Catégorie : bio-carburants

                        Geoff Cooper , Directeur du Développement de l’Ethanol auprès de l’Association Nationale des Producteurs de Maïs américains, pense que les surfaces consacrées à la culture du maïs aux USA vont diminuer l’an prochain, de 5 à 6 millions d’acres, pour atteindre à 87 ou 88 millions d’acres ( un acre vaut 0,4 hectare environ). Ces surfaces libérées permettront de produire plus de soja. Les projets de constructions d’usines de production de fuel éthanol ont été repoussés ou reprogrammés à plus longue échéance. Mais pour Cooper, malgré ces péripéties conjoncturelles, l’avenir à long terme du fuel éthanol lui apparaît brillant.

                 Les actions de producteurs d’Ethanol ont connu hier, des cours en forte baisse, certains, comme Pacific Ethanol ou Gulf Ethanol,  pouvant perdre plus de 8%.

                      Les Américains découvrent les limites et les nuisances du tout éthanol produit à partir de grains de maïs. Accroissement des coûts du maïs, réduction des prix de l’éthanol, problèmes de logistique, etc. Pour l’instant, sous l’impulsion de leur Président, ils restent fidèles à l’éthanol mais voudraient soit utiliser toute la plante de maïs, soit utiliser toutes sortes de bois secs pour faire de l’éthanol. Le Department of Energy (DOE) a décidé de financer, pour 385 millions de dollars, plusieurs projets qui permettraient de démarrer quelques unités de démonstration industrielle des procédés. Deux voies sont envisageables: les procédés chimiques ou les procédés enzymatiques. 

                     Nous allons examiner quelques exemples et les comparer au procédé chimique qui conduit à du gasoil.

                       Les procédés chimiques reposent sur la transformation du bois sec en "syngas" constitué d’un mélange de CO et de H2; puis par un procédé catalytique de transformer ces gas en produits liquides ou solides. Le procédé le plus élaboré est celui de CHOREN en Allemagne qui conduit à un excellent gasoil. Il comprend de mutiples étapes d’élaboration du syngas, puis une polymérisation catalytique (procédé Shell) qui produit des cires, ces produits par reforming catalytique sont ensuite transformés en gasoil. Choren dispose d’un pilote industriel. C’est un procédé complexe. Aux USA, la Société  RANGE FUELS construit une usine en Géorgie pour produire un mélange d’alcools obtenu par procédé catalytique à partir du syngas. Son objectif est de produire à partir de 2009, 20 millions de gallons d’alcool par an.Ce procédé semble être bien plus simple que le précédent, mais il conduit à un mélange et les rendements doivent être bien plus faibles.

                       Les procédés enzymatiques se distinguent en particulier par les procédés de prétraitement du bois pour en extraire la cellulose. LIGNOL réalise une extraction de la cellulose du bois par solvant et valorise la lignine résiduelle, IOGEN réalise une explosion à la vapeur sous haute pression des cellules de bois pour  extraire la cellulose, il obtient ainsi un très bon rendement de 340 kg d’éthanol par tonne de bois sec, POET n’est pas très explicite sur son procédé, mais comme il est devenu le plus grand producteur de fuel-éthanol des USA, il veut développer un procédé pour utiliser tout le maïs: les grains, la tige et les rafles. Son objectif est de produire 25% d’éthanol d’origine cellulosique dans une de ses usines.

                     Enfin il faut rappeler l’association BP-DuPont qui veulent développer un pilote de démonstration qui produirait de butanol moins toxique et ne présentant pas de problème de démixion avec l’essence en présence d’eau. Leur réussite ferait faire un grand pas aux biocarburants.

                                             Le ton monte aux US autour des avantages et des inconvénients du fuel éthanol produit à partir de maïs. Attaqué à sa gauche comme polluant, responsable de la montée des cours des tortillas sur le continent américain, mais aussi sur sa droite comme gouffre à subventions: 6 à 7 milliards de dollars en 2006, 11 mds$ en 2008 et 14 mds$ en 2014. Le président Bush a demandé de passer dans la Loi un objectif de production de 35 milliards de gallons pour 2017, alors qu’elle sera entre 6 et 7 mds de gallons en 2007. Il est certain que le ton, sur ce sujet, va s’amplifier à l’approche des élections. Les Démocrates seront en majorité pour moins d’éthanol et donc plus de pétrole. Comme quoi les esprits changent. On voit même des écolos de la première heure condamner le charbon et chanter les louanges du nucléaire au nom de la réduction des émissions de CO2.

                 La seule certitude à avoir, est que les solutions simples, dans l’approvisionnement énergétique, n’existent pas. L’aventure du fuel éthanol subventionné américain en est une parfaite illustration.

                  2006, c’était l’Eldorado, on achetait les actions d’un producteur de fuel-ethanol américain et les cours grimpaient. Pacific Ethanol (PEIX) à 10$ en Janvier 2006 passait les 40$ moins de cinq mois après. Mais voilà, les arbres ne montent pas jusqu’au ciel, le cours est revenu depuis à moins de 7$.

                Pourquoi une telle variabilité? Ou comment passer dans le rouge en plus que doublant son activité en un an.                  

                     En un an les ventes de fuel-ethanol de PEIX sont passées de 23 millions de gallons à 50 mgallons, une croissance annuelle de 120%. Les ventes sont passées de 61 millions de $ à 118 m$, une croissance annuelle de 93%! Formidable, me direz-vous. Et pourtant le résultat opérationnel est passé d’un profit de 1,9 m$ à une perte de 1,16 m$.

                     Pourquoi ce revirement sur une activité en pleine expansion? La faute à l’accroissement des cours de la matière première, le maïs, de plus de 8% qui sont passés de 4,19 $ par boisseau à 4,54$ et surtout à la baisse des prix de vente de l’éthanol de 2,46$ le gallon à 2,11$, soit une baisse de 14%. Les cours de l’éthanol, pénalisés par la surproduction, évoluent à contre courant de ceux de l’essence (FIG.). Les cours de l’essence, poussés par ceux du brut, sont passés au dessus de ceux de l’éthanol.

                  Le futur de cette industrie du fuel-ethanol est assez incertain, tout le monde attend que la Californie passe sa spécification de l’essence "reformulée" à 10% d’éthanol, afin de relancer la demande. Si les prix de l’essence restaient durablement au dessus de ceux de l’éthanol, la demande en alcool par les raffineurs, s’en trouverait également confortée.

                Attention donc, aux risques financiers pris par l’achat d’actions de ces industries dites "vertes" dont le "business model" n’est pas encore bien étayé.

                 Archer Daniels Midland le plus gros producteur de fuel-ethanol américain a publié ses résultats trimestriels. Tout va bien sauf une activité : la production de fuel-ethanol. Les prix du maïs ont flambé, les cours de l’éthanol se sont affaissés. Archer Daniels qui avait fait un résultat opérationnel l’an dernier à la même époque de 170 millions de dollars, avec l’abandon du MTBE, ne fait plus que 89 M$ de résultat opérationnel avec cette activité. Ses résultats nets progressent tout de même, malgré ce désagrément. Mais les plus petits que lui, dont la production de fuel-ethanol est la seule activité, doivent beaucoup souffrir.

             La taille des camions collectant la canne à sucre en vrac et leur noria pour alimenter la production de fuel éthanol au Brésil sont impressionnantes. Il faut en effet alimenter, par milliers de tonnes, ces grandes usines de fermentation et de distillation, produisant leur énergie et leur électricité à partir de la bagasse. Monstres autarciques, crachant leur vapeur d’eau et leurs émanations d’alcool.

                      La question que nous allons aborder concerne la taille et l’impact sur l’environnement  des futures et hypothétiques unités de production de carburants, à partir de la biomasse, en fonction des caractéristiques de base des procédés. Cette réflexion devrait permettre de rendre plus réalistes et tangibles certains rêves écologiques.

                 Nous avons un exemple industriel similaire en France, c’est la production de papier. Elle produit 90% de son énergie thermique et 35% de son électricité à partir de la liqueur noire, obtenue lors de la cuisson du bois. Une machine à papier produit 1000 tonnes/jour et il y en a plusieurs dans une usine. L’usine de production de papier Kraft dans les Landes est alimentée par 250 camions par jour.

                Plus les opérations seront simples et plus les tailles des unités de production pourront être déclinées en fonction des contraintes locales. Inversement, un procédé complexe et dangereux, de type pétrochimique, nécessitera une grande usine qui devra être implantée au coeur de la zone de culture intensive. Voici quelques exemples.

                Le procédé le plus complexe est le BTL (Biomass To Liquid) qui n’existe, pour l’instant, qu’à l’état de pilote industriel. Une unité industrielle ressemblerait à une raffinerie de pétrole complexe. La rentabilité et la sécurité imposeraient la taille de l’unité de production qui devrait produire 50 à 100 mille barils par jour de carburant. Cette contrainte nécessiterait d’alimenter l’usine de 25 à 50 mille tonnes de bois sec par jour. Un tel complexe n’est imaginable que dans un environnement fortement boisé à croissance rapide, organisée et gérée.  On touche ainsi du doigt les limites de l’exercice "biomasse". Faire des calculs globaux annuels est une chose, imaginer une usine dans son environnement en est une autre.

                Une usine américaine de production de fuel éthanol à partir de maïs va consommer 100 millions de boisseaux par an (2,5 millions de tonnes). Pour produire cette récolte (avec un rendement de 149 boisseaux/acre ou 37/m2 soit 37 millions/km2) il faut près de 3 km2 de cultures. On a donc une taille d’usine raisonnable, au niveau du Comté, ce qui explique le très grand nombre d’usines qui ont été construites en peu de temps au US. Le procédé est simple, peu dangereux. Certaines usines, plus petites, sont la propriété de quelques agriculteurs organisés en coopérative. Sacrés bouilleurs de crus. La production de fuel éthanol ne pose donc pas de problème industriel local, par contre elle pose des problèmes de ressources, de santé et de logistique. La conversion de ces usines à la production de butanol à partir de cultures non vivrières serait la bien venue.

                  Un autre exemple intéressant est la solution offerte par la Société suédoise AGERATEC  qui propose, clés en main, des équipements de production de biodiesel, à celui qui dispose de corps gras (huiles ou graisses) à traiter. Le plus petit de ses équipements peut produire sur 40 m2, 700000 litres de biodiesel par an. D’autres équipements modulaires peuvent produire jusqu’à 100 mille tonnes par an de carburant. La société fournit les réactifs (solution de potasse et méthanol) ainsi que les additifs "grand froid". Une Société de Transport espagnole s’est équipée de ce type d’équipement pour produire 16000 litres quotidiens de biocarburants pour alimenter sa flotte de camions. Bien sûr vous ne pourriez pas faire celà en France, arriverait immédiatement, dans les locaux, un bataillon de douaniers qui viendrait vous redresser les comptes.

                   Ces exemples montrent que la réflexion autour des biocarburants doit s’accompagner d’une réflexion autour du maillage géographique, des choix de procédés, de la taille des unités de production et des législations associèes. Les micro brasseries américaines produisent d’excellentes bières, les micro usines de transestérification pourraient produire un biodiesel de premier choix.

            L’éthanol est un solvant volatil qui provoque des atteintes au foie irréversibles et des malformations graves du fœtus. En vertu de la Charte de l’Environnement 2004, il devrait être simplement interdit comme additif à l’essence, pour assurer la protection des pompistes, des garagistes, des employés de raffineries et des conductrices. Au Brésil cette charte n’existe peut-être pas.

            De plus, l’éthanol, difficilement miscible à l’essence en présence d’humidité (démixtion) doit être incorporé au carburant juste avant sa distribution ce qui pose de nombreux problèmes de logistique.

            S’il fallait rédiger une spécification pour définir le futur remplaçant de l’éthanol comme additif à l’essence quelles seraient les grandes contraintes ?

– Qu’il soit réalisé à partir de composés cellulosiques non alimentaires (sur ce point le rapport Syrota est inattaquable).

– Que sa synthèse soit non polluante et peu émettrice de CO2.

– Que son prix de revient soit compétitif avec celui de l’essence qui est à ce jour à 2,15$ le gallon, soit 90$/baril. Ce prix maximum pourra être revu largement à la hausse dans les années qui viennent.

– Qu’il  soit non toxique et qu’il présente une tension de vapeur faible.

– Qu’il soit miscible à l’essence en toutes proportions et peu hydrophile afin qu’on puisse le mélanger à l’essence dans la raffinerie.

– Qu’il  soit non corrosif dans les pipe-lines.

–  Qu’il ait un indice d’octane proche de celui de l’essence.

– etc.

            Devant ce cahier des charges de bon sens, le butanol est bien proche de répondre à la quasi-totalité des clauses. En particulier sa chaîne carbonée à quatre carbones, contre deux pour l’éthanol, le rend  six fois moins volatil que l’éthanol, moins polaire donc miscible à l’essence en toutes proportions, 30% plus énergétique en volume que l’éthanol et, de plus, il présente un indice d’octane raisonnable de 94, proche des 96 de celui de l’essence. Les mélanges butanol-essence seraient transportables par pipe-line sans crainte de phénomène de démixtion en présence de traces d’eau, comme c’est le cas pour les mélanges éthanol-essence.

            On comprend pourquoi de nombreux laboratoires ont travaillé à la recherche des conditions idéales de sa synthèse. Historiquement on sait faire du butanol par fermentation avec le Clostridium Acetobutylicum qui conduit à un mélange butanol – acétone – éthanol (ABE). La problématique est d’obtenir le butanol le plus pur possible. Cette synthèse a été tout particulièrement étudiée dans l’Ohio par D. Ramey et Shang-Tian dans le cadre d’un contrat pour le DOE américain (Contrat No.: DE-F-G02-00ER86106). Dans ce travail, ils proposent un procédé en deux étapes conduisant tout d’abord à l’acide butyrique qui est ensuite transformé en butanol. Depuis l’an dernier BP et DuPont ce sont associés pour développer une unité pilote de biobutanol sur le site de Hull. Cette usine, qui produira de l’éthanol dans un premier temps, devrait être opérationnelle à la fin à la fin 2009. En parallèle BP et DuPont veulent construire un pilote de biobutanol de capacité de 20000 litres/an. Pendant ce temps, les scientifiques de DuPont cherchent à développer un biocatalyseur, génétiquement modifié, de deuxième génération (Gen. 2), qui transformerait les composés cellulosiques non alimentaires en butanol.

            L’utilisation d’éthanol comme additif à l’essence est un contresens physique, économique et sanitaire. Le biobutanol constitue, aujourd’hui, son challenger le plus sérieux.