Biocarburants : les Énergies de Demain

Depuis 2015, l’accord de Paris vise à limiter le réchauffement climatique à une augmentation de + 1,5 °C depuis l’ère pré-industrielle. Pour ce faire, agir au niveau des transports routiers et aériens paraît primordial. Les biocarburants notamment constituent une solution prometteuse pour lutter contre les émissions de gaz à effet de serre à l’échelle de la planète. Après avoir été pointés du doigt dans les années 2010, ces carburants à vocation écologique recommencent à susciter de l’intérêt grâce à la découverte de nouvelles sources plus prometteuses à bien des égards. Zoom sur ces alternatives aux énergies fossiles.

Les biocarburants : définition

On les nomme également « agrocarburants » ou « carburants végétaux ». Ces carburants liquides ou gazeux sont issus de la transformation de matières organiques non fossiles, principalement d’origine végétale. Il s’agit donc d’énergies renouvelables. On distingue plusieurs types de biocarburants, aux avantages et inconvénients variables. Trois générations de biocarburants existent à ce jour, le but de chacune nouvellement créée étant de pallier graduellement les problèmes liés à la précédente.

Biocarburants de première génération

De nos jours, les biocarburants de première génération sont produits à l’échelle industrielle. Ils servent à fabriquer du carburant de type essence, le bioéthanol, et du carburant de type diesel, le biodiesel. Le premier est élaboré à partir de plantes riches en sucres ou en amidon par fermentation : la betterave, le maïs, le blé ou encore la pomme de terre. Le deuxième est réalisé à partir de graisses végétales comme l’huile de colza, de tournesol ou de palme ; ou bien à partir de graisses animales.

Le souci majeur posé par les biocarburants de première génération est que sa fabrication consomme des ressources traditionnellement alimentaires, humaines et animales. L’utilisation de ces plantes olifères (à huile) ou à sucre pour synthétiser des biocarburants, représenterait, en un sens, un gaspillage de ressources qui pourraient servir à répondre à des besoins primaires. Tandis que la mobilité, même dans notre monde moderne, ne représente qu’un besoin secondaire.

De plus, certains producteurs de biocarburants utilisent de l’huile de palme comme ingrédient de base. En raison des problèmes de déforestation que génère sa culture, son usage pour synthétiser des biocarburants ne pourrait constituer une solution viable pour la sauvegarde de la planète. En dernier lieu, les cultures de biocarburants de première génération ne prennent pas toujours en compte le niveau d’absorption carbone du terrain. Il se peut alors que des puits à carbone (absorbeurs de CO2) soient utilisés pour la production de biocarburants, résultant ainsi en un bilan carbone, en définitive, négatif. Néanmoins, ce problème ne se pose pas si l’on a recours à des huiles de récupération. Mais l’usage de cet ingrédient représente une part maigre dans la totalité de la production de biocarburants de ce type.

Biocarburants de deuxième génération

Afin de remédier au problème de la concurrence sur le plan alimentaire engendré par l’élaboration de biocarburant de première génération, ont vu le jour les biocarburants de seconde génération. Ils sont produits à partir de parties non alimentaires de plantes. Il s’agit généralement de résidus des industries forestières et agricoles ou de déchets organiques. Les deux ingrédients les plus fréquemment utilisés sont la lignine et la cellulose.

Contrairement aux biocarburants de première génération, naturellement riches en cellulose, les biocarburants de deuxième génération nécessitent un traitement à base d’enzymes pour décomposer cette matière. Le rendement obtenu est donc faible comparativement à leurs prédécesseurs. En somme, le problème auquel l’on se heurte avec les biocarburants de deuxième génération est leur coût de production élevé. Ils sont néanmoins en phase d’industrialisation à l’heure actuelle.

Biocarburants de troisième génération

Cette fois-ci, il s’agit de créer du biocarburant à partir de micro-organismes comme les micro-algues, les algues marines ou des bactéries dont la culture est spécialement dédiée à cet usage. Découvert tout récemment, ce procédé fait l’objet de nombreuses recherches. À ce jour, toutefois, quelques start-ups se sont déjà lancées dans cette filière.

Les bactéries se nourrissent de déchets organiques. Aussi, leur culture nécessiterait celle de ressources alimentaires qui pourraient nourrir humains et animaux, ou bien l’usage de déchets alimentaires… ce qui poserait au bout du compte le même problème que les biocarburants de première génération.

En revanche, il en va différemment concernant les algues. Celles-ci se nourrissent par photosynthèse et n’ont besoin, en dehors de cela, que d’un milieu adapté pour vivre : le milieu marin. On appelle le biocarburant fabriqué à base d’algues « l’algocarburant ». Composées à 60 % de sucres, ces plantes aquatiques permettent de produire de l’éthanol ou du butanol par fermentation. En raison des nombreux avantages qu’elles présentent, les algues entraînent un regain d’intérêt pour les biocarburants. Seront-ils la solution du futur ?

Les micro-algues : la solution la plus viable ?

Cela peut sembler un oxymore, mais la production de biocarburants de première génération peut parfois s’avérer… contraire à l’écologie pour de multiples raisons. La Commission européenne, après avoir encouragé leur développement aux alentours de 2003, a même fini par demander une limitation de leur usage. La production de biocarburants de seconde génération, quant à elle, n’offre pas une rentabilité suffisante actuellement. En termes de solution prometteuse, tout pointe vers les biocarburants de troisième génération. Et pas n’importe lesquels : la production de biocarburants à partir de micro-algues spécifiquement. L’algocarburant présente des avantages plus nombreux que les deux générations de biocarburants précédentes.

En effet, les micro-algues n’ont besoin que d’eau, de sel et de soleil pour pousser. Ils n’accaparent donc aucunement les zones terrestres, ni pour vivre, ni indirectement pour se nourrir. Ils n’induisent par ailleurs aucune consommation d’eau douce (eau potable). Mieux encore, leur culture nécessite un apport en dioxyde de carbone. Une partie de cette matière, qui représente le fléau du siècle, pourrait ainsi être revalorisée pour produire de l’énergie. Les microalgues ont donc le potentiel de répondre à deux besoins sociétaux majeurs : la fermeture du cycle du carbone et la production d’énergie renouvelable respectueuse de l’environnement, comme le souligne un dossier de presse du CEA publié en janvier 2020 en collaboration avec le CNRS et l’Université d’Aix-Marseille.

En termes de rentabilité, les micro-algues posent toutefois un problème semblable à celui des biocarburants de seconde génération : le procédé de récolte a besoin d’être amélioré. Des équipes de chercheurs s’emploient régulièrement à trouver des solutions pour optimiser le rendement, comme cette équipe du Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés de Toulouse.

Les carburants végétaux s’introduisent dans les avions

Alors que l’usage des biocarburants commence à se répandre dans le transport routier (avec la légère part d’éthanol dans les carburants distribués en station-service), il est encore plutôt rare dans le transport aérien. En se basant sur plusieurs études publiées notamment par l’ADEME et la DGEC, le ministère de la transition écologique affirme que les biocarburants à base de déchets ou résidus organiques permettraient une réduction des gaz à effet de serre de l’ordre de 80 à 85 %.

Pour l’instant, plusieurs défis se posent. D’abord, le coût, trois fois plus élevé que celui du kérosène. Ensuite, afin de garantir un bilan carbone positif, il faudrait produire du biocarburant localement et l’acheminer de préférence par voie ferroviaire alimentée par des énergies propres et renouvelables. Enfin, il y a les limites des technologies actuelles. L’usage de biocarburants s’effectue en combinaison avec du kérosène, avec une part de 50 % maximum. Le vol en biocarburant intégral n’en est encore qu’à un stade expérimental.

Pour la première fois, en fin 2021, Airbus et Safran lanceront le vol test d’un avion en 100 % biocarburant. Mais de quelle génération de biocarburant s’agira-t-il ? L’A320 dont il est question sera alimenté par Total. La compagnie pétrolière, rebaptisée Total énergies depuis mai 2021, a créé sa raffinerie de biocarburants la Mède à Châteauneuf-lès-Martigues, près de Marseille. Cette station alimente les secteurs routier et aérien. D’après son engagement récent, il faudra attendre 2023 pour que le géant cesse totalement l’usage d’huile de palme dans sa production de biocarburants.

Pour lutter contre le réchauffement climatique au niveau du transport aérien et routier, il semblerait bel et bien que la solution la plus viable se trouve dans les mers, avec les micro-algues productrices d’algocarburant. Il faudra toutefois attendre l’évolution de la recherche scientifique pour élaborer un moyen efficace de rentabiliser cette ressource. Les micro-algues augurent néanmoins la possibilité de voir enfin les transports routiers et aériens se teinter de vert !
Si le sujet des avions verts vous intéresse, vous pouvez lire notre article dédié ici.