Les biocarburants

• Par Camille Bonecase

Ethanol
ETBE
Huiles végétales
EMC
Le Brésil : un exemple
Polémique autour des biocarburants
Principaux travaux de l'INRA en relation avec les biocarburants

Encadré1: Indice d'octane
Encadré 2 : La réforme de la politique agricole commune

La biomasse des organismes autotrophes (producteurs primaires, c'est-à-dire les plantes vertes en milieu terrestre) est utilisée pour nos besoins en nutrition mais peut aussi l'être pour des besoins énergétiques. Les filières de valorisation de cette biomasse végétale ont un faible rendement (2%) mais offrent une grande diversité d'utilisation et réalisent un stockage gratuit de l'énergie solaire. Une de ces filières de valorisation constitue les biocarburants liquides, utilisés comme substituts des carburants pétrolifères.
On distingue quatre types de biocarburants
- carburants purement agricoles :
Ethanol : fermentation de produit riches en amidon ou sucre
Huiles végétales : trituration + raffinage de colza, tournesol, arrachide, coprah, etc.
- carburants dérivés
ETBE : obtenu à partir de l'éthanol par réaction avec l'isobutène d'origine pétrolière
EMC : réaction entre l'alcool et les triglycérides du colza + décantation

[R] Ethanol

L'emploi d'éthanol pur est interdit en France (sauf dérogation) et exige l'utilisation de moteurs modifiés. Une directive européenne de décembre 1985 autorise son utilisation en mélange avec l'essence à un taux de 5%. Le bio-éthanol remplace le plomb dans l'essence tout en maintenant son indice d'octane élevé, condition qui permet de bonnes performances pour les moteurs modernes et réduit leur consommation. L'éthanol étant très miscible à l'eau, des problèmes de stockage se posent (raffinerie, camions-citernes, stations service). Pour les pétroliers, la filière ETBE est plus intéressante (d'autant qu'ils en maîtrisent la production ainsi que celle du MTBE). Techniquement plus sûre, elle est cependant plus chère que les mélanges à base d'éthanol.

[R] ETBE

Un arrêté de 1991 autorise en France l'incorporation d'ETBE (1) à l'essence à un taux maximum de 15 % (soit 7 % d'éthanol).
Ses caractéristiques sont voisines de celles des essences. L'ETBE est adapté au relèvement des indices d'octane des carburants sans plomb et ne pose pas de problèmes de miscibilité avec l'eau.
L'ETBE est en concurrence avec le MTBE (2) obtenu avec l'isobutène et le méthanol d'origine pétrolière ou gazière, ce dernier étant plus utilisé car les capacités de production de ce produit sont plus élevées, tant aux Etats-Unis qu'en Europe, et son coût de fabrication plus bas. Cependant, les pétroliers français, Elf et Total, développent actuellement l'ETBE et Elf commercialise un super-carburant (Optane-Bio) à 7% d'ETBE.

[R] Huiles végétales

Les travaux sur les huiles végétales remontent au début du siècle. Elles sont malheureusement beaucoup moins fluides que le gazole, certaines étant même pâteuses à température ambiante. Elles doivent donc être réchauffées pour obtenir une utilisation satisfaisante. Ce qui pose a fortiori des problèmes aux basses températures. L'indice de cétane est faible, la température de filtrabilité élevée est un handicap pour le fonctionnement aux basses températures, et le fait qu'elles ne soient pas distillables à la pression atmosphérique entraîne des risques d'encrassement des injecteurs.
Les problèmes de viscosité, d'écoulement et de faibles indices de cétane s'atténuent si les huiles végétales sont mélangées au gazole seul ou au gazole + éthanol comme dans les carburants ternaires utilisés au Brésil (40% huile / 40% gazole / 20% éthanol).
Par ailleurs, des essais d'adaptation de moteurs sont en route, tels que les études du Cirad-Sar de Montpellier (moteurs diesels à préchambre sur voitures de tourisme et utilitaires légers). Enfin, cette année, a débuté une opération locale en Haute-Garonne pour l'utilisation des huiles de colza et de tournesol. Trois cents hectares de jachère sont cultivés pour produire une huile à double utilisation : alimentation humaine et utilisation en carburants. Cette production doit être utilisée localement sur une vingtaine de voitures et une dizaine de tracteurs équipés de moteurs adaptés (des expériences similaires existent en Allemagne et en Autriche).

[R] EMC

L'EMC (3), aussi appelé diester, est utilisé en Europe en mélange dans le gazole (à 5, 20, 30 ou 50 %) ou pur. Il présente un certain nombre d'avantages par rapport aux huiles, notamment la fluidité, l'aptitude à l'auto-inflammation (indice de cétane élevé), et il rejette moins d'émissions polluantes que le gazole. En effet, il constitue une énergie renouvelable qui n'aggrave pas l'effet de serre, il n'émet pas de dioxyde de soufre (produit incriminé dans les pluies acides), ses rejets de suie sont très faibles et les taux d'aromates relativement bas. En revanche il produit plus d'oxyde d'azote que le gazole (10 % de son poids est constitué d'azote).
Il a été montré que le mélange à 30 % de diester donnait le meilleur compromis entre les performances du carburant, les contraintes matérielles et la réduction de la pollution.

[R] Le Brésil : un exemple

Sur 11 millions de véhicules légers en circulation au Brésil, 6 millions roulent à l'éthanol pur et 5 millions avec un mélange essence/éthanol. Le " tout pétrole " (gazole) est réservé aux utilitaires et aux poids lourds.
Certains ont mis en cause l'extension des cultures industrielles de canne à sucre au détriment des cultures vivrières, ainsi que le danger supposé des dégagements d'aldéhydes provoqués par la combustion d'éthanol. Selon le professeur Duarte-Coelho (Le Monde, 18/05/94) : " la production alimentaire a continué à croître en même temps que la production d'alcool carburant. Quant aux aldéhydes, seuls les formaldéhydes sont cancérigènes. Or la combustion d'éthanol donne 85 % d'aldéhydes acétiques parfaitement inoffensifs ". La règle du Brésil aujourd'hui est donc : au moins 22 % d'alcool... dans l'essence.

[R] Polémique autour des biocarburants

En fait, le problème des biocarburants liquides paraît être essentiellement économique : tant que le pétrole reste une énergie bon marché, ni l'éthanol, ni le diester ne rivaliseront avec lui. Les biocarburants, aujourd'hui, seraient-ils plus destinés à aider les agriculteurs qu'à lutter contre la pollution ?
La France, soucieuse de préserver l'agriculture, est très favorable aux biocarburants et accordent des détaxes pour tous les substituts " verts ". Mais les parcelles permettant d'obtenir les aides européennes à la jachère sont généralement trop petites - et donc pas assez rémunératrices - au goût des agriculteurs. En Allemagne et en Autriche, plus écologistes dans les faits, on apprécie peu cet aspect d'aide à l'agriculture, en-dehors des formules " en circuit fermé " (les agriculteurs produisent du diester uniquement pour la consommation de leurs tracteurs).
Mais il faut tout de même envisager le jour où les réserves en pétrole seront telles qu'il sera hors de prix. Le ministère de l'Agriculture et de la Pêche y a sans doute pensé en signant en mars dernier, deux conventions avec les industriels souhaitant investir dans des projets éthanol ou ETBE. Ces conventions devraient permettre la réalisation de deux usines de production (Le Havre et Dunkerque) avec un investissement de 320 MFrf. La production prévue est de 46 000 à 51000 tonnes d'ETBE par an et par usine, correspondant à la mise en culture de 20 000 ha de jachère.
Bien que le groupe " éthanol-ETBE " et celui des " huiles " soient plus complémentaires que concurrents, les carburants dérivés ETBE et diester apparaissent comme plus universels (caractéristiques physico-chimiques égales ou supérieures à celles des carburants classiques). Leur emploi constitue donc un substitut partiel à l'énergie fossile.
Si la recherche sur les aspects techniques des biocarburants continue d'avancer, il reste néanmoins à mieux aborder les questions qui se posent aux niveaux agricole, économique, environnemental, politique et de l'aménagement du territoire.

[R] Principaux travaux de l'INRA en relation avec les biocarburants

Productions des ressources
- Mise au point de variétés adaptées aux usages non alimentaires, essentiellement colza, lin ;
- Elaboration des bases scientifiques :
* pour la culture de nouvelles plantes lignocellulosiques (tailles, courte rotation, sorghos sucrier et papetier, Miscanthus, etc.),
* pour l'amélioration des coûts des productions non alimentaires et de leurs impacts environnementaux (principalement colza et blé).
Transformation et co-produits
- Elaboration des bases scientifiques permettant le fractionnement des produits agricoles glucidiques et lignocellulosiques ;
- Etudes des propriétés fonctionnelles des macromolécules (protéines, polysaccharides pariétaux, amidons) en vue de valorisations non alimentaires, non énergétiques (polymères, surfactants, etc.) ;
- Nouvelles valorisations (polymères, surfactants) des co-produits de la filière ETBE (sons, drêches) et ester (glycérol) afin de diminuer le coût des biocarburants.
Sciences sociales
- Production de biocarburants et effets sur les marchés des co-produits ;
- Comparaison économique des filières biocarburants et optimisation économique de l'utilisation des jachères. Impacts sur les systèmes de production agricoles ;
- analyse macro-économique, justification des aides publiques et optimisation de leur répartition.

(Merci à J.-C. Sourie, station d'économie et de sociologie rurales, centre INRA de Grignon)

Sources :
- Perspectives agricoles, n° 190, avril 1994
- Le Monde, rubrique Sciences, 18 mai 1994

[R] Encadré 2 : La réforme de la politique agricole commune
La réforme de la politique agricole commune a instauré un système de compensation du revenu basé sur la superficie dans le cadre de la jachère. Cette réforme ouvre une perspective nouvelle pour l'ensemble des productions agricoles destinées à des usages non alimentaires.
Diverses utilisations non alimentaires sont envisageables : la production des biocarburants, la production de cellulose à partir de plantes à fibres annuelles, soit pour l'industrie du papier, soit pour la chimie, la production d'huiles techniques pour la lipochimie qu'il s'agisse des plastifiants, des peintures, des lubrifiants biodégradables, ou des supports de produits phytosanitaires, différentes plantes aromatiques dont les valorisations sont élevées en cosmétique ou en chimie fine.
Les " jachères industrielles " occupent en France près de 80 000 hectares (1983). Sur ce total, la moitié est consacrée au colza destiné à la production de diester utilisé comme carburant en mélange dans le gazole.
Tiré de Usages non alimentaires des produits agricoles. Vers une jachère agro-industrielle? par Jean-Paul Jamet, Le Courrier n° 21, pp 42-44.
En 1994, la jachère industrielle occupe 200 000 ha.

Notes

(1) Ethyl tertio butyl ether. [VU]
(2) Methyl tertio butyl ether. [VU]
(3) Ester méthylique de colza. [VU]
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