Agrocarburant
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| Cet article fait partie du Thème Se déplacer Autobus |
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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 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.
L’obtention de ces 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 consommées chaque année par les français dans les transports (104% de la surface nationale avec le Colza, 120% avec la betterave et 2700% avec le blé).
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 etc. 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 transport 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) a un meilleur bilan que la filière biodiesel.
La production d'huile peut être réalisée par des micro-algues oléagineuses, qui présentent un rendement bien meilleur que les oléagineux terretres (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.
Le Brésil a, pendant un temps, utilisé la biomasse (canne à sucre transformée en éthanol) comme carburant automobile mais a finalement abandonné la pratique. 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 premiers prototypes des moteurs diesel inventés par Rudolf Diesel fonctionnaient a 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.
- La température d'explosion plus élevée (de l'ordre de 450°C, soit une centaine de degrés de plus que le gazole ou les méthyl-esters) 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 conçu pour. C'est pourquoi on utilise généralement l'huile en mélange avec du gazoil (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 gazoil.
- 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 méthyl-esters). 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 nos pays tempérés) sont essentiellement de l'huile de colza et de tournesol. Pour des raison 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 dangeureuse (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 Intérieur 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), et génère un méthyle ester et de la glycérine. Les différents composants de cette soupe sont enfin séparé à l'aide d'une centrifugeuse.
Les ester 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 moteur)
- Ester méthyle de 2 à 5 % / gazole, (gazole vendu en station services en France)
- huiles 15 % / Ester méthyles. (pour améliorer le bilan énergétique, éviter modifications moteurs)
La législation française autorise depuis peu le gazole à contenir jusqu'à 5% de bicarburants, tandis qu'en Allemagne le taux légal est au minimum de 15% de biocarburants.
Légende : La trans-estérification permet l’obtention du biodiesel. On extrait l’huile de la plante en les pressant. L’utilisation d’un solvant organique permet d’atteindre un niveau d’extraction de 99% mais à un coût plus élevé. Toute extraction d’huile peut être effectuée par simple pressage à froid – écrasement, ou par voie chimique, ou une combinaison des deux méthodes.L'Huile Végétale Brute (HVB) peut être utilisée directement dans les moteurs diesels adaptés étant donnée sa viscosité relativement élevée. Les triglycérides qui constituent les huiles végétales peuvent également être transformés en monoesters méthyliques (Esters Méthyliques d'Huile Végétale - EMHV) et en glycérol par une réaction de trans-estérification avec des molécules de méthanol (on obtient des esters éthyliques avec l'éthanol).Les molécules plus petites du biodiesel ainsi obtenues peuvent alors être utilisées comme carburant dans les moteurs à allumage par compression. Ce biodiesel ne contient pas de soufre, n'est pas toxique et est hautement biodégradable.
Valorisation de tourteaux
Les tourteaux sont essentiellement utilisé dans l'alimentation animale.
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 interressante 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 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 explosions. 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 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 cogénérations.
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...
