Les agrocarburants, la solution contre la pollution ?

Nous ne les connaissions pas il y a une dizaine d’années, mais les agrocarburants utilisent aujourd’hui plus de 9 millions de tonnes d’huile végétale et sont la cause de problèmes mondiaux, bien qu’ils aient été présentés comme une alternative merveilleuse à leur début.

Apparus à la fin des années 70, les agrocarburants, ou biocarburants, ont d’abord été utilisés par les pays industrialisés voulant diminuer leur consommation d’hydrocarbure à cause de la nécessité de limiter les émissions de G.A.S. (gaz à effet de serre) et l’épuisement des ressources pétrolières mondiales. Ces carburants étaient dits « propres » car ils absorbent le gaz carbonique et qu’ils sont produits à partir d’éléments naturels (colza, maïs, canne à sucre ou encore palmier), mais ils ont causé des problèmes mondiaux, provoquant la baisse de leur consommation depuis quelques années.

Qu’est-ce qu’un agrocarburant ?

Les agrocarburants peuvent être utilisés purs ou mélangés. Lorsqu’ils sont purs, ils ne sont produits qu’à base d’éléments d’origine naturelle, et plus particulièrement de plantes sucrières (canne à sucre, pomme de terre ou encore maïs) ajoutées à des matières cellulosiques. Ce mélange devient, après fermentation, de l’éthanol. On évite donc l’utilisation d’énergies fossiles. Mélangés, les agrocarburants sont constitués d’huile de plantes transformées chimiquement avec des alcools. La production de biocarburants, en hausse depuis 2003-2004, doit améliorer plusieurs points : environnemental, dans le but de réduire la pollution et les émissions de gaz à effet de serre ; énergétique, en baissant la dépendance énergétique par rapport aux énergies fossiles, notamment le pétrole; et agricole, en créant des emplois et en développant le milieu de l’agriculture. Les premiers producteurs mondiaux d’éthanol sont les Etats-Unis, le Brésil et l’Europe et les producteurs les plus importants de biocarburants sont l’Allemagne et la France (en 2007).

Quels sont leurs avantages ?

Si les agrocarburants ont été adoptés dans tant de grands pays tels que l’Allemagne ou la France, c’est grâce à toutes leurs propriétés bienfaisantes visant à améliorer tous les points sociétaux vus plus tôt. Le premier bienfait concerne l’aspect environnemental, en visant la réduction des gaz à effet de serre qui sont une des causes principales du réchauffement climatique.

On peut incorporer 2% de biocarburants dans les carburants fossiles destinés au transport (d’après la directive européenne mise en place en 2005), puis 5,75% (en 2010). La France, elle, fixe 7% la même année. De plus, l’utilisation de produits d’origine naturelle dans les agrocarburants est fortement bénéfique à cette amélioration environnementale, car l’utilisation des éthanols de canne à sucre et de betterave ont fait baisser de 60% l’utilisation générale de gaz à effet de serre. La baisse de production de GES se fait également grâce à la limitation de la dépendance énergétique de ceux-ci en les remplaçant par les biocarburants, méthode reliant l’aspect environnemental à l’aspect énergétique. Le troisième et dernier point que l’utilisation de biocarburants a pu améliorer, est l’agriculture : les agro carburants ont en effet permis à la production mondiale agricole de plantes servant à produire ces derniers d’augmenter considérablement (15% par an depuis 2002.)

Quels sont leurs défauts ?

Malgré tous leurs côtés positifs, les agrocarburants ont vu leur utilisation baisser à l’échelle mondiale depuis plusieurs année car leur production est bien plus chère que celle des carburants fossiles. Pour résoudre ce problème, la France a pu accorder une aide fiscale, mais ce n’est pas le cas de tous les pays consommateurs de biocarburants. De plus, l’incorporation d’agrocarburants dans les carburants fossiles a été rendue obligatoire (malgré ses aspects négatifs) depuis le 1er janvier 2005, obligeant les distributeurs ne respectant pas ces obligations à payer la TGAP (Taxe Générale sur les Activités Polluantes). Le dernier aspect négatif des biocarburants, et l’un des plus graves, est le fait que ceux-ci représentent une des principales causes de la déforestation et de l’accaparement des terres de production, pour la plantation de palmiers à huile.

Les biocarburants ont donc été très vite adoptés grâce à leurs effets bénéfiques pour la planète, et se sont encore plus vite développés vers les années 2000-2007, mais on a fini par se rendre compte de leurs aspects néfastes sur le long terme, qui ont causé une baisse rapide et radicale dans certains pays de leur utilisation.
Qu’allons-nous faire alors pour lutter contre les GES sans user de biocarburants, ou en limitant notre utilisation de ceux-ci ? Pouvons-nous les améliorer pour ne garder que leurs bienfaits? Et par quel nouveau moyen sans effets néfastes pouvons-nous améliorer l’état de notre planète ? Ce sont les questions que nous nous posons tous, mais qui resteront en suspend jusqu’à ce qu’une solution s’offre à nous.

Mona Schiumerini et Naomie Razanoa

Cet article a été écrit dans le cadre du projet des 2nde 1 « Nourrir l’humanité » lors des cours d’EMC de N. Mergoux en collaboration avec AL Clément, professeure documentaliste.

Les voitures électriques, des voitures branchées !

L’objectif de l’Union Européenne de réduire les émissions de CO² d’ici à 2050, implique une décarbonisation à 95% des transports routiers.

En septembre 2009, l’Union Européenne et le G8 se sont mis d’accord pour réduire de 80% les émissions de CO² d’ici à 2050 afin d’en stabiliser le niveau dans l’atmosphère et pour s’assurer que le réchauffement climatique reste en dessous du seuil de sécurité de 2°C. Il faut ainsi réduire de 95% les émissions de carbone pour les transports automobiles d’ici 2050. L’utilisation des bio-carburants et l’introduction des motorisations électriques sont des solutions pour que cette décarbonisation se déroule dans de bonnes conditions.

Compte tenu de l’augmentation prévue du nombre de voitures particulières qui devrait atteindre 273 millions en Europe et 2,5 milliards dans le monde, la « décarbonisation » totale prendrait uniquement en compte des améliorations du moteur à combustion interne classique, lorsque l’utilisation de carburants alternatifs se révèle impossible. Des études comparatives des performances et des coûts entre des véhicules à motorisation alternative (Véhicules électriques à hydrogène, véhicules électriques à batterie et véhicules hybrides rechargeables) d’une part, et des véhicules classiques avec un moteur à combustion interne d’autre part, ont permis de tirer un certain nombre de conclusions.
Les effets positifs de la motorisation électrique sur la santé publique.
Les avantages des véhicules électriques vont au-delà de la décarbonisation des transports et de la sécurité énergétique pour tenter de réduire le pourcentage de pollution de l’air dans les grandes villes déjà fortement polluées. Les moteurs à combustion interne émettent non seulement du CO² mais aussi des polluants plus locaux (carbone, hydrocarbure…), tout comme les véhicules « diesel » qui émettent aussi des « suies ». Cela dégrade fortement la qualité de l’air dans les grandes métropoles et les empêche de respecter les objectifs environnementaux. Il a été prouvé que les véhicules électriques, quant à eux, ne produisent aucune émission du réservoir et ne représentent aucun danger, ni pour la planète, ni pour l’Homme.
D’autre part, le coût pour utiliser les voitures électriques serait bien moins élevé que pour les voitures à essence, si l’on compare le prix des deux sources d’énergie principales que sont l’électricité et le pétrole.
Et si les voitures électriques devenaient nos voitures de demain ?

CALLIER Marie et FONTAINE Valentine.
Ce travail a été réalisé lors des séances d’AP sur la revue de presse au CDI

Les biocarburants : un avenir certain ?

Le quotidien La Croix ainsi que la revue bimestrielle Energie & Développement Durable ont publié des articles concernant les biocarburants, sujet d’actualité et dont la fabrication et  l’utilisation   ne font  pas toujours l’unanimité.

L’article « La durabilité des biocarburants » publié en octobre/novembre 2010 par le magazine Energie & Développement Durable  évoquait déjà certains inconvénients et l’on apprend que la Commission européenne préconise par conséquent,  depuis juin 2010,  que les biocarburants ne soient pas fabriqués à partir de matières premières provenant de forêts tropicales, de zones récemment déboisées ou encore de zones abritant une grande biodiversité. Néanmoins elle encourage l’utilisation des biocarburants et contribuera à faire en sorte que ceux-ci soient durables et permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre d’au moins 35% par rapport aux combustibles fossiles.

L’article de La Croix du 10 septembre 2012 «  Les biocarburants de deuxième génération » met aussi  en avant les inconvénients majeurs de la fabrication des biocarburants dits biocarburants de deuxième génération, dont l’utilisation a été encouragée par les autorités dans  les années 2005/2006 à la suite de la flambée des prix, minimisant les dégâts environnementaux. Le coût des biocarburants étant trois fois plus élevé que celui des carburants ordinaires, les onze actionnaires se réuniront cette année afin de décider de la poursuite ou non de cette expérience  ainsi que des différents moyens pour réduire les coûts si cette expérience devait se poursuivre.

À l’inverse  en lisant l’article « Biocarburants, énergie éolienne, photovoltaïque », du magazine Energie & Développement Durable, publié celui-ci en mai/juin  2012, nous apprenons la création d’une plate-forme pour produire de l’énergie grâce aux micro-algues. La culture massive de certains micro-organismes pourrait mener à la production de biocarburants de troisième génération. L’institut d’excellence sur les énergies décarbonnées (IEED), piloté par l’INRA, souhaite réunir 200 chercheurs, ingénieurs et techniciens afin de développer, à l’horizon de 2020, des biocarburants propres et performants.

Avec un budget de 160 millions d’euros (dont 20% d’aides publiques), il s’agit de produire des molécules à haute valeur ajoutée grâce à des micro-algues utilisant les émissions de CO2 et les substances issues des rejets des activités humaines. L’INRA indique que, sans utiliser de terres arables, la filière des micro-algues s’inscrit dans une stratégie de recyclage et de valorisation des rejets issus de l’activité humaine.

Les nouvelles technologies de pointe permettront-elles de construire un modèle économique et environnemental viable ? Affaire à suivre…

                                               BIBET Anthony, BUGY Roland et DELAYE Fanny  2°7 et 2°5

Cette revue de presse a été réalisée à l’occasion des A.P de seconde avec Mme Novales, documentaliste.

Des algues pour un avenir meilleur

Nos voitures pourront-elles rouler aux algues ?

Voilà la question que pose Le Figaro du 30 novembre 2010 dans la rubrique sur l’environnement et le développement durable, dont le titre est : « Le biocarburant du futur ».

Tout au long de cet article, David Breger, journaliste, nous rapporte le témoignage d’Olivier Bernard qui est l’initiateur et le coordinateur du projet nommé Shamash. « C’est le premier projet en Europe  qui s’appuie sur sept laboratoires dans toute la France », nous informe le chercheur. « Nous cultivons les micro-algues dans de grands bassins en plein air ou en système fermé dans des photobioréacteurs ».

L’article « Une usine de biocarburant à base d’algues en Argentine » paru le 28 août 2010 dans Le Nouvel Observateur et signé Luis Andres Henao et Marine Pennetier montre, par ailleurs, que l’Argentine est le premier pays exportateur mondial de biocarburant. Selon Le Nouvel Observateur, la France est loin d’être la plus active dans la fabrication du biocarburant à base d’algues car à San Nicolas, une usine Oilfox vient d’ouvrir ses portes. Les micro-algues possèdent de nombreux avantages qui les caractérisent comme étant le meilleur biocarburant en cette période.

D’après Le Figaro, les micro-algues sont jusqu’à 30 fois plus productives, elles mobilisent moins de surface cultivable et leur production, hors-sol, ne rentre pas en compétition avec les cultures alimentaires. Elles ne possèdent  pas non plus de culture intensive et ne provoque aucune pollution des nappes phréatiques.

Le Journal de l’Environnement du le 12 novembre 2010 souligne, lui aussi, que l’exploitation de cette biomasse marine présente de nombreux avantages par rapport aux carburants fabriqués à partir de matière premières agricoles.

Elles retiennent mieux le CO2 que les plantes terrestres et peuvent produire jusqu’à 30 fois plus de litres d’huile par hectare et poussent deux fois plus vite !

De plus, ce nouveau biocarburant à base d’algues apparaît comme une alternative attrayante car il ne fait pas appel à des terres qui auraient pu être utilisées pour faire pousser des plantes alimentaires (on sait que l’utilisation de plantes comestibles pour produire du biocarburant est controversée). L’autre élément positif est que ces algues peuvent absorber le dioxyde de carbone émis par les usines. Le Figaro note cependant que ce projet en faveur de l’environnement et du développement durable est un projet difficile à réaliser en France car notre pays  ne bénéficie que d’un budget de 2.8 millions d’euros. Ceci explique notamment l’absence de réels engagements de la part des industriels dans le domaine des micro-algues. En Argentine ou aux Etats-Unis, les financements se comptent en milliards de dollars !

Des micro-algues miraculeuses ?

Ces micro-algues possèdent de nombreux avantages mais, malgré tout, certains chercheurs sont encore persuadés que ce nouveau type de biocombustible serait toutefois trop coûteux pour une production commerciale et nécessiterait de trop lourds investissements (Le  Figaro). De plus, comme le dit David Berger, journaliste à ce même journal, on ne peut pas faire l’impasse sur cet inconvénient car l’objectif majeur de ce nouveau biocarburant est justement d’être économique. Le but est en effet d’obtenir un carburant dont le prix est compris entre 0,50 et 1 euro ; or, actuellement, produire un litre coûte environ 10 euros.

Le Journal de l’Environnement reste, lui aussi, plutôt pessimiste quant à ce projet car il faudra encore attendre de nombreuses années avant de commercialiser ce nouveau biocarburant. Les recherches ne sont pas terminées puisqu’il faut encore étudier 200 000 espèces de ces minuscules organismes afin de trouver celle qui répondra au mieux à ce défi : être économique et utile à la préservation de l’environnement.

En conclusion, nous pensons, après l’analyse de ces trois articles, qu’il faut rester optimiste et que ce nouveau biocarburant pourrait changer notre vie et protéger la planète !

Perrine BRINGER (seconde 3), Jessica MUGUET et Clothilde EGRAZ (Seconde 1)

Cette revue de presse  a été réalisée au CDI avec Mme Novales, documentaliste.

Conférence de M. SILLION le Mercredi 11 Mars 2009 à la Maison de la Chimie Rhône-Alpes

A l’occasion de la cérémonie de remise des prix aux lauréats du concours régional des XXV ^ièmes Olympiades de la chimie, M. Bernard SILLION, directeur de rédaction au CNRS de la revue « CHIMIE ET SOCIETE », est venu présenter une conférence sur le thème des « BIOCARBURANTS ».

En introduction, M. SILLION s’est attaché à définir la CHIMIE comme ce qui sert à décrire la matière, inerte et vivante. Pour lui, la chimie est à la biologie ce que le solfège est à la musique.

• Quelles sont alors les missions de la chimie ?

Elles résident principalement en une compréhension de la matière et en une transformation de celle-ci ; cependant, de nos jours, de nouveaux objectifs associés à des besoins nouveaux conduisent la chimie à évoluer.

Cette évolution aurait pour origine la raréfaction des matières premières ainsi que le réchauffement climatique, mais M. SILLION tient à rappeler à propos de ce dernier, qu’il y a déjà eu des réchauffements climatiques à raison de cycles d’environ 140 000 ans, dont l’origine est la décroissance, de manière périodique, de la distance Terre – Soleil entraînant le réchauffement de la surface de notre planète. Cependant, la cause principale du réchauffement reste l’activité humaine et notamment les rejets de plus en plus importants depuis le siècle dernier de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, CO₂. Il existe des moyens naturels d’éviter ces rejets, comme la photosynthèse des végétaux qui utilise le CO₂ et l’eau en présence de lumière pour former du glucose et du dioxygène. La biomasse, (organismes végétaux et animaux vivants), se régénère en consommant le CO₂, par photosynthèse, à raison de 45% de carbone par an. D’autre part, cette biomasse est une importante source d’énergie

On compte parmi les principaux responsables de l’augmentation du taux de CO₂ les raffineries de pétrole utilisant des combustibles fossiles à l’origine de ces émissions. La consommation d’énergie de ces raffineries est d’environ 11000 kWh ce qui est relativement considérable. Elles consomment par an environ 3,5 milliards de tonnes de pétrole. On considère actuellement que les réserves de pétrole sont de 160 milliards de tonnes ce qui nous permettrait de tenir encore 40 à 50 ans en ne modifiant pas nos modes de consommation.

De ce fait, on constate un véritable enjeu en ce qui concerne la raréfaction des matières premières. Il faut tenir compte cependant du renouvellement des ressources en pétrole qui s’effectue naturellement.

Par ailleurs, toutes les ressources ne sont pas épuisées lorsqu’il s’agit du carbone : il reste du charbon (laissé à l’abandon par suite de reconversion au siècle dernier d’une industrie minière en une industrie axée vers le pétrole essentiellement), du gaz naturel (méthane CH₄) et des hydrates de méthane (stables dans certaines conditions de température et de pression, on ne sait pas actuellement comment les exploiter, emprisonnés dans un dodécaèdre de glace et situés entre 600 et 1000 mètres de profondeur)

Les ressources ne manquent pas, certes, mais restent peu exploitées par manque d’intérêt et d’approfondissement des techniques qui permettraient de le faire.

• Quelles démarches doit – on entreprendre ?

Il faut développer une chimie plus durable, accroître et diversifier l’utilisation des matières premières et développer les biocarburants. Le terme de « chimie durable » désigne une chimie qui se doit de répondre à nos besoins. En 1990, par exemple, aux Etats-Unis, le programme EPA a lancé un mouvement de chimie verte qui avait pour objectif de développer les technologies chimiques pour éviter les dangers.

Dans cette avancée, l’influence de certaines organisations, telles que l’ONU, est majeure et, plus récemment, il faut citer le programme REACH : programme à dimension européenne dont les objectifs sont d’enregistrer les produits et d’évaluer les risques qu’ils représentent sur la vie humaine et sur l’environnement ; c’est ainsi que sont répertoriées plus de 30 000 espèces chimiques, et qu’au 1^er juin 2007, au niveau européen, un règlement a été rédigé, précisant sept objectifs, dont la protection de la santé humaine et la diminution des expériences sur les animaux. En bref ce programme représente une voie nouvelle pour le développement futur de l’industrie chimique et de l’innovation.

• Où en est l’avancée des démarches pour une chimie durable ?

On compte désormais « les douze commandements de la chimie verte », parmi eux on trouve :

– une volonté de réduire les déchets en en produisant un minimum. Il s’agirait de procéder à des réactions chimiques permettant de mettre en jeu des réactifs ayant pour produit une seule espèce chimique (soit : A+B→AB et non pas A+B→AB + C) ;

– limiter les dépenses énergétiques ;

– rechercher des matières premières renouvelables ;

– rechercher des réactions catalytiques ;

– rechercher davantage de produits de synthèse biodégradables (qui ne persistent pas dans la nature) ;

– travailler en continu pour éviter les stockages.

Les résultats attendus sont principalement :

L’enjeu ici serait d’utiliser pour une même chimie d’autres sources que le pétrole, on pense :

– aux gaz de synthèse produits à partir d’une oxydation partielle du méthane. D’autre part, les Chinois travaillent efficacement à la valorisation du charbon dont ils font le monopole de l’industrie, ils réfléchissent à sa liquéfaction.

– à réduire CO₂ par C selon l’équation : CO₂ +C → 2 CO.

– à réintroduire le CO₂ dans la chimie par d’autres techniques comme celle de la synthèse du méthanol CH₃OH mais pour ce faire il faut des réactions exothermiques (libération d’énergie) ; or certaines sont endothermiques (absorption d’énergie, par exemple : CO₂ + CH₄ → 2 CO + 2 H₂).

Toutes ces réactions ont été mises à l’écart après l’arrivée du pétrole mais sont sur le point d’être remises au goût du jour.

M.SILLION a aussi évoqué:

– Le gaz dihydrogène H₂, il est obtenu à 96% à partir de la matière fossile et à 4% par électrolyse de l’eau ; le problème est alors l’importance du coût de l’électricité consommée.

– Les agro-ressources : la question alors est de savoir comment les utiliser. Par exemple, lorsqu’il s’agit de tensioactifs (molécules qui s’organisent à l’interface de deux autres et favorise l’émulsion ; exemple de la moutarde dans une sauce vinaigrette, du jaune d’œuf dans une sauce hollandaise, du savon dans l’eau…), leur intérêt est d’abaisser la tension interfaciale entre deux phases non miscibles.

En Inde, beaucoup de ressources renouvelables sont créées à partir de ressources naturelles.

– Les agro-polymères, tels que la cellulose (produite à raison de 6 millions de tonnes par an pour la chimie, fibres cellulosiques), l’amidon (produit à 35 millions de tonnes par an, polymère biodégradable, amorphe très utilisé pour les emballages et les films), le PLA (l’acide polylactique qui se développe fortement, obtenu par fermentation du sucre ; il n’est cependant pas entièrement naturel) : il faut progresser dans le développement de ces agro-polymères ; en effet les polymères sont présents dans les emballages, le BTP, ils représentent 13% du poids d’une auto, or actuellement, sur les 6,72 millions de tonnes de déchets produits seulement 300 000 tonnes sont renouvelées.

– Les biocarburants mythe ou réalité ?

On entend énormément parler des « biodiesels ». Le fait qu’ils soient des triesters leur donne un poids moléculaire élevé qui limite leur utilisation aux tracteurs lourds : ils seraient inadaptés à des moteurs de voitures.

La référence énergétique pour l’utilisation des carburants est le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur ; sans compter l’eau). L’ester par exemple possède un petit PCI ce qui le rend intéressant d’un point de vue énergétique.

L’obtention du Biodiesel se fait avec un coproduit le glycérol (1,2,3 propane triol) qui sert aussi à une autre polymérisation, ce qui donne un avantage à la production du biodiesel, mais le glycérol à éliminer est fragile, il faut donc trouver des solutions.

Par ailleurs, l’éthanol est largement utilisé en tant que carburant au Brésil car il empêche les rejets de CO₂ (40% des voitures là-bas utilisent l’éthanol). Cependant sa production se fait à partir de la canne à sucre dont l’étendue de la production provoque la déforestation. De plus, l’éthanol possède un fort PCI ce qui implique que pour une même puissance il est nécessaire d’utiliser une quantité beaucoup plus importante d’éthanol que d’essence. Il en découle que, si on veut utiliser l’éthanol de façon plus importante en tant que carburant, il sera nécessaire de trouver un autre moyen de le produire et une autre biomasse que le sucre.

On peut penser à la biomasse non liée à la culture traditionnelle comme les dérivés lignocellulosiques issus des plantes entières, il faudra séparer les ligneux des dérivés mais, là encore, le PCI inadapté aura pour conséquence une consommation trop importante de ces plantes.

• La question qu’il faut se poser en conclusion : est-ce raisonnable de développer les agro-carburants ?

Leur production nécessitant 120% du territoire, nous avons la réponse. Il ne serait plus possible de nourrir les 9 milliards d’habitants de la planète prévus pour 2050.

M. SILLION a alors cité Antoine DE SAINT EXUPERY : « Pour ce qui est de l’avenir, il ne s’agit pas de le prévoir mais de le rendre possible »

30% seulement du gisement pétrolier sont utilisés, on peut tenir mieux partie des ressources fossiles en développant d’autres techniques, par exemple en injectant du CO₂ fluide super critique pour dissoudre le pétrole.

Puis M. SILLION a précisé que dans le domaine des énergies, il ne faut pas rêver, en nous indiquant qu’une éolienne ne produit qu’un millième de l’énergie nucléaire, que, pour produire 100W par l’énergie solaire, il faut disposer de un mètre carré de panneaux. Il regrette que le projet de la centrale Super Phénix ait été abandonné.

Enfin, au terme de sa conférence, M. SILLION souligna: « Manger ou conduire il faut choisir ! »

Mariannik MADEC (professeur de physique et chimie en TS) et Sophie SORNET (élève de TS)