le bioethanol ; essor d’une nouvelle filière agro
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Microsoft PowerPoint - Ing21emeCNAM07062007agro-industrielle de
production de biocarburant
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CNAM - 07.06.2007JL. BARET
Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Biomasse et Biocarburants - Le « totalitarisme » des énergies fossiles - Le déséquilibre des consommations énergétiques - Parts des débouchés du pétrole dans le monde - La consommation d’énergie dans l’UE - Parts et prévisions des consommations d’énergie da ns l’UE - Comparatif des contenus énergétiques et des émissi ons de CO 2 - Les émissions de CO 2 - Les limites des énergies fossiles - Perspectives pour la biomasse
- Les faits marquants - L’évolution de la législation européenne « livre bla nc » - « « « livre vert » - Directive « Biocarburants » 2003-30 - Directive « Taxation de l’énergie » 2003-96 - Stratégie de l’UE en faveur des Biocarburants – fév rier 2006 - Directive « Qualité des carburants » 1998-70 - Conseil européen mars 2007
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CNAM - 07.06.2007JL. BARET
Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Principaux constituants de la biomasse - Typologie des biocarburants - Les filières des biocarburants - Production mondiale de biocarburants - Répartition et évolution des capacités de producti on d’éthanol - Voies de la filière bioéthanol - Comparatif des rendements potentiels en éthanol - Les bilans matières dans la production d’éthanol - Bilans énergétiques 1 - « « suite - Bilans GES
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CNAM - 07.06.2007JL. BARET
Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Les engagements de la France - Le chiffrage des engagements - Estimation des besoins agricoles (2010) - Les coûts de production de l’éthanol - Les dispositions en faveur des biocarburants en Fr ance - Ethanol ex blé - Schéma de production BCE - Vue de l’usine BCE à Provins - Les usines de bioéthanol en France - Le projet SMBE
- Les développements - Biomasses lignocellulosiques - Transformations des biomasses lignocellulosiques ( bioraffineries) - Production d’éthanol lignocellulosique - Le programme du DOE (USA)
- Conclusions
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Biomasse et Biocarburants • Les biocarburants sont des carburants obtenus à par tir de biomasses
• La biomasse, c’est la fraction biodégradable, des p roduits, déchets et résidus provenant de l’agriculture, de la sylviculture, des déchets industriels et municipaux
• La biomasse constitue une source d’énergie et de co mposés organiques renouvelables
1 - Photosynthèse : CO 2 + H2O biomasse
2a - Combustion : biomasse + O 2 CO2 + H2O
2b - Fermentation : biomasse biocarburant
biocarburant + 0 2 CO 2 + H2O
• Cycle naturel du carbone et bilan neutre par rappor t au CO2
6
• Demande mondiale d’énergies primaires ~ 9,5 Gtep. ( 1tep = 42GJ ).
• Consommation d’énergies primaires (%) dans le monde (AEI. 2003)
Pétrole 41
Gaz 21 Energies fossiles > 80 % Charbon 21
Nucléaire 7 Hydraulique 3 Renouvelable 1 Autres (petits bois, tourbes) 6
• A plus ou moins long terme : scénario 2030
- Demande croissante 1,7 à 1,9 % par an : 15 à 16 Gt ep dont pétrole 5,8 à 6 Gt/an (35 à 40 %)
- Raréfaction des énergies fossiles - Accroissement des émissions de CO 2
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tep / habitant / an
Transports 50
Chauffage 25
Electricité 10
Pétrochimie 8
Agriculture 3
Autres 4
95 % des déplacements sont effectués à l’aide du cou ple produit pétrolier - moteur à explosion
Avantages des produits pétroliers pour les transpor ts
- Liquides
• 1 132 M tep (2003)
• dont Produits pétroliers 42 %
Gaz 24 %
Electricité 20 %
Objectif UE 2020 atteindre une part de 20 % d’én ergie renouvelable
(contre 4 % en 2003)
Transports 31 32
Industrie 29 28
Tertiaire 14 14
Domestique 26 26
• Pour les transports : 98 % de l’énergie vient du pét role
• Les transports représentent 67 % de la demande du pé trole tous secteurs confondus
Parts (%) et Prévisions des consommations d’énergie dans l’UE
11
Réaction de combustion HC CO2 émis Rapport CO 2 / HC
MJ/kg kg CO 2/kg 10 -6 kg CO2/MJ
C + O2 CO2 32808 3.67 112
CH4 + 202 CO2 + 2H20 50009 2.75 55
H2 + ½ O2 H2O 120971 0 0
En 2002, les émissions de CO 2 liées à l’utilisation des énergies fossiles étaient de 14 Gt. Elles devraient atteindre 40 Gt en 2030.
Comparatif des contenus énergétiques et des émissions de CO 2
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Etats Unis 5,91 Chine 4,71 Russie 1,68 Japon 1,26 Inde 1,11 Allemagne 0,86 Canada 0,59 Grande Bretagne 0,58 Italie 0,48 Corée du Sud 0,43
France 0,41
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• La dépendance énergétique
- Incertitude sur les réserves mondiales de pétrole Pic de production puis décroissance
- Sécurité des approvisionnements à partir de région s productrices à risques
- Augmentation des prix liés à la demande
• Les problématiques environnementales :
- les émissions des gaz à effet de serre (GES) et no tamment du CO 2 GES : CO2, CH4, N2O, gaz fluorés.
- les pollutions
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• L’utilisation de la biomasse et des biocarburants s ’inscrit dans une démarche de développement durable
- Stratégie de maîtrise des sources d’énergie et de matières premières renouvelables
- Préservation de l’environnement
- Débouchés pour l’agriculture
- Activité économique et emplois
Perspectives pour la biomasse
• Les premières décisions stratégiques
- « Energy Security Act » aux USA 1980 (J. Carter)
• Le protocole de Kyoto 1997 : Engagement des pays industrialisés signataires de réduire leurs émissio ns des 6 principaux GES de 5 % sur la période 2008/2012 par rapport à 1990
• L’engagement de l’UE 2003 : Directives « Promotio n » et « Détaxation »
• « Advanced Energy Initiative » aux USA 2006 (G. Bush )
16
- réduire les émissions de CO 2 (Kyoto)
- réduire la dépendance vis à vis des énergies impor tées et accroître
la sécurité des approvisionnements
poursuivre les recherches pour réduire les coûts de production
inciter à leur développement par des allégements fis caux
et des subventions à la production
L’évolution de la législation européenne
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« Livre vert » 2000
- réduire les risques de dépendance vis à vis des im portations énergétiques (50 % des besoins en 1999)
- satisfaire les préoccupations environnementales da ns la perspective du développement durable « L’effort devra porter sur l’orientation de la dema nde énergétique respectueuse des engagements de Kyoto et soucieuse de la sécurité des approvisionnements ».
- doubler la part des énergies renouvelables à 2010 (de 6 % en 2000 à 12 %)
- augmenter la part des énergies renouvelables de 14 % à 22 % pour la production d’électricité
- augmenter la part des biocarburants à 7 % (en 2010 ) et 20 % pour l’ensemble des carburants de substitution en 2020
L’évolution de la législation européenne
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Promotion de l’utilisation des biocarburants et au tres carburants renouvelables dans les transports
- Fixation du taux minima de biocarburants : valeurs de références de part de marché (% base PCI)
2 % de l’énergie totale essence et gazole
destinée aux transports pour le 31/12/2005
5.75 % pour le 31/12/2010
- vérifier si l’objectif de 2010 pourra être atteint
- étudier la possibilité de rendre les objectifs obl igatoires
Directive « Biocarburants » 2003 - 30
Restructuration du cadre communautaire des taxation s des produits énergétiques et de l’électricité.
- Modulation des taxes des produits énergétiques comm e instrument pour atteindre les objectifs de Kyoto
- Flexibilité laissée aux états membres dans la mise en œuvre des mesures de réductions ou d’exemptions fiscales en faveur des biocarburants sous certaines conditions. Ces mesure s considérées comme des aides d’Etat doivent recevoir l’autorisat ion préalable de la Commission.
Définition de niveaux minima de taxation pour chaqu e catégorie de carburants.
Directive « Taxation de l’énergie » 2003 - 96
20
- Améliorer la rentabilité avec
une optimisation des matières premières
un appui à la recherche sur les biocarburants de 2è me génération
- Explorer les possibilités pour les pays en dévelop pement de production
de matières premières pour la production de biocarb urants et pour la
production elle-même
Stratégie de l’UE en faveur des Biocarburants (février 2006)
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- Spécifications applicables à l’essence et au diesel pour des raisons environnementales et sanitaire
Limite : - la teneur en éthanol, en éther et autres composés oxygénés de l’essence - la pression de vapeur de l’essence
- Ces critères techniques constituent des restrictio ns majeures à l’utilisation de l’éthanol
- Proposition de révision
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- Approbation du principe d’une approche intégrée cli mat et énergie
- réduire les émissions de GES - renforcer la sécurité d’approvisionnement
- Engagement ferme et unilatéral de réduction d’au m oins 20 % des GES d’ici 2020 (base 1990) en attendant un accord mondial pour l’a près 2012.
- Plan d’actions prioritaires 2007-2009 pour une nou velle politique énergétique européenne à 2020.
- énergies renouvelables – proportion contraignante 2 0 % - biocarburants proportion minimale contraignante 10 %
Conseil européen mars 2007
Biomasse Amylacée
Biomasse lignocellulosique
Peuplier 0 49.9 20.4 18.1 ~
Principaux constituants de la biomasse
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- Céréales (Maïs, Blé …)
- Palme
25
141065432UE
1010108300Chine
15,5170148129106816762USA
7167161147147126114106Brésil
(C6H10O5)n nC6H12O6 2C2H5OH
162 180 46
ETBE 102
amylacées sucrières
HYDROLYSE FERMENTATION
(% brut) Biomasse sucrière
Betterave 70 - 75 16 100 70 - 75 Canne à sucre 85 - 100 15 97 82,5 - 97
Biomasse amylacée (grains) Blé 7 - 8,5 60 430 30 - 36,5 Maïs 8 - 9 62 445 35,5 - 40 Orge 6 - 7 58 415 25 - 29
* Potentiel théorique l/t (stoechiométrique)
t Ethanol (hl) Coproduits/kg Utilisation Co-produits
- Betteraves 1 1 pulpes / 60 Alimentation animale
- Blé, maïs 1 3,55 – 3,85 drèches / 335-365 Alimentation animale
- Canne à sucre 1 0,7 bagasse / 280 Combustible
31
- Comparatif carburants / biocarburants
- Pour les biocarburants – Règle d’allocation énergéti que aux coproduits
•••• RE Rendement énergétique = Energie restituée Energie non renouvelable mobilisée
Etude Ecobilan – ADEME DIREM - 2002
•••• FER Fossil Energy Ratio = Energy delivered to customer
Fossil energy used
RE FER
Electricité 0.45 Essence 0.873 0.81 Gazole 0.917 MTBE 0.760 ETBE (blé) 1.02 Ethanol (blé) 2.05
« 4 à 5 1
EMHV (colza) 2.99
Projections : 1) avec cogénération, 2) « bioraffine rie »
- Dès à présent, très bon positionnement des biocarbu rants par rapport aux carburants fossiles
- Des perspectives importantes d’amélioration
Bilans énergétiques (suite)
geq CO 2 / MJ geq CO 2 / kg
Essence 85.9 3 650 Gazole 79.3 3 390 MTBE 88.9 3 130 ETBE (blé) 70.5 2 530 Ethanol (blé) 34.4 922 EMVH (colza) 23.7 888
Bilans GES
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Le 31 Août 2005, le Président de la République dema nde au gouvernement un « renouveau de la politique énergétique »
Reconnaissant la contribution des biocarburants :
- à la lutte contre l’effet de serre - à la réduction de notre dépendance énergétique - à la création d’emplois grâce au potentiel agricol e de la France
Le premier ministre annonce les objectifs de la Fra nce en matière d’incorporation de biocarburants.
Le gouvernement français en 2005 engageait un progr amme en faveur des biocarburants visant à placer la France au premier plan au sein de l’UE avec pour objectifs les taux d’incorporation de :
5.75 % en 2008 7 % en 2010
10 % en 2015
35
2004 2007 2010 2015
ETHANOL Consommation d’Essence Incorporation d’Ethanol
11.3 0.1
10.2 0.9
8.5 0.9
8.5 1.3
31.0 0.4
34.2 2.13
37.4 2.84
37.4 4.06
PCI Ethanol : 65 % du PCI Essence PCI Biodiesel : 92 % du PCI Gazole
36
Objectif 2010 Taux d’incorporation % Consommation d’essence Mt
Demande en éthanol Mt Agroressources Céréales Betteraves Céréales Betteraves
Hypothèse de répartition % 85 15 85 15 Quantité d’éthanol à produire Mt 0,782 0,138 8,67 1,53
Quantité d’agroressources correspondantes Mt 2,68 1,75 29,7 19,4
Production actuelle d'agroressources Mt 54,8 * 26,1 232* 126** Proportion destinée à l’éthanol % 4,9 6,7 12,8 15,4
Surfaces agricoles gelées Mha Surfaces agricoles nécessaires aux
productions destinées à l’éthanol Mha 0,45' 0,023 5 1 0,323 Proportion relative / Surfaces gelées % 36
7
76
1.3
10,2
* Blé tendre, blé dur, orge, maïs (2003) ** France : 0,348 Mha à 75 t/ha = 26,1 Mt ; UE : 2,1 Mha à 60 t/ha = 126 Mt 1) à 6 t de céréales/ha
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• Coût des matières premières Maïs USA 90 – 160 $/t Blé Europe 100 – 150 €/t
• Prix de valorisation des coproduits Drèches de blé, de maïs (DDGS), CO2
• Investissements
• Coûts comparés (€ / l )
Ethanol (Brésil) 0,2 Ethanol (USA) 0,3 Ethanol (UE) 0,5
Coûts de production de l’éthanol
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Le coût des biocarburants étant supérieur au coût d es carburants pétroliers,
l’ Etat français a prévu 2 mécanismes.
• L’exonération partielle de la TIPP (Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers) définie par la loi de finance
pour l’éthanol 33 €/hl EMHV 25
dans le cadre de « l’Agrément » donné aux producteurs de biocarburants par le Ministère de l’Economie (6 ans renouvelables).
• La TGAP (Taxe Générale sur les Activités Polluantes ) appliquée depuis le 01/01/2005. Dans le cas du non respect des taux d’incorporation définis par les pouvoirs publics, les distributeurs de carburant doivent pay er une taxe dissuasive de 1 % du prix du carburant pour 1 % de biocarburant man quant.
Les dispositions en faveur des biocarburants en France
39
12 000 hl de bio-éthanol par jour
300 000 tonnes de bio-éthanol 380 000 tonnes de drêche à partir de 1 100 000 tonnes de blé
Investissement de 300 millions d'euros
2 phases
LE PROJET SMBE
150 000 tonnes de bio-éthanol 190 000 tonnes de drêche à partir de 560 000 tonnes de blé
60 emplois directs Investissement de 150 millions d'euros Production : début 2009
45
Biomasses lignocellulosiques
Biomasses forestières
- Bois et déchets des industries de la pâte à papier - Bois de chauffage - Résidus d’exploitations forestières
Biomasses agricoles
46
Ressources potentielles (millions de t)
USA 1 366
UE 25 481
dont F 116
Procédés thermochimiques
H2OV, H2, O2
Biomass to Biofuels workshop Dec. 2005
- Amélioration des productions de biomasse et de leu r transformation en carburants.
- Accélération des recherches sur l’éthanol cellulos ique pour obtenir un biocarburant compétitif en 2012 (1,07 $/gal) ave c le potentiel de substituer jusqu’à 30 % de la consommation d’essenc e
Equivalent éthanol : 2,27 10 9hl ( ~ 180 106t)
Biofuel initiative
- 1,320 109 hl d’éthanol en 2017 Sélection de 6 programmes industriels 2007
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DOE Financement Fédéral 385 M$ sur 6 unités d’éthanol c ellulosique
Projet Investment M$
Nature of RM Participants
Abengoa Bioenergy 76 11.4 700 corn stover, wheat straw ABB, Abengoa Eng
Biomass + LLC Kansas 430 000 milo stabble, switchgrass LLC, Antares, Taylor Eng
Alico Inc 33 13.9 6.2 MWe 770 yard, wood and vegetative Alico inc Bioeng Res Inc
La Belle, Florida 525 000 H2 : 8.8 * . NH3 50 * wastes + (energy cane) WGI, LLC, Emmaus
Blue Fire Ethanol 40 19 700 sorted green waste and BFE, Waste Manag. Inc
South California 720 000 wood waste from land fill JGC Corp, MECS …
Broin Companies 80 125 (25 % cellulosic) 842 corn fiber, cobs, stalks Broin, E.I du Pont
Emmetsburg, Iowa 4 730 000 Novozymes, DOE_NREL
Iogen Biorefinerys 80 18 700 wheat, barley, rice straws IBP, LLC, Iogen Corp
Partners Shelley, Idaho 680 000 corn stover, switchgrass Goldman Sachs, Shell
Range Fuels 76 40 Methanol : 9 MGal/Y 1 200 wood residues, wood RF, Merrick, PRAT
Soperton, Georgia 1 500 000 340 000 hl/an based energy crops WRI, GFC …
President Bush’s Twenty in Ten Initiative objective 2017 : 35 billions gallons Ethanol / year (1 320 Millions hl)
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Conclusions
- L’éthanol produit à partir de biomasse va jouer un rôle de plus en plus important en tant que carburant pour les transports routiers.
- Des technologies de production d’éthanol à partir d’agroressources sont aujourd’hui pleinement exploitées ; il existe cependant des marges de progrès.
- Les nouvelles voies de production d’éthanol à part ir de biomasses lignocellulosiques présentent un potentiel considéra ble. Il est nécessaire de faire sauter des verrous technologiques, ce qui imp lique la mobilisation de moyens lourds de R&D.
- La filière biomasse – éthanol – biocarburant va crée r de nouvelles activités économiques et industrielles s’inscrivant dans la p erspective d’ un développement durable.
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Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Biomasse et Biocarburants - Le « totalitarisme » des énergies fossiles - Le déséquilibre des consommations énergétiques - Parts des débouchés du pétrole dans le monde - La consommation d’énergie dans l’UE - Parts et prévisions des consommations d’énergie da ns l’UE - Comparatif des contenus énergétiques et des émissi ons de CO 2 - Les émissions de CO 2 - Les limites des énergies fossiles - Perspectives pour la biomasse
- Les faits marquants - L’évolution de la législation européenne « livre bla nc » - « « « livre vert » - Directive « Biocarburants » 2003-30 - Directive « Taxation de l’énergie » 2003-96 - Stratégie de l’UE en faveur des Biocarburants – fév rier 2006 - Directive « Qualité des carburants » 1998-70 - Conseil européen mars 2007
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Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Principaux constituants de la biomasse - Typologie des biocarburants - Les filières des biocarburants - Production mondiale de biocarburants - Répartition et évolution des capacités de producti on d’éthanol - Voies de la filière bioéthanol - Comparatif des rendements potentiels en éthanol - Les bilans matières dans la production d’éthanol - Bilans énergétiques 1 - « « suite - Bilans GES
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Le Bioéthanol : Essor d’une nouvelle filière agro-industrielle de production de biocarburant
- Les engagements de la France - Le chiffrage des engagements - Estimation des besoins agricoles (2010) - Les coûts de production de l’éthanol - Les dispositions en faveur des biocarburants en Fr ance - Ethanol ex blé - Schéma de production BCE - Vue de l’usine BCE à Provins - Les usines de bioéthanol en France - Le projet SMBE
- Les développements - Biomasses lignocellulosiques - Transformations des biomasses lignocellulosiques ( bioraffineries) - Production d’éthanol lignocellulosique - Le programme du DOE (USA)
- Conclusions
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Biomasse et Biocarburants • Les biocarburants sont des carburants obtenus à par tir de biomasses
• La biomasse, c’est la fraction biodégradable, des p roduits, déchets et résidus provenant de l’agriculture, de la sylviculture, des déchets industriels et municipaux
• La biomasse constitue une source d’énergie et de co mposés organiques renouvelables
1 - Photosynthèse : CO 2 + H2O biomasse
2a - Combustion : biomasse + O 2 CO2 + H2O
2b - Fermentation : biomasse biocarburant
biocarburant + 0 2 CO 2 + H2O
• Cycle naturel du carbone et bilan neutre par rappor t au CO2
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• Demande mondiale d’énergies primaires ~ 9,5 Gtep. ( 1tep = 42GJ ).
• Consommation d’énergies primaires (%) dans le monde (AEI. 2003)
Pétrole 41
Gaz 21 Energies fossiles > 80 % Charbon 21
Nucléaire 7 Hydraulique 3 Renouvelable 1 Autres (petits bois, tourbes) 6
• A plus ou moins long terme : scénario 2030
- Demande croissante 1,7 à 1,9 % par an : 15 à 16 Gt ep dont pétrole 5,8 à 6 Gt/an (35 à 40 %)
- Raréfaction des énergies fossiles - Accroissement des émissions de CO 2
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tep / habitant / an
Transports 50
Chauffage 25
Electricité 10
Pétrochimie 8
Agriculture 3
Autres 4
95 % des déplacements sont effectués à l’aide du cou ple produit pétrolier - moteur à explosion
Avantages des produits pétroliers pour les transpor ts
- Liquides
• 1 132 M tep (2003)
• dont Produits pétroliers 42 %
Gaz 24 %
Electricité 20 %
Objectif UE 2020 atteindre une part de 20 % d’én ergie renouvelable
(contre 4 % en 2003)
Transports 31 32
Industrie 29 28
Tertiaire 14 14
Domestique 26 26
• Pour les transports : 98 % de l’énergie vient du pét role
• Les transports représentent 67 % de la demande du pé trole tous secteurs confondus
Parts (%) et Prévisions des consommations d’énergie dans l’UE
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Réaction de combustion HC CO2 émis Rapport CO 2 / HC
MJ/kg kg CO 2/kg 10 -6 kg CO2/MJ
C + O2 CO2 32808 3.67 112
CH4 + 202 CO2 + 2H20 50009 2.75 55
H2 + ½ O2 H2O 120971 0 0
En 2002, les émissions de CO 2 liées à l’utilisation des énergies fossiles étaient de 14 Gt. Elles devraient atteindre 40 Gt en 2030.
Comparatif des contenus énergétiques et des émissions de CO 2
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Etats Unis 5,91 Chine 4,71 Russie 1,68 Japon 1,26 Inde 1,11 Allemagne 0,86 Canada 0,59 Grande Bretagne 0,58 Italie 0,48 Corée du Sud 0,43
France 0,41
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• La dépendance énergétique
- Incertitude sur les réserves mondiales de pétrole Pic de production puis décroissance
- Sécurité des approvisionnements à partir de région s productrices à risques
- Augmentation des prix liés à la demande
• Les problématiques environnementales :
- les émissions des gaz à effet de serre (GES) et no tamment du CO 2 GES : CO2, CH4, N2O, gaz fluorés.
- les pollutions
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• L’utilisation de la biomasse et des biocarburants s ’inscrit dans une démarche de développement durable
- Stratégie de maîtrise des sources d’énergie et de matières premières renouvelables
- Préservation de l’environnement
- Débouchés pour l’agriculture
- Activité économique et emplois
Perspectives pour la biomasse
• Les premières décisions stratégiques
- « Energy Security Act » aux USA 1980 (J. Carter)
• Le protocole de Kyoto 1997 : Engagement des pays industrialisés signataires de réduire leurs émissio ns des 6 principaux GES de 5 % sur la période 2008/2012 par rapport à 1990
• L’engagement de l’UE 2003 : Directives « Promotio n » et « Détaxation »
• « Advanced Energy Initiative » aux USA 2006 (G. Bush )
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- réduire les émissions de CO 2 (Kyoto)
- réduire la dépendance vis à vis des énergies impor tées et accroître
la sécurité des approvisionnements
poursuivre les recherches pour réduire les coûts de production
inciter à leur développement par des allégements fis caux
et des subventions à la production
L’évolution de la législation européenne
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CNAM - 07.06.2007JL. BARET
« Livre vert » 2000
- réduire les risques de dépendance vis à vis des im portations énergétiques (50 % des besoins en 1999)
- satisfaire les préoccupations environnementales da ns la perspective du développement durable « L’effort devra porter sur l’orientation de la dema nde énergétique respectueuse des engagements de Kyoto et soucieuse de la sécurité des approvisionnements ».
- doubler la part des énergies renouvelables à 2010 (de 6 % en 2000 à 12 %)
- augmenter la part des énergies renouvelables de 14 % à 22 % pour la production d’électricité
- augmenter la part des biocarburants à 7 % (en 2010 ) et 20 % pour l’ensemble des carburants de substitution en 2020
L’évolution de la législation européenne
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CNAM - 07.06.2007JL. BARET
Promotion de l’utilisation des biocarburants et au tres carburants renouvelables dans les transports
- Fixation du taux minima de biocarburants : valeurs de références de part de marché (% base PCI)
2 % de l’énergie totale essence et gazole
destinée aux transports pour le 31/12/2005
5.75 % pour le 31/12/2010
- vérifier si l’objectif de 2010 pourra être atteint
- étudier la possibilité de rendre les objectifs obl igatoires
Directive « Biocarburants » 2003 - 30
Restructuration du cadre communautaire des taxation s des produits énergétiques et de l’électricité.
- Modulation des taxes des produits énergétiques comm e instrument pour atteindre les objectifs de Kyoto
- Flexibilité laissée aux états membres dans la mise en œuvre des mesures de réductions ou d’exemptions fiscales en faveur des biocarburants sous certaines conditions. Ces mesure s considérées comme des aides d’Etat doivent recevoir l’autorisat ion préalable de la Commission.
Définition de niveaux minima de taxation pour chaqu e catégorie de carburants.
Directive « Taxation de l’énergie » 2003 - 96
20
- Améliorer la rentabilité avec
une optimisation des matières premières
un appui à la recherche sur les biocarburants de 2è me génération
- Explorer les possibilités pour les pays en dévelop pement de production
de matières premières pour la production de biocarb urants et pour la
production elle-même
Stratégie de l’UE en faveur des Biocarburants (février 2006)
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- Spécifications applicables à l’essence et au diesel pour des raisons environnementales et sanitaire
Limite : - la teneur en éthanol, en éther et autres composés oxygénés de l’essence - la pression de vapeur de l’essence
- Ces critères techniques constituent des restrictio ns majeures à l’utilisation de l’éthanol
- Proposition de révision
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- Approbation du principe d’une approche intégrée cli mat et énergie
- réduire les émissions de GES - renforcer la sécurité d’approvisionnement
- Engagement ferme et unilatéral de réduction d’au m oins 20 % des GES d’ici 2020 (base 1990) en attendant un accord mondial pour l’a près 2012.
- Plan d’actions prioritaires 2007-2009 pour une nou velle politique énergétique européenne à 2020.
- énergies renouvelables – proportion contraignante 2 0 % - biocarburants proportion minimale contraignante 10 %
Conseil européen mars 2007
Biomasse Amylacée
Biomasse lignocellulosique
Peuplier 0 49.9 20.4 18.1 ~
Principaux constituants de la biomasse
24
- Céréales (Maïs, Blé …)
- Palme
25
141065432UE
1010108300Chine
15,5170148129106816762USA
7167161147147126114106Brésil
(C6H10O5)n nC6H12O6 2C2H5OH
162 180 46
ETBE 102
amylacées sucrières
HYDROLYSE FERMENTATION
(% brut) Biomasse sucrière
Betterave 70 - 75 16 100 70 - 75 Canne à sucre 85 - 100 15 97 82,5 - 97
Biomasse amylacée (grains) Blé 7 - 8,5 60 430 30 - 36,5 Maïs 8 - 9 62 445 35,5 - 40 Orge 6 - 7 58 415 25 - 29
* Potentiel théorique l/t (stoechiométrique)
t Ethanol (hl) Coproduits/kg Utilisation Co-produits
- Betteraves 1 1 pulpes / 60 Alimentation animale
- Blé, maïs 1 3,55 – 3,85 drèches / 335-365 Alimentation animale
- Canne à sucre 1 0,7 bagasse / 280 Combustible
31
- Comparatif carburants / biocarburants
- Pour les biocarburants – Règle d’allocation énergéti que aux coproduits
•••• RE Rendement énergétique = Energie restituée Energie non renouvelable mobilisée
Etude Ecobilan – ADEME DIREM - 2002
•••• FER Fossil Energy Ratio = Energy delivered to customer
Fossil energy used
RE FER
Electricité 0.45 Essence 0.873 0.81 Gazole 0.917 MTBE 0.760 ETBE (blé) 1.02 Ethanol (blé) 2.05
« 4 à 5 1
EMHV (colza) 2.99
Projections : 1) avec cogénération, 2) « bioraffine rie »
- Dès à présent, très bon positionnement des biocarbu rants par rapport aux carburants fossiles
- Des perspectives importantes d’amélioration
Bilans énergétiques (suite)
geq CO 2 / MJ geq CO 2 / kg
Essence 85.9 3 650 Gazole 79.3 3 390 MTBE 88.9 3 130 ETBE (blé) 70.5 2 530 Ethanol (blé) 34.4 922 EMVH (colza) 23.7 888
Bilans GES
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Le 31 Août 2005, le Président de la République dema nde au gouvernement un « renouveau de la politique énergétique »
Reconnaissant la contribution des biocarburants :
- à la lutte contre l’effet de serre - à la réduction de notre dépendance énergétique - à la création d’emplois grâce au potentiel agricol e de la France
Le premier ministre annonce les objectifs de la Fra nce en matière d’incorporation de biocarburants.
Le gouvernement français en 2005 engageait un progr amme en faveur des biocarburants visant à placer la France au premier plan au sein de l’UE avec pour objectifs les taux d’incorporation de :
5.75 % en 2008 7 % en 2010
10 % en 2015
35
2004 2007 2010 2015
ETHANOL Consommation d’Essence Incorporation d’Ethanol
11.3 0.1
10.2 0.9
8.5 0.9
8.5 1.3
31.0 0.4
34.2 2.13
37.4 2.84
37.4 4.06
PCI Ethanol : 65 % du PCI Essence PCI Biodiesel : 92 % du PCI Gazole
36
Objectif 2010 Taux d’incorporation % Consommation d’essence Mt
Demande en éthanol Mt Agroressources Céréales Betteraves Céréales Betteraves
Hypothèse de répartition % 85 15 85 15 Quantité d’éthanol à produire Mt 0,782 0,138 8,67 1,53
Quantité d’agroressources correspondantes Mt 2,68 1,75 29,7 19,4
Production actuelle d'agroressources Mt 54,8 * 26,1 232* 126** Proportion destinée à l’éthanol % 4,9 6,7 12,8 15,4
Surfaces agricoles gelées Mha Surfaces agricoles nécessaires aux
productions destinées à l’éthanol Mha 0,45' 0,023 5 1 0,323 Proportion relative / Surfaces gelées % 36
7
76
1.3
10,2
* Blé tendre, blé dur, orge, maïs (2003) ** France : 0,348 Mha à 75 t/ha = 26,1 Mt ; UE : 2,1 Mha à 60 t/ha = 126 Mt 1) à 6 t de céréales/ha
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• Coût des matières premières Maïs USA 90 – 160 $/t Blé Europe 100 – 150 €/t
• Prix de valorisation des coproduits Drèches de blé, de maïs (DDGS), CO2
• Investissements
• Coûts comparés (€ / l )
Ethanol (Brésil) 0,2 Ethanol (USA) 0,3 Ethanol (UE) 0,5
Coûts de production de l’éthanol
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Le coût des biocarburants étant supérieur au coût d es carburants pétroliers,
l’ Etat français a prévu 2 mécanismes.
• L’exonération partielle de la TIPP (Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers) définie par la loi de finance
pour l’éthanol 33 €/hl EMHV 25
dans le cadre de « l’Agrément » donné aux producteurs de biocarburants par le Ministère de l’Economie (6 ans renouvelables).
• La TGAP (Taxe Générale sur les Activités Polluantes ) appliquée depuis le 01/01/2005. Dans le cas du non respect des taux d’incorporation définis par les pouvoirs publics, les distributeurs de carburant doivent pay er une taxe dissuasive de 1 % du prix du carburant pour 1 % de biocarburant man quant.
Les dispositions en faveur des biocarburants en France
39
12 000 hl de bio-éthanol par jour
300 000 tonnes de bio-éthanol 380 000 tonnes de drêche à partir de 1 100 000 tonnes de blé
Investissement de 300 millions d'euros
2 phases
LE PROJET SMBE
150 000 tonnes de bio-éthanol 190 000 tonnes de drêche à partir de 560 000 tonnes de blé
60 emplois directs Investissement de 150 millions d'euros Production : début 2009
45
Biomasses lignocellulosiques
Biomasses forestières
- Bois et déchets des industries de la pâte à papier - Bois de chauffage - Résidus d’exploitations forestières
Biomasses agricoles
46
Ressources potentielles (millions de t)
USA 1 366
UE 25 481
dont F 116
Procédés thermochimiques
H2OV, H2, O2
Biomass to Biofuels workshop Dec. 2005
- Amélioration des productions de biomasse et de leu r transformation en carburants.
- Accélération des recherches sur l’éthanol cellulos ique pour obtenir un biocarburant compétitif en 2012 (1,07 $/gal) ave c le potentiel de substituer jusqu’à 30 % de la consommation d’essenc e
Equivalent éthanol : 2,27 10 9hl ( ~ 180 106t)
Biofuel initiative
- 1,320 109 hl d’éthanol en 2017 Sélection de 6 programmes industriels 2007
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DOE Financement Fédéral 385 M$ sur 6 unités d’éthanol c ellulosique
Projet Investment M$
Nature of RM Participants
Abengoa Bioenergy 76 11.4 700 corn stover, wheat straw ABB, Abengoa Eng
Biomass + LLC Kansas 430 000 milo stabble, switchgrass LLC, Antares, Taylor Eng
Alico Inc 33 13.9 6.2 MWe 770 yard, wood and vegetative Alico inc Bioeng Res Inc
La Belle, Florida 525 000 H2 : 8.8 * . NH3 50 * wastes + (energy cane) WGI, LLC, Emmaus
Blue Fire Ethanol 40 19 700 sorted green waste and BFE, Waste Manag. Inc
South California 720 000 wood waste from land fill JGC Corp, MECS …
Broin Companies 80 125 (25 % cellulosic) 842 corn fiber, cobs, stalks Broin, E.I du Pont
Emmetsburg, Iowa 4 730 000 Novozymes, DOE_NREL
Iogen Biorefinerys 80 18 700 wheat, barley, rice straws IBP, LLC, Iogen Corp
Partners Shelley, Idaho 680 000 corn stover, switchgrass Goldman Sachs, Shell
Range Fuels 76 40 Methanol : 9 MGal/Y 1 200 wood residues, wood RF, Merrick, PRAT
Soperton, Georgia 1 500 000 340 000 hl/an based energy crops WRI, GFC …
President Bush’s Twenty in Ten Initiative objective 2017 : 35 billions gallons Ethanol / year (1 320 Millions hl)
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Conclusions
- L’éthanol produit à partir de biomasse va jouer un rôle de plus en plus important en tant que carburant pour les transports routiers.
- Des technologies de production d’éthanol à partir d’agroressources sont aujourd’hui pleinement exploitées ; il existe cependant des marges de progrès.
- Les nouvelles voies de production d’éthanol à part ir de biomasses lignocellulosiques présentent un potentiel considéra ble. Il est nécessaire de faire sauter des verrous technologiques, ce qui imp lique la mobilisation de moyens lourds de R&D.
- La filière biomasse – éthanol – biocarburant va crée r de nouvelles activités économiques et industrielles s’inscrivant dans la p erspective d’ un développement durable.
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