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En cette période de hausse aiguë de l’énergie, les biocarburants de seconde génération sont attendus avec une impatience redoublée. Mais malgré le prix d’achat modique des matières premières (pailles, bois, miscanthus…), ils sont encore loin d’atteindre la compétitivité de la première génération. La matière lignocellulosique est difficile à travailler et les procédés de transformation sont encore nouveaux. L’envolée du baril de pétrole lui donne l’occasion de lancer de nombreux projets qui, jusqu’ici, n’aboutissaient pas.
Les objectifs fixés par Bruxelles n’y suffisent pas, ni la demande de l’industrie aéronautique. Jusqu’à fin février, les milieux économiques estimaient que l’heure des biocarburants de seconde génération (2G) n’était pas encore venue, même si leur avènement était fortement souhaité depuis la crise alimentaire mondiale de 2007-2008 et en raison de leur contribution à la décarbonation.
Le premier point faible de la biomasse non alimentaire, c’est son volume, et la taille des outils industriels que cela induit. En effet, cette matière est beaucoup moins dense en énergie mobilisable que la biomasse issue de cultures alimentaires (blé, maïs, betterave, colza), reconnaissent les professionnels. Elle est formée par les tissus de soutien de la plante, alors que la biomasse alimentaire est composée des organes de réserve des plantes, rappelle Nicolas Rialland, chargé des affaires publiques à la Confédération générale des planteurs de betteraves (CGB). Pour alimenter des usines de biocarburants en biomasse lignocellulosique, il faut donc drainer « des quantités gigantesques de biomasse ».
Dans la voie thermochimique par exemple, les investissements peuvent s’élever de 300 M€ à 1 Mrd €, selon Jean-Philippe Héraud, ingénieur chef de projet du programme BioTfueL, programme d’industrialisation de la voie thermochimique. Par comparaison, une unité de raffinage pétrolier coûte 50 M€ à 100 M€, indique-t-on par ailleurs à l’Ifpen. D’après les calculs du pétrolier Shell, la principale explication des surcoûts de production des biocarburants 2G tient donc aux « capex », les dépenses d’investissements industriels.
Pour limiter ce problème, chercheurs de l’Ifpen et industriels étudient la possibilité de multiples petites unités pour la phase de torréfaction au plus près des ressources de biomasse, et de réserver uniquement le traitement de gazéification et de synthèse du gaz en biokérosène et biogazole dans de grandes unités peu nombreuses.
Des rendements plus faibles
Corolaire des volumes importants, les procédés sont peu efficients. « En 1G on parvient à produire des vins contenant 100 à 150 grammes d’éthanol par litre. En 2G, on atteint 50 grammes par litre », explique Gilles Ferschneider, ingénieur de recherche à l’Ifpen, chef de projet production d’éthanol 2G. Effectivement, le grain de blé contient 65 % d’amidon, le maïs près de 70 %, alors que la paille contient 35 à 40 % de cellulose et le bois 45 %, le reste étant de l’hémicellulose et de la lignine.
« La matière cellulosique est moins dense, ses sucres sont moins accessibles que les sucres de grains de céréales, et de plus le substrat de sucres nécessite plus de travail de purification », étaye Frédéric Martel, directeur de la R & D à l’Européenne de biomasse et ancien directeur du projet Futurol d’éthanol cellulosique sur le site de Pomacle-Bazancourt (Marne). « On pourrait penser que travailler avec de la biomasse non comestible revient moins cher, mais cela mérite d’être regardé à deux fois », note-t-il.
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Les faits parlent : peu de projets industriels ont vraiment démarré. Certains ont été abandonnés, d’autres ne donnent plus de nouvelles. « La plupart des projets qui se sont retirés ont abandonné en raison de problèmes techniques, comme l’abrasion des équipements », signale Frédéric Martel. Dans la partie amont du procédé de production, au stade du pré-traitement de la biomasse, en l’occurrence la paille, plus d’un industriel aux États-Unis a eu des surprises, raconte Bernard Chaud, fondateur de la société de biotechnologies industrielles française Global bioenergies : tuyaux bouchés par une matière trop compacte, cailloux, voire lapins morts ramassés pendant la récolte.
Pivots vers la cosmétique ou la pharmaceutique
De nombreux pilotes de biocarburants 2G existent, mais la plupart n’ont pas jusqu’à présent prouvé leur rentabilité commerciale. La majorité sont des projets ou des démonstrateurs. Du coup, la rentabilité des biocarburants 2G n’étant pas assise, des entreprises de R & D vont vers la valeur ajoutée. En France, c’est Global bioenergies qui, parallèlement à ses recherches sur les hydrocarbures pour biocarburants de spécialité (additifs releveurs d’octane pour moteurs de voiture et biocarburants pour avions), produit des cosmétiques avec de l’isobutène biosourcé.
Aux États-Unis, la société américaine de biotechnologie Amyris, qui avait constitué une société mixte avec Total au début des années 2010 pour produire des biocarburants 2G, a abandonné cette activité pour fabriquer des produits pharmaceutiques et cosmétiques. Antérieurement, c’est la société française de R & D Deinove qui a mis en sourdine ses recherches sur les biocarburants 2G pour se lancer dans la pharmacie bioindustrielle.
L’inflation actuelle pourrait changer la donne. Les prochains mois montreront si ces obstacles peuvent être levés, face à la nécessité.
« On pourrait penser que travailler avec de la biomasse non comestible revient moins cher… »
Vers des enzymes moins chers pour l’éthanol cellulosique
D’autres projets verront le jour aussi prochainement avec un abaissement des coûts des enzymes, facteur important dans l’équation économique de l’éthanol cellulosique : une entreprise californienne d’éthanol 2G est prête à acquérir la technologie de la start-up française Algentech, située au Génopole d’Evry, pour produire elle-même les enzymes qu’elle utilise, au lieu de les acheter sur le marché mondial.
Alors que le moyen classique de produire des enzymes est de faire travailler des levures, la voie qu’explore entre autres Algentech, et qui séduit les utilisateurs d’enzymes, est une méthode de production à haut rendement à partir du chloroplaste des cellules des plantes. Pour cela la start-up cultivera des lentilles d’eau, une plante qui double sa biomasse toutes les 24 heures, dans un démonstrateur qu’elle devrait construire à Saclay. Si cette méthode réussit, le coût des enzymes, qui était jusque-là un frein au développement de l’éthanol par la voie biochimique, ne sera plus prohibitif, et on peut imaginer l’éclosion de projets.