Carburants ex biomasse

Des biocarburants d'aujourd'hui...

Une première génération de biocarburants est actuellement disponible à la pompe, mélangée à l'essence et au gazole à des taux variables.
Elle regroupe deux grandes familles :

• le biodiesel, destiné aux moteurs diesel et fabriqué à partir de plantes contenant de l'huile (colza, tournesol, soja, palme)
• l'éthanol, alcool produit par fermentation du sucre ou de l'amidon contenus dans la biomasse végétale, utilisé pour les moteurs à essence.

Esterfip-H^TM
IFP Energies nouvelles a été pionner dans le développement de ces biocarburants de première génération. Il est ainsi à l'origine du procédé Esterfip-H^TM , commercialisé par Axens et permettant la production de biodiesel. Plus de 10 % de la production mondiale de biodiesel provient aujourd'hui d'unités utilisant cette technologie.

Hydrogénation des huiles végétales
IFP Energies nouvelles travaille également sur l'hydrogénation des huiles végétales. Les carburants issus de cette technologie ont d'excellentes qualités pour les motorisations diesel : indice de cétane élevé, absence de soufre et d'hydrocarbures aromatiques, propriétés à froid ajustables. Ce procédé a été mis sur le marché par Axens en 2010 sous l'appellation Vegan^TM. Il permet également de produire une base pour kérosène.

... à la 2e génération à partir de biomasse lignocellulosique ...

Les biocarburants dits de 2e génération sont issus de la transformation de l'intégralité de la plante, et en particulier de la lignocellulose, principal constituant de la paroi des végétaux. Cette ressource est disponible en grande quantité sous diverses formes : bois, paille, foin, déchets forestiers, etc.
Les filières de 2e génération n'entrent pas en concurrence avec les usages alimentaires. Leur objectif est de produire des carburants utilisables – directement ou en mélange – avec les essences, le gazole et le kérosène.
Deux voies sont étudiées : la conversion biochimique et la conversion thermochimique.

Ethanol à partir de biomasse
La conversion biochimique permet de transformer de la biomasse en éthanol. Les travaux d'IFP Energies nouvelles visent à développer de nouveaux procédés pour chacune des étapes de la filière : conditionnement de la biomasse en poudre pour en augmenter la réactivité, prétraitement pour libérer les sucres complexes, hydrolyse enzymatique pour transformer les sucres complexes en sucres simples facilement fermentescibles, fermentation par micro-organismes (levures) pour transformer les sucres simples en éthanol, et enfin séparation, via une première étape de distillation et une étape finale de déshydratation, pour atteindre les spécifications de pureté requises de l'éthanol en usage biocarburant.

Futurol
IFP Energies nouvelles met son expertise au service du projet de démonstrateur Futurol. Lancé en 2008, Futurol doit aboutir en 2015 à une chaîne complète de production de bioéthanol de 2e génération à partir de plantes entières.
Il vise la mise sur le marché d'un procédé, de technologies et de produits (enzymes et levures) optimisés sur le plan de l'efficacité énergétique, permettant de produire du bioéthanol à un prix compétitif et dans une logique de développement durable.
IFP Energies nouvelles est un contributeur majeur à Futurol grâce aux résultats de ses recherches menées au sein du projet européen Nile (New Improvements for Lignocellulosic Ethanol) : à savoir la mise au point de mélanges enzymatiques dégradant la cellulose , et de souches de levure modifiées capables de convertir en éthanol les sucres à cinq atomes de carbone.

Conversion thermochimique de la biomasse
La deuxième voie de conversion de la biomasse étudiée par IFP Energies nouvelles est la filière thermochimique, ou BtL (Biomass to Liquids). Il s'agit de conditionner la biomasse, de la gazéifier, de purifier le gaz de synthèse obtenu, puis de procéder à une synthèse Fischer-Tropsch pour transformer le gaz en gazole et kérosène de très haute qualité.
Le projet de démonstration BioTfueL, lancé en 2010 par IFP Energies nouvelles avec des partenaires industriels et de R&D, intègre toutes ces étapes. Il doit déboucher en 2017 sur la mise au point d'un procédé intégré, compétitif et durable, permettant de traiter la biomasse avec d'autres ressources, comme des résidus pétroliers ou du charbon.

Biosynergy
IFP Energies nouvelles travaille sur les différentes voies de valorisation possible des coproduits issus de la transformation de la biomasse, en particulier dans le cadre du projet européen Biosynergy. Ces recherches s'inscrivent dans le concept de bioraffinerie, qui vise à séparer et purifier des substances issues de ressources végétales et sont actuellement sous-valorisées.

... et vers une 3e génération à partir d'algues

On désigne sous l'appellation 3e génération les biocarburants pouvant être fabriqués à partir de biomasse algale cultivée en condition autotrophe, c'est-à-dire en utilisant le carbone minéral, par opposition à l'hétérotrophie qui nécessite un apport de carbone organique (comme les sucres). Certaines espèces de microalgues peuvent fixer le CO2 par le mécanisme de la photosynthèse et accumuler des lipides, dont la teneur peut ainsi atteindre jusqu'à 80 % de la matière sèche.
IFP Energies nouvelles étudie la possibilité de transformer ces lipides en biocarburants.
De nombreux verrous limitent la viabilité économique et environnementale de la filière de production de carburants à partir de microalgues (coût de production, consommation énergétique, rendement, procédures de récolte, etc.). Afin de préciser ces verrous, évaluer les marges de progrès attendus et définir les axes de recherche potentiels , IFP Energies nouvelles a mis en place, au niveau national, un groupe de réflexion et de partage associant la grande majorité des acteurs clés du domaine (Airbus, EADS, Ifremer, Inra, Sofiprotéol, etc.).
Les analyses réalisées ont montré que les bilans environnementaux et énergétiques représentent des enjeux majeurs. En effet, pour assurer la viabilité économique de la filière, il faut réduire fortement les consommations d'énergie sur l'ensemble de la chaîne.

Évaluer la performance de ces filières

Pour évaluer leurs performances économiques, environnementales et industrielles les différentes filières de production de biocarburants doivent être étudiées de façon globale.
C'est l'objet des analyses de cycle de vie (ACV), dont IFP Energies nouvelles s'est fait une spécialité. Les méthodes qu'il a développées deviennent une référence normative européenne pour qualifier les énergies renouvelables.
Des travaux sont en cours pour aller au-delà de l'évaluation du bilan des gaz à effet de serre et intégrer d'autres composantes de l'empreinte environnementale (eau, polluants chimiques, etc.).

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