L'éthanol et le biodiesel sont de plus en plus critiqués : ils entraînent la hausse des prix alimentaires et sont une menace à la biodiversité. L'UE s'est donc engagée à utiliser les biocarburants de « seconde génération » comme alternative propre pour les transports, mais beaucoup de défis restent encore à relever avant qu'ils n’arrivent jusqu'à nos voitures.

Vue d'ensemble

Lors du Conseil européen de mars 2007, les dirigeants européens se sont engagés à augmenter la part des biocarburants dans les transports, passant du niveau actuel de 2 %, pour atteindre 10 % d’ici 2020. Il s’agit de réduire la dépendance de l’Europe au pétrole et de contribuer à lutter contre le changement climatique.

L’objectif de 10 % est contraignant, à condition que les biocarburants produits soient durables et que les « biocarburants de seconde génération » soient viables d’un point de vue commercial.

Ces conditions sont liées aux inquiétudes croissantes concernant la durabilité des biocarburants de première génération actuellement disponibles – comme le biodiesel et le bioéthanol, produits à partir de cultures agricoles (comme le blé, le maïs, la betterave, l’huile de palme et les graines de colza).

Mais lors des négociations sur la nouvelle directive sur l’énergie renouvelable, les craintes de hausse des prix alimentaires et de diminution de la biodiversité résultant de l’affectation des sols à la production des biocarburants ainsi que et des valeurs contestables de réductions de CO2 ont conduit à des demandes de réduction ou d’annulation des objectifs. 

La commission Industrie et énergie du Parlement européen, bien qu’elle ait confirmé l’objectif de 10 % avant 2020, a demandé qu’au moins 40 % de cet objectif soit satisfait par des carburants de second génération, en concurrence ou pas avec l’alimentation, ou par des voitures roulant à l’électricité verte et à l’hydrogène. Les eurodéputés ont aussi soutenu des critères de durabilité plus stricts, y compris une obligation pour les biocarburants de proposer au moins 45 % d’économies d’émission de carbone par rapport aux carburants fossiles (EurActiv 12/09/08).

En conséquence, le sommet européen de décembre 2008 a approuvé un compromis sur l’objectif de 10 % de biocarburants, modérant l’objectif afin d’inclure d’autres sources renouvelables (EurActiv 05/12/08)

Pour plus d’informations sur les biocarburants de première génération, lire notre LinksDossier sur les Biocarburants pour les transports, ainsi que EurActiv 24/10/06 et 31/01/07

 

Enjeux

Les biocarburants de seconde génération : de quoi s’agit-il ?

D’après un rapport de l’ONU sur les biocarburants, les carburants de seconde génération sont produits à partir de biomasse ligno-cellulosique grâce à des procédés techniques avancés.

Les sources ligno-cellulosiques désignent les matériaux ligneux ou à base de carbone, mais qui ne sont pas utilisés dans la production alimentaire, comme les feuilles, les écorces d’arbres, la paille et les copeaux de bois.

Néanmoins, sur le long terme, de nombreuses personnes envisagent de produire des biocarburants à partir de matériaux indépendants des terres arables, comme les algues poussant dans les milieux aquatiques.

Avantages des biocarburants de seconde génération :

D’après la consultation publique organisée par la Commission entre avril et juillet 2006, la majorité des parties prenantes estime que les biocarburants de seconde génération sont plus prometteurs que ceux de première génération pour les raisons suivantes : 

  • l’équilibre en terme de gaz à effet de serre est meilleur. L’éthanol cellulosique pourrait produire 75 % de CO2 en moins que le pétrole conventionnel, tandis que l’éthanol à base de blé, de maïs ou de betterave ne réduit les taux de CO2 que de 60 %. Pour le diesel, les technologies de conversion de la biomasse en liquide (BTL) pourraient faire chuter les émissions de CO2 de 90 %, comparé à la réduction de 75 % obtenue grâce au biodiesel actuellement disponible ;
  • ils sont capables d’utiliser une plus grande quantité de matière première de biomasse et n’interfèrent pas avec la production alimentaire ;
  • ils pourraient utiliser moins de terres. Par exemple, une nouvelle variété de betterave génétiquement modifiée est capable de produire jusqu'à 200 tonnes de biocarburants par hectare. Dans ce cas, l'agronomie pourrait permettre de tripler les volumes par hectare.
  • ils pourraient être produits à des prix concurrentiels, en particulier si l’on utilise la biomasse à faible coût, et
  • ce sont des carburants de meilleure qualité que les biocarburants de première génération.

Défis :

  • Coût : les coûts de production relativement élevés (actuellement plus élevés que les coûts des combustibles minéraux à base de pétrole et de bioéthanol conventionnel réunis) empêchent la production à grande échelle des biocarburants de seconde génération de façon économe.
  • Découvertes technologiques : des évolutions essentielles sont nécessaires concernant les enzymes, le prétraitement et la fermentation, afin de rendre les processus plus efficaces en terme de coût et d’énergie. La biotechnologie pourrait offrir une solution en permettant de  modifier les caractéristiques des aliments pour animaux pour en faire des combustibles.
  • Besoin en infrastructures : la commercialisation des biocarburants de seconde génération nécessitera également de développer tout un ensemble de nouvelles infrastructures pour la récolte, le transport, le stockage et le raffinage de la biomasse. 

Absence de mesures incitatives : 

Des conditions à long terme sont nécessaires pour commercialiser les carburants de seconde génération malgré tous ces obstacles. Alors que le US Department of Energy (Département de l’énergie des Etats-Unis) a annoncé, début 2007, un investissement de 1,2 milliard de dollars – en partenariat avec l’industrie et visant à rendre l’éthanol cellulosique plus concurrentiel que le pétrole d’ici 2012 – les gouvernements européens doivent encore s’engager à investir dans de telles ressources pour accomplir de nouvelles découvertes scientifiques dans le secteur de la seconde génération.

Néanmoins, les activités dans le cadre du 7ème programme cadre de recherche européen sont tout particulièrement ciblées sur les biocarburants de seconde génération et notamment sur les technologies de BTL, en dépit de ressources financières fortement limitées. 

La Commission espère plutôt qu’une révision de sa directive sur la qualité des carburants  - qui introduit une disposition obligeant les fournisseurs à réduire de 1 % par an les émissions des gaz à effet de serre tout au long du cycle de vie générées par leurs carburants à partir de 2011 (article 7A) – ainsi que l’introduction des « critère de durabilité des biocarburants » dans sa proposition de directive sur les renouvelables  encouragera un passage une production de biocarburants de seconde génération plus durable (lire le LinksDossier  sur les biocarburants pour les transports). 

Néanmoins, les investisseurs pourraient devenir confiants et être attirés par la nouvelle technologie suite au vote clé du Parlement européen le 11 septembre. En effet, la commission parlementaire Industrie et énergie, en charge du dossier, s’est prononcée en faveur d’une séparation obligatoire dans l’objectif européen de 10 % précisant qu’au moins 40 % de l’objectif de 2020 doit provenir de biocarburants de seconde génération  sans qu’ils soient issus de ressources destinées à l’alimentation humaine ou animale ou de voitures alimentées à l’électricité et à l’hydrogène (EurActiv 12/09/08

).

Avancées technologiques nécessaires :

Les procédés pour développer les biocarburants de seconde génération sont bien plus complexes que ceux utilisés pour les carburants de première génération. Les technologies et la logistique n’en sont encore qu’à leurs débuts. 

Dans le cas des biocarburants de première génération, les huiles naturelles sont extraites des plantes pour produire du carburant. En revanche les procédés de la seconde génération, qui utilisent les déchets et les matériaux « ligneux », requièrent une catalyse complexe et des procédés d’altération chimique pour produire des huiles en premier lieu. 

Jusqu’à présent, seules certaines petites centrales d’expérimentation ou de démonstration existent. La production est donc encore loin du stade de la commercialisation.

Ci-dessous, voici quelques explications concernant les nombreux procédés actuellement en phase de développement pour la production de biocarburants de seconde génération.

  1. Le parcours biochimique : transformation des matériaux ligno-cellulosiques en éthanol
  • Préparation des matières premières. Actuellement, l’éthanol ne peut être fabriqué qu’à partir de cellulose (qui représente au maximum 50 % de ligno-cellulose) et non pas à partir des deux autres composants de la ligno-cellulose, c'est-à-dire l’hémicellulose et la lignine. Par conséquent, la cellulose doit être isolée des autres éléments en utilisant des niveaux de pression contrôlés. Afin d’augmenter sa rentabilité, les recherches consistant à obtenir de l’éthanol à partir de l’hémicellulose (contenant jusqu’à 35 % de ligno-cellulose) sont en cours.
  • La conversion de la cellulose en glucose grâce aux enzymes. La difficulté réside dans le fait que les enzymes nécessaires pour procéder à la séparation de la cellulose ne sont pas encore très efficaces et ne peuvent produire qu’une mixture diluée, qui doit ensuite être distillée dans de l’éthanol conventionnel. Les recherches continuent afin de rendre le processus plus efficace.
  • La fermentation du glucose pour obtenir de l’éthanol. Pour le moment, il existe trois usines de démonstration de production d’éthanol cellulosique dans l’UE (en Suède, en Espagne et au Danemark).

    2.   Le parcours de conversion de la biomasse en liquide (BTL) (aussi connu comme parcours thermochimique ou la gazéification)

  • Transformation des ressources végétales en un matériau homogène pouvant être injecté dans un gazéificateur. Cette pratique peut être effectuée par la pyrolyse (en utilisant une température égale à 500°C pendant quelques secondes afin de produire du pétrole vert liquide à partir de la biomasse à l’état solide, comme le charbon ou le bois) ou par la torréfaction (en utilisant des températures avoisinant les 300°C pendant près d’une heure, afin de fabriquer plus facilement des matériaux ligneux pouvant être moulus pour obtenir des résidus solides).
  • Le composé est alors gazéifié pour obtenir un gaz synthétique, connu sous le nom de « syngaz », contenant principalement de l’hydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO). Ce procédé génère d’importantes quantités de CO2 qui ne sont pas converties en carburant, réduisant l’empreinte du carbone « du puits à la roue » (well-to-wheel). De plus, le processus de gazéification requiert généralement des équipements imposants et d’importants investissements, ce qui ralentit les progrès dans ce domaine en particulier. Jusqu’ici, aucune technologie de gazéification de la biomasse n’est parvenue au stade industriel. Néanmoins, des solutions dérivées des technologies pour le gaz naturel, le charbon et le pétrole commencent à être utilisées. De plus, les futures unités de gazéification de la biomasse pourraient être intégrées dans des raffineries existantes, ce qui contribuerait à réduire le capital et les coûts de fonctionnement.
  • La conversion du syngaz en hydrocarbure sous forme liquide par une réaction chimique de catalyse. Ce procédé est connu sous le nom de « synthèse de Fischer-Tropsch » et peut produire du gazole, du diesel ou du kérosène en fonction du type de catalyseur utilisé.
  • Jusqu’à présent, seules quelques entreprises ont commercialisé la technologie de Fischer-Tropsch et ces projets utilisent toujours le gaz naturel (gaz vers le liquide ou GTL) et le charbon (CTL) plutôt que la biomasse. Des centrales de démonstration de BTL fonctionnent actuellement en Allemagne et en Suède.

   3.   Hydrogénation and craquage

  • Des recherches cherchant à convertir des huiles végétales et des graisses directement en carburant pour moteur, sans passer par la gazéification sont également en cours. L’hydrogénation peut être utilisée pour fabriquer du carburant diesel alors que le craquage peut produire de l’essence. Ces procédés peuvent également utiliser des micro-algues comme matière première. 

Réactions

La Commission souhaite que l’entrée des biocarburants de seconde génération sur le marché ait lieu le plus tôt possible. Andris Piebalgs, commissaire à l’Energie, a ajouté que la seconde génération de biocarburants peut considérablement élargir les options concernant les matières premières et offrir un potentiel beaucoup plus vaste en terme de parts de marché, ainsi qu’une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre.

Une étude de l’agence allemande pour l’énergie a découvert que les biocarburants de seconde génération, comme la biomasse en liquide (BTL) de Fischer-Tropsch, sont techniquement réalisables et constituent une des options les plus prometteuses pour les futurs carburants. L’étude conclut que l’Allemagne a suffisamment de biomasse disponible pour produire de la BTL à grande échelle afin d’atteindre l’objectif de 20 % du carburant actuel ou jusqu’à 35 % d’ici 2030 – à des coûts de production inférieurs à 0,80 € par litre. Elle ajoute que les coûts peuvent être encore diminués en tirant parti des « synergies substantielles » obtenues en intégrant la production de BTL dans des raffineries et des centrales chimiques existantes.

L’Association européenne pour la Biomasse (AEBIOM) appelle la Commission a éviter toute discrimination entre les biocarburants de première et de seconde génération, affirmant que non seulement cela entraînerait des discussions interminables concernant la définition de ces carburants mais pourrait également provoquer une discrimination négative à l’encontre des procédés efficaces en terme de réduction du CO2, comme la production de « biocarburants très efficaces » (tel le biogaz) à partir de dérivés de produits agricoles (fumier) et de cultures énergétiques.

Elle a également demandé à la Commission d’expliquer clairement que les biocarburants de première génération sont encore nécessaires sur le court terme étant donné que la seconde génération n'est pas encore prête à être commercialisée. Elle estime que les arguments des entreprises pétrolières et de certaines ONG affirmant qu’il faut encore attendre avant d’obtenir des biocarburants plus performant d’un point de vue technique et environnemental, ne devraient pas être pris en compte. En fait, les biocarburants de première génération préparent le terrain à la seconde génération qui trouvera finalement sa place sur le marché quand elle sera plus compétitive.

L’European Petroleum Industry Association (EUROPIA – l’association des industries pétrolières européennes) rejette également toute distinction entre les biocarburants de première et de seconde génération. Selon elle, tout soutien doit être neutre d’une point de vue technologique et doit créer une situation équitable pour tous afin de stimuler le développement de biocarburants capables de fournir les avantages les plus importants en terme d’émissions de gaz à effet de serre et d’obtenir un meilleur niveau de pénétration dans le marché du carburant.

L’European Biodiesel Board (EBB) souligne que ce n’est pas parce qu’une technologie utilise un type particulier de matière première qu’elle doit être privilégiée. L’organisation ajoute que les biocarburants de seconde génération – ou les « technologies futures de biocarburants » comme elle les nomme – nécessitent des coûts d’investissement plus élevés et sont basés sur ces procédés consommant de l’énergie.

De plus, elle remet en question la rentabilité et l’efficacité en termes de gaz à effet de serre du transport de volumes considérables de matières premières très légères – comme la paille – vers des centrales de traitement à grande échelle. D’après l’EBB, alors que les ressources ligno-cellulosiques, comme la paille, sont des matières premières dont la valeur à l’achat est nulle – réduisant ainsi les estimations des coûts de production -, il est évident que, si la technologie devait être employée à grande échelle, la paille deviendrait un produit économique beaucoup plus coûteux.

L’organisation ajoute que les technologies actuelles, comme les biocarburants, offrent déjà des avantages très importants au niveau de la réduction des émissions de GES, de la sécurité des approvisionnements et du développement rural. Il faut donc se concentrer sur la découverte de matières premières alternatives afin d’améliorer l’impact environnemental et la compétitivité des prix.

Elle rejette la proposition de la Commission de remplacer l’obligation d’atteindre une part de 2 % de biocarburants de première génération par une part de 1 % de biocarburants de seconde génération. Elle affirme qu’un tel mécanisme provoquerait une dangereuse diminution de l’objectif final global de 10 % d’utilisation des biocarburants en 2020.

En revanche, l’Association européenne de carburant bioéthanol (European Bioethanol Fuel Association - eBIO) approuve une définition des biocarburants de seconde génération basée sur le type de matières première utilisé pour leur fabrication. Elle recommande d’établir un objectif de production européenne minimum pour le bioéthanol de cellulose, par exemple 1 milliard de litres d’ici 2012, et propose d’ajuster les mesures actuelles de soutien aux cultures énergétiques afin de rendre plus attractives les cultures destinées à la production de biocarburants de seconde génération. Elle estime que la technologie recevra un élan considérable si nous entrons dans une période où la production de carburant à base de bioéthanol est dominée par des biocarburants de seconde génération.

L’Association européenne des constructeurs automobiles (ACEA) a déclaré que l’harmonisation européenne sera essentielle pour promouvoir le développement et le déploiement des biocarburants de seconde génération. Selon elle, dans la mesure du possible, il devrait y avoir un cadre européen cohérent en matière de politique fiscale pour les biocarburants et les véhicules spécifiquement adaptés à l’utilisation de ces biocarburants.

L’association ne voit aucune objection à promouvoir des méthodes particulières, tant que les mesures incitatives sont proportionnelles au bénéfice environnemental réel en terme d’économies de CO2 et à la disponibilité des différents moyens.

Le Dr Thomas Schlick, directeur de la Fédération allemande des industries automobile (VDA) a ajouté que la BTL est l’une des technologies d’énergies renouvelables pour les carburants les plus prometteuses. Grâce à l’important potentiel concernant les économies d’énergie et l’amélioration de l’efficacité, les carburants BTL peuvent apporter une contribution essentielle en améliorant l’équilibre climatique des transports. De plus, il constate que ces carburants sont totalement compatibles avec les moteurs actuels ainsi qu’avec les futures générations de moteurs.

L’organisation mondiale de protection de la nature WWF reconnaît que l’utilisation de matériaux provenant des forêts à des fins énergétiques permettra d’obtenir de meilleurs rendements, de réaliser de plus importantes économies d’émissions de CO2 et nécessite moins d’apport en énergie que les cultures énergétiques comme la betterave, l’huile de colza ou le coton. Néanmoins, l’organisation avertit que ces matériaux ne sont pas une solution en soi. Comme pour les autres cultures agricoles, afin d’en tirer le meilleur parti d’un point de vue environnemental, il est essentiel de garantir de meilleures pratiques pour leur production. Si les bonnes pratiques, comme la production intensive et la récolte complète des ressources, ne sont pas appliquées, cela pourrait, par exemple, impliquer un apport énergétique plus important que l’énergie générée par le traitement de la ressource.

L’ONG écologiste des Amis de la Terre a souligné la nécessité d’un débat sur ce qui est acceptable en tant que biocarburant de seconde génération, insistant notamment sur le fait qu’elle n’est pas favorable à l’utilisation de cultures génétiquement modifiées ou d’arbres comme source de biocarburant. Selon elle, le développement de carburants de seconde génération devrait uniquement être soutenu si ces carburants sont acceptables pour le public et si les risques pour l’environnement et la société sont évitables ou minimes. La seconde génération devrait non seulement être évaluée sur sa performance au niveau du climat mais elle devrait également remplir des critères de durabilité. Une analyse complète du cycle de vie devrait compléter son développement pour s’assurer des risques encourus. Il est également essentiel d’empêcher une utilisation irrationnelle des sols et l’évolution des prix des aliments et des matières premières. L’utilisation des cultures génétiquement modifiées ne devrait pas être autorisée pour la production de la biomasse.

BirdLife International, le Bureau européen de l’environnement (EEB) et la Fédération européenne pour le Transport et l'Environnement (T&E) ne pensent pas qu’une technologie de biocarburant particulière devrait être privilégiée par rapport à une autre. Ils estiment qu'il est plutôt nécessaire de s’organiser afin de soutenir la réduction des émissions de CO2.

Selon ces organisations, les mesures proposées dans le cadre du projet de révision de la directive sur la qualité des carburants, visant à réduire le cycle de vie des émissions de gaz à effet de serre de 1 % chaque année, combinent un système « solide » de certification de la durabilité pour les biocarburants et sont mieux à même de servir cet objectif qu’une aide spécifique aux biocarburants de seconde génération. En effet, insistent-elles, la dernière option pourrait entraîner des résultats pervers, comme encourager les moyens de production considérés de seconde génération mais ne parvenant pas à réduire les émissions de GES de façon significative, ou délaisser d’autres biocarburants ayant le potentiel de réaliser d’importantes réductions d’émissions de CO2, comme le biogaz provenant du fumier animal et de la boue.

L’ONG écologiste Biofuelwatch déplore l’absence de débat concernant la durabilité des biocarburants de seconde génération. D’après elle, les risques graves qu’impliquent les technologies et les cultures génétiquement modifiées pour la biodiversité semblent avoir été ignorés, même si les technologies de seconde génération dépendront de l’utilisation répandue des cultures génétiquement modifiées et des arbres, ainsi que des microbes génétiquement modifiés et des champignons, qui représentent de sérieux risques pour les écosystèmes et qui pourraient s’introduire dans les aliments par la pollinisation croisée.

L’organisation rappelle que l’éthanol cellulosique génère toujours beaucoup moins d’énergie qu’il n’en faut pour le fabriquer et affirme que les découvertes majeures dans le génie génétique sont indispensables pour que la technologie devienne abordable. Selon elle, personne ne peut prévoir si ces découvertes auront lieu dans quelques années ou dans les prochaines décennies.

Prochaines étapes

  • 23 janv. 2008 :  la Commission présente un examen à mi-parcours de sa directive sur les biocarburants, comme élément du paquet visant à promouvoir les énergies renouvelables.
  • 11-12 déc. 2008: le sommet de l'UE approuve la version finale du paquet énergie et climat y compris une directive sur la promotion des énergies renouvelables.
  • 17 déc. 2008: le Parlement adopte le paquet énergie et changement climatique (EurActiv 18/12/08).
  • 6 avril 2009 : le Conseil des ministres adopte les textes légaux finaux du paquet sur l'énergie et la changement climatique (EurActiv 07/04/09)
  • La plupart des experts s’attendent à ce que les biocarburants de seconde génération soient commercialisés, à une échelle assez grande pour produire des effets sur le secteur du transport, d’ici cinq à dix ans