Les biocarburants sont des carburants de substitution obtenus à partir de la biomasse (matière première d’origine végétale, animale ou issue de déchets). Ils sont généralement incorporés dans les carburants d’origine fossile.
Il existe deux grandes filières de production des biocarburants : la filière des biocarburants « essence » et celle des biocarburants « gazole ».
La filière biocarburant essence
La filière biocarburant « essence », pour les véhicules essence, comprend l’éthanol et son dérivé l’ETBE (éthyl tertio butyl éther) ainsi que les bioessences de synthèse.
L’éthanol
En France, la betterave à sucre et les céréales (blé, maïs) sont les principales ressources utilisées pour la production d’éthanol d’origine agricole, aussi appelé bioéthanol. Il peut être également obtenu avec certains résidus vinicoles (marcs de raisin et lies de vin).
Les sucres (glucose ou saccharose) contenus dans les plantes sucrières (betterave à sucre, canne à sucre) et les plantes amylacées (céréales comme le blé ou le maïs) sont transformés en alcool par un procédé de fermentation industrielle. L’alcool est ensuite distillé et déshydraté pour obtenir du bioéthanol. Les coproduits obtenus lors du processus de production (drêches et pulpes) sont destinés à l’alimentation animale.
En France, les cultures utilisées pour la production de bioéthanol destiné à un usage carburant représentent moins de 5% de la production agricole française globale de céréales et de plantes sucrières.
La répartition des matières premières utilisées pour produire l’éthanol mis à la consommation sur le territoire national en 2015 est la suivante :
Le bioéthanol incorporé dans les carburants mis à la consommation en France en 2015 est issu à 94 % de matières premières cultivées en France. L’Europe est la zone d’origine de la matière première pour 99.98% des volumes produits (le reste étant constitué d’une infime quantité canne à sucre brésilienne).
En France, le bioéthanol est utilisé en mélange dans les essences commerciales :
- soit de manière systématique dans les supercarburants sans plomb SP95, SP95-E10 et SP98 (incorporé pur ou sous forme d’ETBE (Ethyl Tertio Butyl Ether) :
| Supercarburants | Teneurs en éthanol |
| Dans le SP95 et le SP98 | Jusqu’à 5% en volume |
| Dans le SP95-E10 | Jusqu’à 10% en volume |
- soit à haute teneur dans le carburant superéthanol E85, qui contient entre 65 et 85 % en volume d’éthanol. Ce carburant est disponible en stations service depuis 2007 et est destiné à des véhicules dédiés, appelés véhicules Flex Fuel (ou véhicules à carburant modulable), qui disposent des adaptations nécessaires à l’utilisation du superéthanol E85 (système d’injection, réglages du moteur, compatibilité des matériaux plastiques et des joints, dispositions spécifiques pour assurer le démarrage à froid).
L’usage des supercarburants SP95 et SP98 contenant 5% volume d’éthanol ne nécessite aucune adaptation du moteur et du véhicule. Le supercarburant SP95-E10 contenant 10% volume d’éthanol peut ne pas être compatible avec certains véhicules anciens du parc roulant en France (mise en circulation avant 2000).
Disponible dans les stations service depuis le 1er avril 2009, le SP95-E10 est compatible avec près de 90% des véhicules essence actuellement en circulation et avec tous les véhicules neufs (sauf exception). Pour savoir si votre véhicule est compatible, veuillez consulter la liste de véhicules compatibles avec le supercarburant sans plomb SP95-E10.
L’ETBE (éthyl tertio butyl éther)
L’ETBE est fabriqué à partir d’éthanol (d’origine agricole) et d’isobutène (actuellement d’origine chimique). Il est destiné à être incorporé dans les essences commerciales à hauteur de :
La répartition des matières premières utilisées pour produire l’éthanol entrant dans la composition de l’ETBE mis à la consommation sur le territoire national en 2015 est la suivante :
L’éthanol servant à l’élaboration de l’ETBE mis à la consommation en France en 2015 est issu à 85 % de matières premières cultivées en France. Les pays européens fournisseurs de matières premières destinées à l’élaboration de cet éthanol sont la Roumanie (5,8 %; maïs) puis l’Espagne (2,63 %; blé) et la Hongrie (1,6 %; maïs). Le continent Européen fournit 98 % des matières premières utilisées pour produire l’éthanol entrant dans la composition de l’ETBE. Les 2 % restants proviennent de canne à sucre brésilienne.
Historiquement, l’ETBE constitue la voie privilégiée d’incorporation d’éthanol dans l’essence car il pose moins de difficultés techniques que l’éthanol à être incorporé. Cependant, l’ETBE est un composé d’origine partiellement renouvelable, à la différence du bioéthanol qui est 100% d’origine renouvelable. Dans la comptabilisation des quantités de biocarburants incorporés dans les carburants, seule la part énergétique d’origine renouvelable (37% pour l’ETBE) est prise en compte.
Néanmoins, de l’isobutène entièrement durable (produit à partir de sucre) devrait être prochainement produit. L’ETBE issu de cet isobutène et d’éthanol permettra de réaliser un biocarburant entièrement durable.
La bioessence de synthèse
La bioessence de synthèse peut notamment être obtenue par hydrotraitement d’huiles ou par procédé Fischer – Tropsch à partir d’un gaz de synthèse. Ce sont des processus industriels « lourds » opérés dans des unités de production du type raffineries et bio-raffineries.
La bioessence de synthèse est totalement miscible à l’essence et peut être incorporée à hauteur de quelques pourcents.
L’avenir : l’éthanol d’origine lignocellulosique
Afin de diversifier les ressources en matières premières et d’éviter la concurrence avec les productions à des fins alimentaires, une priorité est donnée au développement des biocarburants dits « de deuxième génération » ou avancés, avec le soutien à des projets pilotes portant sur la valorisation de la plante entière et sur l’utilisation de la biomasse (résidus agricoles, cultures dédiées).
Pour l’éthanol, une voie privilégiée est l’utilisation de biomasse lignocellulosique, c’est-à-dire le bois ou la paille comme matière première. Les différentes étapes conduisant à la production de bioéthanol à partir de matériaux lignocellulosiques sont schématisées ci-après :
La filière biocarburant gazole
La filière des biocarburants gazole, souvent regroupés sous l’appellation « biodiesel », comprend différents produits, fabriqués à partir d’huiles issues de plantes oléagineuses ou de graisses animales.
Les esters méthyliques d’acides gras (EMAG)
Ces esters méthyliques d’acides gras peuvent être obtenus à partir :
- d’huiles végétales extraites de plantes oléagineuses (colza, tournesol…) : on parle alors d’EMHV (ester méthylique d’huile végétale),
- de graisses animales : on parle alors d’EMHA (ester méthylique d’huile animale),
- d’huiles végétales alimentaires usagées et récupérées par un circuit de collecte identifié : on parle alors d’EMHU (ester méthylique d’huile usagée).
Les huiles végétales et les graisses animales ne peuvent pas être utilisées telles quelles (même en mélange dans le gazole) pour l’alimentation des moteurs Diesel modernes. C’est pourquoi elles sont « estérifiées », c’est-à-dire transformées en esters d’acide gras, par une réaction chimique de transestérification.
La réaction de transestérification consiste à faire réagir un corps gras (les triglycérides contenus dans les huiles ou les graisses) avec un alcool (méthanol ou éthanol) pour obtenir un ester d’acide gras :
- L’alcool utilisé pour la réaction est du méthanol, on obtient un ester méthylique d’acide gras (EMAG). C’est actuellement la voie la plus utilisée.
- L’alcool utilisé pour la réaction est de l’éthanol, on obtient un ester éthylique d’acide gras (EEAG). Cette voie est encore peu développée car elle présente des contraintes techniques de production, mais il s’agit d’un procédé innovant qui offre des débouchés pour le bioéthanol dans la filière gazole.
Lors de la production des EMAG, on obtient également de la glycérine (aussi appelée glycérol), co-produit de la réaction de transesterification, qui est valorisée dans les domaines pharmaceutique (crèmes, dentifrice), cosmétique (produits de beauté) ou alimentaire. Un autre co-produit obtenu lors de la production d’EMAG dans le cas où l’huile provient du broyage de graines (colza, soja, tournesol) est le tourteau : un résidu solide valorisé dans le domaine de l’alimentation animale.
En France, c’est principalement le colza qui est utilisé pour la fabrication des EMHV. Les unités de production françaises d’EMAG ont produit environ 1,6 million de tonnes en 2015.
La répartition des matières premières utilisées pour produire les EMHV mis à la consommation sur le territoire national en 2015 est la suivante :
La part des EMHV dont la matière première est d’origine française s’élève en 2015 à 49,9%. Au total, la matière première est issue de 29 pays. Néanmoins 6 pays totalisent plus de 88,1% de l’approvisionnement. Il s’agit de :
- La France, 49,9%
- L’Indonésie, 5,1% (Huile de Palme)
- L’Ukraine, 8,6% (Colza, Soja)
- L’Australie, 5,8% (Colza, Râpes)
- L’Allemagne, 9,9% (Colza, Râpes)
- La Malaisie, 8,8% (Huile de Palme)
L’Europe est la zone d’origine de la matière première pour 77,8% des volumes produits. Les deuxième et troisième zones pourvoyeuses de matière première sont l’Asie (13,7%; huile de palme) et l’Amérique du Sud (soja en provenance du Brésil et de l’Argentine notamment).
Aujourd’hui, les EMAG sont utilisés en mélange dans le gazole commercial de manière banalisée à hauteur maximale de 8% en volume. Les EMAG peuvent également être incorporés à hauteur de 30% en volume dans le gazole. Ce carburant, appelé « B30 », n’est pas commercialisé en stations-service car il n’est pas compatible avec les moteurs de nombreux véhicules Diesel déjà mis en circulation. Le B30 est réservé à une utilisation en « flotte captive », c’est-à-dire pour des flottes de véhicules qui disposent de leur propre logistique d’approvisionnement et de distribution et de conditions de maintenance adaptées.
Les biogazoles de synthèse ou obtenus par hydrotraitement
Ces biogazoles peuvent être obtenus :
- par hydrotraitement d’huiles végétales ou de graisses animales : on parle alors d’huiles hydrogénées ou HVO (pour Hydrotreated Vegetable Oils),
- par voie thermochimique : on parle alors de BtL (pour Biomass to Liquid).
Première voie industrielle : l’hydrotraitement (traitement à l’hydrogène) des corps gras contenus dans les huiles végétales ou les graisses animales. L’hydrotraitement des corps gras peut être réalisé :
- dans une unité dédiée de type « bioraffinerie »,
- en co-traitement dans une raffinerie (l’huile est mélangée en amont de l’unité de désulfuration à un flux pétrolier de gazole) : ce procédé est appelé « co-processing ».
A l’heure actuelle, les unités d’hydrogénation des huiles nécessitent des investissements importants : à capacité équivalente, ce type d’installation s’avère plus onéreux qu’une unité de production d’EMAG.
Seconde voie industrielle : la conversion thermochimique de la biomasse. Cette voie de synthèse comprend les étapes suivantes :
- conditionnement de la biomasse (préparation, trituration, torréfaction)
- gazéification de la biomasse (obtention d’un gaz de synthèse)
- purification du gaz de synthèse
- synthèse Fisher-Tropsch pour transformer le gaz en biogazole de synthèse
La conversion thermochimique de la biomasse (gazéification et synthèse Fisher-Tropsch) est aussi désignée sous le terme BtL pour Biomass to Liquid.
Les biogazoles de synthèse ou obtenus par hydrotraitement ont des propriétés comparables voire supérieures à celles du gazole et sont utilisés en mélange dans le gazole commercial.
La recherche en matière de biocarburants
Parallèlement aux filières actuelles, la recherche sur les biocarburants de deuxième et troisième génération est privilégiée. Ces filières du futur se développent avec de nouveaux procédés industriels utilisant des sources de biomasse non destinées à l’alimentation humaine ou animale.
Les biocarburants de « deuxième génération » sont issus de la transformation de la lignocellulose contenue dans les résidus agricoles (paille) et forestiers (bois), ou dans des plantes provenant de cultures dédiées (taillis à croissance rapide).
Deux voies sont développées pour transformer la lignocellulose des plantes :
- La voie thermochimique pour obtenir du biogazole de synthèse : on parle aussi de filière BtL (pour Biomass to Liquid),
- La voie biochimique pour obtenir de l’éthanol.
Ces nouvelles filières présentent des bilans énergétiques plus favorables et permettent en outre de limiter les problématiques d’usage des sols et de concurrence avec les débouchés alimentaires.
Des financements sont mis en place par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), tel que le programme Bioénergies 2010 qui a pour objectif la valorisation énergétique de tous les constituants de la biomasse (sous forme de chaleur, d’électricité, de gaz de synthèse et biocombustibles liquides, utilisables en substitution des énergies fossiles).
De plus, le gouvernement a confié à l’ADEME la gestion d’un fonds afin de soutenir les recherches engagées dans les différents domaines des nouvelles technologies de l’énergie. Dans ce cadre, l’agence a lancé un appel à manifestation d’intérêt (AMI) sur les biocarburants de deuxième génération.
Les projets soutenus concernent toutes les filières de carburants consommés en France (essence, gazole, gaz) :
- Futurol basé sur un procédé biochimique de transformation de la biomasse pour produire de l’éthanol
- BioTfuel basé sur un procédé thermochimique de transformation de la biomasse puis de la synthèse Fischer Tropsch pour produire principalement un biogazole de synthèse
- Gaya basé sur un procédé de gazéification – méthanation pour produire un biocarburant gazeux
Source: Biocarburants | Ministère de la Transition écologique et solidaire