Les biocarburants de troisième génération

Les recherches scientifiques et l’étude de la faisabilité industrielle de la mise en œuvre des biocarburants de troisième génération sont nées des polémiques provoquées par les biocarburants de 1ère génération et de l’industrialisation à court terme des biocarburants de deuxième génération.Ces trois générations de biocarburants ont en commun d’être des énergies non fossiles, renouvelables et donc permettent de répondre à l’épuisement des ressources fossiles. Toutefois, la particularité et les avantages de la dernière génération de biocarburant peuvent s’apprécier notamment à travers trois paramètres :

Les émissions globales de GES (gaz à effet de serre) nécessaires à la production de biocarburant ;
L’efficacité énergétique pour produire le biocarburant c’est-à-dire la quantité d’énergie produite rapportée à la surface nécessaire pour sa production ;
Et la concurrence éventuelle des dispositifs de culture vis-à-vis de cultures agricoles pouvant servir à l’alimentation humaine ou animale

Le tableau ci-dessous synthétise les performances de différentes générations de biocarburants en fonction des paramètres susmentionnés :

La première génération de biocarburant

Origine de la production

Les biocarburants de première génération sont produits à partir d’amidon ou d’huile végétale provenant de graines de blé, de colza ou de tournesol.

Produit final

L’amidon du blé est fermenté pour donner du bioéthanol. Les graines de tournesol ou de colza sont pressées pour produire de l’huile végétale qui peut être utilisée pour la fabrication de biodiesel.

Rendement de production

Les rendements énergétiques sont de l’ordre de 1 à 4 TEP (Millions de Tonnes Equivalent Pétrole)/ha/an.

Inconvénients

Les matières premières utilisées pour produire ce type de biocarburant peuvent être utilisées dans une chaîne alimentaire animale ou humaine ; par conséquent ils entrent en concurrence directe avec celle-ci. De plus, le bilan énergétique et les émissions de CO2 liés à la production de cette génération de biocarburant ne sont pas toujours très favorables à cause notamment de l’énergie nécessaire à leur extraction (par exemple : chauffage pour la distillation du bioéthanol) La deuxième génération de biocarburant

Origine de la production

La production de la seconde génération de biocarburants peut être réalisée à partir d’une variété importante de cultures non alimentaires. Il s’agit notamment de la biomasse des déchets, les tiges de blé, de maïs, du bois, de cultures de biomasse fibreuse (par exemple le miscanthus) ou de macroalgues. Ces biocarburants (aussi appelés « 2G ») peuvent être produits selon deux voies : enzymatique ou thermochimique.

Produit final

Les produits finaux peuvent du bioéthanol, du biodiesel, du biohydrogène ou du biogaz.

Rendement de production

Les rendements sont très variables mais peuvent atteindre 3,5 à 5 TEP/ha/an.

Inconvénients

Les procédés de type gazéification manquent encore de référence et de retour d’expériences industrielles. Cette génération de biocarburant ne permettrait pas encore de couvrir l’ensemble des besoins en carburant. La troisième génération de biocarburant

Origine de la production

Les biocarburants de troisième génération sont principalement produits par des microalgues. On distingue deux façons de les cultiver. D’une part avec des procédés dit « intensifs » où les microalgues croissent dans des photobioréacteurs fermés où l’on contrôle les paramètres physico-chimiques et d’autre part, les procédés dit « extensifs » dans des bassins en extérieur. Le milieu de culture circule grâce à des roues à aubes. Les éléments nutritifs sont apportés de manière à garantir, dans les conditions standards, une croissance optimale des algues. Un bullage assure l’apport en CO2. Ces systèmes, de part leur caractère ouvert, sont très sensibles à la contamination.

Produit final

Les microalgues peuvent subir différentes transformations pour être valorisées en biocarburant. Elles peuvent accumuler des acides gras jusqu’à 80 % de leur poids sec, permettant d’envisager des rendements à l’hectare supérieurs d’un facteur 30 aux espèces oléagineuses terrestres. Ces acides gras doivent être extraits puis trans-estérifiés pour produire du biodiesel. D’autres espèces de microalgues peuvent contenir des sucres et ainsi être fermentées en bioéthanol. Enfin, les microalgues peuvent être méthanisées pour produire du biogaz.

Rendement de production

Le rendement et la production de ces microalgues peut être supérieur aux végétaux terrestre du fait d’un taux de photosynthèse plus important, d’une culture annuelle et de concentration en CO2 plus importante. En effet, le CO2 peut être capté par exemple dans les fumées de centrales thermiques ou d’incinérateurs. Le rendement de production peut atteindre 20 à 40 TEP/ha/an [1].

Inconvénient

La mise en œuvre industrielle de la production de biocarburant à partir de microalgues reste à démontrer. Un tableau synthétisant une partie des particularités des trois générations de biocarburants est proposé ci-dessous :

Sylvain Frédéric est directeur Recherche et Développement de Naskeo Environnement.

Notes :

[1] Extrapolation à partir de données de réacteur pilote industriel

nefaa
3 novembre 2019 at 22 h 32 min
il faut qu’en développe la 5 ieme generation en se basant sur les algues
j’ai l’idee actuelement mais j’ai besoin d’une equipe et un labo pour la developper
Greg
12 mai 2019 at 9 h 27 min
Bonjour, serait il possible d’avoir le tableau cité a la fin de l’article car il n’apparait pas, merci d’avance
Aladino2o8
11 janvier 2017 at 22 h 40 min
Comment se fait il que la 3eme génération de ethanol ne prenne pas en France
Pourquoi les pétroliers ne développent pas ce carburant aux qualités écologique et economique