Le marché
La demande mondiale de biodiesel devrait dépasser les 10 milliards de gallons par an d’ici 2015. Actuellement, 30 pays ont mis en œuvre des objectifs en matière de biocarburants et mélangent le biodiesel au carburant ordinaire. L’Europe se dirige vers un mélange de 7 %, tandis que le Brésil et l’Indonésie visent 10 %. Les pays en développement représentent 50 % de la demande mondiale de biocarburants et leur engagement à long terme en faveur des carburants renouvelables est démontré par le fait que 17 % de la demande mondiale de biodiesel est déjà concentrée dans le Sud. L’Union européenne est le plus grand consommateur de biodiesel avec 44 % de la demande, suivie de près par la région Asie-Pacifique avec 39 %, bien avant les États-Unis.
Les terres agricoles de l’Europe comprennent 164 millions d’hectares de terres cultivées et 76 millions d’hectares de pâturages. Les résidus agricoles des cultures vivrières et fourragères représentent une source importante pour la production de biocarburants. L’institut de recherche multilatéral IIASA de Vienne, en Autriche, a estimé que jusqu’à 246 mégatonnes de biomasse pour la production de biocarburants et de bioplastiques pourraient être fabriquées à partir des résidus de cultures, qui représentent 50 % de la biomasse récoltée. Celle-ci peut être utilisée sans risque de perdre les engrais et les amendements du sol. Cette approche des déchets agricoles permet de réduire le besoin de 15 à 20 millions d’hectares de terres agricoles qui auraient autrement été utilisées pour la plantation de cultures uniquement destinées à la production de biocarburants.
L’innovation
La demande de carburant (ou de plastique) issu de la biomasse entre en concurrence avec la nourriture. Les experts de l’université de Cornell ont calculé que pour alimenter une voiture américaine moyenne pendant un an avec du biodiesel ou de l’éthanol, il faudrait consacrer 11 acres de terres agricoles, qui produiraient autrement de la nourriture pour sept personnes. Toutefois, ce n’est qu’une partie du problème : il faut plus d’énergie pour produire de l’éthanol à partir de cultures agricoles que la combustion de l’éthanol n’en produit. Le principal problème est que 8 % d’éthanol d’un niveau de pureté de 99,8 % doivent être séparés de 92 % d’eau. Si l’on ajoute à cela la dure réalité que le maïs érode le sol 12 fois plus vite qu’il ne peut être régénéré, et que l’irrigation du maïs mine les nappes phréatiques 25 fois plus vite que le taux de recharge naturel, on ne peut pas considérer que ce système est durable. Si toutes les automobiles des États-Unis étaient alimentées à 100 % par de l’éthanol, 97 % de la superficie des États-Unis seraient nécessaires pour cultiver la matière première du maïs. Il est difficile d’expliquer comment les plastiques ou le carburant issus du maïs peuvent être considérés comme un substitut durable aux combustibles fossiles.
Carl-Göran Hedén, membre de l’Académie royale des sciences de Suède et directeur pendant des années du département de microbiologie de l’Institut Karolinska, a introduit le concept de bioraffinerie au début des années 60 afin de sortir du piège de la nourriture par rapport au carburant et au plastique. Il a introduit le concept de traitement de la biomasse selon la même logique que le pétrole brut, qui est craqué et recombiné en 100 000 molécules différentes, tout en produisant de l’énergie. Alors que de nombreux instituts de recherche comme le National Renewable Energy Laboratory et l’université de Wageningen ont poursuivi le concept, c’est le professeur Jorge Alberto Vieira Costa de l’université fédérale de Rio Grande (FURG), au Brésil, qui l’a mis en pratique, non pas avec des plantes mais avec des algues.
Le professeur Jorge Vieira a lancé dans les années 90 des recherches sur les algues d’eau douce, originaires du lac alcalin Lagoa Mangueira, dans le sud du Brésil, afin de lutter contre la malnutrition dans la région. Ses connaissances en matière de production à grande échelle ont permis d’étendre le programme de la sécurité alimentaire à l’atténuation du changement climatique. Alors que la production d’algues était un succès, une meilleure compréhension de la demande de CO2 en tant que nutriment pour les algues a présenté une nouvelle opportunité : exploiter les émissions excédentaires de la centrale électrique locale alimentée au charbon et convertir le bassin de rétention en une unité de production d’algues. Une étude détaillée de la capacité de production a révélé qu’une surproduction d’algues pour la consommation humaine ouvrait la voie à l’extraction des lipides des algues pour produire des biocarburants. Michele Greque, un collègue du professeur Jorge Vieira, a fait passer la bioraffinerie au niveau supérieur et a identifié la possibilité de produire des esters (et des polyesters) à partir des résidus, présentant ainsi un cas solide pour la bioraffinerie produisant des aliments, des carburants et des plastiques à partir de CO2.
Le premier flux de trésorerie
L’équipe brésilienne a mis en place avec succès sa première unité à Porto Alegre, au Brésil, en 2008. Bien que le projet soit dans sa phase initiale, la capacité technique et financière de convertir les gaz à effet de serre en matière première pour ces trois besoins fondamentaux a généré les fonds de recherche nécessaires pour perfectionner cette voie qui mettrait le débat sur les biocarburants à partir d’algues sur une voie prometteuse.
En parallèle, la société italienne Novamont, le plus grand producteur de bioplastiques en Europe, a évolué d’une entreprise innovante dans le domaine des plastiques à une entreprise qui se concentre désormais sur la construction de bioraffineries, et la première est déjà opérationnelle à Terni, en Italie. Après un investissement d’environ 100 millions d’euros dans des plastiques innovants et la constitution d’un portefeuille de 100 brevets, Mme Catia Bastioli, fondatrice et PDG, a avancé dans la mise en œuvre de ce projet en créant une joint-venture avec 600 agriculteurs locaux qui fournissent des produits destinés à la consommation locale. Cette stratégie visant à remettre en production des terres non cultivées et à garantir la transformation de toute la biomasse (et pas seulement de l’amidon et de l’huile végétale) améliore le revenu des terres, la production de l’usine et le coût des produits, générant ainsi des flux de trésorerie multiples, comme le propose l’économie bleue.
L’opportunité
Le pétrole, les raffineries et la pétrochimie devraient inciter les ingénieurs chimistes à rechercher des méthodes de production comparables pour les dérivés de la biomasse complexe. Tout comme le pétrole est craqué en 100 000 molécules différentes, la biomasse ne devrait pas être produite dans des silos autonomes, laissant derrière elle de multiples volumes de déchets. Le temps est venu d’adopter le concept des bioraffineries. Maintenant que des initiatives au Brésil et en Italie ont prouvé leur viabilité technique, économique et sociale, d’autres projets devraient bientôt voir le jour.