Les biocarburants

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• Les biocarburants
• dans le contexte du développement des
  bioraffineries
• lapproche du pôle IAR
• Jean-Marie CHAUVET,
• En charge des biocarburants au sein du pôle IAR

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Pôle de compétitivité  Industries et
Agro-Ressources  Champagne-Ardenne et Picardie
PÔLE DE COMPETITIVITE A VOCATION MONDIALE
Industries et Agro-Ressources
Des Hommes, des Plantes, pour longtemps.
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Pôle de compétitivité  Industries et
Agro-ressources 

• Association Industries Agro-ressources
• Entreprises Grands Groupes, PME, secteurs
  variés
• Centres de recherche et de transfert
• Organismes de formation
• Chambres consulaires CRCI Chambre
  Agriculture.
• Fédérations, pôles,
• Banques.
• Accompagner de lidée au lancement des
• projets RD et industriels dans le domaine des
  agro-ressources
• Utilisation des cultures non alimentaires dédiées
• Valorisation des sous produits de lagriculture
  et de lagro-industrie
• CONCEPT DE LA BIORAFFINERIE
• Utilisation de tous les composants de la
  plante

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Le pôle IAR et les opportunités duBassin Agro
Industriel
Agro ressources Utilisation de tous les
composants de la plante
Nouveaux procédés BIO RAFFINERIE
Nouveaux marchés Demande de produits
renouvelablesRespectueux de lenvironnement
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De nouveaux besoins industrielsmotivés par de
profondes mutations socio-économiques et
environnementales
BESOINS INDUSTRIELS
INDUSTRIE
ALIMENTS Alimentation, ingrédients, auxiliaires
de fabrication, nutraceutiques
MOLECULES Pharmaceutique, Hygiène, Cosmétique,
Lubrifiants, Détergents
MATERIAUX Bâtiment, Papeterie, Textile,
Plasturgie, Métallurgie, Emballage
ENERGIE Carburants, Electricité, Chaleur
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La diversité des ressources végétales et leurs
marchés dapplication
Ressources
Applications
Céréales
Molécules
Matériaux
Énergie
Aliments
Betterave
Alcools et solvants
Fibres
Biocarburants
Ingrédients
Protéagineux
Oléagineux
Intermédiaires chimiques
Biopolymères
Biocombustibles
Auxiliaires de fabrication
Luzerne
Huiles et lubrifiants
Matériaux composites
Légumes
Chanvre
Tensio-actifs
Lin
Principes actifs
Bois
Pomme de terre
7

• 1ère partie
• Les enjeux des biocarburants

8
La question des biocarburants et des bioproduits
doit nécessairement sinscrire dans un contexte
plus large que le cadre national
 Penser globalement, agir localement 

• Une planète face à des défis sans précédent
• Un environnement qui  souffre , des ressources
  qui sépuisent et/ou saltèrent
• Des hommes qui ne trouvent pas / plus leur place
• Un avenir qui interroge et qui est davantage
  porteur de peur que despérance ?
• Ce nest plus uniquement une question agricole,
  mais celle dune société face à ses choix
  énergétiques

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Le  déstockage massif  du CO2  fossile 
Tendances mondiales des émissions de CO2
attribuables aux combustibles fossiles
10
Un constat partagé  Le spectre  de
lépuisement des ressources Fossiles. La
question Quand? Une  sage  résolution ne plus
attendre pour agir
11
Gérer  laprès pétrole  une nécessité

• On est entré dans la période de laprès pétrole
• On entre dans celle de la  polyénergie  et de
  la  bioéconomie 
• Parmi les  offres , dans le  bouquet  des
  sources dénergie possibles les biocarburants
• A léchelle du monde, le bioéthanol est le
  principal biocarburant produit avec 420 millions
  dhl en 2005
• Les 2 premiers producteurs sont les USA et le
  Brésil (env 160 M hl pour chacun). LEurope est
  loin derrière (env. 6 M hl)

12
Un challenge important retrouver le sens du
 cycle 
13

• 2ème partie
• A propos des biocarburants
• Quelques éléments de base

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Les biocarburants
Les biocarburants sont des carburants obtenus à
partir d'une matière première végétale
(biomasse). Il existe deux grandes filières de
production des biocarburants la filière
éthanol qui comprend léthanol et l'ETBE (éthyl
tertio butyl éther) pour les véhicules essence
et la filière des huiles végétales avec l'EMHV
(esters méthyliques d'huiles végétales) pour les
véhicules diesel.
15
Quelques données relatives à léthanol

• En France, léthanol est principalement produit à
  partir de betterave (culture historique) et de
  plus en plus maintenant à partir de céréales (blé
  principalement)
• Le rendement en éthanol dépend du type de
  culture
• - environ 7 500 l / ha pour la betterave (6 T)
• - environ 3 000 l / ha pour les céréales
• 5,75 de bioéthanol dans lessence, cela
  représente, en France
• - 280 000 ha de céréales / 3 de la surface
  totale
• - 55 000 ha de betterave / 15 de la surface
  totale

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Quelques données relative au biodiesel

• A partir des oléagineux, 2 types de biocarburants
  peuvent être produits les esters ou les huiles
  végétales pures
• Le biodiesel, France, est issu de la
  transformation du colza (au nord) et du tournesol
  (plutôt au sud).
• La première unité française de transestérification
  a été mise en place à Compiègne
• Les procédés sont optimisés mais font lobjet
  dune constante évolution (utilisation déthanol
  pour estérifier, mise en œuvre de catalyseur
  hétérogène)
• LEurope est la référence mondiale en terme de
  biodiesel
• Un bilan énergétique positif il restitue 3 fois
  plus dénergie que celle qui est nécessaire à sa
  fabrication
• En 2010, la culture doléagineux  non
  alimentaires  représentera en France environ 1,6
  M ha sur un total de 2,5 M ha (1 tonnes dhuile
  donne 1 tonne dester)

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EUROPE une stratégie qui se clarifie et une
réglementation visant à promouvoir les
biocarburants

• Directive 2003/30/EC du parlement européen et du
  conseil visant à promouvoir lutilisation de
  biocarburants () dans les transports (en projet
  de révision)
• http//ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/bio
  fuels/fr_final.pdf
• Directive 2003/96/EC restructurant le cadre
  communautaire de la taxation des produits
  énergétique et de lélectricité
• http//ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/bio
  fuels/taxation_energy_products_and_electricity.pdf
  
• Communication de la commission stratégie en
  faveur des biocarburants (février 2006)
• http//ec.europa.eu/agriculture/biomass/biofuel/in
  dex_fr.htm
• Nouvelle directive en faveur des énergies
  renouvelables (janvier 2008)
• http//ec.europa.eu/energy/climate_actions/doc/200
  8_res_directive_en.pdf

18
ETAT la France affiche à nouveau une volonté de
soutien actif à partir de 2005

• Note des autorités françaises relative à la
  promotion des biocarburants
• (janvier 2006)
• http//ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/bio
  fuels/member_states/2005_rapports/2003_30_fr_repor
  t_fr.pdf
• Plan biocarburant 2005-2007
• http//www.agriculture.gouv.fr/spip/leministere.le
  ministrelecabinet.communiquesdepresse_a4380.html
• Table ronde du 21 novembre 2005 15 engagements
  concrets, dont le soutien à la filière flex fuel
  dès 2006 à titre expérimental
• Table ronde du 30 novembre 2006 ajout de 3
  engagements complémentaires concernant notamment
  lautorisation généralisée du B30 dans les
  flottes captives

nuancé par le Grenelle de lenvironnement en
2007
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Le plan français de développement des
biocarburants Le gouvernement français a décidé
d'aller au-delà des directives européennes en
fixant des objectifs ambitieux d'incorporation de
biocarburants dans les carburants 5,75 en
valeur énergétique dès 2008, 7 en 2010 et 10 à
l'horizon 2015.
Depuis mai 2005, 3 780 000 tonnes d'agréments
nouveaux ont été délivrés dont 2 795 000 tonnes
de biodiesel, 900 000 tonnes déthanol et 85 000
tonnes équivalent éthanol d'ETBE. Outre le
développement des usines existantes, 21 usines
nouvelles, dont 6 produisant de léthanol et 15
du biodiesel, seront construites dans 14
régions. L'investissement pour l'ensemble de ces
projets est estimé à plus 1,2 milliard d'euros,
le nombre d'emplois crées ou consolidés est
estimé à plus de 30 000.
20

• Les nouvelles unités de production déthanol
  carburant en France

21
Potentiel production de bioéthanol en France
SOUFFLET Nogent sur Seine (10) Céréales Projet
160 kt
TEREOS Origny (02) Betterave Céréales Projet
240 kt
Horizon 2008/2010 Unités en construction
CRISTAL UNION Bazancourt (51) Betterave -
Céréales Projet 280 kt
TEREOS Lillebonne (76) Céréales Projet 240 kt
ROQUETTE Beinheim (68) Céréales Projet 160 kt
Capacité industrielle visée 1 280 000 tonnes
AB BIOENERGY Lacq (64) Céréales - Alcool
vinique Projet 200 kt
(Source SNPAA)
22

• Les unités de production dEMHV carburant en
  France

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EMHV
COMPIEGNE 1 et 2 DIESTER 220 kt/an
COUDEKERQUE DIESTER 250 kt/an
DUNKERQUE TOTAL 200 kt/an Biodiesel synthèse
DUNKERQUE DAUDRUY 150 kt/an
LIMAY SARP Industrie 80 kt/An
GRAND-COURONNE DIESTER 520 kt/an
VERDUN INEOS 230 kt/an
CHARNY/MEUSE (55) PROGILOR BOUVART 60 kt/an EMHA
NOGENT LE MERIOT DIESTER 250 kt/an
MONTOIR (44) AIRAS4 55 kt/an
MONTOIR DIESTER 250 kt/an
FOS-sur-MER (13) BIOCAR 200 kt/an
La ROCHELLE (17) SICA Atlantique 50 kt/an
SETE 1 et 2 DIESTER 500 kt/an
BORDEAUX DIESTER 250 kt/an
BOUSSENS COGNIS/DIESTER 120 kt/an
CHALANDRAY (86) Centre Ouest Céréales 120 kt/an
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Les biocarburants et les bioproduits en question
Les  plus  Environnement avantage CO2
(réduction des GES) Ressources renouvelables Contr
ibution à la réduction de la dépendance
énergétique Des impacts sur l'emploi opportunité
de ré-industrialisation dans un contexte de
désindustrialisation
Les  points de vigilance  Agriculture
limitation des intrants Usines de transformation
optimiser les consommations énergétiques
Marchés assurer dabord les besoins
alimentaires
25

• Octobre 2007 A lissue du  Grenelle de
  lenvironnement , une  expertise  nouvelle a
  été demandée à lADEME pour fiare le point sur le
  bilan énergétique et environnemental des
  biocarburants
• Avril 2008 Rapport du Comité Opérationnel
  Energies Renouvelables
•  Les biocarburants de première génération
  sont indispensables au respect des engagements
  français en matière dénergies renouvelables 
• http//www.bioethanolcarburant.com/UserFiles/fich
  iers/CP-23-04-08.pdf

26

• 3ème partie produire,
• mais aussi utiliser les biocarburants

27
Les conditions dutilisation des biocarburants

• Dans le cadre des objectifs européens et français
  concernant lincorporation des biocarburants, les
  conditions (actuelles) sont les suivantes
• Pour le biodiesel comme pour le bioéthanol,
  incorporation banalisée à concurrence de 5
  respectivement dans le gazole et dans lessence
  (15 pour lETBE)
• Objectif obtenir lautorisation du B10 et de
  lE10 au niveau de Bruxelles
• Incorporation à haute teneur
• - jusquà 30 pour le biodiesel en
  condition de flottes captives
• - jusquà 85 pour le bioéthanol sous forme
  de Superéthanol E85
• Lhuile brute est autorisée à titre
  expérimental dans le secteur agricole en
  autoconsomation

28
Lexemple de la mise en place de la filière
 Flex fuel 
29
De la production à lutilisation des
biocarburants IAR a donné une impulsion majeure
au développement de la filière  flexfuel  en
France en  amont  de la mission conduite par
Alain PROST
Le superéthanol E85 et la technologie FFV en
France À la suite des USA et de la Suède
Les FFV illustrent une possibilité de
 transition  douce  et flexible
30
PROJET IARE85 FFV
Les 2 premières pompes superéthanol E85 dans le
réseau français de distribution
Champfleury (Reims)
Fagnières (Châlons en Champagne)
31
léthanol aussi pour les bus
Une intéressante  histoire  en Suède où
plusieurs centaines de bus roulent avec de
léthanol (E95)Le moteur diesel est modifié pour
utiliser ce carburant et ça marche! Il a des
projets de test en France et, le 30 octobre 2007,
à titre exceptionnel, un tel bus a roulé à
linitiative du pôle IAR Rappelons que la
plupart des bus peuvent aussi utiliser du B30
32

• 4 ème partie
• Les perspectives liées aux carburants de seconde
  génération
• un challenge à léchelle mondiale  

33

• Le développement des biocarburants de 1ère et de
  2nde génération un enjeu de RD à situer dans le
  contexte de lémergence de la bioéconomie et au
  cœur des bioraffineries

34
THE EUROPEAN KNOWLEDGE-BASED BIOECONOMY
SOCIETAL NEEDS
QUALITY ASSURANCE STRATEGIES TRACEABILITY,
CONSUMER SCIENCE
STABILITY - BIODEGRADABILITY FUNCTIONALITY
(Chirality)
Fork to FarmFood, health and well-being
Life sciences biotechnology for sustainable
non-food products processes
WHITE BIOTECH CLEAN BIOPROCESSES RAW
MATERIALS/WASTE
PROCESSING
ADVANCED FOOD TECHNOLOGIES, FOOD QUALITY
DETERMINANTS, NUTRITION
GREEN/BLUE BIOTECH OPTIMISED RAW MATERIALS
PRODUCTION
LOW INPUT FARMING - BIODIVERSITY ANIMAL HEALTH -
RURAL DEVT.
Sustainable production and management of
biological resources from land, forest, and
aquatic environments
35
Un enjeu davenir les biocarburants de seconde
génération

• Depuis quelques années, en regard du
  développement des  biofuels , les Etats-Unis
  sont mobilisés autour de la question des
  biocarburants de seconde génération.
• La principale motivation aux USA, pays qui a
  dépassé son  peak oil , cest la question de la
  dépendance énergétique.
• On note néanmoins un souci de  sustainability ,
  de prise en compte des facteurs écologiques de
  production.
• Par ailleurs, le risque dune compétition entre
  les utilisations alimentaires et énergétiques du
  maïs est clairement mis en avant. Mais pour les
  USA la question nest pas  food vs fuel  mais
   food fuel 
• Seule la possibilité dutiliser la  biomasse
  cellulosique  peut ouvrir des perspectives. La
  cellulose est à léchelle de la planète le
  biopolymère naturel le plus abondant.

36
Concept de bioraffinerie biomasse Biocarburants
de seconde génération
Substrat de fermentation
Voie biologique
résidus
Biocarburants Bioproduits Agromatériaux
Chaleur électricité
BIOMASSE
Gaz épuré
Voie thermochimique
Gaz  conditionné 
daprès USDoE
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Schéma simplifié de la production  déthanol
cellulosique 
Production enzymes
Biomasse
Hydrolyse cellulose
Fermentation glucose
Ethanol
Fractionnement Prétraitement
Hydrolyse hémicelluloses
Fermentation pentoses
Utilisation lignine
38
La voie thermochimiqueschéma de procédé
simplifié
Biomasse
Pyrolyse
Gaséification
synthèse FT
BtL  diesel like 
39
Limpulsion américaine

• Les Etats-Unis sont incontestablement leader en
  matière de carburants de seconde génération avec
  une forte implication du DoE (US Départment of
  Energy)
• Presidentbiofuels initiative
• - Objectif 2012 produire de léthanol à partir
  de bois, de tiges ou de switchgrass (panique
  érigé) dans des conditions économiques
  compétitives doù un accroissement du financement
  de la recherche. 325 M de dollars viennent dêtre
  alloués par lUS DoE pour 6 projets  unités
  précommerciales  sur un montant total de 1,2
  milliards US. Parallèlement, le DoE continue
  dinvestir massivement dans la RD et les unités
  pilotes ( small scale biorefinery ). Au total,
  le DoE a déjà engagé environ 1 milliard de
  dollars
• Objectif 2030 remplacer 30 de la consommation
  dessence par des biocarburants. ( 30 x 30).
• Des initiatives naissent également eu Europe, et
  le pôle IAR est pleinement engagé dans ce
  challenge

40
les biocarburants de seconde génération
perspectives de développement de  léthanol
cellulosique  aux USA

• 2030 objectif de production 60 milliards de
  gallons aux USA
• Les USA estiment pouvoir mobiliser à cet effet
  1,3 milliards de tonnes de biomasse par an soit
• 0,368 provenant de la forêt
• 0,621 provenant de ressources agricoles
• 0,377 provenant de cultures pérennes

2012/2015 2030
EtOH maïs 7-8 Mds gal 13-14 Mds gal
EtOH cellulose 3-4 Mds gal 40-50 Mds gal

• Source  USDoE

41
Les biocarburants demain une vision partagée par
la communauté internationale et notamment en
Europe
Mise en place dune plate-forme technologique sur
les biocarburants (installée le 8 juin 2006)
sur la base dun document de  vision 
Biofuels in the EU, a vision for 2030 and
beyond. http//ec.europa.eu/research/energy/pdf/d
raft_vision_report_en.pdf Janvier 2008
publication du  Strategic Research Agenda
Strategy Deployment Document  Projet de
nouvelle directive européenne  renewable
energy  (janvier 2008) 20 dénergie
renouvelable 20 déconomie de GES 10 de
biocarburants en 2020
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la vision de la plate-forme européenne
 biofuels 

• Une approche globale de la chaîne de production
  des biocarburants recherche defficacité
  énergétique et satisfaction de critères
  environnementaux sévères

LAND
BIOMASS Transport
BIOFUEL Distribution
TRANSPORT SERVICE Use
Full chain level
Policy measures
Biomass production
Biofuel production
Biofuel use
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Les biocarburants en perspective
Bioraffinerie intégrée
2ème génération
1ère génération
2008-2012
2014-2018
2020-2030
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• Concilier performance économique, capacité à
  développer des emplois et insertion
  environnementale dans le respect des équilibres
  entre  alimentaire  et  non alimentaire 
• Limpact potentiel des biocarburants de seconde
  génération en termes daménagement des
  territoires

45
La valorisation de la plante entière(bioénergie
et biocarburants de 2nde génération)

• Impact sur la production
• des adaptations seront peut-être / sûrement
  nécessaires (modes culturaux et nature des
  cultures)

Switchgrass
46
Miscanthus
47
TCR
Taillis à courtes rotations appartiendront
peut-être à nos paysages pour relever les enjeux
de la biomasse appelée à être le substrat de la
bioéconomie.
48
 Réindustrialiser  dans un contexte de
 désindustrialisation 
49

•  Biofuels
• more valuable as fuel than as a scapegoat 
• Mariann Fischer Boel
• Commissaire européen
• Brussels,
• le mai 2008
• Les biocarburants ont plus de valeur comme
  carburants que comme bouc émissaire