Cet article fait partie des 112 cas de l’économie bleue.

Cet article fait partie d’une liste de 112 innovations qui façonnent l’économie bleue. Il s’inscrit dans le cadre d’un vaste effort de Gunter Pauli pour stimuler l’esprit d’entreprise, la compétitivité et l’emploi dans les logiciels libres. Pour plus d’informations sur l’origine de ZERI.

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Cas 95 : Lapins et carburant

Mar 9, 2013 | 100 Innovations, Autre

Le marché

Le marché mondial des biocarburants était évalué à 82,7 milliards de dollars en 2011 et devrait doubler pour atteindre 185,3 milliards de dollars en 2021. En 2012, la production mondiale de biocarburants atteindra 118 milliards de litres pour atteindre 155 milliards en 2015, contre 49 milliards en 2006. D’ici 2021, la production totale devrait atteindre 250 milliards de litres. Cela représente un taux de croissance annuel composé de 15 à 20 %, ce qui fait passer de 3 à 8,5 % la part de marché des carburants de transport, soit environ 40 % de la croissance mondiale de la production du secteur. Selon les estimations, d’ici 2030, jusqu’à 30 % des carburants utilisés dans les transports seront des biocarburants. On s’attend à ce que l’éthanol conserve sa position dominante dans le secteur. En 2007, vingt pays producteurs de pétrole ont fourni du carburant à plus de 200 pays. D’ici 2020, on s’attend à ce que 200 pays aient l’un ou l’autre programme de production de biocarburants. Il pourrait être considéré comme la plus grande conversion d’une industrie mondiale en une plate-forme locale d’affaires et de développement. La première génération de biocarburants était en concurrence avec des aliments comme le maïs, le soja, la canne à sucre, le colza et l’huile de palme. La deuxième génération de matières premières pour biocarburants se concentre sur des matières premières agricoles et forestières alternatives. Le Brésil possède la plus grande diversité de sources de combustibles renouvelables : babassu (palmier) et cupuassu (cacao) indigènes, soja, huile de ricin, palmier à huile, coton, tournesol, coco, arachides, colza, algues, cellulose, canne à sucre. Plusieurs pays ont adopté le Jatropha curcas, originaire d’Amérique latine. Les initiatives les plus importantes se situent en Inde (+ 1 million d’hectares), au Mozambique (300 000 ha), en Indonésie (200 000 ha) et au Brésil (100 000 ha). L’Inde a mis de côté 60 millions d’hectares de terres non agricoles et a l’intention de remplacer 20 % des biocarburants par du jatropha. En Colombie, Las Gaviotas a été le pionnier de la production de carburant à partir du pin (térébenthine) qui a maintenant attiré l’attention du Bhoutan qui, par sa constitution, a réservé 60 % de ses terres à la forêt primaire, principalement des pinèdes. D’ici 2012, des mandats de mélange existent dans au moins 38 pays à travers le monde, et 29 gouvernements régionaux ont précédé leurs décideurs nationaux ou fédéraux et imposé un mélange avec des biocarburants sur leur marché local. Les États-Unis, le Brésil et l’UE représentent 85 % de la production mondiale en 2010. Le marché n’a pas de leaders clairs et nombreux sont ceux qui cherchent à se positionner : Neste (Finlande) à Singapour et Tyson-Conoco aux Etats-Unis construisent les plus grandes installations avec respectivement 250 et 200 millions de gallons de capacité de production annuelle, indiquant une tendance croissante aux économies d’échelle. De l’autre côté du spectre, les ingénieurs ont conçu des transformateurs de biodiesel compétitifs à petite échelle capables de produire 2 000 litres de biocarburants par jour à partir de matières premières obtenues localement, réduisant considérablement l’empreinte carbone causée par le transport. Avec 150 petites installations installées au cours des deux dernières années, la société Extreme Biodiesel (Californie, USA) aide à la création de coopératives locales qui répondent aux besoins des particuliers qui s’associent et des entreprises qui souhaitent passer aux énergies renouvelables.

L’innovation

Les biocarburants ont un rendement énergétique élevé et réduisent les émissions de dioxyde de carbone (-78%), soufre (-100%), monoxyde de carbone (-48%), particules (-47%) et hydrocarbures (-85%). Il est bien établi que les carburants à base de maïs ne peuvent survivre sur le marché sans subventions massives du gouvernement américain. L’industrie est à la recherche de voies de conversion améliorées, notamment grâce à l’introduction du concept de bioraffinerie (voir le cas 6). Le secteur de l’éthanol est conscient que pour chaque litre de carburant, il rejette 10 litres de déchets liquides. Par conséquent, une concentration d’installations à grande échelle met facilement à rude épreuve l’approvisionnement local en eau. Les neuf usines d’éthanol de Cali (Colombie) sont à la recherche d’autres utilisations pour leurs eaux usées. On s’inquiète beaucoup du fait que les terres cultivées pour la production de biocarburants sont saisies ou échappent au contrôle des communautés rurales locales et que les agriculteurs subissent des pressions pour cultiver de grandes superficies de monocultures sans se soucier des intrants énergétiques, de l’approvisionnement alimentaire local, des ressources en eau et des problèmes sanitaires. Le Dr Sean Simpson a une vaste carrière universitaire en biologie et en biochimie. Né au Royaume-Uni et résidant maintenant en Nouvelle-Zélande, il a commencé ses études avec un baccalauréat en sciences de l’Université de Teesside (Royaume-Uni), avec une spécialisation en biotechnologie. Il a ensuite obtenu une maîtrise en génie phytogénétique de l’Université de Nottingham (Royaume-Uni), couronnant ses études universitaires par un doctorat en biochimie végétale de l’Université de York (Royaume-Uni). Alors qu’il s’est d’abord aventuré dans la production de médicaments chez Hoffmann La Roche en Suisse et Sandoz en Autriche, il a ensuite fait des recherches sur les structures cellulaires à l’Université de Tsukuba au Japon avant de s’installer en Nouvelle-Zélande où il a travaillé avec Genesis sur la conversion du bois dur en éthanol. Il s’est ensuite mis à la recherche d’un microbe capable d’utiliser le carbone des gaz comme source d’énergie et de convertir cette énergie carbonée en carburant. Ses recherches l’ont mené à la rédaction d’un journal dans lequel il a mis en évidence certaines bactéries trouvées dans la voie digestive d’une race spéciale de lapins qui pourraient potentiellement convertir les déchets en carburant. Les lapins digèrent d’une manière unique, d’abord en mâchant 300 cycles, puis, après une première extraction de nutriments dans l’intestin grêle, les résidus alimentaires sont pris en charge dans le cæcum qui est rempli d’enzymes et de bactéries qui décomposent et reconditionnent les restes de nourriture, prêts à être ré-ingérés ; ce sont les caecotrophes. L’incroyable et unique mélange de micro-organismes dans le cæcum a été une source d’inspiration pour se lancer dans la prochaine aventure : comment produire du combustible à partir de déchets. Pour le Dr Simpson, il était clair que les biocarburants de première et de deuxième génération concurrencent directement les aliments ou les terres agricoles pour produire des aliments. Bien que la deuxième génération soit plus diversifiée et plus sophistiquée dans son approche que la simple utilisation d’aliments destinés à la consommation humaine comme ressource de carburant, elle demeure une utilisation des terres qui aurait pu autrement être mise en production alternative comme le chanvre ou l’ortie. M. Simpson a imaginé une nouvelle fermentation qui capture les gaz riches en CO et convertit le carbone en carburants et en produits chimiques. Il pense en termes de bioraffineries et étudie le potentiel de conversion des flux de déchets des industries et de l’agriculture qui sont aujourd’hui une contamination de l’air, du sol et de l’eau, mettant en danger la stabilité climatique. Il offre une vision entièrement nouvelle de la façon dont le captage du carbone pourrait devenir la base d’une stratégie sur les carburants renouvelables. Ses calculs initiaux indiquent que cette technologie avec une production possible de plus de 400 milliards de litres par an a le potentiel d’avoir un impact matériel sur l’approvisionnement futur en carburants de transport, tout en générant de nouvelles matières premières pour l’industrie chimique.

Le premier flux de trésorerie

Une analyse de l’industrie sidérurgique a indiqué que les émissions issues de la fabrication de 1,4 milliard de tonnes d’acier par an pourraient être converties par ce nouveau procédé de fermentation comprimée en 115 milliards de litres d’éthanol. M. Simpson a ensuite cofondé LanzaTech en Nouvelle-Zélande grâce à l’appui de quelques investisseurs providentiels locaux. Une usine pilote a été établie en 2008 à l’aciérie BlueScope, en Nouvelle-Zélande, qui a converti avec succès le CO et les gaz connexes en 55 000 premiers gallons d’éthanol. Cette première expérience a motivé la société Baosteel, basée en Chine, à mettre en place une usine de démonstration augmentant la production à 380.000 litres d’éthanol par an. Cette usine est opérationnelle depuis l’automne 2011. Les données disponibles étaient suffisamment convaincantes pour faire passer les opérations de cette petite unité à une installation commerciale capable de convertir les gaz résiduaires de l’industrie sidérurgique à environ 250 millions de litres par an. Les investisseurs providentiels sont maintenant remplacés par des partenaires institutionnels et industriels de Malaisie, d’Inde, de Chine et des États-Unis. LanzaTech a ouvert des bureaux aux États-Unis et en Chine.

L’opportunité

Bien que l’Europe soit sans conteste le leader des biocarburants, LanzaTech a étendu ses programmes de coopération avec l’Inde (Indian Oil, Jindal Steel and Power), la Malaisie (Petronas) et le Japon (Mitsui & Co). L’exploitation réussie des usines de démonstration et le financement subséquent ont permis à LanzaTech d’obtenir le titre d’ Entreprise de l’année en Asie-Pacifique ” et le Dr Simpson a été reconnu comme Jeune Biotechnologiste de l’année. Les développements potentiels ne se limitent pas aux rejets des aciéries, LanzaTech est prêt à s’étendre aux flux de déchets provenant de la production de coke de pétrole et du traitement des déchets agricoles. Une évaluation de 1,3 milliard de tonnes de biomasse gaspillées rien qu’aux Etats-Unis pourrait éclipser une fois pour toutes l’utilisation du maïs comme biocarburant, avec un potentiel de production estimé à 720 milliards de litres par an et sans les milliards de subventions nécessaires à l’éthanol à base de maïs. Le Dr Simpson ne limite pas son portefeuille d’opportunités, et il semble que l’équipe de LanzaTech ne fait que commencer (conclusion de chacune des fables de Gunter). Il a démontré la capacité d’utiliser le CO2 dans un processus de fermentation continue pour synthétiser l’acétate. Ensuite, il y a des flux massifs de déchets solides provenant des résidus forestiers et agricoles, des déchets municipaux (voir le cas 51), et même des déchets de traitement du charbon qui pourraient être traités comme les émissions de l’industrie de l’acier. La façon dont les ingénieurs des procédés ont converti les concepts du Dr. Simpson comprend la récupération de l’eau de procédé, tandis que tous les résidus sont des matières premières pour l’industrie chimique, tout comme les co-produits sont dérivés du pétrole dans une raffinerie. Un processus par lequel les émissions et les déchets solides sont convertis par des fermentations biologiques inspirées par des processus naturels en combustibles et en matières premières sans subventions ni concurrence alimentaire est un exemple concret de l’Economie Bleue. Bien que les investissements pour une installation soient au-dessus des moyens des petits entrepreneurs individuels, il est clair que n’importe quel pays avec l’extraction du charbon, l’agro-industrie et la production d’acier pourrait adopter cette technologie qui aura bientôt des bactéries concurrentes créant une plate-forme de concurrence parmi les BlueFuels.

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