Aucun biocarburant issu des technologies BtL n’est disponible sur le marché.
Différents types de carburant BtL peuvent être produits, et en 2008 c’est principalement le diesel qui est synthétisé dans des installations d’essai (ex : en Allemagne, en Suède). Alors que les études et rapports sur les aspects écologiques et économiques du BtL n’existent pas encore, les centres de recherche et développement amorcent leur travaux.
L’Agence Allemande des ressources d’énergie renouvelable (FNR) estime qu’un rendement de 4000 litres de biocarburant du type BtL par hectare et par an pourrait être obtenu dans l’avenir proche. 1 litre de BtL peut remplacer 0,97 litre de gazole (source : FNR, 2008.
La contribution du BtL à la consommation de carburants en Europe est promise à un avenir certain d’ici à l’horizon 2020 (Source : Leipzig Institute for Energy).
Le procédé
Grâce à la technologie du BtL, la biomasse solide peut être transformée en gaz et converti en carburant liquide.
D’abord la biomasse est transformée en gaz (on parle d’un gaz de synthèse) dans un réacteur sous approvisionnement de chaleur, pression et d’oxygène. Ensuite, les composés majeurs (H2, CO et CO2) sont purifiés des composés nocifs (ex : composés sulfureux et azotés). Pour obtenir le rapport entre CO et H2 de 2:1, qui est nécessaire à la production de carburant, le taux d’hydrogène est augmenté par une réaction de CO et de H2O.
Le mélange de carbon monoxyde (CO) et d’hydrogène (H2) est converti en hydrocarbures (alcane, alcene, alcool) par un procédé chimique en présence de catalysateurs (ex : cobalt, fer, oxide de magnésium). Le carburant obtenu est séparé en différentes fractions et affiné afin d’obtenir des caractéristiques désirées.
Ce procédé chimique est basé sur une technologie de raffinerie qui a été inventée dans les années 1920 par Franz Fischer et Hans Tropsch, deux chimistes allemands. A l’époque, la méthode appelée Fischer-Tropsch s’est rélévée utile en particulier pour des pays politiquement isolés et riche en charbon (ancienne République Démocratique Allemande, Afrique du Sud pendant l’apartheid) parce qu’elle a permis la conversion de gaz issu de combustion du charbon en carburant liquide (procédé nommé Charbon to Liquids CtL).
Une méthode alternative de Fischer-Tropsch pour obtenir des carburants à partir du gaz est la méthode de Methanol to Gasoline (MtG) où CO et H2 sont d’abord transformés en méthanol qui est ensuite converti en carburant (source : FNR).
Aspects positifs
- Le rendement du BtL est estimé supérieur à celui d’autres biocarburants : approximativement 4000 litres par hectare et par an pour le BtL contre respectivement 1500 litres et 2500 litres pour le biodiesel et le bioéthanol (source : FNR, 2008).
- Etant des carburants synthétiques, les carburants de la filière BtL peuvent être utilisés pour la fabrication des carburants conventionnels mais aussi des carburants mieux adaptés aux besoins de moteurs modernes (ex : la marque Sunfuel de Volkswagen). Les premiers producteurs de carburants BtL mettent aussi en avant le haut degré de pureté et le fait que les émissions de dioxyde de carbone, d’oxyde d’azote, de composés sulfurés et d’aromates ainsi que de particule de suie sont réduites (source : Choren, EcoPar, Volkswagen). La technologie du BtL peut alors contribuer à la protection du climat.
- Pour la production des carburants BtL, les déchets en bois et en matière végétale, qui se produisent de toute facon par l’agriculture, la construction et des activités forestières, peuvent être utilisés.
- Grace à leur similarité, l’infrastructure de distribution des hydrocarbures liquides conventionnels peut être utilisée pour des carburants issus de la filière de BtL sans modification majeure.
Aspects négatifs
– Le procédé technique reste encore complexe ne permettant pas une production décentralisée à l’heure actuelle. Les coûts liés aux installations sont importants et limitent une réalisation directe par les producteurs de la matière première. L’agriculture peut fonctionner donc uniquement comme fournisseur sans participer à la création de valeur ajoutée.
- La culture de plantes est consommatrice en énergie (transport, machine agricoles), engrais et eau. La filière du BtL requiert une concentration importante d’hydrogène qui consomme de l’énergie à la production. Au total, le rendement énergétique reste encore faible du fait des étapes nécessaires pour la fabrication (source : FNR, 2007).
Contraintes
Les coûts importants liés aux infrastructures et à la production peuvent freiner l’implantation du BtL à l’échelle internationale.
La disponibilité de biomasse adapté sur le marché peut être une des contraintes importantes de la filière BtL et son approvisionnement potentiellement lié aux dépenses importantes.
Le materiel végétal de départ devrait avoir une forte densité de biomasse et une faible teneur en eau.
La biomasse la mieux adaptée pour une production fiable est le bois à l’heure actuelle. Les arbres qui poussent rapidement (ex : saule, peuplier) pourraient être cultivés autour des raffineries. Cependant, de grandes surfaces cultivables sont nécessaires, le sol sera rapidement pénétré par des racines d’arbres et difficilement transformable en terre arable pour d’autres végétaux.
Il paraît logique d’utiliser de la paille et du foin dont la production est plus facilement gérée par le producteur/agriculteur. Cependant, la première étape de transformation, la combustion contrôlée, est encore compliquée pour ce type de matériel. Les acteurs publics et privés du BtL cherchent à adapter le procédé.
Axes de réflexion
- La maximisation du rendement de BtL par surface de terre cultivée est liée aux impacts écologiques négatifs (utilisation des pesticides, engrais, perte de biodiversité par monocultures). Ceci relativise l’image très positive souvent communiqué quand on parle des aspects écologiques avantageux des biocarburants de deuxième génération.
- Qui mettra le premier biocarburant de la filière BtL sur le marché et à quel prix ? L’entreprise allemande Choren a investit depuis 2005 dans la recherche et le développement du BtL et paraît bien placée sur ce secteur.
- Si les coûts de technologie restent élevés, qui pourra en profiter ? En France, l’exonération partielle de la taxe de consommation sera appliqué aux carburants "BtL", comme c’est déjà le cas pour le bioéthanol et le biodiesel (source : ADEME). Ce soutien fiscal cible le développement des biocarburants.
Perspectives
- Selection des espèces végétales mieux adaptées à la production des carburnats "BtL" (haut rendement, faible besoin d’engrais, résistants aux maladies)
- Protection de l’environnement (biodiversité, eaux, sol) malgré une culture intensive sur les terres disponibles.
- Simplification de la logistique (transport, transformation, production)
References
Agence Allemande pour des Ressources d’Energie Renouvelables (FNR)
BtL Plate-Forme d’Information de l’Allemagne
New Energy - Magazine for Renewable Energy (anglais)
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