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Les biocarburants Perspectives de développement Intérêts environnementaux Enjeux économiques Philippe Pouech – ENSAT 2007.

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1 Les biocarburants Perspectives de développement Intérêts environnementaux Enjeux économiques Philippe Pouech – ENSAT 2007

2 2 Sommaire Quelques données de base Quelques données de base Politiques communautaire et française & Niveau de développement des biocarburants Politiques communautaire et française & Niveau de développement des biocarburants Filières de production de biocarburants 1 ière génération & perspectives technologiques Filières de production de biocarburants 1 ière génération & perspectives technologiques Bilans énergétiques et Émissions de GES des filières de production de biocarburants Bilans énergétiques et Émissions de GES des filières de production de biocarburants Production de biocarburants et enjeux agricoles Production de biocarburants et enjeux agricoles

3 3 Quelques données de base

4 4 Biomasse – Bioénergie - Biocarburant Biomasse : Dans le domaine de l'énergie, la biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie : productions végétales, sous-produits provenant de lagriculture, cultures énergétiques dédiées, production sylvicole, des déchets industriels et municipaux Bioénergie : ensemble des valorisations énergétiques possibles de la biomasse : combustible chaleur (ex. le bois énergie), électricité (ex. le biogaz issus des effluents délevages), carburant (ex. lester de colza) Biocarburant : Un combustible liquide ou gazeux utilisé pour le transport et produit à partir de la biomasse [agrocarburant = biocarburant issu de cultures agricoles]

5 5 La biomasse agricole est une forme de stockage de lénergie solaire sous forme damidon, de cellulose, de protéines, de matières grasses donc une énergie renouvelable « rapidement » Biomasse = source dénergie renouvelable CO 2 Énergie solaire Eau Minéraux Végétal = biomasse Photosynthèse

6 6 Les voies de valorisation non alimentaire de la biomasse Sources :° INRA, 2006, La chimie verte, éditions Lavoisier, Tec& doc, 2006,532p.

7 7 Biomasse pour les bioénergies biocarburant [Source ADEME]

8 8 Développement des bioénergies Objectifs ambitieux de lUE

9 9 Enjeux énergétiques & gaz à effet de serre Source MINEFI 2005 Balance énergétique: consommation 276 Mtep production 138 Mtep Importation énergie [50 %, 138 Mtep] 30% des importations pour les besoins de transports routiers Pétrole à 99% 71% gazole [29Mt] 29% essence [12Mt] Biocarburant 1% transports Entre parenthèses lévolution depuis 1990 [Source CITEPA 2005] Part des émissions par secteur - Année 2004

10 10 Consommation de carburants routiers Consommation total de carburants routiers : 42 Millions de tonnes dont 29 Mt de Gazole et 12 Mt dessence Production de biocarburants biodiesel et éthanol/ETBE : t (0,7%) Plan biocarburant 2008 : t et 2010 : 2,5 millions de tonnes (5,75%) Année 2004 Source MINEFI 2005

11 11 Des débouchés non alimentaires pour la production agricole Des produits de substitution des carburants pétroliers Des possibilités de valoriser des déchets avec un produit à haute valeur ajoutée (biogaz bioGNV) Les biocarburants sont : Les biocarburants font partie : De la stratégie européenne dapprovisionnement énergétique (Livre blanc de lUE) Des axes de développement pour la lutte contre les gaz à effet de serre (Protocole de Kyoto) De la stratégie nationale du développement de carburants de substitution (Plan Climat, Plan Biocarburant) Enjeux des biocarburants

12 12 Politique de lUnion Européenne & Développement des biocarburants dans le monde

13 13 Deux directives adoptées en 2003 Directive « fiscale » 2003/96/CE : permet aux états de lU.E dappliquer, sous contrôle fiscal, des réductions de taxes en faveur des biocarburants Directive « promotion » 2003/30/CE : fixe pour les états de lU.E des objectifs dincorporation de biocarburants dans carburants pour transports : 2 % au 31 décembre ,75 % en 2010 Orientations de lEurope Feuille de route UE 10 janvier 2007 : 10% dici 2020

14 14 Orientations de la France Loi dorientation sur les énergies : augmentation de la part des Énergies Renouvelables Plan climat : économiser 52 millions de teCO 2 /an jusquen 2010 Plan Biocarburants : Réduction en 2010 de 7MteCO 2 comptabilisées dans le secteur des transports Avancée du calendrier biocarburant (5,75% en 2008; 7% en 2010; 10% en 2015) Évolution des normes sur le gazole et lessence, demande de révision au niveau européen Le développement de lincorporation directe déthanol dans lessence Soutien au développement de nouveaux biocarburants Soutien au flex-fuel/ E85 dès 2006 à titre expérimental Maintien dune défiscalisation incitative, et dune TGAP dissuasive qui ne doit pas peser sur le consommateur Loi dOrientation Agricole: usage des huiles végétales pures limité au carburant agricole, pêche, flottes captives à titre expérimental

15 15 Mécanismes incitatifs Politique Agricole Communes : Jachère énergétique (10% de la surface agricole utile) Contrat « cultures énergétiques) Défiscalisation des biocarburants Adaptation de la TIC (Taxe Intérieure à la Consommation) Agréments de production, volumes limités TGAP sur tous les produits pétroliers Vendus sans biocarburant Grille dexonération (5.75% en 2010) Vers la création dun marché A léchelle nationale A léchelle européenne

16 16 Analyse économique des biocarburants [Sources : Rapport Conseil Général des Mines – septembre 2005 & données APESA] [Daprès Sourie et al., INRA-INAPG, 2006] Du coût social des biocarburants Structuration des prix des biocarburants

17 17 Système TGAP TGAP « Taxe Générale sur les Activités Polluantes » sur tous les produits pétroliers vendus sans biocarburant - Loi de finance 2005 article 32 Montant variable révisable tous les quadrimestres. Valeur juin 2005 : 74 /hl de gazole ; 86 /hl dessence Réduction de la taxe en fonction du taux PCI dincorporation de biocarburant Simulation juin 2005 (ct/l)

18 18 Production mondiale de biocarburants Année 2004 Australie : 2% de consommation de biocarburants en 2010 Chine : commercialisation éthanol en mélange depuis 2001 Inde : refus pour un plan biocarburant « huile » Indonésie, Malaisie, Thaïlande : projets

19 19 Belgique Danemark0.00no data0.10 Allemagne Espagne France Italie Autriche Pologne Suède Royaume-Uni Total UE Part des biocarburants en 2003 (%) Part des biocarburants en 2005 (%) Objectif indicatif national 2005 (%) Production de biocarburants dans les États membres de lUE [ ] [Source : EU, rapports nationaux élaborés en application de la directive sur les biocarburants]

20 20 Sites de production de biocarburants Gonfreville t Dunkerque t Feyzin t Fos /mer t Usines dETBE existantes Usines déthanol en projets En 2010 : 21 usines supplémentaires 6 usines bioéthanol 15 usines biodiesel

21 21 Les filières de production de biocarburants de 1 ière génération & Perspectives technologiques

22 22 Biomasse fermentescible Essence & Gazole Fermentation anaérobie Biogaz Méthane BioGNV Céréales Saccharifères Betterave, blé, pomme de terre, maïs, canne à sucre Essence Éthanol et dérivés ETBE Huiles végétales Pures HVP Oléagineux Résidus lipidiques Gazole Tournesol, colza, palme, huiles usagées, graisses Huiles estérifiées EMHV Biocarburants de 1 ière génération

23 23 Filière bioéthanol Production : 70% betterave, 30% blé Dérivé oxygéné ETBE : Ethyl Tertio Butyl Ether Environ 85% de léthanol est transformé en ETBE Productivité : blé 2,55 T/Ha éthanol ; betterave 5,78 T/Ha éthanol CH 3 CH 3 CH 2 -O- C CH 3 CH 3 Synthèse et purification de lETBE Isobutylène Distillation Drêches Alimentation animale Centrifugation [Source IFP]

24 24 Caractéristiques du bioéthanol Niveau énergétique: 1,5 litres de bioéthanol = 1 litre dessence LETBE nest pas un biocarburant ; cest un produit mixte pour lETBE: léthanol rentre pour 47% en volume dans la composition Incorporation jusquà 15% dans lessence pour lETBE Incorporation du bioéthanol avec bases essence à faible volatilité (max5%) Développement à partir de fin 2006 de lE85 (VCM ou flexfuel, réseau distribution)

25 25 Source E85 : > 600 points de vente en 2007

26 26 Les géants de léthanol Technologie « flex-fuel vehicles » 320 sites de production, incitations fiscales Export déthanol: Japon, USA, UE 2004 : développement du biodiesel Important soutien à la filière 4% en 2010, 20% en er producteur mondial

27 27 Production déthanol et dETBE Unités de production ayant reçu un agrément suite à appel doffre communautaire – source DGEMP/DIREM sept 2007

28 28 Filière huile estérifiée Diester ® : contraction de Diesel et Ester, marque déposée par SOFIPROTEOL 85% colza, 15% autres (tournesol, lin, soja) EMVH : Ester Méthylique dHuile Végétale Obtenu par transestérification de lhuile de colza ou de tournesol oléique Rendement colza : 35 q/Ha à 40% dhuile; 1,4 T/Ha dhuile Productivité : 1,4 T/Ha EMHV (colza) ; 1,96 T/Ha tourteaux O CH 3 (CH 2 ) 16 –C– OCH 3 Tourteaux Trituration Filtration Dégommage, décirage Alimentation animale Colza Tournesol oléïque Méthanol [Source IFP]

29 29 Caractéristiques de lEMHV au niveau énergétique: 1,14 litres dEMHV = 1 litre de gazole propriétés physico-chimiques très proches du gazole Incorporation à 5% dans le gazole Incorporation à 30% au niveau flottes captives collectivités et industries (B30)

30 Source :

31 31 Jaune : démarrage 2008 – Vert : démarrage Bleu : démarrage 2010 Production de biodiesel Unités de production ayant reçu un agrément suite à appel doffre communautaire – source DGEMP/DIREM sept 2007

32 32 Filière Huile Végétale Pure cultures doléagineux Tournesol Colza Tourteaux Huile Carburant Combustible Lubrifiant Alimentation animale Protéine Riche en matière grasse (énergie) Combustible Trituration Décantation/filtration Avantages pour les agriculteurs Autorisation comme carburant agricole (+flottes captives à titre expérimental), défiscalisation de la TIC Maîtrise de la filière (produit, coût,…), autoconsommation et vente Autonomie énergétique; partie intégrante dune production de qualité Intérêt pour le développement local Intégration dans une politique de développement intégrée, approche territoriale Filière courte : retours indirects au niveau local Maintien demplois en milieu agricole et rural Principales caractéristiques au niveau énergétique: 1 litre dHVP 1 litre de gazole propriétés physico-chimiques éloignées du gazole, pb adaptations moteurs, besoin dun cahier des charges Incorporation jusquà 50% dans le gazole ou utilisation à 100%

33 33 Filière BioGNV Effluents agricoles Biodéchets Cultures dédiéesUnité de méthanisation Digestat Biogaz Épandage Épuration Séchage Compression Stockage Distribution Méthanisation de biomasse fermentescible (ressource importante et variée) Épuration du biogaz : élimination CO 2, composés soufrés, eau BioGNV : CH 4 à 99%, comprimé à environ 200 bars Productivité : 200 à 450 m 3 de méthane/ tonne matière sèche Au niveau énergétique: 1 litres de BioGNV 1 litre dessence Utilisation au niveau de moteurs adaptés et équipement de stockage

34 34 Perspectives technologiques Esters dhuiles végétales utilisant de léthanol (EEHV) Esters éthyliques dacides organiques issus de la biomasse (procédé Shell) Hydrogénation des graisses et des huiles (NExBTL- projet Total/Neste Oil) Avant 2010 Après 2010 [Source IFP] Biocarburant de 2 ième génération

35 35 Conversion de la biomasse lignocellulosique Source ADEME, 2006

36 36 Biocarburant de 2 ième génération : BTL (Biomass To Liquid) Biomasse Gaz naturel Charbon Pyrolyse – Gazéification Gaz de synthèse CO + H 2 Synthèse Fisher- Tropsch Hydrocarbures Cires Biomasse + O 2 /H 2 O xCO + yH 2 + zCO 2 CO + 2H 2 -(CH 2 )- + H 2 O Gazéification : Synthèse :

37 37 Raffinerie de biomasse (G) Source IFP

38 38 Production déthanol à partir de biomasse lignocellulosique Source IFP, 2006

39 39 Production de biocarburants et surfaces agricoles Bilan énergétique et Émissions de GES des filières de production de biocarburants

40 40 Les principales études disponibles Une dizaine détudes disponibles aux résultats très différents Dune manière générale : bilan favorable aux biocarburants Méthode ACV : Analyse Cycle de Vie, «du puits à la roue »

41 41 La controverse sur les bilans énergétiques et gaz à effet de serre Écarts méthodologiques: Prise en compte des co-produits Allocation des émissions Polémique dexperts entre : lallocation massique (la plus simple) et lévaluation des impacts évités (la plus juste) Disponibilités et incertitudes sur les données Études les plus citées : ADEME/DIREM 2003 : bilan énergétique et gaz à effet de serre des filières de production de biocarburants. Ecobilan PricewaterhaouseCoopers, novembre 2002, 132p. CONCAWE et als: Well-to-Wheels, Analysis of future automotive fuels and powertrains in the european context, décembre 2005, 88p. SADONES.P, 2006: les agrocarburants. Synthèse des travaux dEDEN,

42 42 Bilan énergétique Energie restituée IE = Energie non renouvelable mobilisée Indicateur du bilan énergétique

43 43 Indicateur énergétique filière éthanol daprès létude ADEME/DIREM [Source : ADEME/DIREM 2003] Énergie restituée Indicateur Énergétique = Énergie non renouvelable mobilisée

44 44 Indicateur énergétique filière huile végétale daprès létude ADEME/DIREM [Source : ADEME/DIREM 2003] Énergie restituée Indicateur Énergétique = Énergie non renouvelable mobilisée

45 45 Bilan gaz à effet de serre Indicateur du bilan gaz à effet de serre Calcul des émissions à effet potentiel GES à 100 ans à partir des coefficients équivalent CO 2

46 46 Bilan GES de la production des matières premières

47 47 Indicateur bilan gaz à effet de serre Filière éthanol daprès létude ADEME/DIREM [Source : ADEME/DIREM 2003]

48 48 Indicateur bilan gaz à effet de serre Filière huile végétale daprès létude ADEME/DIREM 5,3 3,3 [Source : ADEME/DIREM 2003]

49 49 Comparatif des résultats du bilan gaz à effet de serre entre deux études dACV [Source : Stéphane Hiss in Global Chance, avril 2007, n°23, p 21-22] Mêmes tendances favorables aux biocarburants Écarts importants sur léthanol ex-blé et ex-betterave Intérêt des biocarburants de 2 ième génération

50 50 Production de biocarburants et surfaces agricoles Production de biocarburants & Enjeux agricoles

51 51 Objectifs de production de biocarburants Les objectifs de la France pour répondre aux attentes de lUnion Européenne

52 52 Production de carburants verts et besoins en surfaces agricoles [avec les technologies actuelles] Les besoins au niveau de la France

53 53 Quels impacts sur les surfaces agricoles au niveau de la France ? Filière bioéthanol Besoins en surfaces en 2010 : ha Surfaces emblavées (2005) : Toutes céréales (y compris maïs) : 9,15 Mha Betteraves industrielles : ha Enjeu sur les superficies agricoles de moindre importance que la filière EMHV Filière biodiesel Besoins en surfaces en 2010 : ha Surfaces emblavées (2005) : Colza alimentaire : 1,23 Mha Colza énergétique : ha (50% jachère/50% ACE) Enjeu important et arbitrage nécessaire pour garantir lextension des cultures de colza à des fins énergétiques

54 54 Affectations prévisionnelles des terres françaises en grandes cultures Sources : B.Risoud, ingénieries, mars 2007, N°49, p 39 à 47 ; H.Guyomard et al., Prospective « Agriculture 2013 », INRA, 2007

55 55 Zoom sur le cas du colza énergétique à léchelle française Superficies nécessaires enjeux de 2010 : 1,9 Mha Demande une augmentation de 1,1 Mha (par rapport à 2006) Terres en jachère mobilisables : ha (aide EU jachère indus.) Terres arables à détourner : ha à prendre sur les surfaces mises en cultures alimentaires Conditions de réussite Rémunérations favorables aux cultures énergétiques (en plus des aides Gel et ACE) Augmentation de la vitesse de rotation dans lassolement (une rotation tous les trois ans) Accompagnement différencié des régions selon : potentiel agronomique des sols, pratiques habituelles, niveau technique… Impacts sur le solde du commerce extérieur Importation tourteaux de soja (protéines végétales, aliments animaux) Exportation des graines de colza (Allemagne et Belgique huile ester) Exportation huile de colza (Allemagne biodiesel)

56 56 Compétition entre cultures alimentaires et énergétiques…conséquences mondiales… La compétition 4F : Food, Feed, Fiber, Fuel Les surfaces en terres arables sont limitées Réponse aux besoins des biocarburants se fera en partie sur les surfaces de production alimentaire Rareté énergétique rareté alimentaire Augmentation des matières premières : agriculteurs (??), - populations pauvres urbaines et sous-alimentées, compétitivité des biocarburants Des problématiques et impacts divers : Exple de lEthanol: cours mondiaux maïs: pb alimentaire sous jacent (Cuba) surface canne à sucre: pb de déforestation, biodiversité (Brésil) Exple de lEster : pb de surface oléagineuse, importation huile de palme, opposition de lInde à la filière biocarburant huile=friture/aliment/santé ( Malaisie, Indonésie) Des besoins de régulation des échanges, négociations à lOMC ? Des difficultés pour résoudre léquation entre les besoins en biocarburant et les capacités de production: Quel niveau durgence à atteindre les objectifs ambitieux de lUE? Quelle prise en compte des progrès technologiques : biocarburant 2 ième génération, nouvelles motorisations…? Quelle place pour le développement de nouvelles cultures énergétiques: miscanthus, sorgho sucrier, switch grass, TTCR…? Quelques éléments de réflexion…

57 Pour en savoir plus : Contact :


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