être cher, il est devenu pionnier dans le domaine. D'ici peu, Toyota va diviser par deux le coût des composants hybrides. Produire ce type de véhicule sera ainsi moins coûteux. C'est véritablement le challenge pour cette technologie. En attendant, certains se tournent vers le "micro-hybride". Le fameux système Stop & Start inauguré sur la Citroën C3, grâce à un partenariat avec Valeo. A l'heure actuelle, d'autres projets de cette nature sont sur le point de voir le jour. Notamment chez Ford, ou d'ici environ 18 mois, une Fiesta devrait être dotée du procédé. Au Salon, Renault présentait également une Modus équipée du système. Et l'électrique ? Pour ce qui est des acteurs non constructeurs, Bolloré et SVE (Dassault et Heuliez), la route paraît encore longue. "Nous n'attendons plus que les constructeurs. Notre technologie est opérationnelle", annonce Fabien Gaben, responsable R&D sur le projet Cleanova de SVE. Renault pourrait d'ailleurs ne plus être longtemps le seul à bénéficier du système Cleanova. En revanche, chez Bolloré : "Si aucun constructeur ne souhaite bénéficier de nos travaux, il n'est pas exclu que nous lancions Blue Car nous-même", assure Laurent Bregeon, directeur marketing de Batscap, fabricant des batteries. "Il ne faut pas mélanger les rôles", prévient Claude Satinet, directeur général de Citroën. 22/10/2006 http://www.journalauto.com/infos/article.asp?idarticle=3645 "Nous sommes des constructeurs automobiles. Il faut un consensus politique. Il y a quelque temps, c'était l'hybride. Aujourd'hui, c'est l'Ethanol. Nous, nous devons avoir toutes les solutions technologiques pour être préparés aux demandes du marché", poursuit-il. Un consensus qui doit également se dégager au niveau industriel. L'un des points fondamentaux du succès de l'E 85 découle en effet de la capacité des pétroliers à proposer un réseau de distribution suffisant. Depuis de nombreuses années, en effet, chacun sait que les industriels de l'automobile vont devoir répondre au problème de la raréfaction du pétrole, et bien avant cette échéance, d'ailleurs, à l'augmentation de son prix. Et si depuis quelques années, les efforts en la matière semblaient anecdotiques, c'est aujourd'hui la profession de foi du plus grand nombre. A ce titre, le Mondial 2006 aura sans doute été le lancement officiel des hostilités. Des avancées commerciales, en tous les cas. Une mise au vert générale qui entraîne quelques petites interrogations pour les réseaux. Les standards constructeurs imposeront-ils, un jour, aux distributeurs, de planter du gazon dans les ateliers, des arbres au milieu des showrooms, de dessiner des nuages sur les murs, d'installer des fontaines dans les bureaux ou de disposer de bouquets de tournesols et des paniers de betteraves à l'entrée des concessions ?    BMW et l'hydrogène   L'hydrogène peut aussi servir de carburant pour un moteur à combustion. La preuve avec la BMW Hydrogen 7 : une berline qui sera commercialisée. La marque munichoise a annoncé que la Série 7 Hydrogen Power a passé toutes les étapes de son développement. Cette voiture est propulsée grâce à un moteur 12 cylindres de 260 ch (191 kW). Elle Elle affiche une accélération de 0 à 100 km/h en 9,5 secondes et sa vitesse maximale est limitée électroniquement à 230 km/h. Plus intéressant : le moteur à double alimentation de l'Hydrogen 7 permet de passer rapidement et aisément à un carburant plus conventionnel. En prime, les performances sont atteintes tant en mode hydrogène comme en mode essence. Ce qui prouve que le moteur thermique est aussi à l'aise avec les deux carburants. Voilà donc la première voiture à hydrogène qui va quitter le stade de concept ou de prototype pour affronter la clientèle - allemande dans un premier temps. Certes, les stations proposant l'hydrogène liquide ne sont pas légion, d'où la possibilité de switcher au carburant classique. Mais comment marche cette surprenante Série 7 ? Son moteur thermique à hydrogène est décliné du bloc de la BMW 760i. En mode essence, l'alimentation en carburant passe par une injection directe. Elle est doublée d'une alimentation en hydrogène intégrée dans le système d'admission du moteur. La clé du système réside dans les "insuffleurs". En quelques fractions de seconde, ils amènent exactement la quantité d'hydrogène gazeux requis dans l'air d'admission. De plus, par rapport aux carburants conventionnels, l'hydrogène atteint une vitesse de combustion pouvant être dix fois supérieure. Pour profiter entièrement de ce potentiel, le V12 équipant la BMW Hydrogen 7 a donc besoin d'une gestion moteur particulièrement flexible. À pleine charge, le moteur de la BMW Hydrogen 7 fonctionne avec un mélange dit stoechiométrique : le rapport entre l'oxygène et l'hydrogène est équilibré (lambda = 1). L'hydrogène ne contenant pas de carbone, ce qui le distingue des sources d'énergie fossiles, sa combustion ne produit en principe ni hydrocarbures (HC) ni monoxyde de carbone (CO). C'est principalement de la vapeur d'eau qui est émise par l'échappement. Seule la combustion de lubrifiant et le rinçage du filtre à charbon actif peuvent engendrer des traces de HC, de CO et de CO2. Par contre, il reste quand même des rejets d'oxyde d'azote (NOX) avec l'hydrogène. Pour les réduire, le moteur fonctionne avec un excès d'oxygène important (lambda > 2) en charge partielle. Ce n'est pas du gaz que l'on met dans le réservoir, mais de l'hydrogène liquide. Ce combustible liquide cryogénique présente une densité énergétique supérieure à celle de l'hydrogène gazeux fortement comprimé. Ainsi, avec son plein de H2, la voiture atteint une autonomie de plus de 200 kilomètres. Le ravitaillement en hydrogène s'apparente, au début, à celui dans une pompe classique. Mais dès que le conducteur a placé le raccord de ravitaillement sur le tuyau de remplissage du réservoir de la voiture, le réservoir se remplit dans une opération automatisée. Question autonomie, comme le moteur est bivalent, on peut y rajouter les 500 km en mode essence, soit 700 km au total. Pour l'hydrogène liquide, seule la ville de Berlin est équipée pour l'instant. Mais le groupe BMW a conclu un accord avec le groupe pétrolier Total. Outre les deux stations d'hydrogène dans la capitale allemande, le groupe pétrolier a prévu la mise en service d'une nouvelle station d'hydrogène à Munich fin 2006. L'accord signé par le BMW Group et Total prévoit par ailleurs l'ouverture d'une autre station d'hydrogène intégrée dans une métropole européenne. Total a par ailleurs indiqué que plusieurs points de remplissage d'hydrogène liquide devraient arriver dans d'autres pays européens à moyen terme. Mais il ne s'agit ici que d'infrastructures servant surtout à apprendre et à vérifier la fiabilité. Pas question d'imaginer de l'hydrogène liquide partout en Europe dans un proche avenir.

Les bio-carburants

 

On dénombre deux filières en la matière.

La première, celle du bio-éthanol : il s’agit d’un alcool produit par la fermentation des plantes riches en sucres (canne à sucre, betterave, topinambour), des plantes riches en amidon (pomme de terre, blé, maïs) ou dans les plantes ligneuses (bois, paille...). La seconde, celle du bio-diesel : il provient des oléagineux (le colza, le soja, le tournesol).

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.