Les bioraffineries ont-elles un avenir ?

Faut-il miser sur le bioraffinage ? Alors que le marché des produits biosourcés devrait doubler dans 5 ans (d’après un rapport du LMI) et que le marché mondial des bioraffineries se prépare à afficher une croissance insolente de 8.93% par an jusqu’à 2018, on pourrait croire que tous les voyants sont au vert. Pourtant, les bioraffineries peinent à imposer leurs produits face à leurs homologues issus de la pétrochimie. En cause, une réalité économique impitoyable. « Même le procédé le plus « vert » possible ou biosourcé échouera à détrôner son équivalent pétrosourcé s’il n’est pas compétitif au niveau du prix » résume Franck DUMEIGNIL, Directeur de l’unité de catalyse et de chimie du solide de l’université de Lille 1 et  coordinateur du projet européen EuroBioRef.  Seuls les biosourcés à haute valeur ajoutée pourront espérer s’affranchir de cette contrainte. 

En Europe, aux freins de nature économique vient s’ajouter la réglementation REACH qui impose de faire certifier toute nouvelle molécule. Les frais afférents aux divers tests requis sont rarement supportables par une PME. Mais la chimie verte peut compter sur un contexte favorable. Le besoin de remplacer des produits issus de la pétrochimie par des produits biosourcés aux mêmes propriétés est réel. Les directives européennes visent d’ailleurs à incorporer 10% de biocarburant d’ici à 2020 et l’industrie chimique française s’est engagée à utiliser 15% de matière première d’origine végétale dès 2017. Il serait possible de remplacer un tiers des hydrocarbures fossiles en transformant la biomasse. C’est là que l’arrivée de la filière lignocellulosique est déterminante. Alors que la bioraffinerie de 1ère génération était en concurrence directe avec l’alimentation humaine et animale, celle de 2ème génération propose de convertir la lignocellulose, composée de lignine, d’hémicellulose et de cellulose.

« Autre difficulté, si les  technologies existent, les sortir de l’intimité du laboratoire coûte extrêmement cher. La réalisation d’un démonstrateur nécessite le soutien d’un industriel solide car le risque est réel, et les aides publiques manquent » déplore-t-il. Les bioraffineries sont d’ailleurs plus nombreuses en Amérique du nord, aidées par des politiques de soutien. En 2010, l’Europe accepte de financer à hauteur de 23.5 millions le projet European multilevel integrated biorefinery design for sustainable biomass processing (EuroBioRef) dont le but est d’élaborer une nouvelle raffinerie intégrant l’ensemble des processus de transformation de la biomasse. Terminé en 2014, ce projet incluant 29 partenaires européens a permis de déposer 21 brevets. Les résultats ont permis d’optimiser les biotechnologies pour produire des molécules plateformes à partir de glycérol et d’hydrolysats de biomasse. Une usine pilote est sortie de terre en Norvège, capable de traiter 50kg de matière lignocellulosique sèche chaque heure.

L’un des principaux obstacles techniques que doit surmonter le bioraffinage réside dans la séparation. Culturellement, les différents utilisateurs préfèrent travailler avec un composé unique, aux propriétés bien définies plutôt qu’avec des mélanges. Or, par définition la biomasse est une matière première hétérogène, puisque variable en fonction des saisons, de la météo, de la sorte de plante…Néanmoins, concernant la production de biocarburants, le projet BioTfuel illustre bien l’évolution des mentalités. Ce projet de production de biocarburants de 2ème génération par la voie thermochimique a pour objectif de développer une chaîne de procédés dédiée à la production de biogazole et de biokérosène disponibles sur le marché dès 2020. Pour y arriver, BioTfuel mise sur le cotraitement, c’est-à-dire le traitement d’une large gamme de ressources, biomasse et fossile en même temps. Le produit final est donc un mélange de carburant d’origine fossile et de biocarburant, dont la teneur sera variable. Cette flexibilité permet à la fois d’améliorer le rendement et d’abaisser les couts de production. La technologie de gazéification appliquée aux matières fossiles devra être adaptée à  l’injection de biomasse. Total, associé à ce projet, s’est aussi engagé dans Futurol, afin de développer un procédé de production d’éthanol par voie biologique à partir de différentes biomasses. Cette fois, les sucres sont extraits de la biomasse puis fermentés pour se transformer en éthanol. L’installation pilote est basée à Pomacle-Bazancourt. A terme, l’usine pourrait produire 500L d’éthanol chaque jour.

De son côté, l’INRA a développé un nouveau procédé de fractionnement de la biomasse ligno-cellulosique. Celle-ci étant particulièrement variée, la phase de prétraitement est souvent coûteuse, bien qu’elle soit un préalable essentiel aux étapes suivantes que sont l’hydrolyse enzymatique pour la production de sucres et la fermentation transformant les sucres  en bio-éthanol. Les chercheurs de l’Inra proposent de réaliser tout d’abord une étape de broyage ultrafin, suivie d’une étape de séparation électrostatique. De la paille a ainsi pu être fractionnée en plusieurs parties enrichies en cellulose et en lignine-hémicellulose. Cette approche par voie sèche sans traitement chimique ni effluent a fait l’objet d’un brevet et s’applique au bois, aux sous-produits agricoles ou encore aux cultures ligno-cellulosiques.

Autre axe d’innovation, la catalyse hybride, censée combiner les atouts des catalyses chimiques et enzymatiques. REALCAT, plateforme intégrée appliquée au criblage haut débit de catalyseurs pour les bioraffineries hébergée à Centrale Lille, est dédiée au développement de catalyseurs pour les bioraffineries.  « Les molécules issues de la biomasse sont plus réactives que celles issues de la pétrochimie. Loin d’être un avantage, ce comportement nécessite une attention particulière lors du process pour éviter qu’il ne s’emballe. » indique Franck Dumeignil.

Si aujourd’hui les produits issus du bioraffinages ne sont pas compétitifs avec leurs homologues pétrosourcés, le besoin d’indépendance vis-à-vis du pétrole motive des investissements qui pourraient bien changer rapidement la donne.

Par Audrey Loubens