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- Le Vigeant, premier site au monde à produire un agrocarburant de 3ème génération à base d'algues
- Des algues bientôt à la pompe ?
- Les algues microscopiques : le nouvel or vert ?
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Revue de presse
Préparation du véhicule en colaboration avec 4x4 Edouin, Paris-Kamtchatka, Marc Mellet
Le Vigeant, premier site au monde à produire un agrocarburant de 3ème génération à base d'algues
La Région Poitou-Charentes innove dans les "agrocarburants" avec le lancement en mai 2009 de la première unité au monde de production de carburant de troisième génération à base d'algues, sur le site du Vigeant. La production industrielle devrait débuter dès 2010.
Lundi 18 mai 2009, Ségolène Royal, Présidente de la Région Poitou-Charentes déclarait : "Avec le site de production du Vigeant, la Région Poitou-Charentes se révèle une fois de plus pionnière et novatrice : elle inaugure le premier site au monde de production des écocarburants de troisième génération à base d'algues. C'est assurément un pas décisif pour préparer l'après-pétrole et lutter contre le réchauffement climatique, générer une croissance économique durable. »
Des algues bientôt à la pompe ?
ECOLOGIE. D'abord présentée comme une alternative efficace au pétrole, les biocarburants sont aujourd'hui critiqués pour leur impact environnemental et sur les prix des denrées alimentaires.
La première génération de carburants issus de végétaux se décline sous deux formes : le bioéthanol, obtenu par la fermentation des sucres du maïs, du blé, de la betterave et de la canne à sucre, ou le biodiesel, issu du traitement des huiles extraites du soja, du colza, du tournesol ou du palmier. D'abord présentée comme une solution miracle, cette voie est aujourd'hui controversée : ses opposants mettent en cause son intérêt environnemental, mais également son impact sur les prix des denrées alimentaires. La deuxième génération, prévoit de transformer des plantes entières et de recourir à des végétaux non dédiés à l'alimentation. Mais cette relève n'est pas encore sortie de terre que s'annonce déjà une troisième génération : ce ne sont plus des plantes terrestres qui seraient utilisées, mais des algues microscopiques produisant naturellement de l'huile susceptible d'être transformée en biodiesel.
Des atouts impressionnants. En premier lieu, leur croissance accélérée. Ces cellules végétales se divisent en deux cellules filles en moyenne une fois par jour, produisant ainsi presque 30 tonnes d'huile par hectare et par an, c'est-à-dire plus de quinze fois plus que le colza ! Cerise sur le gâteau : la productivité des cultures de microalgues pourrait être améliorée si l'on y apportait du dioxyde de carbone, comme c'est déjà le cas dans les cultures d'algues à but alimentaire ou cosmétique et celui-ci serait susceptible de provenir des rejets de centrales énergétiques. En termes d'impact sur l'environnement, les microalgues promettent donc de faire d'une pierre deux coups. D'autant plus que si l'azote dont elles ont besoin est pour l'instant apporté sous forme d'engrais, il pourrait provenir, à terme, de stations d'épuration ou même des résidus de l'extraction de l'huile.
Autant d'atouts qui, pour un industriel en quête d'une manne énergétique renouvelable et peu polluante, ont tout d'un rêve. Et de fait, depuis quelques mois, pas moins d'une soixantaine de start-up, aux Etats-Unis notamment, ont investi le créneau des microalgues.
Et les bailleurs de fonds suivent comme les « majors » du pétrole ou le secteur de l'aviation qui ne pouvaient utiliser les carburants végétaux de première génération car ils gèlent en altitude et ont un pouvoir énergétique trop faible. Bref : les microalgues font bel et bien rêver bon nombre d'acteurs économiques. Une vingtaine d'équipes dans le monde se penche donc sur l'essentiel : les questions clés qui, étape par étape, décideront du succès ou de l'échec industriel d'une telle filière. Premièrement : quelles microalgues utiliser ? La candidate idéale se doit d'être riche en lipides, croître vite, facilement et sans requérir de substances coûteuses. Mais cette algue idéale est apparemment difficile à trouver. Deuxièmement : dans quoi et comment les faire pousser ? La solution la plus simple et la moins coûteuse consiste à opter pour de simples bacs remplis d'eau et exposés au soleil. Sauf que le risque de contamination par d'autres espèces d'algues, pas nécessairement aussi riches en huile, peut conduire à une chute drastique des rendements. Et, selon la région de culture, l'évaporation et les fluctuations de la température peuvent s'avérer néfastes pour la productivité. Ici, l'usage de « photobioréacteurs », des structures fermées et transparentes qui laissent passer la lumière mais pas les contaminants, pourrait pallier ces problèmes. Troisièmement : comment effectuer la récolte ? La séparation des microalgues du milieu de culture grève pour l'instant les budgets, que la solution retenue soit la filtration (difficile pour de très petites algues, et dans le cas où les filtres se bouchent) ou la centrifugation (qui consiste à séparer eau et algues dans un conteneur en rotation). Et enfin les techniques d'extraction de l'huile qui semblent, quant à elles, poser moins de problème. « Elles sont similaires aux technologies existantes pour extraire du biodiesel, si ce n'est que les algues contiennent davantage d'eau et qu'enlever l'eau est coûteux », précise Junda Lin, directrice de l'institut de recherche marine de l'Institut de technologie de Floride, à Melbourne. On le voit, pour tenir leurs promesses de carburant propre, start-up et majors reconverties aux énergies vertes devront laisser à la science le temps d'imaginer comment passer au mieux des avantages théoriques des microalgues à une filière complète. Une situation que résume Antoine Sciandra, du CNRS, qui participe au projet Shamash regroupant sept équipes de chercheurs et un industriel : « Aujourd'hui, personne ne peut dire si la production de carburants à partir d'algues sera un jour rentable. Mais vu ses promesses, il est impossible de ne pas y consacrer des recherches ! »
Les algues microscopiques : le nouvel or vert ?
Présentées comme une alternative possible au pétrole, les microalgues sont capables de produire de l'hydrogène, du biogaz, ou du carburant. Est-ce rentable ? Est-ce écologique ? Quels sont les défis à relever ? Cet article est publié sur la base d'un dossier fourni par les consultants de Alcimed, société de conseil spécialisée dans les industries de hautes technologies. [sur la photo Glen Kertz PDG de Valcent Product Inc. En vidéo dans cet article]
Le pic spectaculaire qu'a connu le baril de pétrole en 2007 et 2008 a accéléré les efforts de recherche en vue du développement de nouveaux agrocraburants. Différentes filières comme l'huile (palme, tournesol...), l'alcool (betterave, maïs) et le biogaz (boues, lisiers) se développent actuellement. Cependant, ces agrocraburants dits de « première génération » présentent un inconvénient de taille : ils sont en compétition directe avec les cultures destinées à l'alimentation et ne sont pas sans impact sur la biodiversité des écosystèmes.
Une nouvelle filière de agrocraburants dits de « deuxième génération » est en plein développement autour de nouvelles sources de biomasse à base de lignocellulose (paille, peuplier, et résidus lignocellulosiques issus des industries de l'agriculture, de la sylviculture et du bois). Cette filière offre des perspectives intéressantes avec de meilleurs rendements et de meilleures conditions environnementales.
La ruée vers le nouvel or vert
Parmi les développements en cours, les industriels se tournent de plus en plus vers une filière de biocarburants de « troisième génération » à base de microalgues, et présentée comme la source de biomasse capable d'offrir les meilleurs rendements.Les microalgues sont considérées comme la filière d'avenir par de nombreuses start-up américaines en pleine croissance. La plus connue d'entre elles est GreenFuel Tech qui développe des procédés pour la production de microalgues. L'engouement a même gagné les pétroliers comme Chevron et Shell. Récemment, Boeing a commencé une collaboration avec Virgin Fuels et General Electric pour développer un nouveau agrocraburant à base de microalgues. La France participe également à cette ruée vers l'or vert avec le projet Shamash dirigé par Olivier Bernard, chercheur à l'INRIA.
Les microalgues sont des organismes microscopiques riches en lipides et se développent par photosynthèse en eau douce ou en eau de mer selon les espèces. Elles présentent à l'échelle du laboratoire des avantages très attractifs qui en ont fait un véritable « or vert » : - les rendements en lipides seraient 30 fois supérieurs aux cultures oléagineuses telles que le tournesol ou le colza, - leur culture en photobioréacteurs n'a pas d'impact sur l'environnement (non utilisation de pesticides) et permet de recycler les nutriments nécessaires à leur croissance (phosphore et azote), - enfin, le problème des surfaces cultivables disparaît puisque ces organismes se développent dans l'eau.
Les microalgues peuvent intervenir dans la production de trois types d'énergie : l'hydrogène, les agrocraburants ou les biogaz. Mais quelles sont les performances réelles des micro-algues et quel est le degré de maturité de chacune de ces filières ?
- Sous certaines conditions de stress (manque de soufre ou d'oxygène), les microalgues peuvent produire de l'hydrogène. Actuellement, moins de 3% de l'énergie lumineuse totale est transformée en hydrogène. Pour être rentable, cette voie nécessite un rendement de 10%, et la production d'hydrogène à partir de microalgues pourrait y contribuer. Les chercheurs comptent sur des mutations génétiques pour créer des microalgues plus efficaces. Par exemple, en France, le laboratoire de bioénergétique et biotechnologie des bactéries et microalgues du CEA travaille actuellement sur ce sujet.
Dans la vidéo ci-dessous, Glen Kertz PDG de Valcent Products Inc. explique (en anglais) la technologie de production de carburant par des microalgues.
De nombreux défis à relever
L'un des premiers challenges consiste à identifier les microalgues les plus riches en lipides parmi les quelques millions d'espèces existantes. Dans des conditions de stress en azote, la production lipidique peut atteindre 75% pour la Botryococcus braunii. Cependant, stresser les algues ralentit leur croissance. Un autre défi à prendre en compte est l'optimisation de l'extraction des lipides qui demeure une étape encore trop négligée. Les techniques de pressage sont en effet inefficaces ; l'extraction de l'huile est réalisée à l'hexane, ce qui n'est compétitif ni au niveau économique ni au niveau environnemental. Des recherches sur l'extraction sont actuellement en cours : la société Valcobio, un des partenaires du projet Shamash travaille sur des techniques d'extraction sans produits chimiques.Enfin, les rendements de production des algues sont encore trop faibles à l'échelle industrielle. « Pour devenir compétitive, la production d'algues devrait être de 100 g par m2 par jour, soit trois fois supérieure aux rendements actuels » estime Nadia Boukhetaia, consultante au sein du département Chimie, Matériaux et Energie de Alcimed.
- Le dernier type d'énergie que peuvent produire les microalgues est le biogaz. Celles-ci se révèlent particulièrement adaptées à cette application. Après fermentation dans un digesteur, elles génèrent un biogaz composé de 70 à 80% de méthane, les autres gaz étant du CO2 et du N2. Cette technologie datant des années 40 a été développée par le Professeur William J. Oswald de l'Université de Berkeley en Californie. Elle a cependant été abandonnée dans les années 80 au profit des agrocraburants plus à la mode et est réétudiée depuis une dizaine d'années. En effet, cette filière est actuellement la voie de production d'énergie à partir de microalgues la plus simple et la plus rentable à court terme. Elle peut être particulièrement efficace lorsqu'elle est associée à d'autres procédés. Si cette technologie est associée à une centrale thermique, les microalgues séquestrent le CO2 et utilisent la chaleur produite pour leur croissance. Le biogaz produit est alors directement réinjecté dans les brûleurs de la centrale. Cette technologie peut aussi être associée à une station d'épuration où les microalgues utilisent les nutriments comme l'azote et le phosphore pour leur croissance.
Qu'il s'agisse de la production hydrogène, de agrocraburants, ou de biogaz à partir de microalgues, un certain nombre de défis restent à relever qui nécessitent encore des travaux de recherche et développement importants. « L'industrialisation de l'énergie à partir de microalgues ne pourra se faire qu'à condition que de nombreuses compétences collaborent pour lever les barrières existantes : génie génétique, phycologie, biochimie, pétrochimie. Les experts mondiaux sont peu nombreux et les savoir-faire ont tendance à se disperser. Il est nécessaire qu'en Europe, des collaborations fortes entre industriels et chercheurs de ces différents domaines voient le jour comme aux Etats-Unis pour participer à la ruée vers l'or vert », conclut Vincent Pessey, Responsable de Missions du département Chimie, Matériaux et Energie de Alcimed
Cuma Bioénergie 82
Énergies renouvelables, huiles végétales pures… C'est sur ce créneau qu'évolue la Cuma « Bioénergie 82 » que préside Jean-jacques Baravalle. Présenté hier en assemblée générale, le bilan de cette structure coopérative qui fabrique de l'huile végétale pure à partir de graines de tournesol et de colza pour les exploitations agricoles adhérentes, est plutôt bon. Son président se félicite notamment de l'excellent bilan carbone de sa structure aujourd'hui installée dans les locaux de Qualisol à Larrazet, « ce qui a permis de supprimer les transports inutiles ». Un bon bilan carbone donc, mais un bilan d'activité qui pourrait être meilleur. En effet les débouchés de la production de cette Cuma se sont trouvés amoindris suite à la privatisation du ramassage des déchets sur la communauté de Montauban et des trois rivières (CMTR) au profit de la société Véolia. Or, seules les collectivités ont actuellement le droit de faire rouler leurs véhicules aux huiles végétales pures (HVP). La flotte de camions bennes désormais gérée par l'opérateur privé ne peut donc plus tourner à l'huile de tourteau comme le faisaient les véhicules de la CMTR. « On constate un décalage entre le discours ambiant et la réalité », insiste J.-J Baravalle. Que ce soit au niveau des éléments mécaniques (il est très difficile de trouver sur le secteur des kit bicarburation) ou de la taxation des HVP (taxées à 19,6 % comme les carburants fossiles)… Les adhérents de « Bioénergie 82 » dénoncent « la dynamique industrielle » caractérisant leur production « alors qu'il y a sur nos territoires de quoi s'organiser et créer des emplois ».
Hier à Larrazet, les membres de la Cuma ont redit leur foi dans leur production verte… en espérant qu'à terme, les politiques mettent en adéquation leur discours et leurs actes.
Les chiffres de Bioénergie 82
La Cuma de Larrazet a démarré son activité en 2007. Elle compte aujourd'hui 58 adhérents dont le total des engagements s'élève à 377 tonnes de graines.Les volumes d'huile vendus par le GIO sur les récoltes 2007 et 2008 s'élèvent à 91000 litres. Mais il reste 10000 litres à vendre sur Montauban pour solder la récolte 2008.
