Agrocarburant
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| Cet article fait partie du Thème Se déplacer Autobus |
Les biocarburants sont des carburants pour moteurs thermiques issus de la biomasse. Ils se substituent partiellement (ou totalement) aux carburants pétroliers, notamment pour faire rouler les véhicules à carburants alternatifs. Les biocarburants obtenus à partir de plantes terrestres résultent principalement de deux filières : la filière huile, à partir de colza, de palme ou de tournesol, et la filière alcool, à partir de la fermentation de sucres de betterave, de blé, de canne à sucre ou de maïs.
Le Brésil utilise aujourd'hui massivement un biocarburant dérivé de la canne à sucre. En 2005 près de deux voitures sur trois vendues peuvent utiliser au choix de l'alcool ou de l'essence. Seuls l'éthanol et les huiles végétales sont utilisés dans les transports, le méthane (ou biogaz) issu de la fermentation des déchets est généralement destiné à la production d'électricité et pour chauffer des bâtiments. Son utilisation pour propulser un véhicule, comparable à celle du GNV, reste encore très marginale.
Biocarburants issus d'oléagineux
Historique
Les prototypes des moteurs diesel inventés par Rudolf Diesel fonctionnaient à l'huile végétale, l'ancêtre des biocarburants.
La filière courte
Après pressage simple dans une machine assez rudimentaire, l'huile est décantée puis filtrée pour être utilisée directement comme carburant. Le rendement de pressage est de 30% à 40% d'huile pour 60 à 70 % de tourteaux (résidu pâteux).
L'écobilan est très intéressant, mais l'utilisation de l'huile pose quelques problèmes:
- L'huile peut s'oxyder, elle sèche et peut générer des problèmes dans les réservoirs, c' est pour cela qu' il vaut mieux les utiliser quand on roule souvent et de préférence l' été.
- La température d'explosion plus élevée (de l'ordre de 450°C, soit une centaine de degrés de plus que le gazole ou les méthylesters) cause parfois des problèmes au démarrage des moteurs. D'autres sources indiquent une température d'explosion de 90° pour le gazole, et 300° pour l'huile. Dans tous les cas, c'est la pression qui fait exploser le carburant et non la chaleur. Donc cela ne change rien (sauf à froid).
- La viscosité à froid est élevée ce qui pose des problèmes mécaniques aux moteurs qui ne sont pas actuellement conçus pour. C'est pourquoi on utilise généralement l'huile en mélange avec du gazole (10 à 30%). Pour une utilisation pure, l'huile doit être portée à des températures de 65-75 °C, températures auxquelles elle retrouve une viscosité équivalente au gazole.
- La température de congélation est assez élevée (les huiles végétales figent entre -5°C et -15°C), ce qui est problématique dans les pays froids.
- Il n'y pas actuellement de norme de qualité d'huile destinée à la carburation ce qui est un facteur limitant pour les constructeurs automobiles qui développent des moteurs selon des standards qualitatifs très précis.
Il existe cependant des solutions techniques à ces inconvénients (chauffage de l'huile grâce à des réservoirs ou injecteurs chauffants, démarrage avec du gasoil ou des méthylesters). Les meilleurs résultats sont obtenus avec des systèmes capables de commuter entre l'huile et le gasoil en fonction de la température des gaz d'échappement (sondes lambda), le circuit d'huile étant chauffé par l'eau du moteur.
Les huiles qui sont utilisées comme biocarburants (du moins dans les pays tempérés) sont essentiellement de l'huile de colza et de tournesol. Pour des raisons de rendement de culture, l'huile de tournesol semble être la plus intéressante au niveau de l'écobilan. L'huile de tournesol étant plus énergétique que le gazole, son utilisation entraîne une diminution de la consommation. De plus, la combustion produit de l'acroléine, produit hautement cancérigène. On constate alors que bien que plus écologique que l'essence, l'huile végétale est aussi dangereuse (voir plus) que lui (les gaz lourds ou souffrés dégagés lors de la combustion de l'essence étant remplacés par une substance hautement cancérigène). Bien que légale dans certains pays l'huile brute végétale, en France est soumise à une lourde TIPP (Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers), une entreprise militante du coté d'Agen essaye de trouver des solutions: Valenergol
- Lire à ce sujet: Rouler à l'huile végétale.
La filière ester méthyles
L'huile généralement obtenue avec des méthodes plus industrielles (solvants), subit une esterification. Mise en présence d'alcool et d'un catalyseur (généralement de la soude), se génère un méthyle ester et de la glycérine. Les différents composants de cette soupe sont enfin séparés à l'aide d'une centrifugeuse.
Les esters méthyles obtenues sont appelés biodiesel (ou diester en France).
Ils ont été testés en remplacement à 100% du gazole et aucun problème n'a été relevé.
Certains mélanges sont pratiques pour des raisons plus souvent politiques que techniques:
- huile de tournesol entre 5 % et 30 % / gazole, (diminuer les particules, éviter les modifications du moteur)
- Ester méthyle de 2 à 5 % / gazole, (gazole vendu en station services en France)
- huile 15 % / ester-méthyles. (pour améliorer le bilan énergétique, éviter modifications du moteur)
La législation française autorise depuis peu le gazole à contenir jusqu'à 5% de biocarburants, tandis qu'en Allemagne le taux légal est au minimum de 15% de biocarburants.
Valorisation de tourteaux
Les tourteaux sont essentiellement utilisés dans l'alimentation animale. Ils sont très riches, ce qu'il fait qu'actuellement, le marché des tourteaux "explose".
Leur valorisation en carburant pourrait se faire par décomposition et récupération de biogaz. La valorisation énergérique par combustion (production de chaleur) est également une alternative intéressante dans la mesure ou les tourteaux "artisanaux" sont généralement encore riches en lipides, donc en énergie.
Le biogaz
Le biogaz est produit par la fermentation de biomasse c'est-à-dire de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène (milieu anaérobique).
Le biogaz est un biocarburant. Comme le gaz naturel, il est principalement constitué de méthane.
Il peut être produit par la méthanisation de déchets organiques d'origine agricole comme le lisier ou de boues de station d'épuration. Du biogaz peut aussi être récupéré suite à la fermentation des déchets dans les décharges.
Le biogaz peut remplacer le gaz naturel pour véhicules (GNV). Il doit être traité pour enlever l'eau, le dioxyde de carbone et l'hydrogène sulfuré.
Le bioéthanol
L'éthanol est un alcool qui peut être utilisé comme carburant pour les voitures à motorisation essence. Le bioéthanol provient de la fermentation de sucres contenus dans différents végétaux : betteraves sucrières, pommes de terre ou céréales. L'éthanol peut aussi être obtenu à partir d'hydrocarbures, mais dans ce cas on parle d'éthanol et pas de bioéthanol.
Le bioéthanol est produit et utilisé à grande échelle au Brésil à partir de canne à sucre. Les voitures sont conçues pour rouler à l'éthanol pur ou avec un mélange essence-éthanol. Cela diminue la dépendance au pétrole du pays.
En Europe le bioéthanol peut être incorporé à l'essence à un taux de 5%.
L'écobilan de l'éthanol n'est pas très bon à cause du faible rendement de la fermentation alcoolique qui produit beaucoup de dioxyde de carbone.
Il est de plus possible d'effectuer une distillation pour purifier et concentrer cet alcool. L'ADEME fait ainsi des démonstrations de distillation de jus de betterave fermenté. On notera toutefois que la distillation requiert un chauffage du jus, qui entraîne une consommation énergétique supplémentaire. De plus, cette activité est fortement réglementée, pour des raisons de santé publique : l'alcool ainsi produit pourrait en effet être consommé comme boisson.
l'ETBE
L'éthyl-tertio-butyl-éther (dit l'ETBE) est un éther obtenu par une réaction chimique entre l'éthanol et l'isobutène.
En Europe l'ETBE peut être incorporé à l'essence à un taux de 15%.
Le gazogène
Inventé par Georges IMBERT (1884-1950) le gazogène est un système qui peut remplacer l'essence dans les moteurs à explosion. Pour que le gazogène soit un biocarburant il doit utiliser du bois ou du charbon de bois.
La mise en oeuvre est assez complexe, plus de 20 minutes sont nécessaires pour démarrer le moteur, après allumage d'un foyer, une fumée riche en gaz combustibles (et toxiques) est produite, après purification le gaz obtenu est utilisé en carburant.
Ce système n'est plus utilisé aujourd'hui que dans quelques véhicules d'époque. En effet, le manque de pétrole durant la seconde guerre mondiale a seul conduit à l'utilisation de ce système.
Certains projets sont toujours à l'étude pour de la cogénération.
Les micro-algues oléagineuses
La production d'huile peut être réalisée par des micro-algues oléagineuses, qui présentent un rendement bien meilleur que les oléagineux terrestres (colza, tournesol). Pour atteindre un rendement optimal, ces micro-algues ont cependant besoin de C02 en grande quantité dans les bassins ou les bioréacteurs. Ces derniers doivent donc être couplés à des centrales thermiques classiques productrices d’électricité (centrales au charbon par exemple) et qui rejettent du CO2 avec une teneur moyenne de 13%. Le CO2 est mis à barboter dans les bassins et est assimilé par les algues. Il s’agit donc d’une filière permettant de recycler le CO2 : c’est en ce sens qu’elle constitue une avancée dans le domaine environnemental, même si le CO2 produit par les centrales sera malgré tout libéré dans l’atmosphère lors de la combustion du biodiesel dans les bus ou les voitures.
Les hydrocarbures de synthèse
Version améliorée et industrielle du gazogène embarqué, le procédé de Fischer-Tropsch permet de fabriquer n'importe quel type d'hydrocarbure à partir de charbon, qu'il soit de bois ou fossile. Il est ainsi possible de fabriquer des biocarburants à partir de déchets organiques (foin, taillis, branches, etc.), pas toujours correctement valorisés aujourd'hui. D'importantes recherches sont en cours aux É.-U., en Europe et en Chine pour améliorer ce type de procédé, largement développé déjà durant la Deuxième Guerre mondiale par les Allemands, qui alimentèrent leurs machines de guerre avec des carburants issus du charbon de la Ruhr. Par cette approche, on estime que l'exploitation d'un massif forestier comme la forêt des Landes permettrait d'alimenter en biocarburants 3 millions d'automobiles.
Voir aussi : Biomass to Liquid du wiki Oléocène
Le bilan environnemental et social des biocarburants et ses limites
Le bilan environnemental des biocarburants dépend de la filière considérée (alcool, huile végétale pure, biodiesel, etc.), et du type d'agriculture pratiquée (agriculture intensive, agriculture biologique, etc.). Pour un bilan environnemental sérieux, il faut tenir compte de l'impact des engrais et des pesticides utilisés, de la consommation en eau qui peut être très importante pour certaines espèces végétales, de l'impact sur la biodiversité quand d'immenses zones de cultures remplacent des forêts tropicales (voir Worse than fossil fuel de George Monbiot). Le bilan C02 des biocarburants n'est donc pas neutre compte tenu de l'énergie nécessaire à leur production et ceci même si les plantes puisent le carbone qui les constitue dans l'atmosphère : il faut tenir compte de l'énergie investie pour la production des engrais, du carburant utilisé par les engins agricoles pour la culture et la récolte, aux transports des produits obtenus, et enfin à la consommation énergétique au niveau de toutes les étapes du processus permettant l'obtention du carburant. La filière HVP (Huile Végétale Pure, ou HVB: Huile Végetale Brut) a un meilleur bilan que la filière biodiesel.
Les biocarburants peuvent aussi avoir des conséquences sociales importantes sur les pays du Sud, la culture de biocarburants pour les pays du Nord étant bien plus rentable que l'agriculture destinée à nourrir les populations locales (voir Feeding cars not people de George Monbiot).
La production de biocarburants nécessite d'importantes surfaces cultivables. Selon Jean Marc JANCOVICI, Ingénieur Conseil spécialiste des émissions des gaz à effet de serre, il faudrait par exemple cultiver 118% de la surface totale de la France en tournesol pour remplacer l’intégralité des 50Mtep de pétrole consommés chaque année (juste) par les Français dans les transports (104% de la surface nationale avec le Colza, 120% avec la betterave et 2700% avec le blé). Malgré leurs avantages, les biocarburants ne semblent donc pas pouvoir être une solution miracle qui nous permettrait de continuer de consommer autant de carburant qu'aujourd'hui.
Ils restent néanmoins une solution transitoire en attendant la mise en place de nouveaux modes de transport. En dédiant une partie ou l'ensemble des terres actuellement en jachère à la culture oléagineuse (bien que les jachères soient souvent nécessaires au "repos" de la Terre), il serait dors et déjà possible d'inclure un certain pourcentage de HVP dans les réservoirs de nos véhicules. La modification technique pour des taux inférieurs à 30% étant très simple, cette solution est applicable dès aujourd'hui.
Voir aussi
- Énergie de la biomasse
- Rouler à l'huile végétale
- Les énergies renouvelables
- La fin du pétrole approche
- Véhicules à carburants alternatifs
Webographie
- oliomobile un forum très actif sur l'huile végétale comme carburant
- 6clones.com Portail sur les Biocarburants, Documentaire Video, Articles, Actualités, Liens, Forums...
