À la croisée des chemins, les biocarburants cherchent une nouvelle voie

Tentant de tracer la voie à suivre pour l'industrie assiégée des biocarburants, un groupe de chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory et de l'Université de Californie à Berkeley, ont conçu ce qu'ils décrivent comme un nouveau procédé de production de carburéacteur renouvelable . Utilisant la canne à sucre et les déchets de canne à sucre appelés bagasse, le nouveau procédé (décrit dans un article du dernier numéro du Actes de l'Académie nationale des sciences ) pourrait permettre aux raffineries vertes de proposer une gamme de produits, notamment du carburant d'aviation biosourcé et des huiles de base pour lubrifiants automobiles.

Les producteurs de Biofoels ont besoin de nouvelles technologies pour convertir la canne à sucre en produits commercialement viables.

La recherche apparaît à un moment où les biocarburants ont atteint un carrefour. La diminution du financement gouvernemental, le désenchantement des investisseurs, les bas prix du pétrole et les inquiétudes concernant la perte de terres cultivées pour cultiver du maïs et de la canne à sucre pour la biomasse se sont combinés pour amener l'industrie au point mort. Bien que la production de carburants renouvelables aux États-Unis ait doublé entre 2007 et 2013, l'utilisation des biocarburants en pourcentage de l'ensemble des carburants de transport n'a guère bougé. Et tandis que la plupart des grandes compagnies aériennes ont des programmes de biocarburants à un certain stade, l'aviation - qui a besoin de carburant à haute densité énergétique et sans oxygène - s'est avérée un domaine particulièrement difficile à pénétrer.

En conséquence, l'avenir de la norme sur les carburants renouvelables, publiée en 2005 et élargie en vertu de la loi sur l'indépendance et la sécurité énergétiques (EISA) de 2007, a été remise en question.

Les biocarburants actuels de première génération utilisent principalement des cultures vivrières comme matière première et sont soit coûteux, soit présentent de modestes améliorations [des gaz à effet de serre] par rapport aux carburants pétroliers, a conclu un rapport publié en avril par le Columbia Center on Global Energy Policy, écrit par James Stock, professeur d’économie politique à la Kennedy School de Harvard et ancien membre du President’s Council of Economic Advisers. Le développement et la commercialisation de biocarburants de deuxième génération à faibles émissions de gaz à effet de serre, essentiels au succès ultime du programme, sont loin d'avoir atteint les objectifs très ambitieux énoncés dans l'EISA.

Pour atteindre ces objectifs et rajeunir l'industrie des biocarburants, les chercheurs réexaminent la science de la production de carburant à partir de la biomasse, en recherchant des techniques plus efficaces qui utilisent des cultures non alimentaires, celles cultivées sur des terres marginales et des sous-produits de déchets tels que la bagasse. Un obstacle majeur est le prétraitement, qui décompose les parois cellulaires pour libérer le sucre, qui peut ensuite être fermenté et converti en carburant.

L'étude de Berkeley, réalisée dans le cadre d'un partenariat de recherche public-privé appelé Institut des biosciences de l'énergie (EBI), se concentre sur les cétones, des composés organiques dérivés de la biomasse qui peuvent être valorisés et traités pour produire des composés à haute densité énergétique adaptés à la production de carburéacteurs ou d'huiles de base pour les lubrifiants automobiles. Alexis Bell, l'un des principaux auteurs de l'article, le décrit comme le premier processus de création de biocarburants pouvant alimenter les moteurs à réaction existants sans modifications. Conçu pour la production de canne à sucre au Brésil, le procédé peut être adapté pour utiliser des cultures cultivées sur des terres marginales (réservant ainsi des terres plus productives aux cultures vivrières) et pour utiliser de la bagasse. Avec des modifications mineures, il peut également être adapté pour produire du diesel renouvelable, si les futures réglementations le soutiennent, explique Amit Gokhale, un autre des principaux auteurs.

Les bioraffineries de canne à sucre produisent aujourd'hui de l'éthanol, du sucre et de l'électricité, fait remarquer Gokhale. L'élargissement de la gamme de produits pour inclure les carburants d'aviation, les huiles de base pour lubrifiants et le biodiesel pourrait permettre aux opérateurs de mieux gérer leurs risques de marché/prix.

C'est un objectif louable, mais la mise en œuvre de nouvelles techniques à l'échelle commerciale reste un défi important, comme le reconnaissent les chercheurs de Berkeley. Les prix des biocarburants resteront probablement plus élevés que ceux des combustibles fossiles dans un avenir prévisible, dit Bell. Pour faire baisser ces prix, il faudra remonter plus haut dans la chaîne de production et trouver de nouveaux microbes plus puissants capables de rationaliser le processus de conversion de la biomasse en carburant. Michelle O'Malley, qui dirige un groupe de recherche en biotechnologie à l'Université de Californie, Santa Barbara , travaille sur la combinaison de microbes collectés dans la nature - principalement dans les tripes d'animaux - dans des communautés conçues qui peuvent convertir la biomasse directement en carburant, en sautant l'étape de prétraitement pour gagner du temps et de l'argent.

Nous essayons de construire des partenariats synthétiques pour faire des choses qu'aucun des microbes individuels ne pourrait faire par eux-mêmes, dit O'Malley. L'idée est de consolider l'ensemble du processus, de la biomasse brute aux produits à valeur ajoutée. C'est vraiment ce qui a interdit la production économique de biocarburants à ce jour.

Le résultat, dit-elle, serait un scénario qui changerait la donne.

Changer le jeu des biocarburants prendra probablement des années, car les éthanols de première génération cèdent la place à des biocarburants avancés produits par des procédés plus efficaces utilisant des agents microbiens et des catalyseurs plus puissants. Il s'agit vraiment d'avoir la patience et la persévérance nécessaires pour créer une nouvelle industrie, déclare Jonathan Male, qui dirige le Bureau des technologies bioénergétiques du Département américain de l'énergie . Lorsque vous commencez à évoluer, les niveaux de complexité augmentent considérablement, tout comme les risques.

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