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Les carburants alternatifs

Pour pallier l’épuisement progressif des réserves de pétrole et contribuer à préserver l’environnement, des solutions alternatives aux carburants conventionnels sont développées : biocarburants, GPLc, GNV et carburants de synthèse devraient tous trouver leur place dans le futur mix-énergétique.

   
Biocarburant

+ Les biocarburants
 + Le Gaz de Pétrole Liquéfié carburant (GPLc)
 + Le Gaz Naturel Véhicule (GNV)
 + Les carburants liquides de synthèse

 
 

 Les biocarburants
Pompe biocarburant

Ils ont été encouragés par les pouvoirs publics suite aux deux chocs pétroliers des années 70.
 Aujourd'hui, après plus de 20 ans de développement industriel, ces carburants d’origine végétale ont toute leur place dans le mix énergétique.

 Un contexte doublement favorable :
 - les pouvoirs publics encouragent la mise en place de solutions efficaces réduisant les émissions de gaz à effet de serre. L'Union européenne a notamment fixé un objectif d'incorporation de 10  % de carburants renouvelables dans le transport routier à horizon 2020.
 - la nécessité de gagner en autonomie vis-à-vis du pétrole incite aussi au développement de solutions alternatives telles que les biocarburants.

 Les filières d'aujourd'hui :
 - L’éthanol, pour le moteur à essence, qui est issu de plantes sucrières (betterave, canne à sucre), du blé ou du maïs. Il est surtout utilisé au Brésil et aux Etats-Unis. Il peut être incorporé à l'essence à des teneurs variant de 5 à 10  % pour les véhicules classiques et à des taux plus élevés pour des véhicules adaptés.
 - Le biodiesel pour le moteur Diesel :
 Les biocarburants adaptés aux moteurs diesels sont produits à partir d'huile végétale de colza ou de tournesol (Europe) et de soja (Etats-Unis). Le biodiesel peut être incorporé au gazole dans des proportions allant jusqu'à 7  %. Ce taux peut monter jusqu'à 30  % pour certaines flottes de véhicules.

 Avantages et inconvénients :
 L'utilisation des biocarburants permet une réelle réduction des émissions de gaz à effet de serre, même si le bilan peut varier fortement en fonction des espèces végétales utilisées et des modes de production.
 De plus, utilisés en mélange dans l'essence ou le gazole, ils ne nécessitent pas de réseau de distribution spécifique ni d'adaptation des véhicules.
 Néanmoins, leur production ne peut pas dépasser un certain seuil compte tenu de la concurrence du marché de l'alimentaire pour l'attribution des terres.

 Les filières du futur :
 Pour augmenter la disponibilité en biocarburants, de nouvelles filières de production de biocarburants sont à l'étude. Elles utilisent comme matière première la biomasse lignocellulosique : résidus agricoles (tiges de mais, pailles de céréales) et forestiers, cultures dédiées de peupliers notamment et déchets organiques comme les boues de stations d'épuration.
 La transformation en éthanol par la voie biochimique est étudiée.
 Voir le schéma "Production de biocarburants : les filières de 2e génération" (téléchargement en bas de page)

De même, pour le diesel, la transformation de cette biomasse en carburants synthétiques liquides selon le procédé Fischer-Tropsch fait l'objet de travaux de R&D un peu partout dans le monde (voir ci-dessous : Les carburants liquides de synthèse).

Ces filières présentent de nombreux avantages : des coûts potentiellement réduits, pas de compétition avec la filière alimentaire et pas de limites de volumes de production, pas de co-produits à valoriser. Mais des recherches sont encore nécessaires pour leur mise au point.

 

 

 

 

 
 
 
 

Le Gaz de Pétrole Liquéfié carburant (GPLc)

Le GPL est un mélange de butane et de propane qui a deux origines : il peut provenir directement des opérations de dégazolinage lors de la production sur champs ou du raffinage de pétrole brut.

 De bonnes performances environnementales :
 - pas ou peu de rejet de soufre, ni de plomb, ni de benzène et peu d’évaporations (remplissage étanche) ;
 - réduction des émissions de polluants réglementés par rapport à l’essence ;
 - un meilleur bilan que l'essence en terme d’émissions de CO 2.

 Un potentiel de développement limité :
 La part du GPL utilisé dans les transports au niveau mondial a légèrement progressé de 1,1  % en 2005 à 1,2  % en 2007. Plusieurs inconvénients limitent son développement :
 - surcoût à l'achat du véhicule, service après-vente, valeur de revente
 - quantités de GPLc forcément limitées.

Actuellement, les véhicules fonctionnant avec ce combustible sont majoritairement commercialisés avec un système "bicarburation" (fonctionnement à l'essence ou au GPLc) qui permet de s'adapter à la densité de stations de ravitaillement disponibles (moins de 10  % de stations en France permettent un ravitaillement en GPLc). Cette approche qui fait intervenir le GPL comme une "surcouche" sur des véhicules essence existants, rend le fonctionnement en essence optimal. En revanche, le système n'est pas encore optimisé pour le fonctionnement en GPLc.

Le Gaz Naturel Véhicule (GNV)
Gaz naturel

On appelle GNV le carburant gaz naturel. Il est stocké et utilisé sous forme gazeuse. Il est distribué en station-service dédiée ou par le biais d'un compresseur individuel connecté au réseau chez le particulier.
 Son utilisation, qui ne nécessite pas de transformation majeure du moteur, présente des avantages pour l’environnement en réduisant les émissions de polluants à la sortie du pot d’échappement, surtout dans le cas d'un véhicule dédié à l'usage de ce carburant.

 Parc de véhicules GNV :
 11,3 millions de véhicules GNV circulent dans le monde. Ce sont surtout des véhicules légers et commerciaux ; les camions et les bus ne représentent en effet que 5 à 6  % du parc.
 Le parc est principalement développé dans les zones suivantes : Pakistan (20  % du parc GNV mondial), Argentine (16  %), Iran (15  %), Brésil (14,5  %). Ces 4 pays représentent à eux seuls 2/3 du parc GNV mondial. En Europe, le GNV est surtout développé en Italie (6  % du parc GNV mondial).

 Amélioration de la qualité de l’air :
 Le GNV réduit de près de 25  % les émissions de gaz à effet de serre. Les moteurs qui l’utilisent offrent un bon rendement énergétique combiné à un potentiel d’émissions toxiques réglementées très basses. Ses gaz d'échappement n'émettent ni oxydes de soufre, ni plomb, ni particules.

 Le problème du stockage et de l’approvisionnement :
 Lourd et encombrant, le GNV présente encore aujourd’hui des inconvénients au quotidien. Ce handicap ainsi que celui de la perte de puissance par rapport à l’essence pourraient être corrigés à l’avenir par des innovations à l’étude.

 
 
 

Les carburants liquides de synthèse
Carburant de synthèse

Les carburants de synthèse sont des carburants liquides fabriqués à partir de gaz naturel, de charbon ou de biomasse. On les appelle GTL (Gas to Liquids), CTL (Coal to liquids) et BTL (Biomass to liquids). Leur fabrication se déroule en deux étapes :
 - transformation de la source d'énergie en gaz de synthèse formé par un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène ;
 - transformation chimique de ce gaz de synthèse (procédé "Fischer Tropsch") en hydrocarbures liquides.

 Les carburants à partir de gaz naturel (GTL) :
 Ils peuvent être intégrés au "pool carburant" actuel et distribués par les filières existantes. Les carburants obtenus sont d’excellente qualité. Ils ne contiennent ni soufre, ni aromatiques et conduisent à des réductions nettes de rejets de particules, d'hydrocarbures imbrûlés et de CO (oxyde de carbone). Le coût de production a été réduit ces dernières années et une nouvelle génération de catalyseurs permet de maximiser les rendements. Cette filière représente pour le gaz naturel un débouché qui, dans l'avenir, pourrait devenir majeur.

 La voie à partir du charbon (CTL) :
 Plus coûteuse, elle est intéressante pour les pays disposant d’importantes ressources de charbon (Chine et Inde). Des efforts de recherche restent à accomplir et le problème du CO 2 émis devra être réglé par sa capture et son stockage géologique.

 La solution biomasse (BTL) :
 Les carburants liquides sont issus, dans ce cas, de biomasse lignocellulosique : résidus agricoles (tiges, pailles) et forestiers, cultures dédiées de peupliers notamment et déchets organiques comme les boues de stations d'épuration.
 Cette solution présente un double avantage : réduction de la dépendance énergétique et réduction des émissions de CO 2.
 Mais les coûts sont encore élevés car la filière n’en est qu’au stade de la recherche-développement. De nouvelles technologies sont attendues à l'horizon 2015.

 
 
+ Zoom : Les biocarburants de 2e génération proches de l'industrialisation (juin 2015)
+ Les grands débats > Quel avenir pour l’automobile ? > Développer des carburants alternatifs

Liens utiles :

>> ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie)
 >> Association Française du Gaz Naturel pour Véhicules
 >> Comité Français du Butane et du Propane
 >> ENGIE
 >> Ministère de l'Ecologie, du Développement et de l'Aménagement durables
 >> TOTAL

En savoir plus...
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Enjeux et réalités

Daniel BALLERINI

Préfaces de Olivier Appert et de Michèle Pappalardo

Editions Technip
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Chiffres clés

11,3 millions
de véhicules GNV dans le monde en 2009.

65 %
de la demande mondiale de biodiesel émane de l'Europe.

+ 15 %
c'est la croissance mondiale de la production de biocarburants sur ces 5 dernières années.

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