ÉNERGIE: Biomasse & Valorisation des rejets Professeur Jamal Chaouki 6ème Journée de la Recherche de Polytechnique – 24 mai 2007

Objectifs Biomasse et déchets solides Bioraffinerie de 1ère génération (2010); Bioraffinerie de 2ème génération (2015); Bioraffinerie de 3ème génération; Potentiel de mobilisation de la biomasse pour la production d’énergie et de biocarburants

Pourquoi de la biomasse? Problème énergétique n’est pas nouveau: vers la fin du 18ème siècle: les rares forêts de l’Angleterre doivent être conservées pour l’armement naval. L’Angleterre va s’appuyer sur l’innovation technique d’un français: D. Pépin, que l’abondance des forêts françaises a fait négliger à Paris: la machine à vapeur Avant les années 50, non négligeable comme biocarburant; Avant, capacité à réduire les émissions à l’échappement des véhicules; Capacité à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES); Diminuer le recours aux ressources en pétrole.

Caractéristiques de la Biomasse Renouvelable et durable Connectée à l’économie du monde rural Multi-utilisation: alimentation, énergie, biocarburant, matériaux… Pas de production de GAS. Lors de la combustion, elle ne fait que restituer la dose capturée. Bilan nul: en théorie

Bilan CO2 nul en théorie, mais pas en pratique Culture intensive; L’approvisionnement des usines de production; La transformation industrielle; La synthèse des biocarburants et leur transport au dépôt avant utilisation; L’utilisation d’engrais et pesticides… Consomment de l’énergie fossile et rejettent des GAS

Gain "effet de serre"/aux solutions traditionnelles

What is Biorefinery ? US Department of Energy: Biorefinery is an overall concept of a processing plant where biomass feedstocks are converted and extracted into a spectrum of valuable products American National Renewable Energy Lab Biorefinery is a facility that integrates biomass conversion processes and equipment to produce fuels, power and chemicals from biomass

Biomasse pour la Production de Biocarburants 1ère génération (jusqu’à 2010): Produits ou résidus agricoles et forestiers:

Evolution de la production de biocarburants dans le monde en Mt

Production de biocarburants dans le monde

Quelques chiffres Consommation mondiale de pétrole en 2005 = 23 Gtep Consommation mondiale de pétrole dans le transport = 1.6 Gtep 1 Mt éthanol = 0.67 Mtep (production canadienne)!! 1 Mt EMHV = 0.95 Mtep (la moitié de la production canadienne)!! Production mondiale de biocarburants 2005 = 22 Mtep = 22 Mha % de biocarburants dans le transport en 2005= 1.4%!! Production mondiale de biocarburants 2015 = 64 Mtep = 64 Mha % de biocarburants dans le transport en 2015 = 4%!! Potentiel de surfaces agricoles dans toute l’Europe (jachères + surplus) = 14 Mha MANGER ou CONDUIRE, il faut CHOISIR

Les différentes ressources (1ère et 2ème génération) & Produits de Conversion

Production d’éthanol à partir des matières lignocellulosiques Préparation de la matière première: déstructurer la matière lignocellulosique pour permettre l’accès aux parties sucrées (aux hémicelluloses et la cellulose) Conversion de la cellulose en glucose: hydrolyse enzymatique (- car qté d’enzymes 10 à 100 par rapport au mais, blé…) Fermentation des sucres en éthanol Distillation et purification finale.

La filière "Biomass to Liquid" BtL Conditionnement de la biomasse; Gazéification: H2/CO; Production Centrales électriques: IGCC Gazogène ou gaz à l’eau: voitures Synthèse Fischer-Tropsch (Rapport =2): Catalyseurs à base de fer: production d’essence; Catalyseurs à base de cobalt: gazole et kérosène

Réacteur “slurry “ de Sasol D = 10m, H = 60 )

Basic principles of Biorefinery (Phase III) Food & Feed Grains Ligno-cellulosic Biomass (late grass, reed, bush) Forest Biomass (wood, underwood, waste wood-processing) Municipal Solid Waste (paper/cardboard, town cleaning) Feedstocks Processing-Technologies Products substances and Energy Bioprocess (bacterial, enzymatic) Chemical processes Thermo-chemical processes Thermal processes Physical processes Fuels Chemicals Materials (polymers) Specialties Goods

Déchets solides Vs. Biomasse

Combustion/Gazéification

"Biomasse urbaine"

CRIP-PAPRICAN: Bioraffinage Intégration: Usines de pâtes et papiers; Bioraffinage Pour la production de: De papiers; D’énergie; De produits pétroliers; Des produits pétrochimiques (bioplastiques…); Pharmaceutique (Neutraceutique).

Conclusion Bioproduits: un potentiel pour les bioraffineries de 3ème génération une contribution à la diversification des carburants; une contribution à la diversification énergétique une contribution à la réduction des GAS Disponibilité en terres cultivables face au marché de l’alimentation; Attention à une crise environnementale: déforestation massive et compétition pour les ressources en eaux

Jacques Attali: “Une brève histoire de l’avenir” “C’est le manque qui force à aller chercher une nouvelle richesse. Les raretés sont des bénédictions pour les ambitieux. …Autre leçon: peu importe qui invente une technologie, l’important est d’être en situation -culturelle et politique- de la mettre en œuvre”