Éthanol plus économe en énergie

La fabrication d'éthanol de maïs est un processus énergivore, nécessitant des combustibles fossiles pour cultiver et récolter le maïs et pour alimenter l'usine de production. Pour rendre le procédé plus économe en énergie, des chercheurs de l'Université de Washington proposent d'emprunter un procédé utilisé dans les brasseries et les installations de traitement des eaux usées : des cuves sans oxygène de bactéries qui se nourrissent naturellement des déchets organiques produits par le processus de fermentation.

Au fur et à mesure que les bactéries décomposent les déchets, elles libèrent du méthane, qui peut être renvoyé dans le système pour aider à alimenter une usine. Le processus nécessite peu d'énergie supplémentaire pour fonctionner et peut encore réduire les coûts énergétiques en produisant sa propre électricité. Largus Angenent, professeur de génie chimique, et son équipe de l'Université de Washington ont testé la digestion anaérobie sur les déchets des usines d'éthanol et ont découvert que le processus pouvait réduire de 50 % la consommation de gaz naturel d'une usine d'éthanol. L'équipe a publié les résultats dans le dernier numéro de la revue Sciences et technologies de l'environnement .

Angenent dit que le processus servirait de solution à court terme jusqu'à ce que des biocarburants plus efficaces, tels que l'éthanol cellulosique, soient commercialement viables. Plutôt que d'espérer une nouvelle technologie qui se concrétisera dans 10 ou 20 ans, nous avons besoin d'une technologie que nous pouvons mettre en œuvre maintenant, dit angent , qui est récemment devenu professeur adjoint de génie biologique et environnemental à l'Université Cornell. Il s'agit d'un processus intérimaire, et il est prêt à l'emploi.

Presque tous les biocarburants à base d'éthanol aux États-Unis sont fabriqués à partir de maïs. En règle générale, la production d'éthanol produit des déchets organiques qui sont ensuite consolidés en deux parties : une substance sèche ressemblant à un gâteau et une solution sirupeuse, appelée vinasse mince, qui est superposée. La concoction est utilisée comme aliment pour animaux. Angenent dit qu'une grande partie de cet aliment, en particulier de la vinasse mince, qui est chargée de sels, fournit une faible valeur nutritionnelle mais peut avoir un potentiel énergétique élevé pour alimenter une plante lorsqu'elle est décomposée par digestion anaérobie.

Pour tester cette théorie, les chercheurs ont cultivé des bactéries thermophiles d'une usine de traitement des eaux usées dans deux petits digesteurs anaérobies de cinq litres. Angenent et ses collègues ont ensuite lentement commencé à introduire des échantillons de déchets dans les digesteurs, qui ont été maintenus à 55 ° C pour maximiser l'activité des bactéries. Pendant que les digesteurs fonctionnaient, l'équipe a mesuré la quantité de méthane libérée.

Cependant, les premiers tests ont révélé que le processus produisait très peu de méthane. Angenent a deviné qu'il manquait peut-être un ingrédient essentiel au système, mais n'était pas sûr de ce que cela pourrait être. L'équipe a donc fouillé la littérature scientifique et a découvert que les bactéries productrices de méthane ont besoin de certains oligo-éléments pour démarrer le processus, en particulier le cobalt.

Quand Angenent a ajouté du cobalt au mélange, se souvient-il, c'était incroyable. Du jour au lendemain, le processus a été récupéré. Lors des tests en laboratoire, la production moyenne a donné un quart de litre de méthane par gramme de déchets introduits dans le digesteur. Angenent calcule que ce nombre, adapté aux taux de production industrielle, réduirait de 50 pour cent la quantité de gaz naturel nécessaire pour alimenter une usine d'éthanol.

Dans un étude de 2006 , des chercheurs de l'Université du Minnesota ont calculé la quantité totale d'énergie utilisée dans la production d'éthanol, du coût de construction et de fonctionnement des tracteurs au coût d'alimentation d'une usine de biocarburants. Ils ont découvert que l'éthanol fournit à peine 26 pour cent d'énergie de plus que ce qui est utilisé pour le produire.

Lorsque Angenent a inséré les résultats de son processus dans le modèle du Minnesota, il a découvert que la production d'énergie avait augmenté de 70 %, ce qui signifie que la digestion anaérobie augmente considérablement la valeur énergétique du biocarburant à l'éthanol. Angenent dit que ce pourcentage peut changer légèrement dans un scénario réel si les usines d'éthanol choisissent d'installer des digesteurs anaérobies.

Si vous installez un digesteur, vous avez beaucoup de liquide qui doit être recyclé dans le système, ce qui créerait des changements dans toute l'usine, explique Angenent. Quelqu'un devra donc faire une étude pour découvrir ce qu'est réellement ce bilan énergétique net.

Douglas Tiffany , chercheur à l'Université du Minnesota et coauteur de l'étude de 2006, affirme que l'exploitation de digesteurs anaérobies dans des usines d'éthanol peut être un défi, car cela nécessite une expertise pour maintenir une communauté bactérienne stable à des températures élevées et éviter les pannes du système. Cependant, si ces problèmes sont résolus, dit Tiffany, le processus peut améliorer le potentiel énergétique et environnemental de l'éthanol.

Nous pouvons améliorer considérablement ces usines d'éthanol de maïs existantes et réduire les gaz à effet de serre bien plus qu'elles ne le font aujourd'hui, déclare Tiffany. Ce procédé est attrayant car il s'agit d'une approche à faible consommation d'énergie et de capital. Il faudra que certains [producteurs d'éthanol] se donnent la peine de l'essayer, mais une fois que cela se produira dans un certain nombre d'usines, cela devrait plutôt bien fonctionner.

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