Les biocarburants sont des carburants obtenus à partir de biomasse d’origine végétale ou animale. Ils peuvent être dérivés de cultures agricoles, telles que l’huile de palme, la canne à sucre, le soja, le maïs ou les déchets organiques.
Sa fonction principale est de servir d’alternative aux combustibles fossiles dans les moteurs à combustion interne et d’autres processus énergétiques.
Caractéristiques des biocarburants
Origine organique : Ils sont produits à partir de matière organique renouvelable dans des délais relativement courts.- La durabilité remise en question : Bien qu’ils soient promus comme une alternative plus verte, leur impact environnemental dépend du processus de production.
- Diversité des types : Ils peuvent être classés selon leur source d'origine et leur technologie de production.
- Utilisation dans les moteurs conventionnels : De nombreux biocarburants peuvent être mélangés aux carburants traditionnels sans modifier les moteurs.
- Émissions variables : Certaines réduisent l’émission de certains polluants, mais d’autres peuvent être encore plus nocives que les combustibles fossiles.
Les biocarburants sont-ils des ressources renouvelables ou non renouvelables ?
Les biocarburants sont considérés comme techniquement renouvelables, car ils proviennent de matières organiques qui peuvent être régénérées dans des délais relativement courts par rapport aux combustibles fossiles.
Cependant, sa durabilité est discutable, car une production à grande échelle peut entraîner des problèmes tels que la déforestation, la perte de biodiversité et les émissions de gaz à effet de serre.
De plus, le taux de régénération des cultures utilisées pour les biocarburants est plus lent que leur taux de consommation, ce qui les rend moins viables à long terme par rapport aux sources véritablement durables telles que l’énergie solaire ou éolienne.
Processus d'obtention et de fabrication
Le processus d’obtention des biocarburants comprend 5 phases différentes :
1. Culture et récolte des matières premières
Les biocarburants sont produits à partir de matières premières d’origine végétale ou animale, telles que les cultures énergétiques (maïs, canne à sucre, soja), les déchets agricoles, les huiles usagées et la biomasse forestière. Ces matières premières sont cultivées et récoltées selon des pratiques agricoles spécifiques pour maximiser la production de biomasse.
2. Traitement et extraction
Une fois collectées, les matières premières subissent des processus d’extraction pour obtenir les composants essentiels à la production de biocarburants.
Dans le cas des huiles végétales, elles sont extraites par pressage ou par solvants, tandis que la biomasse lignocellulosique subit des processus physiques et chimiques pour décomposer ses structures.
3. Conversion en biocarburant
La matière extraite est transformée en biocarburant par divers procédés.
Pour les biocarburants liquides, comme le biodiesel, on utilise la transestérification d’huiles végétales ou de graisses animales, tandis que le bioéthanol est obtenu par fermentation de sucres. Dans le cas du biogaz, la matière organique est décomposée par digestion anaérobie, produisant du méthane qui peut être utilisé comme combustible.
4. Purification et raffinement
Le biocarburant brut obtenu doit subir des processus de purification pour éliminer les impuretés et améliorer sa qualité.
Cela peut inclure la distillation de l’éthanol pour augmenter sa concentration, la filtration du biodiesel ou l’élimination des contaminants du biogaz pour le rendre apte à être utilisé dans les moteurs et les réseaux de distribution.
5. Distribution et utilisation
Une fois raffinés, les biocarburants sont stockés et distribués pour être utilisés dans divers secteurs, tels que les transports, la production d’électricité et le chauffage. Dans certains cas, ils peuvent être utilisés purs ou mélangés à des carburants fossiles pour optimiser leurs performances et leur compatibilité avec les moteurs conventionnels.
Types de biocarburants
Les biocarburants sont une source d’énergie renouvelable obtenue à partir de la biomasse et peuvent être utilisés comme alternative aux combustibles fossiles. Parmi les plus courantes, on trouve :
1. Bioéthanol
Le bioéthanol est un biocarburant liquide utilisé comme substitut ou additif à l’essence dans les moteurs à combustion interne. Il est obtenu par fermentation de sucres présents dans des cultures telles que la canne à sucre, le maïs, le blé et la betterave.
Son utilisation réduit la dépendance au pétrole et réduit les émissions de certains polluants atmosphériques, bien que sa production intensive ait suscité des débats en raison de son impact sur l’utilisation des terres et la disponibilité alimentaire.
2. Biodiesel
Le biodiesel est une alternative au diesel produite à partir d’huiles végétales, telles que celles extraites du tournesol, du colza, du palmier et du soja, ainsi qu’à partir de graisses animales et d’huiles recyclées.
Sa fabrication repose sur un procédé chimique appelé transestérification, qui transforme les triglycérides en esters méthyliques ou éthyliques d'acides gras.
Sa combustion génère moins d’émissions de soufre et de particules par rapport au diesel fossile, bien que l’expansion des cultures d’oléagineux pour sa production ait été critiquée pour son impact sur la déforestation et la biodiversité.
3. Biogaz
Le biogaz est un combustible gazeux composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone, généré par la décomposition anaérobie de matières organiques, telles que les déchets agricoles, le fumier, les boues d’épuration et les déchets urbains.
Il peut être utilisé pour la production d’électricité, le chauffage et comme carburant pour véhicules, après purification. Sa production contribue à la gestion des déchets et à la réduction des émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre.
4. Biométhane
Le biométhane est une version raffinée du biogaz, obtenue en éliminant les impuretés et en augmentant la concentration en méthane à des niveaux comparables à ceux du gaz naturel. Cela permet son injection dans les réseaux de distribution et son utilisation dans les véhicules dotés de la technologie du gaz naturel comprimé (GNC).
Son développement se développe comme une alternative durable dans la mobilité et l’industrie.
Des générations de biocarburants
Depuis son apparition, la technologie de production de biocarburants a évolué, se divisant en différentes générations :
- Première génération : Elles sont produites à partir de cultures vivrières, comme le maïs et la canne à sucre, générant une concurrence avec la production alimentaire.
- Deuxième génération : Issu de la biomasse lignocellulosique, comme les résidus agricoles et forestiers, ce qui réduit la pression sur les cultures vivrières.
- Troisième génération : Elles sont produites à partir d’algues, qui peuvent générer des rendements élevés en huile sans affecter la production alimentaire.
- Quatrième génération : Ils utilisent des terres non arables et des organismes génétiquement modifiés pour optimiser la production de biocarburants.
Impact environnemental et relation avec le changement climatique
L’utilisation de biocarburants a été promue comme une alternative plus durable aux combustibles fossiles en raison de leur origine renouvelable et de leur potentiel de réduction des émissions de CO₂.
Cependant, leur impact environnemental fait l’objet de débats, car la production, le traitement et la distribution de ces carburants peuvent avoir des effets négatifs sur l’environnement.
Empreinte carbone et émissions
Bien que les biocarburants émettent moins de dioxyde de carbone (CO₂) lors de leur combustion que les combustibles fossiles, leur cycle de vie complet pourrait ne pas être aussi bénéfique qu’on le pensait auparavant. La culture de matières premières nécessite de grandes quantités d’eau, d’engrais et d’énergie, ce qui peut générer des émissions indirectes de gaz à effet de serre. De plus, l’utilisation de machines agricoles et le transport de biocarburants peuvent augmenter leur empreinte carbone.
Effet des oxydes d'azote
Selon le prix Nobel de chimie Paul Crutzen, certains biocarburants peuvent contribuer au réchauffement climatique en raison de l’émission d’oxydes d’azote (NOx), qui ont un potentiel de réchauffement climatique bien plus important que le CO₂.
Lors de la production de biocarburants, l’utilisation d’engrais azotés sur les cultures libère de l’oxyde nitreux (N₂O), un gaz à effet de serre jusqu’à 300 fois plus puissant que le CO₂ en termes de rétention de chaleur dans l’atmosphère.
Déforestation et perte de biodiversité
La demande croissante de biocarburants a conduit à l’expansion des monocultures telles que le soja et le palmier à huile, entraînant la déforestation des forêts tropicales humides et la perte de biodiversité.
Dans des régions comme l’Amazonie et l’Asie du Sud-Est, de vastes étendues de forêt ont été défrichées pour faire place à des plantations destinées à la production de biodiesel et de bioéthanol, réduisant ainsi la capacité des écosystèmes naturels à absorber le CO₂.
Impact sur la sécurité alimentaire
La concurrence entre les cultures destinées aux biocarburants et les cultures vivrières a suscité des inquiétudes quant à la sécurité alimentaire.
En convertissant les terres agricoles en cultures de biocarburants plutôt qu’en cultures alimentaires, les prix des denrées de base comme le maïs et le blé ont augmenté, affectant particulièrement les populations les plus vulnérables.
Taux de retour énergétique (EROR)
Le taux de retour énergétique (EROR) des biocarburants varie en fonction du type et du processus de production. Les biocarburants de première génération sont généralement considérés comme ayant un faible EROEI, proche de 1 ou même inférieur dans certains cas.
Cela signifie que la quantité d’énergie utilisée dans leur production peut être similaire ou supérieure à l’énergie qu’ils génèrent lorsqu’ils sont utilisés.
Voici quelques valeurs approximatives de l'EROEI pour les biocarburants :
- Bioéthanol de maïs : Entre 0,8 et 1,5 (selon le mode de production et le lieu de culture).
- Bioéthanol de canne à sucre : Il peut atteindre 8 dans certains cas, comme au Brésil, où le procédé est plus efficace.
- Biodiesel de soja : Entre 1 et 3.
- Biodiesel de palme : environ 3.
Ces valeurs peuvent s’améliorer avec les avancées technologiques et l’utilisation de matières premières de deuxième et troisième génération, comme les déchets agricoles ou les algues.
Cependant, comparés aux combustibles fossiles comme le pétrole (qui avait historiquement un EROEI de 100 à ses débuts et se situe actuellement autour de 20-30), les biocarburants ont encore une efficacité énergétique relativement faible.
Différence entre les biocarburants et les agrocarburants
Initialement, le préfixe « bio » dans les biocarburants était utilisé pour souligner leur origine organique par opposition aux carburants fossiles. Cependant, de nombreuses entreprises ont utilisé le terme « bio » pour indiquer un prétendu bénéfice écologique qui est dans certains cas discutable.
C'est pour cette raison que certaines organisations environnementales préfèrent le terme « agrocarburants », qui souligne leur origine agricole et met en évidence les problèmes liés à l'utilisation des terres agricoles pour produire de l'énergie plutôt que de la nourriture.