lundi 11 juin 2012

Production de biocarburants : des investissements financiers mais également des avancées


Dans une optique de développement durable et de diversification des sources d'énergies, les biocarburants ont connu un développement important aux Etats-Unis ces dernières années. Pour être viables comparativement au pétrole, ces derniers doivent présenter plusieurs caractéristiques : apporter un bénéfice environnemental tel que la réduction de l'émission des gaz à effet de serre, être rentable économiquement, et pouvoir être produit en grande quantité sans réduire les ressources liées au secteur alimentaire.

La production de biocarburants aux Etats-Unis est à son plus haut niveau (4,310 quadrillion Btu en 2010, soit +38% par rapport à 2005). Celle-ci s'est accompagnée d'une diminution des importations de pétrole (-12% depuis 2005), d'une augmentation de la production de gaz naturel (+26% depuis 2005), d'énergies renouvelables (+29% depuis 2005) et d'énergie nucléaire (qui reste plus limitée à +3% depuis 2005) [1]. Selon les chiffres de l'Agence de l'information énergétique américaine, en 2010, les Etats-Unis devaient importer 49% du pétrole nécessaire pour subvenir à la consommation nationale, alors que ce chiffre était de l'ordre de 60% en 2005 [2]. Les estimations envisagent qu'en 2035, les importations ne seront plus que de 36%. Ces données indiquent une tendance à la baisse de la dépendance des Etats-Unis vis-à-vis du pétrole ainsi qu'une diminution de l'utilisation des énergies polluantes au profit des énergies propres. Par ailleurs, selon une étude menée par la société Cardno-Entrix en 2011, l'ensemble de ces changements auraient conduit à la création de plus de 31.000 emplois en 2011 [3].

Les deux principaux objectifs finaux de l'administration américaine à long terme sont de diminuer la dépendance vis à vis du pétrole importé et d'élever les Etats-Unis au rang de leader dans le domaine des énergies propres.

Ainsi, on peut citer jusqu'à 22 programmes mis en place par l'administration américaine pour soutenir le développement des biocarburants depuis près de 3 décennies. Il n'est pas inutile de rappeler quelques-uns des principaux programmes et initiatives mis en place par les départements (notamment ceux de l'énergie et de l'agriculture) et les agences fédérales [4] :
=> Le Renewable Fuel Standard établi par l'Agence de Protection de l'Environnement (EPA) et qui définit les objectifs en terme de production de biocarburants ;
=> Des crédits d'impôts instaurés par le service des impôts (Internal revenue Service) tel que le crédit d'impôt pour les producteurs de biodiesel, expiré au 31 décembre 2011, d'un montant de 1 dollar pour 3,7 litres de biodiesel produits ;
=> Les projets pilotés par le Département américain de l'Agriculture (USDA) tels que le Programme bioénergie pour les biocarburants dits "avancés" d'un montant de 65 millions de dollars, le Programme de recherche et développement sur la biomasse d'un montant de 40 millions de dollars annuels, ou encore une des dernières mesures mises en place pour subventionner à hauteur de 4,2 millions de dollars l'installation de 266 pompes à essence mélangeant éthanol et essence dans 30 états différents [5] ;
=> Les subventions du Département américain de l'Energie (DOE) telles que celle attribuée pour la construction de "bioraffineries" d'un montant de près de 200 millions de dollars annuels, le programme Biomasse de recherche et développement dotée d'une enveloppe de 175 millions de dollars pour les années 2011 et 2012. ;
=> L'agence douanière (U.S. Customs and Border Protection) qui régule les importations d'éthanol ;
=> Le Département américain des transports (DOT) qui envisage, d'ici 2019, le développement et la construction de véhicules fonctionnant au biocarburant.

Dans le cadre de ces programmes, de nombreux projets concernant les biocarburants sont en cours. En voici quelques exemples phares qui illustrent les grandes tendances dans les secteurs et thèmes suivants - aéronautique, transformations des déchets, production d'huile, alimentation animale et électrocarburant.

Le succès d'un vol long-courrier alimenté par du biocarburant

Avec une consommation en 2010 de plus de 47 milliards de litres de kérosène et 830 millions de litres d'essence dans l'aviation [6], ce secteur représente un potentiel important dans le développement et la mise en place de biocarburants. Après un vol effectué avec un biocarburant à base de caméline en 2009 comme nous l'indiquions dans un précédent communiqué [7], le 17 avril 2012, la société Boeing a réalisé le premier vol transpacifique d'un avion Boeing 787 avec du biocarburant produit principalement à base d'huile de cuisson usagée [8]. L'usage de ce biocarburant émettrait 30% de CO2 et 10% de gaz à effet de serre de moins qu'un carburant classique.

Réutiliser les déchets pour en faire de l'énergie

Un effort important est mené également dans le développement de biocarburant à base de déchets d'origine naturelle et en principe non-réutilisables après un premier usage. Ruihong Zhang, professeur de biologie et d'agriculture à l'université de Californie-Davis, travaille depuis 2006 à la mise au point d'un système de digestion anaérobie qui convertit des déchets solides ou liquides (déchets alimentaires ou de jardins, résidus végétaux, papier ou carton) en énergies renouvelables, compost, eau et engrais naturels. Ce système repose sur l'action de bactéries dont les métabolismes sont modifiés pour dégrader divers types de déchets [9]. Une installation de ce procédé est opérationnelle à Sacramento pour la société American River Packaging (ARP) et un second devrait être construit en juin 2012, toujours à Sacramento. Ce système permet de convertir 7,5 tonnes de déchets alimentaires et une demi-tonne de matériau ondulé non-recyclable, de type carton, par jour. Cette conversion permet de produire 1300 kWh par jour ce qui représente 37% des besoins énergétiques journaliers de la société ARP. Ce projet a également permis la création de 22 emplois.

Transformer la biomasse en biocarburant liquide, un procédé compétitif face au pétrole

Le procédé nommé H2Bioil-B a été développé en 2010 à l'université de Purdue par l'équipe de Navneet R. Singh de l'Ecole de Chimie [10]. Ce procédé se déroule en deux étapes : une déshydratation de la biomasse suivie d'une gazéification. Selon les données, 32 à 42% de la biomasse serait gazéifiée pour donner un syngas qui permettra l'hydropyrolyse et l'hydrodéoxygénation de la fraction restante de biomasse afin de produire du biocarburant. Ce mois-ci, une nouvelle étude, publiée dans le journal Biomass Conversion and Biorefinery, démontre que si le prix du baril de pétrole tombe entre 99 et 116 dollars, alors ce procédé pourrait être compétitif [11].

Modifier les protéines végétales pour augmenter la production d'huile

Joseph Noel, directeur du Centre de biologie chimique et protéomique de l'Institut Salk, et Eve Syrkin Wurtele, professeur de génétique et de développement cellulaire et biologique à l'Institut de Recherche des Plantes à l'université de l'Iowa, ont identifié trois protéines capables d'influencer le type et la quantité d'acides gras produits dans les plantes [12]. Leurs travaux ont été publiés dans la revue Nature le 13 mai dernier. L'espèce "modèle" utilisée lors des recherches est l'arabette des dames (Arabidopsis thaliana) qui possède des gènes produisant les protéines FAP1, FAP2 et FAP3, lesquelles permettraient la liaison entre les différents acides gras. Ces protéines se situent dans les chloroplastes des cellules, sites de production des acides gras et de la réalisation de la photosynthèse. Selon les chercheurs, ces protéines influenceraient la quantité d'acides gras présente dans la plante. Une compréhension plus fine du métabolisme lié à ces protéines permettrait d'augmenter la quantité et le type d'huile synthétisée dans les plantes, au niveau des feuilles et des graines, et par la suite d'accroître la production de biocarburant par les plantes dédiées.

Valoriser les coproduits de la production de biocarburant de première génération pour l'alimentation animale

Jim MacDonald, nutritionniste pour l'alimentation animale bovine à AgriLife Research, et Mike Brown, professeur de gestion et de nutrition des ruminants à l'université ouest de Texas A&M, ont étudié la possibilité d'utiliser la glycérine, produite lors de la transformation du maïs et du soja en biocarburant, pour enrichir l'alimentation du bétail [13]. L'enrichissement ne peut cependant pas dépasser les 7,5% de l'alimentation totale, et la glycérine doit respecter certains critères de composition (0,5% de méthanol, 3-3,5% de sel et moins de 1% de matières grasses) afin de conserver une alimentation équilibrée sur le plan nutritionnel. Après deux ans de recherches financées par le Département Agricole du Texas et par le Département américain des Transports, et quatre études menées sur des troupeaux de boeufs, le projet démontre la faisabilité de coupler la production de biocarburant et l'alimentation animale.

Après le biocarburant, l'électrocarburant

Les biocarburants produits à partir d'algues ou de biomasse nécessitent un processus de photosynthèse, ce qui peut présenter certains inconvénients en terme d'occupation et d'utilisation des sols relativement importants. En 2010, le DOE a subventionné, à hauteur de 3,4 millions de dollars, l'équipe du biologiste Steve Singer, du Laboratoire National Lawrence Berkeley, afin de mener une étude de production de biocarburant à partir de la bactérie Ralstonia Eutropha [14]. Cette bactérie utilise l'hydrogène comme source d'énergie pour convertir le dioxyde de carbone en composés organiques. Le processus de fabrication du biocarburant va consister à introduire dans un réacteur bio-électrochimique (c'est-à-dire un réacteur équipé d'électrodes) la bactérie, du CO2 et de l'eau. De l'électricité, provenant d'une source d'énergie renouvelable telle que l'énergie solaire, va permettre la transformation de l'eau, présente dans le réacteur, en hydrogène et en oxygène. La bactérie va ensuite utiliser l'hydrogène pour séparer l'atome de carbone de la molécule de CO2 et le convertir en hydrocarbure, qui va ensuite migrer vers la surface de l'eau. Ce biocarburant pourra être utilisé dans les voitures ou les avions. L'utilisation de l'électricité et du CO2, sans réaction de photosynthèse, a donné le nom d'électrocarburant. Les essais se poursuivent en laboratoire afin d'optimiser le processus de production, et notamment des travaux de recherche pour rendre la bactérie "autosuffisante" afin que le processus ne nécessite que du CO2, de l'électricité et de l'eau.

Au total, on dénombre 13 projets sur les électrocarburants financés par le DOE dans leur programme Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) [15].

Les projets novateurs dans le domaine des biocarburants commencent à porter leurs fruits, et de nouveaux projets se mettent en place afin d'optimiser leur production et atteindre les 158 milliards de litres de biocarburants à produire en 2022, comme fixé dans le Renewable Fuel Standard 2 [16].
- [1] Annual Energy Review - U.S. Energy Information Administration - 19/11/2011 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/WInx5
- [2] Where Has Energy Independence Gone? - Mai 2012 -http://redirectix.bulletins-electroniques.com/HoncC
- [3] After record year, biodiesel industry rallying support for tax credit extension - Jason Plautz - 7/12/2011 -http://www.governorsbiofuelscoalition.org/?p=843
- [4] Biofuels Incentives: A Summary of Federal Programs - Brent D. Yacobucci - 11/01/2012 - http://www.fas.org/sgp/crs/misc/R40110.pdf
- [5] USDA Helps Install Ethanol Blender Pumps - Ann Marie Edwards - 17/12/2011 - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/MxZ4x
- [6] Fuel Consumption by Mode of Transportation in Physical Units - Research and Innovative Technology Administration - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/20Hlg
- [7] La promotion de la cameline comme source de biocarburant : l'USDA s'engage pour établir une filière intégrée - 16/12/2011 -http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/68576.htm
- [8] Boeing, ANA celebrate first787 biofuel flight - 17/04/2012 -http://boeing.mediaroom.com/index.php?s=43&item=2220
- [9] Researcher's waste-to-energy technology moves from the lab to the marketplace - 19/04/2012 -http://www.news.ucdavis.edu/search/news_detail.lasso?id=10202
- [10] Researchers Estimate "Sun-to-Fuel" Fuel Yields from Different Biomass-based Processes, Propose New Process to Deliver Higher Yield - 14/06/2010 -http://redirectix.bulletins-electroniques.com/wtXAc
- [11] Purdue analysis finds H2Bioil biofuel could be cost-competitive when crude is between $99-$116/barrel - 05/06/2012 -http://www.greencarcongress.com/2012/06/h2bioil-20120605.html
- [12] Discovery of plant proteins may boost agricultural yields and biofuel production - Andy Hoang - 13/05/2012 -http://www.eurekalert.org/pub_releases/2012-05/si-dop051112.php
- [13] Feed and Fuel - Erin Voegele - 01/05/2012 -http://biodieselmagazine.com/articles/8463/feed-and-fuel
- [14] From Soil Microbe to Super-Efficient Biofuel Factory? - Dan Krotz - 03/05/2012 - http://newscenter.lbl.gov/feature-stories/2012/05/03/electrofuel/
- [15] Lawrence Berkeley National Laboratory: Turning bacteria into biofuel - DOE - http://redirectix.bulletins-electroniques.com/naT1W
- [16] Renewable Fuel Standard (RFS) - EPA - 26/03/2012 -http://www.epa.gov/otaq/fuels/renewablefuels/index.htm
Origine : BE Etats-Unis numéro 293 (8/06/2012) - Ambassade de France aux Etats-Unis / ADIT - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/70225.htm

Aucun commentaire:

Enregistrer un commentaire