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Communication à l’Académie des Technologies LES BIOCARBURANTS Commission Energi

Communication à l’Académie des Technologies LES BIOCARBURANTS Commission Energie et Développement Durable Groupe de travail « biocarburants » Décembre 2007 1 Table des Matières Introduction ………………………………………………………………… p 4 Chapitre 1 …………………………………………………………………. p 6 Les Biocarburants de 1ère génération, en Europe et en France Historique Le soutien à la filière agricole et l’influence de la PAC Le cadre environnemental : la lutte contre l’effet de serre Le cadre législatif européen Les biocarburants en Europe Les biocarburants en France L’incitation fiscale française Les biocarburants en Allemagne Quelques conclusions au chapitre 1 Chapitre 2 ……………………………………………………………………p 19 La production fermentative d’éthanol et la fabrication de l’ETBE Les matières premières traditionnelles : les mélasses et les graines de céréales Ethanol et ETBE, carburants Chapitre 3 La filière Biodiesel à partir d’huiles végétales …………………………….. p 24 Les procédés de méthanolyse des huiles végétales Les procédés d’éthanolyse des huiles végétales Matières premières les mieux adaptées à la production du biodiesel Chapitre4 Biocarburants de 2ème génération …………………………………………… p 34 La voie enzymatique d’utilisation de la cellulose et des hemi-celluloses Les nouveaux procédés de production de biofuel à partir de huiles Chapitre 5 ……………………………………………………………………p 43 Les procédés thermochimiques : de la Biomasse aux carburants liquides La pyrolyse rapide La conversion hydrothermale directe La gazéification de la biomasse : le biogaz La gazéification pour la synthèse d’hydrocarbures liquides De la biomasse aux carburants liquides : quels schéma industriel 2 Les vois de recherche et développement Chapitre 6 ……………………………………………………………………p 56 Biomasse : les ressources accessibles Technologies éthanol et diester Objectifs annoncés et hectares nécessaires – Europe et France Hectares disponibles et contraintes environnementales Prix possibles et concurrence mondiale Conclusion Technologies « plantes entières » Performances annoncées En Europe – compétition entre les usages Au niveau mondial Conclusions Conclusion…………………………………………………………………...p 65 La première génération La seconde génération Annexes ……………………………………………………………………..p 69 Annexe 1 : Etat de la recherche en France et en Europe Recherche à 3 horizons temporels Laboratoires impliqués en France Budgets publics Réseaux européens Annexe 2 : Quelques ratios utiles Annexe 2 : Personnalités auditionnées par le Groupe de Travail Annexe 3 : Membres du Groupe de Travail 3 INTRODUCTION La Commission Energie et Environnement Durable de l’Académie des Technologies a souhaité, fin 2005, actualiser ses connaissances sur le sujet de bio-carburants. Le groupe de travail chargé de cette étude a fait sienne la recommandation formulée par l’Académie en 2004 et a cadré son étude sur deux périodes bien identifiées : • la période initiale, de 2005 à 2020 environ, se caractérise, en France et en Europe par la mise en place de stratégies visant simultanément à assurer développement de la filière pour augmenter l’indépendance énergétique et à lutter contre l’effet de serre. La production des biocarburants utilise des technologies déjà au point mais qui restent non compétitives par rapport à l’extraction du pétrole. La montée des prix des sources de biomasses utilisées, parallèle à celle du pétrole, n’améliore pas cette compétitivité qui doit toujours être soutenue par le biais de subventions et de réglementations appropriées. Les objectifs de production affichés, en France comme en Europe, restent relativement modestes autour des 10% des carburants utilisés pour les transports. Il en résulte que la pression sur la ressource biomasse, à ce stade exclusivement tirée de l’agriculture, reste modérée et ne remet pas en case les équilibres. On note toutefois l’existence de grands pays producteurs d’éthanol, comme le Brésil et les USA, qui se sont donnés très tôt une stratégie clairement affichée d’indépendance énergétique, sans les mêmes contraintes environnementales que l’Europe. Ces pays ont développé leurs filières de production en optimisant au mieux à partir des ressources biomasse dont ils disposaient et peuvent par conséquent produire à des coûts très inférieurs à ceux pratiqués en Europe. • Puis la période 2020 à 2050. On fait alors l’hypothèse qu’au plan européen on se situera dans le cadre des plans de réduction des émissions, « Facteur 2 (2030) » ou « Facteur 4 (2050) ». Ces plans ne pourront être réalisés sans que le secteur des transports ne prenne en charge une part importante de l’effort de réduction. Par ailleurs la séparation entre les usages fixes et les usages mobiles (transport) sera, sur le plan de l’énergie et des émissions, achevée. Si en ce qui concerne les usages fixes, les économies d’énergie, la chaleur renouvelable (solaire, biomasse) et l’électricité « carbon free » (nucléaire, séquestration) assurent que des objectifs ambitieux peuvent être atteints, il n’en est pas de même pour les usages mobiles : nous manquerons encore des vecteurs commodes et bon marché qui permettraient aux énergies « carbon free » d’intervenir. Les biocarburants sont un de ces vecteurs, qui a le grand avantage d’être liquide et de stocker beaucoup d’énergie. A ce titre ils paraissent supérieurs aux autres. Et c’est bien comme vecteurs, et non comme source d’énergie, que leur utilité semble 4 indiscutable1.Toutefois on entend déjà de nombreuses voix s’élever pour stigmatiser la production des biocarburants, accusés non seulement de ne pas être aussi efficaces dans leurs capacité à limiter l’effet de serre mais aussi d’accaparer des terres agricoles dont l’humanité aura grand besoin à l’avenir pour assurer sa subsistance. De nouvelles technologies, dites de seconde génération et encore au stade du développement aujourd’hui, permettront d’utiliser une gamme de matières premières beaucoup plus large, principalement des déchets ou sous-produits d’origine agricole ou sylvicole. Sur la période considérée, les chiffres attendus de l’usage des biocarburants sont importants (10 Mtep ou davantage, en France seulement) de sorte que les besoins en biomasse, et donc la pression sur la ressource, peuvent devenir critiques au point qu’on pourrait douter de la possibilité d’atteindre les objectifs mentionnés si la biomasse était seule à fournir l’énergie. Ce rapport fait l’examen de ces technologies dites de 2ème génération, et tente de mettre en relation ces avancées techniques avec la réalité des consommations en ressource biomasse. Il fait apparaître clairement que grâce à l’utilisation d’énergie et d’hydrogène d’origine externe le tableau peut s’éclaircir. Mais comme pour la période précédente, la question des coûts et de la compétitivité européenne par rapport aux autres acteurs se posera nécessairement. Le Groupe de Travail remercie les nombreux intervenants, dont la liste est indiquée en annexe, qui ont bien voulu lui faire partager leur connaissance du sujet. Ses conclusions s’appuient également sur l’étude de nombreux rapports dont les références sont indiquées au fil du texte. 1 Des trois bilans possibles : bilan en carbone, bilan économique, bilan en énergie seuls les deux premiers sont réellement pertinents, car on ne manquera pas d’énergie : on manquera de vecteurs appliqués aux transports 5 Chapitre 1 Les Biocarburants de première génération en Europe et en France 1. Historique L’idée de produire des carburants à partir de matières premières renouvelables n’est pas nouvelle. De fait, les carburants des débuts de l’automobile, dans la période avant l’ère du pétrole, étaient d’origine végétale tant en Europe qu’aux Etats-Unis. Il suffit de rappeler qu’à l’Exposition Universelle de Paris en 1900 un moteur diesel fonctionnait à l’huile d’arachide, que les autobus parisiens utilisaient avant la guerre de 1914 de l’alcool dénaturé, et qu’aux Etats-Unis la Ford T fonctionnait également à l’alcool. L’usage des biocarburants, qui était resté relativement faible pendant la période de l’entre deux guerres, s’est développé pendant la seconde guerre mondiale, faute de disposer de pétrole. Ceci notamment en Afrique (utilisation d’huiles végétales pour alimenter les moteurs diesels) et en Europe (utilisation d’éthanol pour alimenter les moteurs des voitures automobiles). Après la guerre, les biocarburants n’ont pas connu de développements significatifs et ont même disparu du marché dans les années soixante, par suite de l’abondance et du prix peu élevé du pétrole. Il a fallu attendre les deux chocs pétroliers de 1973 et 1979 et la flambée des cours pour qu’ils redeviennent d’actualité. Il est alors devenu clair que le marché énergétique pouvait constituer un débouché important pour les produits agricoles. Toutefois le fait que le prix de revient des biocarburants soit très supérieur à celui des carburants d’origine fossile restait un obstacle majeur, même si cet écart de prix s’atténuait en cas d’augmentation des prix du pétrole. La relance des biocarburants, initiée en Europe à partir du début des années 1990, s’est bâtie à partir de 3 politiques qui, bien que déconnectées au moment de leur lancement, se sont complétées au fur et à mesure de leur déroulement : 1. Le soutien à la filière agricole 2. La lutte contre l’effet de serre. 3. Le soutien des gouvernements au démarrage d’une nouvelle filière industrielle allant dans le sens d’une plus grande indépendance énergétique. Ce sont ces trois points que nous allons passer en revue. 6 2. Le soutien à la filière agricole et l’influence de la PAC La « nouvelle » politique agricole commune mise en place en 1992 dans le cadre européen, prévoyait : • le gel (jachère) d’une partie significative des terres (jusqu’à 15%, révisable annuellement) pour résorber les excédents agricoles qui avaient augmenté très sensiblement • et l’attribution d’une prime à la jachère dans le cas où celle-ci serait utilisée pour la culture de produits destinés à des fins uploads/Industriel/ academie-technologie-biocarburants-2.pdf