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Le potentiel supplémentaire de biomasse végétale mobilisable pour la production de bioénergies et de bioproduits industriels est estimé à plus de 30 millions de tep(*), dont 80 % environ sont constitués par la partie lignocellulosique de la plante.
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Transformer la plante entière, donc sa partie lignocellulosique permettra d’augmenter le rendement à l’hectare et de mobiliser des ressources forestières.
En France, la biomasse est principalement utilisée pour la production d’énergie thermique notamment dans les secteurs résidentiels et tertiaires (environ 15 %), et ensuite pour la production d’électricité (environ 0,8 %) et de carburants (environ 1 %).
Le potentiel supplémentaire de biomasse végétale mobilisable pour la production de bioénergies (biocarburants, chaleur, électricité, hydrogène) et aussi de bioproduits industriels ("chimie verte") est estimé à plus de 30 millions de tep(*), dont 80 % environ sont constitués par la partie lignocellulosique de la plante. Une première génération de biocarburants a été développée ces dernières années et est en cours de déploiement dans le cadre du plan « Biocarburants » avec un objectif d’incorporation de 5,75 % en 2008 et de 7 % en 2010. Les biocarburants actuels, pour l’essentiel le bioéthanol (obtenu en France à partir de betteraves et de blé) et le biogazole (ester d’huiles végétales) mélangés respectivement à l’essence et au gazole, sont issus des organes de réserve de la plante. Or les surfaces agricoles utilisables pour les biocarburants sont limitées compte-tenu des usages concurrents (alimentation, etc…). Pour aller au-delà des objectifs d’incorporation ci-dessus il sera nécessaire de transformer la plante entière, donc sa partie lignocellulosique, ce qui permettra d’augmenter le rendement à l’hectare et aussi de mobiliser des ressources forestières. Or on ne dispose pas à l'heure actuelle de technologies pour la conversion industrielle de la biomasse lignocellulosique en carburant (biocarburants de seconde génération).
Par ailleurs, il existe un potentiel considérable, et quasi inexploité, de production de bioénergies par l'action de micro-organismes conduisant à de l'hydrogène, du méthane, des lipides, etc…
(*) tep = tonne équivalent pétrole
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- Le secteur des transports est le plus gros émetteur de gaz à effet de serre (26 % des émissions nationales en 2004) et dépend à plus de 98 % des carburants d'origine fossile. Le secteur de l’industrie vient en second.
Suite aux conclusions du rapport du groupe de travail sur les Nouvelles Technologies de l'Energie (NTE), présidé par M. T. Chambolle (2003), reprises dans le cadre du comité présidé par M. J.J. Gagnepain (2004), il a été mis en évidence la nécessité de mettre en place un programme de recherche et développement sur les Bioénergies, notamment en ce qui concerne leur utilisation dans le secteur des transports.
L’objectif à long terme est de valoriser l’ensemble de la biomasse dans une approche intégrée de type « bioraffinerie », avec une finalité énergétique et dans une optique de développement durable en s’appuyant sur l’ensemble des procédés de transformation physiques, chimiques et biotechnologiques.
Le Programme National de Recherche sur les Bioénergies (PNRB) répond à ce besoin. Lancé en 2005 sur la base des travaux de groupes de réflexions animés par l’ADEME, ce programme est financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) sous le thème « Energie Durable et Environnement ».
Le fonctionnement du PNRB : un appel à propositions annuel
Sa mise en œuvre est réalisée par l’ADEME, organisme support, à qui l’ANR a confié la conduite opérationnelle de l’évaluation et de la gestion des dossiers de subvention.
Le PNRB a connu 3 éditions en 2005, 2006 et 2007. Ce programme est clos. Un nouveau programme appelé « Bioénergies », géré directement par l’ANR, lui fait suite depuis 2008.
Les 32 projets de recherche sélectionnés doivent répondre aux objectifs principaux du PNRB, à savoir :
- l'étude de l'élargissement du périmètre des bioressources mobilisables et économiquement acceptables pour la production de bioénergies (productions énergétiques agricoles et forestières, mobilisation de la biomasse lignocellulosique: bois, sous-produits agricoles, déchets urbains et industriels) ;
- la recherche et développement sur la faisabilité technico-économique de nouvelles filières technologiques de conversion énergétique de la biomasse lignocellulosique, par voie thermochimique et biologique, notamment pour la production de biocarburants de seconde génération, d’électricité et de chaleur, et à terme d’hydrogène ;
- la recherche sur la production de biohydrogène par les voies physico-chimique et biologique et de lipides par l’action de microorganismes ;
- la recherche sur l'optimisation des filières bioénergétiques et l’élaboration de systèmes bioénergétiques intégrés, dans le cadre du concept de « bioraffinerie » ;
- les évaluations socio-technico-économique et environnementale tant au niveau des filières technologiques que des systèmes bioénergétiques, et l’impact du développement des bioénergies sur l’économie, la société et l’environnement.
Ces recherches donneront lieu en parallèle à des études sur les évaluations socio-technico-économique et environnementale des filières de conversion retenues.
- Développer la production des biocarburants de seconde génération par les procédés thermochimiques ou biologiques de conversion de la biomasse lignocellulosique
Concernant les biocarburants, il s’agit à moyen terme de maîtriser les procédés thermochimiques ou biologiques de conversion de la biomasse lignocellulosique pour accroître la production de biocarburants liquides utilisables dans les moteurs actuels. Le passage à une opération de démonstration industrielle est envisagé à l’horizon 2010-2015.
- Explorer de nouvelles voies pour la production d'hydrogène et la production de lipides par l'action de micro-organismes
A plus long terme, la biomasse constituera une source d’hydrogène pour alimenter les piles à combustible (mobile pour le transport ou fixe pour production stationnaire d’énergie). Des travaux sont d’ores et déjà en cours utilisant l’éthanol d’origine agricole. Mais il faut élargir la production d’hydrogène à d’autres ressources : la biomasse lignocellulosique par la voie thermochimique et d'autres sources (déchets, énergie solaire, etc.) par l'action de microorganismes par voie fermentaire ou photosynthétique.
L’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique apparaît en effet comme une des solutions d’avenir dans la perspective d’une économie énergétique propre et durable, particulièrement dans le domaine des transports, à condition qu’il soit d’origine renouvelable. De nombreux microorganismes produisent de l’hydrogène, soit à partir de biomasse de type déchets organiques (espèces à métabolisme fermentaire) ou lignocellulosique ou d’eau et d’énergie solaire par l'action de microorganismes photosynthétiques. Il y a donc là un potentiel de production énergétique considérable ne nécessitant que peu ou pas du tout, selon les cas, de biomasse cultivée et par conséquent non concurrent avec la biomasse agricole ou forestière.
Une autre voie sera explorée à plus long terme, à savoir la production de lipides par l’action de microorganismes.
La mise en oeuvre de ces voies de recherche peut se faire en combinant un coeur de procédé biotechnologique avec des pré et post traitements physiques ou chimiques voire en combinant bioénergies et d'autres sources d'énergies renouvelables (éolien, solaire).
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