Biocarburants ou agrocarburants

Biocarburants ou agrocarburants : définition

Appelés également agrocarburants voire même "nécrocarburants" par leurs détracteurs, les biocarburants représentent une nouvelle forme d'énergie complémentaire aux combustibles fossiles notamment dans les déplacements motorisés.

Biocarburants : définition

Selon l'ADEME, "les biocarburants sont des carburants d'origine agricole. Ils sont obtenus à partir de matières organiques végétales ou animales, appelées encore biomasse et sont utilisés dans les moteurs."

Il existe trois grands types de biocarburants selon la matière végétale ou animale utilisée :

• les biocarburants issus des plantes contenant de l'huile comme le colza ou le tournesol (Diester ou biodiesel)
• les biocarburants obtenus à partir d'alcool produit avec des plantes contenant du sucre ou de l'amidon (bioéthanol).
• Les biocarburants produits, sous forme gazeuse, par fermentation sans oxygène de déchets alimentaire, végétaux (biogaz).

Il existe trois générations de biocarburants :

1. première génération : les biocarburants issus exclusivement des cultures alimentaires ;
2. deuxième génération : les biocarburants issus majoritairement des arbres et arbustes (bois, feuilles, paille, etc.) ;
3. troisième génération : les biocarburants issus des algues dits algocarburants.

Les biocarburants de première génération

Les biocarburants de première génération sont produits à partir des réserves des végétaux.

Le bioéthanol (en substitution de l'essence)

Il s'agit d'un alcool produit par la fermentation des sucres contenus dans les plantes riches en sucre (betteraves, topinambours, canne à sucre...) ou en amidon (pomme de terre, céréales) ou dans les plantes ligneuses (bois, paille...).

Par rapport à la filière essence, la filière éthanol (de la production à l'utilisation) produit 2,5 fois moins de gaz à effet de serre (60 %) et a un rendement énergétique (rapport entre l'énergie restituée et l'énergie non renouvelable mobilisée) 2,3 fois supérieur (2,05 contre 0,87) (ADEME, 10/2006).
Ce rendement peut encore s'améliorer si les sous-produits (paille de blé, pulpes de betteraves) sont utilisés comme combustibles par exemple dans l'unité de fabrication de l'éthanol.
On peut aussi produire un éther dérivé de l'éthanol : l'ETBE (éthyl-tertio-butyl-éther) qui est issu de la betterave et du blé, et réservé aux moteurs à essence.
Au Brésil, depuis les années 70, une grande partie du parc automobile (plusieurs millions de véhicules) est alimentée avec de l'éthanol extrait de la canne à sucre.

La production d'éthanol

Au niveau mondial, la production d'éthanol, soit 76,2 milliards de litres en 2009, a triplé entre 2000 et 2007, avec une augmentation de 17% en 2007 par rapport à 2006 (Vital Signs 2010 - WorldWatch Institute) et devrait atteindre 127 milliards de litres en 2017.

Les États-Unis (taux d'incorporation de 5,3% qui devrait passer à 8,5% en 2020) et le Brésil (taux d'incorporation de 48% qui devrait passer à 70% en 2020) produisent la plus grande quantité d'éthanol, soit environ 41 milliards et 26,3 milliards de litres respectivement, ce qui représente 88 % de la production mondiale. Les autres pays producteurs sont la Chine, le Canada, la France et l'Allemagne, mais aucun ne produit plus de 3 % de la production américaine d'éthanol.

En 2007, 23% de la production de maïs des Etats-Unis et 54% de la récolte de canne à sucre au Brésil étaient été utilisés pour produire de l'éthanol.
Mais depuis 25 ans, c'est le Brésil qui le leader des biocarburants. Toute l'essence vendue doit être mélangée à de l'éthanol et toutes les stations services doivent aussi bien vendre de l'éthanol pur, que des mélanges à base d'éthanol. A l'instar du Brésil, l'autorisation de combiner les biocarburants et les carburants automobiles a été votée dans au moins 20 états et provinces du monde ainsi que dans deux pays : la Chine et l'Inde (REN21, 11/2005).

Toutefois, malgré l'augmentation des surfaces consacrées à la production de biocarburants, la part de ces derniers dans l'utilisation des carburants reste faible. En 2008, la part de l'éthanol dans les carburants utilisés dans les transports est estimée à 4,5% aux Etats-Unis, 40% au Brésil et 2,2% dans l'Union européenne.

L'ester méthylique d'huile végétale (EMHV) ou biodiesel ou diester (en substitution du gazole)

Dès 1903, les voitures de Rudolph Diesel roulaient à l'huile d'arachide. Mais ce n'est qu'à la fin des années 70, avec la surproduction d'huile de colza et de tournesol, que, sous l'initiative de l'Interprofession des oléagineux (ONIDOL), l'Institut Français du Pétrole mis au point le Diester, un carburant de substitution en cas de forte hausse du pétrole (Chambres d'agriculture n°1005, 08/2011).

On peut brûler dans un moteur soit de l'huile végétale (colza, tournesol, soja, arachide, palme...) soit des esters d'huile.
L'ester présente deux avantages sur les huiles brutes : moindre viscosité et meilleure aptitude à s'auto-enflammer dans le moteur. Le carburant qui se développe actuellement est l'ester méthylique d'huile de colza ou de tournesol c'est à dire le diester.

Il améliore l'indice d'octane du moteur c'est à dire son pouvoir détonant, de plus, il y a plus d'oxygène dans l'alcool et la combustion est meilleure bien que l'éthanol ait un pouvoir calorifique inférieur à celui de l'essence.
Le rendement énergétique de l'ester atteint 2 et s'améliore nettement, dépassant 5, si l'on utilise l'énergie contenue dans les sous-produits (apille, tourteaux de colza...)

Par rapport à la filière gazole, la filière EMVH/Diester (de la production à l'utilisation) produit 3,5 fois moins de gaz à effet de serre et a un rendement énergétique 3,3 fois supérieur (ADEME, 10/2006).

80 % des agrocarburants européens sont du biodiesel ou diester, principalement fabriqué à partir de colza, de soja et d'huile de palme.

Le biodiesel, introduit en France à raison de 6% dans le gazole vendu aux pompes grand public, est un mélange de gazole et de diester. Ainsi, la France est le deuxième producteur européen de diester.

La production de biodiesel ou diester

La production de biodiesel a atteint 16,6 milliards de litres en 2009. (Vital Signs 2010 - WorldWatch Institute)

Les biocarburants dans le monde

La production de biocarburants (éthanol et biodiesel) a dépassé les 33 milliards de litres en 2004, c'est à dire 3% des 1 200 milliards de litres d'essence consommés sur la planète.

En 2009, la production mondiale de biocarburants a augmenté pour atteindre un total de 92,8 milliards de litres contre 84,7 milliards de litres en 2008, soit une augmentation de 9,6 %

Alors que la production de pétrole à travers le monde baisse a connu une baisse de 2,6 % de 2008 à 2009, les biocarburants représentaient 2 % du carburant destiné aux transports, contre 1,8 % en 2008 (Vital Signs 2010 - WorldWatch Institute, 11/2010).

Par exemple, la moitié de la canne à sucre au Brésil est dédié aux biocarburants, 30% du maïs aux Etats-Unis et 60% du colza en Europe.

Les biocarburants en Europe et en France

Les biocarburants en Europe

Selon les estimations, l'Union européenne, avec une production de près de 0,5 million de tonnes, contribue pour 10 % à la production mondiale de bioéthanol (Union Européenne, 02/2006) et 47% de la production d'huile végétale a servi à produire du biodiesel en 2008 (Rapport mondial des Nations Unies sur l'évaluation des ressources en eau - UNESCO).

En 2010, dans les pays de l'Union européenne, la croissance de la consommation de bioéthanol a été plus dynamique que la consommation de biodiesel : + 26,1 % contre + 11,1 %. Toutes filières confondues, la consommation de biocarburants est en hausse de 13,6 % (Energies Renouvelables, 09/2011)

Les biocarburants en France

Une récente étude de l'Observatoire des Energies renouvelables note que les biocarburants (éthanol, méthanol et biodiesel) sont incorporés à plus de 6,25 % dans l'essence et le gazole, ce qui correspond à l'objectif de 2009. La consommation française de biocarburant s'est élevée à 2,5 millions de tonnes équivalent pétrole en 2009, soit une augmentation de 10,4% par rapport à 2008. A noter que la France se situe en seconde position derrière l'Allemagne avec 2,8 Mtep.

Les taux d'incorporation des biocarburants en Europe et en France

L'article 19 de la loi de finances 2006 adoptée le 20 décembre 2005 engageait la France à incorporer d'ici 2008 5,75% de biocarburants, 7% en 2010 et 10% en 2015, au delà des prescriptions de la commission européenne qui a opté pour un taux d'incorporation de 5,75% d'ici à 2010.
Toutefois, la Commission européenne a fait machine arrière en proposant de plafonner à 6 % l'utilisation des agrocarburants produits à partir de cultures vivrières d'ici à 2020.
En septembre 2013, le Parlement européen a approuvé un soutien aux biocarburants dits avancés, c'est à dire produits à partir d'autres sources, comme les algues ou certains déchets. Ceux-ci devront représenter pas moins de 2,5% de la consommation en 2020.

Les huiles végétales, de tournesol ou de colza bio, à première pression à froid sont reconnues depuis décembre 2002 comme des biocarburants par l'Union Européenne et bénéficient donc d'une totale exonération de la taxe intérieure sur les produits pétroliers (TIPP).

Les conséquences sur l'environnement des biocarburants

S'ils permettent de réduire la dépendance vis-à-vis des énergies fossiles, les biocarburants, compte-tenu de la technologie déployée pour leur production, peuvent avoir un impact disproportionné sur l'environnement et la biodiversité parce que leurs cultures nécessitent l'utilisation de grandes quantités d'engrais et de beaucoup d'eau. Entre 1000 et 4000 litres d'eau sont en effet nécessaires pour produire un seul litre de biocarburant... (Rapport mondial des Nations Unies sur l'évaluation des ressources en eau - UNESCO)

Au final, après bien des années d'incertitudes et alors que de nombreux pays se sont maintenant massivement engagés dans la production de biocarburants pour le transport routier, une étude finale, de l'ADEME, sur l'analyse du cycle de vie des biocarburants de 1ère génération montre que le bilan demeure plus que mitigé.

Pire, l'huile de palme est de plus souvent intégrée dans le biodiesel, contribuant ainsi à la déforestation et à la destruction de la biodiversité.

Les conséquences sur l'automobile et la consommation des biocarburants

Les biocarburants contiennent davantage d'eau et d'oxygène que les carburants classiques, ce qui entraîne la corrosion des moteurs qui les utilisent.

Enfin, les carburants qui contiennent davantage d'éthanol augmentent la consommation de carburant et ont donc un rendement moindre que ceux qui en ont moins ou pas du tout.

Les biocarburants de deuxième génération

Ces biocarburants valorisent les parties non alimentaires des plantes. Ils sont issus de la transformation de la lignocellulose contenue dans les résidus agricoles (paille, pulpe de betterave) et forestiers (bois), dans des plantes provenant de cultures dédiées (taillis à croissance rapide comme miscanthus, switchgrass, sorgho fibre...) et même grâce aux déchets verts.

Deux voies sont développées pour transformer la lignocellulose des plantes : la voie biochimique pour obtenir de l'éthanol et la voie thermochimique pour obtenir du biogazole de synthèse ; on parle aussi de filière BtL (Biomass to Liquid).
Ces technologies sont encore au stade de la recherche et une production industrielle n'est pas attendue avant 2020 (Chambres d'agriculture n°1005, 08/2011).