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1 Nicolas Turgeon, biologiste-agronome Direction de l’innovation scientifique et technologique Les bioproduits industriels et l’agriculture Journée de travail PSA dans Chaudières-Appalaches Gérard Goyette Direction de l’innovation scientifique et technologique 20 février 2008 2 Contexte Plusieurs pays doivent faire face aux défis que représentent les changements climatiques, la dépendance à l’égard des combustibles fossiles, la hausse des prix des produits pétroliers et la crise existante dans le secteur agricole La production de bioproduits industriels à partir de matières premières provenant de la biomasse est perçue, actuellement, comme étant une solution ou une des alternatives face à ces défis 3 Définitions L’expression bioproduits industriels s’applique à une multitude de produits industriels et commerciaux, non alimentaires et non pharmaceutiques, élaborés à partir de biomasses variées par des procédés biologiques (bioprocédés) ou non biologiques Bioprocédé industriel fait référence à des procédés qui utilisent des processus microbiens, enzymatiques ou moléculaires pour fabriquer des produits variés ou des services à partir de différentes biomasses ou autres produits 4 Définitions (suite) Le secteur des bioproduits et des bioprocédés industriels se divise en cinq segments : La bioénergie Les matériaux d’origine naturelle Les produits de la chimie verte Les produits spécialisés en phytoproduction Le bioassainissement 5 Définitions (suite) La biomasse regroupe les plantes cultivées, les arbres, le bois, les végétaux aquatiques, les graminées ainsi que les résidus organiques agricoles, aquatiques, forestiers ou issus de la transformation de la matière première dans l’industrie bioalimentaire (végétaux, tissus d’animaux d’élevages ou de captures), des résidus organiques post-consommation domestique et d’autres résidus organiques industriels De ces biomasses, on extrait des molécules biochimiques variées (sucres, protéines, acides gras) à partir desquelles on peut potentiellement développer une multitude de bioproduits 6 Segment de la bioénergie - biocarburants La bioénergie résulte du processus de valorisation énergétique de la biomasse, lorsque celle-ci est utilisée pour produire des biocarburants (ex. bioéthanol, biodiésel) ou des biocombustibles solides (ex. granule), liquides (ex. biohuile) ou gazeux (ex. méthane) Les biocarburants se substituent partiellement ou totalement aux carburants pétroliers et peuvent s'employer dans des moteurs stationnaires ou propulsifs, diésels ou à essence. Aujourd'hui les principaux biocarburants, en termes de production, sont le bioéthanol et le biodiésel 7 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Le bioéthanol est obtenu par la fermentation de sucres issus de plantes contenant du saccharose (ex. betterave à sucre, canne à sucre, etc.), de l’amidon issu de céréales ou de tubercules (ex. maïs, orge, blé, pomme de terre, etc.) ou de matières lignocellulosiques premières ou résiduelles (ex, paille, canne de maïs, résidus forestiers) Le biodiésel : par le procédé de transestérification, les graisses et les huiles réagissent chimiquement avec un alcool (méthanol) en présence d’un catalyseur (hydroxyde de sodium ou de potassium) afin de former des esters de méthyle d’acide gras (biodiésel). D’autres procédés existent. 8 Segment de la bioénergie - biocarburants Gouvernement fédéral (exigences de contenu) 5 % bioéthanol dans l’essence en 2010 2 % biodiésel dans le diésel et le mazout en 2012 Orientations du Québec Objectif de 5 % éthanol en 2012 (intention) Favoriser le développement du biodiésel (% biodiésel??) Favorise la filière éthanol cellulosique (matières résiduelles forestières, agricoles) 9 Segment de la bioénergie – biocarburants Bioéthanol (éthanol) Destiné aux moteurs à essence Marché potentiel québécois : 5 % d’éthanol en 2010 (≅ ≅ ≅ ≅400 M litres) Capacité actuelle de production : ≥120 M litres (Greenfield Éthanol, Varennes) Biomasse utilisée : ≥300 000 t.m. de maïs-grain (≅ ≅ ≅ ≅9-10 % de la production du Qc) Mesures de soutien à la production : Québec : crédit d’impôt (18,5 ¢/l, 182,4 M$/10ans) Fédéral : crédit d’impôt (jusqu’à 10¢/l après 2008/3 ans/décroissant à 4¢/l d’ici 2017) 10 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Bioéthanol… Opportunités : Capacité de production supplémentaire à développer : environ 280 M litres Explorer le potentiel de biomasses autres que le maïs - cultures nouvelles à haut taux de sucre (ex. millet perlé sucré) Procédé de seconde génération → → → →éthanol cellulosique (résidus agricoles, forestiers) Chaire de recherche éthanol cellulosique : Uni. de Sherbrooke. Usines pilotes : Enerkem, CRB Innovation 11 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Bioéthanol… Contraintes : Selon la conjoncture (prix du brut, prix de l’éthanol, prix de revient de la matière première, marchés des coproduits) la rentabilité des usines de production d’éthanol peut être compromise Aide financière insuffisante à la R-D pour développer d’autres plantes ayant un potentiel pour la production d’éthanol Procédés de deuxième génération non rentables actuellement (hydrolyse enzymatique ou gazéification) 12 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Biodiésel Destiné aux moteurs diésels et au mazout de chauffage Marché potentiel québécois (2 % biodiésel (B2) en 2012 ) : environ 120 M litres Capacité actuelle de production : ≥ 35 M litres (Rothsay Biodiesel, Ville Sainte-Catherine) Biomasses utilisées actuellement : graisse animale, huiles végétales recyclées Procédé de transestérification Mesures de soutien : Québec : remboursement de taxe à l’achat (16,2 cents /l ≥ ≥ ≥ ≥ 3 000 litres biodiésel pur) Fédéral:crédit d’impôt production (jusqu’à 20 ¢/l après 2008 / 3 ans/ décroissant à 6 ¢/l d’ici 2017) 13 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Biodiésel… Opportunités : Capacité de production supplémentaire à développer : environ 85 M litres Autres biomasses potentielles: cultures oléagineuses (soya, canola, etc.) Québec - exporte environ 325 000 t de soya / an - requiert 650 000 t de tourteau / an Le biodiésel (un ester de méthyle d’acide gras) peut être utilisé également pour la synthèse d’une multitude de produits à valeur ajoutée (ex. lubrifiants, solvants, surfactants, plastiques) qui sont habituellement élaborés à partir de produits de l’industrie pétrochimique (ex. éthylène et polyoles) 14 Segment de la bioénergie – biocarburants (suite) Biodiésel… Contraintes : Coûts du biodiésel Disponibilité et coûts de la matière première Capacité limitée de trituration au Québec Financement disponible limité pour les projets de développement La concurrence des grandes entreprises et les coûts de production et de contrôle fragilisent la viabilité des petites entreprises qui pourraient se développer Nouvelles technologies coûteuses Accroissement de l’offre pour les coproduits Réseau de distribution 15 Segment de la bioénergie - biocombustibles Les biocombustibles servent à produire de la chaleur dans un foyer ou une chaudière Les biocombustibles solides (granules), liquides (ex. biohuile) ou gazeux (biogaz) peuvent être utilisés à ces fins 16 Segment de la bioénergie – biocombustibles gazeux (biogaz) Le biogaz est généré par la digestion anaérobie (en l’absence d’oxygène) de la matière organique (le fumier, les boues d’épuration, les déchets solides municipaux, les déchets biodégradables ou toute matière première biodégradable. Le gaz obtenu est composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone Deux installations de production de biogaz (méthanisation) à la ferme en opération – d’autres projets sont au stade d’étude de faisabilité Biogaz: Bio-Terre Systems inc. Sherbrooke Énergie Highland inc. Pointe-Claire Groupe EBI, Berthierville Biothermica, Montréal 17 Segment de la bioénergie – biocombustibles gazeux (biogaz) (suite) Opportunités : La méthanisation est justifiable dans un contexte de réduction des GES (méthane 21 X de GES que CO2) La technologie actuelle permet la production de biogaz au Québec Le Québec dispose d’une biomasse résiduelle importante pour la production de biogaz notamment à partir de fumier 18 Segment de la bioénergie – biocombustibles gazeux (biogaz) (suite) Contraintes : La production d’électricité à partir du biogaz provenant du fumier n’est pas rentable actuellement en raison : du manque d’efficacité des génératrices qui n’est que d’environ 30 à 35 % des prix d’électricité payés qui ne permettent pas de couvrir les coûts de production (coût de production : entre 0,15 et 0,20 $/kWh) 19 Segment de la bioénergie – biocombustibles solides Diverses biomasses agricoles (ex : panic érigé ou résidus céréaliers) ou forestières (ex : bois, bran de scie, écorce) peuvent être prétraitées par séchage et granulées pour servir de combustible solide Des plantes pérennes (panic érigé, saule à croissance rapide, etc.) sont à l’essai au Québec et en Ontario pour évaluer leur rendement en biomasse et leur utilisation potentielle pour la granulation 20 Segment de la bioénergie – biocombustibles solides (suite) La technologie existe - quelques usines produisent déjà des granules ou des bûches densifiées à partir de biomasses forestières Energex inc. Granules L.G. inc. Bois Énergétique Recyclé Lauzon inc. Recy-Clone inc. , Boisbriand (bûches) Opportunités : Un marché domestique, national et international (résidentiel et commercial) pour les biocombustibles solides (granules) Un potentiel pour quelques usines de granules ?? Les usines cherchent à diversifier leurs approvisionnements (biomasse agricole) pour la production de granules Contraintes : La qualité et le prix de revient de la biomasse Le prix de l’électricité au Québec 21 Segment des matériaux d’origine naturelle Les matériaux d’origine naturelle font référence à des matériaux nouveaux «non traditionnels» élaborés en totalité ou en partie à partir de uploads/Industriel/ bioproduits-industriels-agriculture1-pdf.pdf