Découvrez l’origine des biocarburants et notamment le biofioul

Les biocarburants constituent aujourd’hui une alternative intéressante aux carburants automobiles traditionnels ou encore au fioul de chauffage. Ils ont grandement gagné en popularité au cours des deux dernières décennies. Pour cause, les transports représentent un quart de la consommation d’énergie et un quart des émissions de gaz à effet de serre en France. Afin de diminuer cet impact néfaste sur l’environnement, le CEA (commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) a exploré deux pistes : l’électrification des véhicules et le développement des biocarburants.
Pourtant, le biocarburant n’est pas une innovation récente car il date du début de l’industrie automobile, à la fin du 19ème siècle, même s’il ne s’appelait pas encore ainsi.
Zoom sur les origines du biocarburant, sur son développement et sur les enjeux qui en découlent.

Qu’est-ce qu’un biocarburant ?

Le biocarburant et le biofioul sont des types de carburants ou de combustibles fabriqués à partir de matières organiques. Ils ont tous deux des utilisations différentes.
Le biocarburant est un carburant produit à partir de matières premières biologiques, telles que des plantes, des micro-organismes ou des déchets organiques. Les biocarburants sont principalement utilisés comme alternatives aux carburants fossiles dans le secteur des transports, y compris l'essence et le diesel. Les types courants de biocarburants comprennent l'éthanol, le biodiesel et le biogaz.

Quant au biofioul, il s’agit d’un combustible d'origine biologique qui est utilisé principalement dans le chauffage et la production d'énergie thermique. Il est généralement destiné à remplacer le fioul ou les combustibles fossiles utilisés dans les chaudières, les générateurs de chaleur et les systèmes de chauffage. Le biofioul peut être fabriqué à partir de diverses sources, telles que l'huile végétale, l'huile de cuisson usagée, le gras animal ou d'autres matières organiques.

En résumé, les biocarburants, y compris le biofioul, sont des types de carburants respectueux de l'environnement produits à partir de sources renouvelables, par opposition aux carburants fossiles. Leur utilisation permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de promouvoir une utilisation plus durable des ressources naturelles.

Quant aux chaudières biofioul, celles-ci représentent une option de chauffage éco-responsable, combinant les avantages du agrocarburant et du fioul domestique. Conçues pour fonctionner avec des mélanges d’emag, généralement notés comme F10, F30, ou F50 en fonction du pourcentage de emag, ces chaudières offrent une alternative plus durable aux combustibles fossiles. Les matières premières du biofioul incluent des huiles végétales, contribuant ainsi à réduire les émissions de gaz à effet de serre. L'installation d'une chaudière biofioul suit un processus similaire à celui des chaudières au fioul traditionnel, mais nécessite souvent l'expertise d'un professionnel qualifié. Ces chaudières peuvent contribuer à la transition vers des sources d'énergie plus propres tout en répondant aux besoins de chauffage résidentiel de manière efficace et respectueuse de l'environnement.

Les biocarburants de première génération

Les biocarburants dits de première génération sont des biocarburants produits à partir de matières premières alimentaires telles que les céréales, les oléagineux (comme le maïs, le blé, le soja) et la canne à sucre, ainsi que des huiles végétales. Ces biocarburants comptent parmi les premiers à avoir été développés et utilisés à grande échelle pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles.

On trouve tout d'abord l'éthanol de première génération, ou bioéthanol. Celui-ci est produit à partir de la fermentation de matières premières riches en glucides, telles que le maïs, la canne à sucre et le blé. L'éthanol est mélangé à l'essence pour former des carburants comme l'E85 (un mélange d'éthanol à 85 % et d'essence à 15 %) ou utilisé directement comme additif pour améliorer les performances et réduire les émissions des moteurs à essence.
On peut citer également le biodiesel de première génération. Ce dernier est fabriqué à partir d'huiles végétales, ainsi que de graisses animales. Le biodiesel peut être utilisé comme substitut du diesel fossile ou mélangé avec ce dernier.

Origine et fonctionnement du bioéthanol

Le bioéthanol est un type de biocarburant produit à partir de matières premières organiques, principalement des céréales, des plantes sucrières comme la canne à sucre, ou la cellulose. Il est utilisé comme carburant principalement dans les véhicules qui possèdent un moteur à essence où il est mélangé avec de l’essence.

Pour produire du bioéthanol, il faut tout d'abord faire fermenter des matières premières riches en sucre et en amidon. Des levures sont ajoutées pour fermenter les sucres en éthanol et en dioxyde de carbone. Après la fermentation, le mélange de liquide obtenu est distillé pour séparer l'éthanol des autres composants. L'éthanol obtenu est alors de haute pureté. Il est ensuite dilué avec de l'eau. Pour le rendre utilisable comme carburant, il subit ensuite une étape de déshydratation pour éliminer l'eau et obtenir de l'éthanol anhydre. L’étape finale consiste en l’ajout d’additifs, notamment des agents antigel, des stabilisateurs de combustion et des produits chimiques pour améliorer ses caractéristiques de carburant.

Une fois fabriqué, le bioéthanol est utilisé comme un additif à l'essence, principalement sous forme d'E10 (10 % d'éthanol et 90 % d'essence) ou d'E85 (85 % d'éthanol et 15 % d'essence). Lorsqu'il est mélangé à l'essence, le bioéthanol augmente la teneur en oxygène du carburant, ce qui favorise une combustion plus propre et plus efficace. Son utilisation permet aussi de réduire les émissions de gaz à effet de serre par rapport à l'essence pure, car les plantes utilisées pour produire le bioéthanol absorbent du dioxyde de carbone de l'atmosphère pendant leur croissance, ce qui compense les émissions produites lors de la combustion.

Afin de pouvoir l’utiliser, le véhicule doit être doté d’un moteur à essence compatible avec le bioéthanol. Aujourd’hui, de nombreux véhicules modernes sont conçus pour fonctionner avec des mélanges d'éthanol jusqu'à E10 sans modifications importantes. Certains véhicules appelés véhicules Flex Fuel, sont même spécialement conçus pour fonctionner avec des mélanges contenant jusqu'à E85.

Le biogazole ou biodiesel

Le biodiesel, également connu sous le nom de biogazole, est un biocarburant renouvelable dérivé de matières premières organiques telles que les huiles végétales, les graisses animales ou les huiles de cuisson usagées. Il est utilisé comme substitut du diesel conventionnel dans les moteurs diesel.

Le processus de production du biodiesel implique principalement une réaction chimique appelée transestérification. Dans cette réaction, les triglycérides présents dans les huiles et les graisses sont mélangés avec un alcool (le plus souvent le méthanol ou l'éthanol) en présence d'un catalyseur, comme la soude caustique ou la potasse, pour produire des esters méthyliques ou éthyliques (les composants du biodiesel) et de la glycérine en tant que sous-produit.

Le biodiesel brut résultant de la transestérification peut ensuite passer par le processus de raffinage pour éliminer les impuretés, telles que les résidus de catalyseurs, l'eau et les particules solides

Le biodiesel est utilisé dans les moteurs diesel traditionnels, généralement sous forme de mélanges avec du diesel fossile. Ce carburant diesel de remplacement est introduit dans le moteur diesel par le biais du système d'injection. Comme le diesel conventionnel, le biodiesel est comprimé dans le cylindre du moteur, puis il est enflammé par la chaleur de compression. Le biodiesel brûle pour produire de l'énergie mécanique qui alimente le moteur.

Le biodiesel présente lui aussi l'avantage considérable d’être respectueux de l’environnement en permettant de réduire les émissions de gaz à effet de serre par rapport au diesel conventionnel. Il émet également moins de particules fines, de dioxyde de soufre et d'oxydes d’azote.

Il peut être utilisé dans la plupart des moteurs diesel sans modifications majeures. Cependant, des véhicules diesel plus anciens peuvent nécessiter des ajustements ou des modifications pour s'adapter aux mélanges de biodiesel plus élevés, comme le B20 ou le B100.

Le biodiesel peut être remplacé par l’EMAG (Ester Méthylique d'Acide Gras). C’est un type de biodiesel produit en transformant les triglycérides contenus dans ces huiles en esters méthyliques d'acides gras, par le biais d'une réaction de transestérification. Il est principalement utilisé comme substitut partiel ou total du diesel fossile dans les moteurs diesel. Il peut également être utilisé en remplacement du fioul pour la production de chaleur, pour chauffage industriel notamment.

Les biocarburants de deuxième génération

Les biocarburants de première génération ont été lourdement critiqués, notamment à cause de leur impact sur la sécurité alimentaire ou encore à cause de la déforestation associée à la production de certaines matières premières (comme l'huile de palme). Se sont posées également des questions environnementales liées à la monoculture et à l'utilisation intensive de pesticides.

En réponse à ces préoccupations et ces critiques, des biocarburants de deuxièmes ont été développés.

Les biocarburants de deuxième génération, parfois appelés biocarburants avancés, sont des biocarburants produits à partir de matières premières non alimentaires : résidus agricoles, déchets forestiers, algues, plantes énergétiques ou d'autres biomasses non alimentaires. Contrairement aux biocarburants de première génération, qui sont fabriqués à partir de cultures alimentaires, les biocarburants de deuxième génération sont conçus pour minimiser la concurrence entre les cultures destinées à l'alimentation humaine et animale, et la production de biocarburants.

Les principaux biocarburants de deuxième génération sont les suivants : bioéthanol cellulosique, biodiesel avancé, biogaz et biokérosène.

Les biocarburants de troisième génération

Qui aurait pensé un jour utiliser les micro-organismes marins pour faire rouler nos voitures ? Dans cette génération de tous les possibles, des chercheurs l’ont fait. Les biocarburants de troisième génération ont émergé en réponse aux limites et aux préoccupations liées aux biocarburants de premières et deuxièmes générations. Ils sont principalement issus de sources de biomasse non alimentaire, telles que les algues, les microorganismes.

Les algues sont l'une des sources les plus prometteuses de biocarburants de troisième génération. Elles peuvent être cultivées en eau douce, en eau salée ou en milieux mixtes, comme des photo bioréacteurs, et elles sont riches en lipides qui peuvent être convertis en biocarburants. Les algues offrent un avantage significatif en termes de rendement par unité de surface par rapport aux cultures terrestres.

Il faut savoir la production de biocarburants de troisième génération implique généralement des processus de conversion avancés, tels que la transestérification, la fermentation, la pyrolyse, la gazéification et d'autres technologies innovantes. L'objectif est de maximiser l'efficacité de la conversion et de minimiser les émissions de gaz à effet de serre tout en évitant la concurrence avec les cultures alimentaires. Le développement de ces biocarburants est en cours, et des recherches continuent d'être menées pour améliorer leur viabilité économique et environnementale.

Biocarburant et fioul : Où en sommes-nous ?

Bien qu’ils aient été d'abord occultés par l’arrivée en masse et le développement des véhicules hybrides ou électriques lors de la décennie précédente, les biocarburants ont continué leur progression fulgurante. A l’heure d’aujourd’hui, l'utilisation de biocarburants en remplacement partiel du fioul ou du diesel a déjà été mise en œuvre dans de nombreux pays du monde, notamment, en particulier dans les secteurs du chauffage et des transports.

Dans le chauffage domestique, le fioul est souvent remplacé par des sources de chauffage plus propres, telles que le gaz naturel, l'électricité, les pompes à chaleur et, dans certains cas, des biocarburants de chauffage.

Pour les transports, il y a une tendance à l'adoption de carburants alternatifs plus propres, tels que les véhicules électriques, les véhicules à hydrogène et les biocarburants.

La viabilité des biocarburants dépend de la durabilité de leur production, de l'utilisation de matières premières non alimentaires, de la réduction des émissions de gaz à effet de serre et de la minimisation des impacts environnementaux. Les politiques et les réglementations varient d'un pays à l'autre, et l'adoption des biocarburants continue d'évoluer en fonction de ces facteurs.

Pourquoi développer les biocarburants ?

En France, la production de biocarburants a connu une ascension très rapide depuis le début du millénaire. Le développement de ce carburant écologique et durable a été motivé par plusieurs raisons importantes, notamment environnementales, économiques et géopolitiques.

Les enjeux économiques

Le développement des biocarburants nécessite une approche équilibrée pour maximiser les avantages économiques tout en minimisant les impacts négatifs sur l'environnement, la sécurité alimentaire et d'autres aspects socio-économiques. Les enjeux économiques du développement des biocarburants se jouent tant au niveau national qu’international.

Tout d’abord, la production de matières premières pour les biocarburants, telles que le maïs, le soja, la canne à sucre et les oléagineux, offre aux agriculteurs de nouvelles sources de revenus.

L'industrie des biocarburants, y compris la production, la transformation et la distribution, peut par ailleurs, créer des emplois locaux, ce qui a un impact positif sur l'économie locale.

Le développement de la chaîne d'approvisionnement des biocarburants, y compris la construction d'usines de production, la logistique et les infrastructures de distribution, peut aussi stimuler l'investissement économique dans les régions rurales et agricoles.

L'industrie des biocarburants peut également stimuler l'innovation et la recherche dans le secteur agricole, la technologie de transformation et les biotechnologies, créant ainsi de nouvelles opportunités pour les entreprises et les chercheurs.

Enfin, les biocarburants peuvent fournir une source de carburant alternative en cas de fluctuations des prix du pétrole, ce qui peut contribuer à atténuer les effets économiques de ces chocs.

Pour autant, il ne faut pas ignorer les controverses et les défis économiques associés aux biocarburants, notamment les coûts de production, la concurrence avec les produits alimentaire, les coût environnementaux (déforestation, perte de biodiversité, consommation excessive d’eau...).

Les enjeux environnementaux

Le développement des biocarburants présente également des enjeux environnementaux considérables, qu’ils soient positifs ou négatifs. Leur impact environnemental varie, entre autres, en fonction des méthodes de production, des types de cultures utilisées et de l’usage final que l’on en fait.

Le premier de ces enjeux environnementaux, un des seuls qui soit réellement positif, est la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

La production et l’utilisation en masse de biocarburants présentent également des conséquences néfastes pour l’environnement. On citera notamment l’augmentation des prix des denrées alimentaires causée par la concurrence avec la production alimentaire pour l’accès aux terres agricoles, ou encore, la perte de biodiversité à cause de l’utilisation de pesticides et d’engrais chimiques, ou même, l’émission d’autres polluants atmosphériques nés de la combustion de certains biocarburants (oxyde d’azote notamment).

Pour atténuer les conséquences néfastes pour l’environnement du développement des biocarburants, il est essentiel de promouvoir des pratiques durables de production de biocarburants et de diversifier les sources de biomasse.

La législation européenne

La législation européenne sur les biocarburants a évolué au fil des années pour répondre à des préoccupations environnementales et sociales croissantes tout en encourageant l'utilisation de biocarburants plus durables. L'une des réglementations clés qui régit les biocarburants dans l'Union européenne est la Directive sur les énergies renouvelables (RED), qui a été révisée plusieurs fois.

La directive RED fixe des objectifs contraignants pour la part des énergies renouvelables, y compris les biocarburants, dans la consommation d'énergie de l'UE. La version la plus récente, RED II, adoptée en 2018, vise à atteindre un objectif de 32% d'énergies renouvelables d'ici 2030. Elle introduit également des mesures pour promouvoir les biocarburants avancés et les biogaz, en mettant l'accent sur leur durabilité.

La législation européenne sur les biocarburants évolue perpétuellement pour refléter les avancées technologiques et les préoccupations croissantes en matière environnementale.