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Le bioéthanol est en fait de l’alcool éthylique (ou encore éthanol), identique par sa composition à l’alcool de bouche. Il existe deux façons principales de produire de l’éthanol, à savoir par synthèse à partir de d’hydrocarbures et à partir de biomasse. Seule cette deuxième façon de procéder mérite l’appellation "bioéthanol".
Les filières de production
Tous les sucres fermentescibles (glucose, saccharose, etc.) peuvent être transformés en éthanol par fermentation. Ces sucres sont présents dans un état plus ou moins polymérisé dans de nombreuses espèces du monde végétal comme la betterave à sucre, la canne à sucre, le blé, le maïs, la pomme de terre, mais également dans l’herbe ou encore le bois. Des déchets tels que le petit lait ou le vieux papier peuvent également être transformés en bioéthanol.
Figure : Processus de production de bioéthanol
Suivant l’état de polymérisation, ces sucres doivent subir un (ou plusieurs) traitement(s) préalable(s), dont le but est de transformer les chaînes de polymères en sucres simples. Après fermentation à l’aide de micro-organismes (levures, bactéries, etc.), l’éthanol est recouvré par distillation (éthanol hydraté à 95-96% v/v), puis par déshydratation (éthanol anhydre à 99,7% v/v). La figure ci-dessus présente de façon schématique le processus de production de bioéthanol à partir de céréales (source: DesMoinesRegister.com).
Les principales filières de production de bioéthanol sont ici décrites de façon plus détaillée.
Figure : Production de bioéthanol à partir de betteraves
Figure : Production de bioéthanol à partir de bois
Figure : Production de bioéthanol à partir de canne à sucre
Figure : Production de bioéthanol à partir de céréales
Figure : Production de bioéthanol à partir de maïs
Figure : Production de bioéthanol à partir de sorgho sucrier
L’idée d’utiliser le bioéthanol comme carburant n’est pas nouvelle. Henry Ford, au début du 20ème siècle, avait imaginé utiliser de l’éthanol pour alimenter ses légendaires "Ford T". Sur le plan historique, la production d'éthanol à partir de biomasse s'est souvent vue limitée (pour des raisons principalement technique) à la conversion en alcool des sucres simples directement disponibles sous forme soluble (canne à sucre, betterave, fruits) ou de l'amidon (céréales).
La production bioéthanol à partir de biomasse lignocellulosique
Plus récemment, de nouvelles technologies ont vu le jour afin de permettre la transformation de la biomasse lignocellulosique (bois, herbe, paille et autres déchets agricoles, etc.) en bioéthanol. A titre d'exemple, si un hectare de canne à sucre produit environ 10 tonnes de sucres simples et 3 tonnes de mélasses, il produit également entre 20 et 25 tonnes de biomasse non comestibles mais toutefois potentiellement convertibles en éthanol. Ces quelques remarques mettent en évidence l'intérêt que représente aujourd'hui la biomasse lignocellulosique en termes de coûts et de disponibilité mais également en ce qui concerne la compétition potentielle avec l'alimentation. Etant donné le prix actuel du pétrole et la difficulté du monde politique à implémenter une certaine forme de taxe sur le CO2, le bioéthanol risque fort de continuer à subir la loi des carburants fossiles tant que des réductions sensibles des coûts ne pourront être réalisées. Dans cette optique, la biomasse lignocellulosique offre sans nul doute les meilleures perspectives en termes de réduction des coûts de production à moyen-court terme, par son abondance et son coût potentiellement inférieur aux autres matières premières.
La biomasse lignocellulosique est constituée principalement de cellulose (un polymère de glucose) et d'hémicellulose (un polymère de xylose). Pour produire du bioéthanol, ces composants doivent dans un premier temps être convertis en sucres simples par hydrolyse (réaction consistant à rompre les longues chaînes de polymères). Si l'hydrolyse acide (traitement à l'acide sulphurique à haute température) est déjà aujourd'hui appliquée à l'échelle commerciale dans différents domaines, l'hydrolyse dite enzymatique semble toutefois offrir un meilleur potentiel à la fois en termes de coûts et de durabilité). Il existe aujourd'hui dans le monde quatre installations de démonstration, appliquant cette technologie à la production de bioéthanol. Le National Renewable Energy Laboratory (Etats-Unis) a construit une installation pilote capable de traiter 1 tonne de matière sèche par jour (soit l'équivalent de 120'000 litres d'éthanol par an). La société Iogen Corporation (Canada) opère depuis 2003 une usine de démonstration d'une capacité de 320'000 litres d'éthanol par an, utilisant la paille de blé comme matière première. En 2004, la société Sekab (Suède) a mis au point une usine pilote de 150'000 litres d'éthanol par an à partir de bois tendre. Depuis 2006 enfin, la société Since 2006 finally, the company Biogasol (Danemark) opère une usine pilote d'une capacité de 15'000 litres de bioéthanol par an.
Tout récemment (voir l'info à ce sujet), le Département de l'Energie des Etats-Unis (US DoE) a annoncé sa décision d'investir jusqu'à 385 millions de dollars dans 6 projets de bioraffineries au cours des 4 prochaines années. Une fois opérationnelles, ces bioraffineries devraient permettre de produire près de 450 millions de litres de bioéthanol par an.
Spécifications du bioéthanol (norme européenne)
Depuis quelques années, the Comité Technique 19 (TC 19) du CEN travaille sur l'établissement d'un nouveau standard pour l'éthanol carburant. Ce Standard Européen de l'éthanol est actuellement encore en cours de préparation (pr EN 15376 final draft) mais devrait être adopté dans le courant de l'année 2008. Cette norme devrait s'appliquer à l'éthanol utilisé comme carburant en mélange avec de l'essence conventionnelle à hauteur de 5% v/v. Concernant le E85 (mélange de 85% d'éthanol et de 15% d'essence), un projet de norme (CWA 15293) a été développé et adopté, et devrait aboutir prochainement à un standard approprié.
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