Utilisation de la biomasse comme source d’énergie :
les biocarburants.

L’utilisation de la biomasse peut se faire de plusieurs manières :

* par voie thermochimique :

-         par combustion directe

La combustion du bois et de ses déchets, de la paille et des autres sous produits de l’agriculture, des ordures ménagères (papier, restes de nourriture…) sont brûlés dans des cheminées, des chaudières à bois,  des installations industrielles…..

Voir article dans le fichier « énergie verte » sur « une utilisation intelligente du bois »

Dans l&rsqursquo;Union européenne, on estime que 51% de l’énergie primaire fournie par les différentes filières renouvelables proviennent du bois-énergie (41 ,8 millions de tep sur 81,2 en 2002).

La France fait partie des pays qui exploite le plus cette filière (9,1 millions de tep en 2002), principalement pour la production de chaleur dans les secteurs industriel, tertiaire et résidentiel.

Il faudra encore beaucoup d’efforts pour atteindre l’objectif des 100 millions de tep que la Commission européenne s’est fixé pour 2010.

Source : Clefs CEA N°50/51 – Les filières renouvelables en Europe

-         par pyrolyse ou carbonisation

En chauffant le bois on obtient un résidu solide, le charbon de bois, un mélange gazeux combustible et un liquide constitué d’eau et de goudrons.

-         par gazéification

Les déchets végétaux peuvent être gazéifiés et  ils donnent alors un gaz « pauvre » qui est un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène.

* ou par voies biochimiques en fabriquant :

-         du biogaz

Le biogaz est obtenu par fermentation anaérobie (hors de la présence d’oxygène) de la biomasse (déchets animaux et végétaux….). Ce sont des bactéries anaérobies qui, à la chaleur (de 37°C à 55°C) et à l’humidité, provoquent cette fermentation. Ce gaz contient entre 50% et 65% de méthane et 35% à 50% de dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. Il peut être utilisé dans des moteurs adaptés au gaz naturel.

Le développement de la filière est caractérisé en Europe par une croissance modérée mais régulière d’environ 9 à 10% par an. En 2002, 2,8 millions de tep de biogaz ont été produites au sein des quinze pays membres avec un poids particulier pour la Grande Bretagne (952 000 tep). Seule une partie de cette production sera ensuite effectivement valorisée sous forme d’énergie finale (électricité, chaleur, carburant).

En effet, faute de débouchés économiques rentables, environ la moitié du biogaz produit dans l’Union européenne est brûlée en torchère.

Pour le futur, le Livre Blanc ambitionne d’atteindre 15 millions de tep en 2010, soit 5 fois plus que la production actuelle.

Source : Clefs CEA N°50/51 – Les filières renouvelables en Europe -

- un gaz de synthèse par fermentation méthanique

Toute biomasse (bois, déchets….) peut être gazéifiée mais il faut l’oxygéner. On obtient un gaz de synthèse formé d’un mélange d’oxyde de carbone et d’hydrogène en faisant réagir le méthane avec de la vapeur d’eau.

- du biocarburant, c'est-à-dire un combustible liquide obtenu après des traitements plus ou moins importants, à partir de cultures ou de végétaux non cultivés.

°des combustibles obtenus à partir d’alcools (méthanol, éthanol….) cette fabrication se fait à partir de la biomasse riche en sucres et en amidon.

°l’ETBE (Ethyl Tertio Butyl Ether) et le MTBE (Méthyl Tertio Butyl Ether)

°ce qu’on appelle « l’huile pure »  et l’EMHV (Ester Méthylique d’Huile Végétale) ou biodiesel.

En 2003, la production européenne d’éthanol a été de 309 500 tonnes et de 1 434 000 tonnes pour le biodiesel. Longtemps leader sur les deux filières la France est aujourd’hui dépassée par l’Allemagne en ce qui concerne le biodiesel, et par l’Espagne pour l’éthanol. Une directive européenne adoptée en 2003 a fixé des objectifs précis concernant l’introduction de l’ensemble de ces biocarburants d’ici à 2010 : 2% en 2005 et 5,75% d’ici à 2010. Actuellement le taux est inférieur à 1%.

Source : Clefs CEA N°50/51 – Les filières renouvelables en Europe -

Les cultures permettant la fabrication de biocarburants

On distingue trois types de cultures énergétiques permettant la fabrication de biocarburants:

-         les végétaux ligno-cellulosiques, (canne de Provence, taillis à courte rotation, jacinthes d’eau, algues….)

-         les végétaux producteurs de sucres fermentescibles  (betteraves, canne à sucre, topinambours…)

Les cultures sucrières ainsi que celles qui donnent de l’amidon permettent d’obtenir de l’alcool (éthanol (alcool éthylique), bioéthanol,) ou des  combustibles à partir de l’alcool.

On obtient de l’alcool par fermentation des sucres et grâce à l’intervention de levures ou encore par hydrolyse de l’amidon qui permet d’obtenir des sucres.

Les alcool peuvent être utilisés purs mais cela nécessite une modification des moteurs (comme au Brésil).

On peut aussi fabriquer à partir des alcools des produits comme l’ETBE, (éthyl tertio butyl ether) et le MTBE (méthyl tertio butyl ether) en faisant réagir ces alcools avec un produit pétrolier obtenu en raffinerie, l’isobutène ou isobutylène qui est un hydrocarbure de formule C₄H₈.

-         les oléagineux (colza, tournesol..)

Les combustibles obtenus à partir de ces cultures sont « l’huile pure », c'est-à-dire le produit direct du pressurage de la graine qui peut être utilisé, après filtration, directement dans un moteur diesel comme carburant et l’EMHV c'est-à-dire un ester méthylique d’huile végétale qui est obtenu en faisant réagir un corps gras avec de l’alcool méthylique. Cette réaction est une estérification. Cette réaction fournit aussi de la glycérine utilisée par les chimistes. L’EMHV est rarement utilisé pur mais le plus souvent incorporé au diesel dans des proportions de 5 à 30% pour donner ce qu&rsqursquo;on appelle du diester.