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Pari tenu pour le projet Futurol, prêt pour la commercialisation

Inauguré en 2011 sur le site de Pomacle-Bazancourt, près de Reims, le pilote Futurol a atteint son objectif : le procédé de production de biocarburant de deuxième génération est viable sur les plans économique et environnemental et s’apprête à passer au stade industriel.

Inauguration de l'usine pilote du projet FUTUROL à Pomacle-Bazancourt dans la Marne le 11 octobre 2011. © NICOLAS Bertrand
Par Pascale Mollier
Mis à jour le 01/12/2014
Publié le 20/11/2014

Le procédé Futurol permet d’obtenir de l’éthanol dit de 2ème génération à partir de biomasse végétale sans entrer en compétition avec les productions alimentaires, en complément du bioéthanol de première génération qui est fabriqué à partir de maïs, de blé ou de canne à sucre. Cet éthanol peut servir de carburant ou de matière première de base pour la chimie.

Le projet a été conçu dès le départ pour que des matières premières d’origines variées puissent être traitées par le procédé Futurol : coproduits agricoles (pailles, raffles de maïs, bagasse), coproduits forestiers ou encore plantes dédiées : miscanthus, switchgrass, sorgho fibre, canne énergie, cultures ligneuses. Cette biomasse est riche en lignocellulose, un ensemble de molécules beaucoup plus difficile à décomposer que l’amidon des grains de maïs ou de blé. Cette lignocellulose subit d’abord un prétraitement physico-chimique, puis une suite de traitements biologiques utilisant des enzymes et des microorganismes : hydrolyse de la lignocellulose en sucres simples (hexoses et pentoses) par des enzymes de champignons, fermentation des sucres en éthanol par des levures.

Schéma du procédé Futurol.. © Axens
Schéma du procédé Futurol. © Axens

Un effort de recherche conséquent

"L’Inra et ses partenaires de recherche (1) possédaient au départ un savoir-faire important dans cette voie de transformation biologique de la biomasse », indique Jean Tayeb, responsable du projet Futurol à l’Inra. « Cependant, l’adaptation du procédé à l’échelle industrielle a nécessité un effort de recherche conséquent, 18 thèses et plus de 45 publications. Le procédé biologique a en particulier été amélioré grâce à l’optimisation des enzymes et des souches microbiennes et grâce au développement d’un mode de conduite SSCF (2) qui permet de maximiser les rendements de conversion et les concentrations en éthanol produit. L’ensemble des recherches a abouti à trois acquis majeurs qui font que le procédé est maintenant commercialisable : la diminution du prix de revient, de bonnes performances techniques et environnementales, le large éventail des sources de matières premières ».

Un prix de revient compétitif

Les innovations réalisées tout au long de la chaîne technologique ont permis de diviser le prix de revient du bioéthanol d’un facteur huit environ, par rapport au prix calculé au début du projet, ce qui permettrait de commercialiser l’éthanol à un prix voisin de celui de l’essence.

« En termes de quantité, le pilote permet de produire environ 300 litres d’éthanol par jour, soit à peu près 100 tonnes par an », précise Jean Tayeb. Au niveau industriel, les ordres de grandeur sont de 60 à 80 000 de tonnes par an. Soit un changement d’échelle d’un facteur 600 environ. Ce coefficient étant très élevé, une étape intermédiaire de prototype pour la partie la plus innovante du procédé va être réalisée durant les deux dernières années du projet. La mise à l’échelle du reste du procédé se déduit du savoir-faire issu des réalisations industrielles de première génération. Car une des vertus du procédé Futurol est d’être adaptable à la configuration des usines de première génération, comme l’a souligné Louis Gallois, le Haut Commissaire à l’investissement, lors de sa visite des installations. Ce sont en effet les industriels qui portent la première génération de biocarburants qui pourront porter la seconde.

Un bilan environnemental satisfaisant

Les études « du champ à la pompe » des performances environnementales ont montré que la production d’éthanol par le procédé Futurol permettait de respecter les normes européennes fixées à l’horizon 2020 pour les biocarburants. En effet les recherches, qui ont permis d’obtenir des valeurs fiables pour les études de cycle de vie, démontrent entre autres que l’économie en gaz à effet de serre calculée est de 75% pour le miscanthus et 60% pour la paille, par rapport aux carburants fossiles.

Une diversification des sources de matières premières

Pour couvrir les besoins sans déséquilibrer les filières existantes, il sera nécessaire de recourir à plusieurs sources de matières premières, agricoles ou forestières. Les travaux conduits au sein du projet sur deux régions françaises ont montré que les coproduits étaient toujours la première ressource utilisée, mais n’étaient jamais suffisants et devaient être complétés par des cultures dédiées. C’est ce que permettent de faire le prétraitement ainsi que le cocktail enzymatique et les levures mis au point. « Ainsi, le procédé, qui est destiné à être commercialisé dans le monde entier, peut s’adapter aux ressources de chaque région et on peut également envisager des alternances saisonnières : paille, miscanthus, coproduits ligneux sur quelques mois chacun », conclut Jean Tayeb. La R&D du projet comportait d’ailleurs un volet en économie et en sciences de gestion pour disposer d’outils permettant d’implanter les futures usines dans les meilleures conditions d’approvisionnement.

 

(1) ARD, IFPEN et Lesaffre. Le projet réunit en outre des partenaires industriels (ONF, Vivescia, Tereos, Total) et financiers (CGB, Unigrains, Crédit Agricole Nord-Est) et est soutenu par BPI France. Onze unités de recherche Inra sont impliquées dans le projet, dans les centres de Lille, Nancy-Lorraine, PACA, Toulouse, Val de Loire, Versailles-Grignon, départements BAP, CEPIA, EFPA, SAD et SAE2. 

(2) Fermentation SSCF : Simultaneous Saccharification and Co Fermentation. Dans ce procédé, la libération des sucres (hexoses et pentoses) est simultanée à leur conversion microbienne en éthanol. Cela nécessite de concilier les dynamiques des enzymes et des levures, en maîtrisant les limitations et les inhibitions, dans les conditions de température et de pH requises.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Jean Tayeb UMR0614 FARE Fractionnement des AgroRessources et Environnement
Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture, Environnement et agronomie
Centre(s) associé(s) :
Hauts-de-France

Ressources forestières

En partenariat avec l’Office National des Forêts et avec le soutien de l’ADEME, l’Inra mène des recherches (1) pour développer la production de biomasse en forêt. Sur un site expérimental situé dans les Ardennes, plusieurs essences d’arbres de fort potentiel de production ont été plantées, avec des densités différentes, et diverses modalités de préparations du sol. Dans une logique d’économie circulaire, des cendres issues de chaufferie bois, mélangées avec de la dolomie, ont été apportées pour étudier l’intérêt et les impacts de cette restitution au sol d’éléments minéraux nécessaires à son bon fonctionnement. La production de biomasse et l’évolution de l’écosystème (sol, biodiversité, carbone) seront suivis pendant au moins trente ans.

(1) Projet ICIF (Itinéraires de Culture Innovants en Forêt).

Chiffres clés 2014

- 25 Brevets déposés

- Plus de 45 Publications

- 18 Thèses

Exemples de résultats :

  • Nouvelles enzymes pour améliorer l’hydrolyse des lignocelluloses.
  • Définition d’idéotypes de miscanthus adaptés à la production de bioéthanol.
  • Analyse des enjeux environnementaux des cultures énergétiques.
  • Risques, temps et adoption des cultures pérennes énergétiques (miscanthus).

Liste des publications :

Publications Futurol

Articles proches du projet Futurol. 2006-2014