Jatropha : un nouvel or vert?

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1 Jatropha : un nouvel or vert?
Claudine Campa, IRD, UMR DIAPC Kinomé, Sénégal Qui est Jatropha? La fourniture durable d’énergie au Sud Jatropha, source de biocarburant au Sud? Pourquoi pas Jatropha? 17/11/ Amiens

2 Qui est Jatropha ? BIOCARBURANT Haie : protection des cultures
A. Samaké (Mali) Culture industrielle BIOCARBURANT Haie : protection des cultures Graines riches en huile 17/11/ Amiens

3 Qui est Jatropha ? Zone d’origine et évolution des zones d’implantation Caraïbes Cap Vert 17ème s. Plante du continent américain Toute la zone tropicale 17/11/ Amiens

4 Qui est Jatropha ? Aire actuelle de distribution du Jatropha
41 projets 97 projets 104 projets Aire de distribution naturelle : zones arides et semi-arides Aire de culture : entre latitude 30°N et 35°S 17/11/ Amiens

5 Qui est Jatropha ? Plante connue dans toute la zone tropicale
Plus de 30 noms vernaculaires Les plus répandus : Pourghère, pignon d’Inde (F) Physic nut, purging nut (GB) Fagiola d’India (I) Purgueira (P), pinoncillo (mexico), pinol (Pérou) Yu-lu-tzu (Chine) Kadam (Népal), sabudam (Thaïlande) Bagani (RCI) Tabanani (Sénégal) Son nom scientifique : Jatropha curcas L. Linné (1753) (iatros: médecin; trophé: nourriture) 17/11/ Amiens 5

6 Qui est Jatropha ? Nombreux usages en médicine traditionnelle
Partie de la plante Traitement Graine Huile de graine Purgatif Plaies de la peau Douleurs Abortif Décoction de feuilles Toux Antiseptique Sève fraîche Arrêt des saignements Latex Antimicrobien Jeunes tiges Chewing gum (Niger) (Goonasekera et al, 1995) (Kone-Bamba et al, 1987) (Thomas, 1989) 17/11/ Amiens 6

7 Qui est Jatropha ? Autres usages traditionnels Usage industriel
► Bougies et savon The Jatropha Website ► Engrais vert (riz) ► Brosses à dents ► Protection de plantes Fongicide : contre les pathogènes d’Azolla Molluscicide: contre Lymneae, Schistosomia… ► Protection du sol (anti érosion) Yunnan, Chine Usage industriel Extraction d’huile Production de savon Soude caustique Farine Amidon 1800 ~ 1850 Iles du Cap vert Graines Lisbonne ou Marseille 17/11/ Amiens

8 Trans-estérification
Qui est Jatropha ? Jatropha et le biocarburant (2ème guerre mondiale) Arbuste Fruits riches en huile Pressoir Huile Filtration Carburant Résidus Fertilisation Aliment pour bétail Trans-estérification (Méthanol) Biocarburant Ester méthylique 17/11/ Amiens 8

9 Qui est Jatropha ? L’huile de Jatropha Graines Biodiesel Huile
8000 kg/ha Densité : 0,880 kg/l Pouvoir calorifique : 37,2 MJ/kg Pureté : 96,5% Teneur en eau : 0,5% Norme européenne : EN 14214 Biodiesel Ester méthylique 2600 l/ha • Purification • Trans-estérification Séparation ester/glycérine Huile 3000 l/ha 42.0 % 6.3 % 14.5 % 1.8 % 35.4 % Acide oléique palmitique Acide linoléique stéarique Lipides : 38 % (m/m) Sucres : 33,5 % Protéines : 18,2% Fibres :15,5% Eau : 6,6% • Prétraitement Séparation fruits/coque • Extraction de l’huile 17/11/ Amiens

10 La fourniture durable d’énergie au Sud Le développement durable
Pays du Nord Pays du Sud Fort impact économique Incontournable : Poids démographique Dynamisme économique (Brésil, Chine, Inde) Menaces les plus criantes Réchauffement du climat Epuisement des sources de pétrole Pénurie d'eau potable Croissance de la population Accumulation des déchets Solutions envisagées (Nord) Réduction massive des émissions de gaz à effet de serre Energie renouvelable, bioénergie, Efficacité énergétique Economies d’eau A freiner Ecologie industrielle Fin de vie des produits Sud? 17/11/ Amiens

11 La fourniture durable d’énergie au Sud Emission de CO2 (t/hab) 5 20 15
EU 5 20 15 10 tCO2/hab 2000 4000 6000 Océanie Pays émergents Japon Ancien bloc soviétique Europe de l’Ouest Autres CEE Am. latine Chine Moyen Orient Autres Asie Afrique Asie du Sud Population M hab Source Enerdata Pays du Nord et pays émergents sont réellement concernés 17/11/ Amiens

12 20% de la population mondiale 60% de la dépense mondiale d’énergie
La fourniture durable d’énergie au Sud Consommation d'énergie (tep/hab) Source Yann Lecor. Comité de Liaison des Energies Renouvelables (C.L.E.R) 2 à 3 fois moins que la moyenne mondiale pour les pays du Sud Pays développés 20% de la population mondiale 60% de la dépense mondiale d’énergie 17/11/ Amiens

13 La fourniture durable d’énergie au Sud
Principale source d’énergie : le bois de feu Source Docs internet\Du bois énergie pour les pays du Sud.htm Cuisson et chauffage pour 45% de l’humanité Efficacité énergétique : 20% 17/11/ Amiens

14 La fourniture durable d’énergie au Sud Le Sud en quelques chiffres
1,2 milliards d’individus : moins de 1$/jour 325 millions d’enfants non scolarisés 98% des analphabètes (1/5 personnes) 1/6 personne (1,1 Mrd) sans eau potable 2 Mrds sans électricité (PNUD 2001) Afrique sub-saharienne 45% de travailleurs sont pauvres 75% de l’emploi dans le secteur informel Exportation de produits non transformés Importation de l’essentiel de ses besoins Pays émergents (Inde, Chine) 17/11/ Amiens

15 La fourniture durable d’énergie au Sud Quelles solutions pour le Sud?
Energie renouvelable, bioénergie, Efficacité énergétique Demande en énergie des zones reculées Indépendance énergétique En veillant à : Ne pas affecter le sol, l’eau, la biodiversité Cultures sans intrant et sans arrosage Ne pas empiéter sur les zones de culture de plantes alimentaires Fournir un bon rendement Ne pas demander trop de temps de travail Cultures demandant peu d’entretien Ne pas être une plante alimentaire Cultures sur les terres marginales Solutions envisagées Réduction massive des émissions de gaz à effet de serre Energie renouvelable, bioénergie, Efficacité énergétique Economies d’eau Accroissement démographique à freiner Ecologie industrielle Fin de vie des produits Jatropha curcas, pourghère 17/11/ Amiens

16 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Jatropha, l’or vert du désert Quelques-uns des mythes sur Jatropha « Une plante révolutionnaire : pousse en zone semi-aride ne nécessite aucun entretien » « Sa culture n'affectant pas celles des plantes vivrières, elle peut devenir un outil de développement intéressant pour les pays émergents » Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Plante non-alimentaire Plante non consommée par les animaux Plante résistante aux maladies Plante ne nécessitant pas de fertilisants Plante limitant l’érosion Son biodiesel est une huile qui contient plus d'oxygène, moins de monoxyde de carbone, présente 30 fois moins de particules qui causent l'asthme chez l'enfant (Phillip Wood, P-DG de D1, société productrice de biocarburants, Londres, 2001) 17/11/ Amiens

17 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Jatropha, l’or vert du désert Marceau Vesperi, News.fr, Le 5 mars 2007 Inde, Philippines, Indonésie, Afrique du Sud, Burkina Faso, Mali, Ghana, Malawi, Zambie et dernièrement Madagascar : les pays producteurs sont de plus en plus nombreux. À New Dehli, l'Institut de l'énergie et des ressources (TERI) a investi 9,4 millions de dollars sur dix ans pour passer d'un stade artisanal de culture à une production massive. Objectif ? Augmenter les rendements de la plante de 20 à 30% en inoculant les graines semées avec des micro-organismes symbiotiques. À Madagascar, la société D1 a commencé la culture fin Le prix du litre de diesel de Jatropha sera équivalent à celui du litre de gazole ordinaire. En 2008, le jatropha pourrait fournir 5% de la quantité de diesel consommée par an sur l’île (soit 10 Millions de litres) et à moyen terme, le pays pourrait même exporter une partie de sa production (Sally Ross, de D1). La société vise une production de 24 000 tonnes de graines ou 8 000 tonnes d'huile pure en trois ans, sur une surface de 5 000 ha par région de  production. 17/11/ Amiens

18 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
JULY 17, 2009 Goodbye to all that BP Gives up on Jatropha for Biofuel BP has indeed given up on jatropha, the shrub once touted as the great hope for biofuels, and walked away from its jatropha joint venture for less than $1 million. Speculation abounded this summer that BP was ready to jettison its participation in the project with British partner partner D1 Oils. The original plan called for the investment of $160 million to turn the jatropha tree into feedstock to make transportation fuel. Now, BP will turn its alternative-fuel efforts toward ethanol in Brazil and the U.S., as well as biobutanol. Adieu l’or vert??? 17/11/ Amiens

19 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Zone tropicale sèche (aride) Forêts tropicales humides Espèce plastique Masse g (Cap Vert) 0.87g (Brésil) Humidité % (Angola) 11 % (Brésil) Huile (%/ poids graine) 48.2 (Sénégal) 60.8 (Brésil) ---5 (Nicaragua) Toute l’année 1--- Floraison: induction par la pluie Perte des feuilles (saison sèche) m Altitude m 11°C --- --- 40°C Température annuelle °C mm Pluviométrie annuelle mm 2 m --- 10 m Arbuste à petit arbre Fruit 17/11/ Amiens

20 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Plasticité phénotypique (Heller, 1992) 11 origines géoographiques, 4 zones de culture La croissance est fonction des conditions environnementales 17/11/ Amiens

21 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Alimentation hydrique Floraison Remplissage des grains Nb moyen de fruits/rameau Poids moyen de la graine % moyen d’huile/graine Zones peu fertiles Non ombragées Faible pluviométrie Rendement conservé? IRD/ISRA Dakar Lot de graines « sélectionnées » pour leur production 17/11/ Amiens

22 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Essais en Inde (source R. Pirot, CIRAD) De 1986 à 2003 Région de Nashik : 610 mm/an, 8000 ha Après 7 ans : 1,25 t/ha Arrêt de la production Années 2000 Région de Karnataka : 1140 mm/an, terres marginales, fertilisation limitée Densité de 2500 pieds/ha Après 5 ans sans arrosage : 500 kg/ha Arrosage la 6ème année : 1,2 t/ha Culture en zones marginales Rendements marginaux 17/11/ Amiens

23 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante limitant l’érosion Népal (UK Oil seed project) Jatropha, Rajasthan (The Jatropha System) OUI NON (Travaux C. Valentin, IRD) 17/11/ Amiens

24 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante limitant l’érosion Propagation par graine Propagation par bouturage D1Oil 1 R pivot R latérales OUI NON 17/11/ Amiens

25 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante non alimentaire, non consommée par les animaux Substances naturelles accumulées Feuille Flavonoïdes Glucosyl-flavonoïdes Sapogénines stéroïdiques Triterpènes Ecorce Tanins (37%) Couleur bleue Curcine: toxalbumine Composés cyanogènes Latex Tanins (10%) Hydrocyanic acid (HCN) Curcacyclines Tige Fruit Inhibiteurs de trypsine Acid phytique (12%) Saponines Curcine Phorbol esters (3%) Racine Diterpènes Triterpènes Phorbol esters Coumarines Variétés non toxiques 17/11/ Amiens

26 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Terpénoïdes Curcusone B Jatrophone Jatropholone α-Amyrine Friédeline Composés phénoliques Glycosyl- Flavonoïdes Coumarines Curcine Curcaïne Protéines Curcacyclines Acide phytique Autres Racines Graines Feuilles Tiges Anti-métastasique Antitumoral Gastroprotectif +++ Promoteur de tumeurs Inhibiteur de la migration des cellules cancéreuses - - - Anti-nocicepteur Précurseur de stéroïdes Arrêt des saignements Inhibiteur de digestion Anti- inflammatoire Hypotenseur F, T Résistance aux pathogènes Colorant Tanins Diterpènes Phorbol esters Triterpènes Apigénine Vitexine Poison Gr, T Agent coagulant Latex Inhib. de trypsine Immunosuppresseur Déficience minérale Antioxydant, anticancéreux,….. Localisation Effet Acide hydrocyanique Latex, Ecorce Poison 17/11/ Amiens

27 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante non alimentaire, non consommée par les animaux Graines Inhibiteurs de trypsine Curcine Acide phytique Phorbol esters Inactivé Facteurs stables à la chaleur Chauffage Promoteur de tumeurs (activation de la protéine kinase C) Chélateurs de métaux (Ca, Fe) ~Toxicité de la ricine, abrine Agglutination des érythrocytes Inhibiteurs de digestion et de croissance Toxicité du biocarburant? Tourteau non consommable Toxicité pendant la récolte? 17/11/ Amiens

28 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante non alimentaire, non consommée par les animaux Variété mexicaine non toxique : peu de phorbol esters Triterpènes Liaison à des récepteurs de phospholipides membranaires (Protein Kinase C) Substitution au DAG Nombreuses réponses cellulaires Prolifération cellulaire Tumeurs 17/11/ Amiens

29 Jatropha, source de biocarburant au Sud?
Plante résistante aux maladies Plantes isolées saines Majeurs en Afrique continentale (D1Oil): Golden flea beetle, Mineuse de feuilles, Mildiou, Termites, Mites, …. Différents parasites et maladies Monoculture 17/11/ Amiens

30 même sur les terres marginales
Jatropha : un nouvel or vert? Quelques-unes des réalités Quelques-uns des mythes Plante toxique Plante non-alimentaire Plante non consommée par les animaux Production fonction de la qualité du sol, du climat, de la fourniture en eau, des pratiques culturales Pousse n’importe où, même sur les terres marginales Plante ne nécessitant pas de fertilisants Plante sensible à de nombreuses maladies Plante résistante aux maladies Plante pouvant favoriser l’érosion Plante limitant l’érosion Jatropha : Plante non domestiquée Plantations issues de cultures de graines sauvages Augmenter les rendements et les qualités de la plante Amélioration variétale 17/11/ Amiens

31 Augmentation de la variabilité génétique Sélection phénotypique
Jatropha : un nouvel or vert? Sauvage Cultivé Amélioré Domestiqué Sélection Croisements Croisements intra et/ou interspécifiques Augmentation de la variabilité génétique Sélection phénotypique Multiplication Individus performants Forte production d’huile Faible toxicité Résistance aux maladies ……. 17/11/ Amiens

32 Jatropha : un nouvel or vert?
Priorités pour Jatropha en Recherche et Développement • Identifier les variétés intéressantes en utilisant des techniques robustes de génotypage • Tester les performances des différentes variétés sélectionnées dans les différentes conditions de culture • Vérifier les quantités d’intrants nécessaires à une bonne production • Développer des variétés agronomiquement intéressantes par sélection • Développer des variétés « non toxiques » 17/11/ Amiens

33 Jatropha : un nouvel or vert?
Conclusion Cultiver Jatropha pour obtenir du biocarburant? OUI, SI → Les variétés cultivées ont bénéficié d’un programme de sélection Meilleur rendement sur des terres peu fertiles Pas de compétition pour les terres avec les cultures vivrières → La non-toxicité est avérée à tous les stades (cueillette, consommation) → Les bonnes pratiques culturales sont employées (graines) → Les cultures associées ou en haies est préférée à la monoculture → La culture familiale / grandes plantations Eviter la ruée vers l’or!!!! Le bénéfice retourne au cultivateur 17/11/ Amiens