et bioproduits industriels: déjeuner-causerie ACRA Bioénergie et bioproduits industriels: une voie d'avenir pour l’agriculture québécoise? Michel Lachance, CQVB 1er décembre 2010 déjeuner-causerie ACRA

"Dans un avenir rapproché, est-ce que les producteurs agricoles peuvent anticiper, dans un contexte de diversification de l'agriculture, des revenus substantiels du secteur de l'agro-énergie".

PLAN Intro Biomasses Technologies de conversion Segments d’affaires • bio-économie et bioproduits • contexte favorable Biomasses Technologies de conversion Segments d’affaires Enjeux et avenir

BIOPRODUITS? pas nouveaux La bioéconomie s’appuie sur l’utilisation : de ressources renouvelables et de bioprocédés pour fabriquer des biens plus durables, plus éco-énergétiques Bioproduits industriels: tout nouveau produit industriel / commercial élaboré à partir de biomasse (agricole, forestière, marine, résidus municipaux/industriels) Avant l’ère du pétrole, déjà présents produits naturels fermentés (bière, yogourt) papiers, polymères dérivés du coton plantes médicinales, tisanes poignées de portes de la Ford T Bioproduits industriels: tout nouveau produit industriel / commercial élaboré à partir de biomasse (agricole, forestière, marine, résidus municipaux / industriels)

CONTEXTE FAVORABLE Tendances qui modifient nos économies: croissance fulgurante de la demande d’énergie (mondiale) baisse de la disponibilité du pétrole hausse des prix de nombreux intrants changements climatiques sensibilité environnementale / réduction des GES Atouts pour y répondre: RESSOURCES RENOUVELABLES TECHNOLOGIES VERTES PROGRÈS MAJEURS: chimie, génomique, science des matériaux génie industriel

LARGE ÉVENTAIL DE PRODUITS / procédés Bioproduits indust. Bio-énergie Biocarburants, biocomb. Produits chimiques: - biosolvants / biolub. - biosurfactants - adhésifs, résines - biocatalyseurs - éléments précurseurs - bioengrais, biofertiliants Matériaux nouveaux - bioplastiques - biocomposites - fibres industrielles Molécules bioactives Ressources renouvelables Plantes cultures forêt Algues Animaux/poissons Microorganismes Résidus organiques municipaux industriels agricoles forestiers aquaculture Procédés technologiques Physiques (extraction) Chimiques (traitement acide) Thermiques (pyrolyse) Biologiques (enzymes, fermentation)

LA BIOMASSE: C’EST QUOI?  Amidon (glucide) - 70-75% (maïs); facilement hydrolysable Huiles (oléagineux) - 4-7% (maïs),18-20% (soya); produits oléochimiques Protéines - 20-25% (maïs), 80% (soya); produits chimiques Lignine - structure aromatique complexe, très énergétique - conversion biochimique difficile Hémicellulose - xylose: 2e sucre plus abondant dans la biosphère - polymères de sucres à 5 et 6 C, conversion difficile Cellulose (glucide) - matière première la plus abondante dans la biosphère - polymères de glucose: bonne BM  Chitine (polysaccharide)

SOURCES DE BIOMASSES résidus agricoles résidus industriels résidus forestiers - déchets d’usinage et de coupe, plaquettes forestières - parties non productives: lignes transmission, espèces non allouées - résidus urbains, etc. résidus agricoles - résidus secs (pailles, rafles) - déchets humides (effluents agricoles, résidus agroalim) résidus industriels - déchets recyclés pour énergie (effluents, copeaux, poteaux) - rebuts valorisés (liqueur noire, lactosérum, carapaces) résidus municipaux cultures dédiées - herbacées: panic, miscanthus, millet perlé, triticale - arbustives: saule, peuplier

DISPONIBILITÉ de biomasse au Québec  Biomasse urbaine - résidus municipaux/commerciaux: 7 M tma  Biomasse forestière : 6,5 M tma (tonnes métriques anhydres)  Autres biomasses : agricole, agro-alim, boues, effluents, etc. Gouvernement QC priorise la BM cellulosique résiduelle Problème: épuisement de la BM bon marché - faudra compter sur sources inutilisées + cultures nouvelles - besoin de nouvelles méthodes de collecte / prétraitement Rendement de production d’éthanol: 200- 450 l / tma de bioéthanol, selon type de BM et technologie utilisée Rendement de production électrique: 1MW requiert 8 000 tma de BM / an

TECHNOLOGIES de conversion (1) combustion directe chaleur électricité cogénération turbines matière ligno- cellulosique première résiduelle piles énergétiques biodiésel biohuiles gazéification pyrolyse bioéthanol Bioprocédés fermentation/polymérisation transestérification etc. produits chimiques matériaux Ressources Transformation Produits

TECHNOLOGIES de conversion (2) lisiers et fumiers méthanisation chaleur électricité bioprocédés gras animaux végétaux biodiésel biohuiles combustion matériaux résidus mun / ind gazéification produits chimiques bioéthanol Ressources Transformation Produits

LES SECTEURS FORTS AU QUÉBEC

CHAUFFAGE À LA BIOMASSE ► BM utilisée vient majoritairement de forêt, industries de transformation du bois et pâte/papier ► peut produire chaleur et électricité • combustion directe : produit chaleur (chauffage bâtiment, chaleur pour procédés ind., production eau chaude) • cogénération : produit chaleur + électricité (industriel) ► source d’énergie très rentable 4 t de bois économise 1 t pétrole + évite l’émission de 2,5 t de CO2 ► technos connues, au point: chaudière BM, chaudière vapeur, réseaux ► défis: récolte et transport des résidus, prétraitement, intégration si possible aux opérations traditionnelles de récolte de bois ► utiliser la BM pour combustion dépend garantie d’approvisionnement en biomasse + usages alternatifs de cette biomasse ► nombreux projets régionaux au QC: Amqui, Val d’Or, Oujé-Bougamou, BSL

BIOGAZ: biométhanisation ► digestion anaérobie de matières organiques : méthane + CO2 ► technologies matures (nombreuses au QC) ► biomasse résiduelle importante (fumiers, lisiers, résidus organiques) ► avantages: bilan énergétique positif: forte réduction des GES fournit de l’énergie de proximité résout problème de disposition des lisiers / fumiers ► défi: prix de l’électricité ► association industrielle: Biogaz Québec (AQPER) • Bio-Terre Systems (2 installations de production à la ferme) • Groupe EBI, Biothermica, Envirogaz, Xébec, Électrigaz Dominion & Grimm Environnement, Lisox Valbio, Énergie Highland, etc.

BIOCOMBUSTIBLES SECS ► densification de la matière ligneuse ► technologies connues ► biomasse: résidus agricoles et forestiers cultures énergétiques (saule, panic); plusieurs essais ► avantages: bilan énergétique positif réduit frais transport, augmente valeur énergétique de la BM ► marchés : - granules de bois - bûches énergétiques ► au Québec: Energex, Granules L.G. , Recy-Clone, Evergreen Biofuels Bois énergétique recyclé Lauzon, Écoflamme Bûches énergétiques, Boisbriand

BIODIÉSEL ► objectif QC: 120 Ml/a pour 2012 besoin de 80 Ml/a + ► technos connue (transestérification) et en développement (algal) produits: biodiésel + glycérol et tourteau ► biomasses: ● huiles vég., gras animal, huiles de friture recyclées ● huiles de poisson (usines transformation) ● micro-algues, champignons ► caractéristiques: - moins énergétique que pétro-diésel mais indice cétane plus élevé - viscosité plus élevée : requiert additif par temps froid - bilan énergétique et bilan GES: positifs mais variables selon Bx ► marchés: - mélangé au pétrodiésel : B2, B5, B20, B100 - substitut à éthylène/polyols: lubrifiants, solvants, surfactants ► QC: Rothsay (36 Ml), Biocardel (5 Ml) distribution: Olco, Sonic

BIOHUILES ► Condensat liquide issu de résidus for/ag Utilisée principalement comme huile à chauffage ► techno connue: liquéfaction directe ou pyrolyse rapide (pression basse + addition très rapide de chaleur)  70% biohuile, 15% biocharbon, 15% gaz ► biomasse: résidus agricoles et forestiers ► caractéristique: contient plusieurs molécules d’hydrocarbones, raffinage en nombreux produits chimiques: flaveurs, résines ► marchés: infime part du marché des carburants mais croissance anticipée par petites unités mobiles ► Canada, leader mondial : Ensyn (ON), Dynamotive Energy (CB) Pyrovac (QC)

BIOÉTHANOL ► objectif QC: 5% en 2012, besoin de 330 Ml/a + ► technos connues / en développement (démo):  bioéthanol + CO2 / lignine-hémicellulose / drèches ► biomasse: ● résidus ag-for (paille, tiges, coupes, essences résiduaires) ● résidus municipaux/industriels (organiques) ● cultures herbacées/arbustives (lignocelluloe) ► caractéristiques fixes (molécule unique) moins énergétique que l’essence, mais plus dense E10 réduit de 3% la puissance du moteur mais meilleure combustion ► marchés: - mélangé au pétrodiésel : E2, E5, E20, E100 - comme solvant / grade alimentaire ► QC: Ethanol Greenfield: cap. 120 Ml/an (320 000 t/an de maïs) Énerkem: usine pilote + projet démo de 4 Ml/an CRB Innovation: projet démo Tembec: grade alimentaire

BIOÉTHANOL suite ► QC 2011: Agrosphère (ferme O. Lépine + autres producteurs agricoles): St-Alexis-de-Montcalm ♦ éthanol 2e génération (12 Ml/an, ↓66 kt CO2): - résidus agricoles + cultures dédiées (millet, panic) + résidus forestiers - bandes riveraines (revenus) avec plantes pérennes (biomasse) ♦ valorisation de coproduits ♦ valorisation de l’hémicellulose ♦ fabrication d’enzymes sur place ♦ Nombreux partenariats: Coop Profid’Or, Danisco USA-Genencor, UQTR CIPP, CNETE, CTMP, Humblet Technologies, PG Nature, CRIEB, CRIBIQ ♦ TDDC: octroi de 7,5 M$

BIOPRODUITS DE CHIMIE ► variété de produits: biolubrifiants, biosolvants, biodétergents, adhésifs, résines, huiles isolantes, éléments précurseurs, enzymes, levures biosurfactants, peintures, encres engrais, pesticides ► technos connues / en dév.: ● oléochimie, chimie verte ● chimie de synthèse ● métathèse, nanotech ► marchés: couvrent l’ensemble de l’industrie chimique + ailleurs commodités, produits de spécialité, produits de chimie fine ► défis: commercialisation pas facile, normes/standards, coût/qualité ► QC: Innu-Science, Choisy, Labo M2, Prolav, Chimiques B.O.D. Prolab, Bio-lub, Oléoprod, Innoltec, Bio Spectra, Alga-Labs Tembec, Lallemand, DNP GT SiliCycle, CO2 Solutions BioTerre Systems, Omnichem

MATÉRIAUX BIOSOURCÉS ► variétés de matériaux: biopolymères, bioplastiques, composites bois/plastiques biocomposites, nanomatériaux ► technos connues / en développement ► biomasse: ● fibres agro-forestières, polymères naturels (chitine) ● nouvelles cultures dédiées ● micro-organismes ► caractéristiques: nouvelles performances ► marchés: - construction, transport, aéronautique, emballage, - isolants, mousses, matériel de remplissage, - ustensiles/récipients, sacs/bacs ► Qc: ADM-SAP, BV Sorbex, Biomatera, Cerestech, Marinard Biotech Nova Envirocom, Plasbio, Omniplast Bénolec, Demilec, Maibec Lanaupole-Fibres, Texel

AUTRES BIOPRODUITS ► Santé humaine: ● antioxydants ● oméga 3 ● produits anticancéreux ● produits fermentés ● boissons fonctionnelles ● extraits marins ► Santé animale: ● litières ● drèches de distillerie (alimentation) ● tourteau de colza / soja ► Cosméceutiques: ● crème anti-âge ● crème solaire à base de chlorophylle ● lipsil avec ingrédients bioactifs

BIORAFFINERIES

AVANTAGES de la biomasse La biomasse peut être transformée en énergie + bioproduits sans besoin d’attendre des millions d’années ! ► renouvelable, carbone neutre, biodégradable, ► permet des produits moins toxiques / polluants Développement économique et régional • diversification commerciale • redynamisation des régions Plus grande stabilité de l’offre / prix • approvisionnement diversifié, source constante de matière première • dépend de facteurs plus proches et contrôlables Plus d’efficience dans le système • utilisation de résidus • Impacts positifs sur l’environnement

FACTEURS CRITIQUES Pour l’agriculture: belles possibilités de: ► approvisionnement en biomasse (prix/qualité) ► coûts de production vs qualité des produits ► valorisation des coproduits ► appui politique (vision gouvernementale) ► acceptabilité sociale ► connaissance des bioproduits (industriels, investisseurs) ► prix du pétrole Pour l’agriculture: belles possibilités de: ☛ diversification (revenus additionnels) ☛ développement régional mais faut gérer de façon durable offre/demande de biomasse

FACTEURS D’INFLUENCE Disponibilité et coût des biomasses Disponibilité et accessibilité du capital Capacité de R-D et d’innovation Alliances stratégiques Propriété intellectuelle « Ind Biotech: Development & Adoption by the US Chemical & Biofuels Industries », US International Trade Commission, juillet 2008 559 compagnies interrogées

PAS SUR LE RADAR il y a 10 ans La conscience d’opportunités intéressantes augmente De nombreux maillages se créent: - industries (agriculture, foresterie, chimie, énergie, transport, manufact.) - disciplines (biologie, chimie, sc. Des matériaux, génie) Une communauté de pratique émerge regroupant les acteurs clé Mais - technologies et systèmes de production pas complètement disponibles; - gros investissements en RD, - intégration des technologies, ingénierie, démonstration Contribution très souhaitable pour notre économie: - diversification économique (agriculture, secteur manufacturier) - redynamisation des régions - impact positif sur l’environnement

MERCI !