L’avenir des biocarburants de deuxième génération est assuré grâce à des technologies révolutionnaires
Les biocarburants sont utilisés depuis longtemps en tant que substituts aux combustibles fossiles. Les biocarburants de première génération sont produits à partir de la biomasse comestible, essentiellement des huiles végétales et des cultures riches en amidon comme le maïs, le blé, la canne à sucre et la betterave sucrière. Les biocarburants de deuxième génération, élaborés à partir de matériaux lignocellulosiques, de biomasse non comestible et de déchets agricoles, promettaient d’apaiser les préoccupations liées à la sécurité alimentaire suscitées par la surexploitation des terres arables. Malgré leur potentiel, ces biocarburants ne sont toujours pas compétitifs sur le plan commercial, car ils doivent subir plusieurs étapes de conversion énergivores avant de pouvoir être utilisés. Le projet BioMates, financé par l’UE, a élaboré avec succès de nouvelles technologies de conversion afin d’accélérer l’adoption de la biomasse par le marché dans le secteur des transports.
Les technologies qui sous-tendent la conversion de la biomasse
BioMates a combiné des technologies innovantes de conversion de la biomasse pour produire des intermédiaires de bio-huile rentables qui sont compatibles avec les raffineries de pétrole existantes. Les chercheurs se sont attachés à produire de la biomasse lignocellulosique durable à partir de paille, une matière première résiduelle, et de miscanthus. Afin de convertir la matière première en liquide, les particules solides de biomasse ont été pyrolysées dans un réacteur, sous atmosphère inerte chauffée à 500 degrés Celsius, en étant compressées contre la paroi chaude, un procédé que l’on appelle pyrolyse rapide ablative. Les gaz volatils présents dans le réacteur sont refroidis et condensés rapidement pour former une bio-huile liquide. Le résidu riche en carbone appelé biochar est récolté au fond du réacteur et peut être utilisé en tant que substitut au charbon fossile. Le gaz de pyrolyse non condensable est utilisé pour chauffer le réacteur de pyrolyse, réduisant ainsi les besoins énergétiques du processus.
Simplification du processus d’hydrotraitement
«La bio-huile de pyrolyse contient certains composés inappropriés pour les carburants finaux destinés aux transports. L’hydrotraitement permet de saturer les liaisons oléfiniques indésirables et d’éliminer l’oxygène, ce qui accroît le pouvoir calorifique, réduit l’acidité et renforce la stabilité à l’oxydation», explique Stella Bezergianni. «Un hydrotraitement poussé comporte toutefois une série d’étapes qui rendent le programme général plus onéreux et augmentent le coût final du carburant.» Afin de stabiliser la bio-huile, les chercheurs se sont concentrés sur un hydrotraitement doux. En outre, une infrastructure innovante de traitement électrochimique de l’hydrogène a été conçue pour recycler efficacement l’hydrogène utilisé dans ce processus. Mais son intérêt va bien au-delà. Cette infrastructure permet de nettoyer et de convertir l’hydrogène issu du dégagement gazeux en hydrogène propre qui peut ensuite être réinjecté dans le processus. En outre, étant donné qu’il a subi une compression électrochimique, l’hydrogène ainsi produit est plus rentable que celui obtenu par compression mécanique traditionnelle.
Rationalisation du processus de raffinage du carburant
L’objectif plus global de BioMates était de produire un intermédiaire fiable et basé sur la biomasse, destiné à être co-traité dans une raffinerie aux côtés de matières premières fossiles. Les chercheurs ont également étudié les points d’entrée optimaux dans la raffinerie pour ces matières premières de substitution. «On entend par “optimal” le fait de ne pas s’immiscer dans les processus de raffinage traditionnels et de ne pas limiter le rendement visé», explique Stella Bezergianni. «Dans une raffinerie, aucun processus ne produit à lui seul un type spécifique de carburant. Ce sont de nombreux types d’unités de conversion qui traitent différents types de fractions fossiles», ajoute Stella Bezergianni. Il n’est pas possible d’affirmer avec assurance que les biointermédiaires ainsi produits conviennent à la production d’un type de carburant particulier. Cela dit, en fonction du type de raffinerie et du rapport de mélange, il est possible d’identifier le pourcentage de chaque type de carburant qui serait d’origine biologique. «Le déploiement des technologies de conversion de BioMates permettrait de convertir 75 millions de tonnes de biomasse en intermédiaires de bio-huile, ce qui se traduirait par des économies d’environ 15 millions de m3 de pétrole brut par an», explique Stella Bezergianni. «Une centaine d’usines implantées dans des régions centrales ou décentralisées seraient nécessaires pour traiter 1 million de tonnes de biomasse par an, créant potentiellement 6 000 nouveaux emplois.»
Mots‑clés
BioMates, biomasse, raffinerie, pyrolyse, hydrotraitement, biocarburants de deuxième génération, intermédiaires de bio-huile, carburant destiné aux transports, paille, miscanthus
