Sur la route des vacances, les automobilistes au volant d’une voiture essence ne manqueront pas de faire étape dans des stations-service équipées de pompes SP95-E10. Certains se demanderont alors si leur véhicule est bien compatible avec ce carburant. Pour la quasi totalité des voitures mises en circulation après 2000, et même antérieurement pour certains modèles, la réponse est « oui » ! Mais au fait, pourquoi et comment ? Explications.
Qu’il soit de « première » ou de « deuxième » génération, le bioéthanol est un produit rigoureusement identique : il est, et restera à l’avenir, de l’alcool brut déshydraté (lien vers le dossier « comment fabrique-t-on le bioéthanol ») que l’on incorpore d’ores et déjà, dans des quantités variables, dans l’essence sans plomb. La seule différence réside dans les matières premières agricoles qu’on peut utiliser pour le produire.
Une matière première diversifiée et abondante
En effet, le principe de fabrication du bioéthanol actuellement mis en œuvre repose sur la transformation des sucres contenus dans les parties nobles de la plante : racines de betterave, grains de céréales, tige de canne à sucre. Le process de seconde génération repose, quant à lui, sur la transformation de la cellulose et de l’hémicellulose (voir ci-dessous) contenues dans les matières végétales. Cela permet d’utiliser toute la plante : par exemple, pour la betterave, d’utiliser à la fois les racines et les feuilles.
Mais cela permet aussi d’élargir le champ des matières premières végétales exploitables, depuis les déchets forestiers ou les pailles de céréales jusqu’aux plantes herbacées riches en ligno-cellulose telles que le miscanthus ou le switchgrass. Ces deux plantes offrent notamment de multiples avantages car ce sont des cultures ayant de bons rendements à l’hectare, ne nécessitant pas d’intrants (engrais, produits phytosanitaires) et offrant un écosystème accueillant pour la faune locale. De plus, elles peuvent être cultivées sur des espaces non utilisables pour les cultures alimentaires (taillis…). Enfin, la grande diversité des biomasses végétales mobilisables permet d’optimiser la gestion des ressources tout au long de l’année, en fonction des cycles de culture et des périodes de récolte.
Un double défi technique
Deux étapes sont nécessaires pour traiter cette biomasse avant de pouvoir procéder à sa distillation. La première, dite de « prétraitement », consiste à fragmenter les composants de la plante pour désolidariser la cellulose et l’hémicellulose de leur enveloppe de lignine – composant non transformable qui donne sa résistance à la plante – afin de les rendre accessibles à la fermentation. En effet, la cellulose et l’hémicellulose sont des glucides (ou sucres) complexes, c’est-à-dire constitué d’une longue chaîne de molécules. Comme tous les glucides, ils peuvent être transformés en alcool sous l’action de la fermentation, mais à la différences des glucides simples (comme le saccharose contenu dans les racines de betteraves), les molécules des celluloses sont plus difficiles à fermenter.
Afin de cisailler ces molécules complexes pour en faire des sucres simples accessibles à la fermentation, on utilise des enzymes, d’où le nom de voie « enzymatique » qui qualifie l’éthanol de seconde génération (voir encadré ci-contre). Ces sucres sont ensuite fermentés par des levures afin d’obtenir un vin prêt à être distillé. La distillation s’effectuant de manière identique – dans les distilleries utilisés pour le bioéthanol actuellement produit – c’est donc en amont de la distillation que résident les deux grands défis du procédé de seconde génération : dans la mise au point des enzymes adaptées à la fragmentation des molécules et dans la sélection des levures permettant d’atteindre un rendement de fermentation élevé, et cela pour chaque matière première utilisée.
Bioéthanol et biodiesel : 2 filières distinctes
« Biocarburants de deuxième génération » est un terme générique qui désigne deux filières fondées sur la valorisation intégrale de la biomasse mais faisant appel à des techniques bien distinctes. L’une, appelée voie « thermochimique » ou « Biomass To Liquids » (BTL) est dédiée à la fabrication de biodiesel et de kérosène obtenus à partir d’une biomasse gazéifiée.
L’autre, appelée voie « biochimique » ou « enzymatique », vise à produire du bioéthanol, destiné aux moteurs essence, par distillation de l’alcool issu de la fermentation des sucres contenus dans la cellulose des plantes. Si la voie thermochimique représente une rupture complète avec la première génération de biodiesel (qui est actuellement fabriqué à partir d’huiles végétales), la voie enzymatique inscrit la seconde génération de bioéthanol dans la continuité de la première dans la mesure où elle mobilise une technique (fermentation-distillation) et un outil industriel (distilleries) existants.
En savoir +
> Sur la présentation du Projet Futurol et des partenaires associés à ce projet.
http://www.projet-futurol.com/
> Sur la structure de recherche et développement ARD, spécialisée dans la valorisation des ressources agricoles non-alimentaires et associée au Projet Futurol.
http://www.a-r-d.fr/
Frédéric Martel,
Directeur de Procéthol 2G-Projet Futurol
« Le Projet Futurol entre, en juin 2011, dans sa phase « Pilote ». Tout ce qui a été expérimenté avec succès au cours des trois précédentes années en laboratoire et de manière séparée, est désormais regroupé dans un process industriel intégré, mais en modèle réduit. Cette étape revêt une importance capitale car elle nous permettra d’évaluer si la fabrication de bioéthanol
de seconde génération a véritablement un sens aux plans technique, économique et environnemental. Les avancées obtenues avec nos partenaires dans les domaines clés que sont les technologies de prétraitement, l’optimisation des enzymes ou encore la sélection des levures nous rendent optimistes pour la suite du Projet et son entrée en phase prototype. »
Futurol, phase 2
Lancé en 2008, le Projet Futurol regroupe l’ensemble des acteurs concernés par le développement de la filière bioéthanol de seconde génération : agriculteurs, industriels, pétroliers, chercheurs, partenaires institutionnels, scientifiques et financiers… Sa mission est de développer, valider et mettre sur le marché un procédé, des technologies et des produits (enzymes, levures) permettant de fabriquer du bioéthanol de seconde génération, à prix compétitif, à partir de différentes biomasses en intégrant une logique de développement durable sur l’ensemble de la chaîne de production, du champ à la roue.
Le Projet se déroule en trois étapes conduisant à l’industrialisation du procédé : une phase d’études, recherche, développement et expérimentation (laboratoire), une phase de mise en situation du procédé dans un site pilote (spécialement construit dans le cadre du Projet Futurol), une phase de mise en œuvre dans une unité prototype (unité industrielle de taille réduite) permettant de simuler une production à échelle industrielle. Les multiples techniques et solutions explorées déboucheront sur l’élaboration d’un « livre de recettes » permettant de traiter chaque type de biomasse. Protégées par des brevets, ces recettes représentent pour la France, sur la scène internationale, une avance décisive dans la production de biocarburants de seconde génération.