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L’huile fournie par les graines du tournesol fait partie des biocarburants.

Un biocarburant est un carburant produit à partir de matériaux organiques renouvelables et P.I.P non-fossiles^[1]. Cette production peut se faire à partir d’un ensemble de techniques variées  : production d’huile, d’alcool par fermentation alcoolique de sucres ou d’amidon hydrolysé, carburants gazeux obtenus à partir de biomasse végétale ou animale (dihydrogène ou méthane), ou carburants solides comme le charbon de bois.

Pour utiliser les biocarburants dans les moteurs, deux approches sont possibles  :

• Soit on cherche à adapter le biocarburant (par transformation chimique pour obtenir du biodiesel par exemple) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole  ; c’est la stratégie actuellement dominante mais elle n’a pas le meilleur bilan énergétique ni environnemental.
• Soit on cherche à adapter le moteur au biocarburant naturel, non transformé chimiquement. Plusieurs sociétés se sont spécialisées dans ces adaptations. La substitution peut être totale ou partielle. Le moteur Elsbett fonctionne par exemple entièrement à l’huile végétale pure. Cette stratégie permet une production locale et plus décentralisée des carburants.

Dénomination

L’expression «  biocarburant  » (du grec bios, qui signifie vie, vivant) signifie que ce carburant est obtenu à partir de matériaux organiques. On emploie également les expressions «  carburant vert  » (suivant la tendance à appeler «  vert  » tout ce qui est présenté comme nuisant moins à l’environnement) et «  carburant végétal  ».

En français, l’expression et l’abréviation "bio" renvoient aux techniques -légalement encadrées- utilisées pour l’agriculture biologique, or l’agriculture destinée à produire les carburants n’est pas nécessairement de l’agriculture biologique (en fait ce serait même peu probable puisque l’agriculture biologique répond en grande partie à la demande de sûreté des produits alimentaires ; le surcoût qu’elle engendre se justifie plus difficilement pour des cultures à vocation non alimentaire). C’est la raison pour laquelle la dénomination alternative "agrocarburant" est proposée. À sa suite, plusieurs quotidiens (Le Monde, La Croix, ...) et hebdomadaires (Courrier International) ont repris le terme. Toutefois le terme de biocarburant est bien celui repris dans publications du Grenelle de l’environnement 2007, tout comme dans tous les documents officiels.

Les termes «  carburant vert  », «  carburant végétal  » et «  agrocarburant  » n’ont aucune reconnaissance officielle contrairement à celui de «  biocarburant  » qui a bénéficié de la publication d’une définition au journal officiel par la commission générale de terminologie et de néologie ^[2]. Ce terme est de plus privilégié par les milieux scientifiques et industriels parce qu’il est une traduction fidèle de l’anglais "biofuel".

On trouve quelques fois la graphie «  bio-carburant  » (respectivement «  agro-carburant  ») mais l’usage est à la fusion de ce type de préfixe.

Les expressions «  agrocarburant  » et «  carburant végétal  » ont l’inconvénient de ne pas recouvrir la production de carburants non-agricoles (par exemple le méthane issu des déchets). Respectivement, le débat est le même sur les termes désignant des carburants précis : biodiesel, par exemple. Mais en ce qui concerne ces noms dérivés, l’usage du préfixe bio est bien plus consensuel.

Première et deuxième générations

On distingue aussi les biocarburants de première et de seconde génération. Cette dénomination n’a pas de définition officielle, il n’est donc pas possible de définir une ligne claire entre ce qui est un biocarburant de première génération et ce qui est un biocarburant de seconde génération. Cette classification peut servir à séparer les carburants issus de produits alimentaires des carburants issus de source ligno cellulosique (bois, feuilles, paille...). Une autre interprétation l’utilise pour faire la distinction entre les biocarburants produits à partir de processus techniques simples et ceux produits par des techniques avancées. Une dernière utilisation permet de séparer les cultures agricoles à vocation générique (utilisables pour remplir des besoins alimentaires, industriels ou énergétiques), des cultures à vocation strictement énergétique.

La commission de l’Union Européenne a prévu de définir les biocarburants de seconde génération suite à l’évaluation à mi-parcours de sa politique de biocarburant ^[3]. Parmi les critères qui pourraient être pris en compte on peut citer  : les matières premières utilisées, les technologies utilisées ou encore la capacité à lutter contre les émissions de gaz à effet de serre.

Selon un sondage réalisé en 2007 par l’UICN et la Banque mondiale auprès d’experts et de décideurs du secteur climatique, les biocarburants de première génération ne sont qu’au 18^e rang (avec 21 %) des technologies pouvant diminuer les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, alors que les biocarburants de seconde génération sont au 7^e rang (avec 43 %) ^[4].

Les filières de première génération

De nombreuses espèces végétales sont oléifères comme par exemple le palmier à huile, le tournesol ou le colza. Les rendements à l’hectare varient d’une espèce à l’autre. Toute extraction d’huile végétale peut être effectuée par un simple pressage à froid – écrasement, ou par voie chimique, ou une combinaison des deux méthodes. L’utilisation d’un solvant organique permet d’atteindre un niveau d’extraction de 99 % mais à un coût plus élevé. L’Huile Végétale Brute (HVB, ou HVP) peut être utilisée directement dans les moteurs diesels adaptés (notamment à cause de sa viscosité relativement élevée). Les triglycérides qui constituent les huiles végétales peuvent également être transformés en monoesters méthyliques (Esters Méthyliques d’Huile Végétale - EMHV) et en glycérol par une réaction de trans-estérification avec des molécules de méthanol (on obtient des esters éthyliques avec l’éthanol). Les molécules plus petites du biodiesel ainsi obtenues peuvent alors être utilisées comme carburant dans les moteurs à allumage par compression. Ce biodiesel ne contient pas de soufre, n’est pas toxique et est hautement biodégradable. Le biodiesel est aussi appelé en France Diester™.

La filière alcool

La fermentation éthanolique

De nombreuses espèce végétales sont cultivées pour leur sucre  : c’est le cas par exemple de la canne à sucre, de la betterave sucrière, du maïs, du blé ou encore dernièrement de l’ulve.

• Le bio-éthanol est obtenu par fermentation de sucres (sucres simples, amidon hydrolysé) par des levures du genre Saccharomyces. L’éthanol peut remplacer partiellement ou totalement l’essence. Une petite proportion d’éthanol peut aussi être ajoutée dans du gazole mais cette pratique est peu fréquente. Le développement des biocarburants tire vers le haut les prix du maïs, du soja et du blé, rend les terres cultivables rares et surtout menace les ressources en eau, estimant que pour produire 1 litre de bioéthanol il faut environ 4000 litres d’eau. C’est variable exactement entre 3500 et 5000 litres d’eau suivant les contitions météorologiques en période de sécheresse. La production des biocarburants que nous utilisons actuellement peut entraîner une destruction irresponsable de la nature directement ou indirectement.

• L’Ethyl-tertio-butyl-éther (ETBE) est un dérivé (un éther) de l’éthanol. Il est obtenu par réaction entre l’éthanol et l’isobutène et est utilisé comme additif à hauteur de 15 % à l’essence en remplacement du plomb. L’isobutène est obtenu lors du raffinage du pétrole.

• Le bio-butanol^[5] (ou alcool butylique) est obtenu grâce à la bactérie Gram positive anaérobique Clostridium acetobutylicum qui possède un équipement enzymatique lui permettant de transformer les sucres en butanol-1 (fermentation acétonobutylique)^{[6],[7],[8],[9],[10]}. Du dihydrogène, et d’autres molécules sont également produites  : acide acétique, acide propionique, acétone, isopropanol et éthanol (voir le schéma des voies métaboliques de Clostridium acetobutylicum). Les entreprises BP et DuPont commercialisent actuellement le biobutanol  ; il présente de nombreux avantages par rapport à l’éthanol et est de plus en plus souvent évoqué comme biocarburant de substitution à l’heure du pétrole cher. Les unités de production du bioéthanol peuvent être adaptées pour produire le biobutanol^[11]

• Le méthanol (ou "alcool de bois"), obtenu à partir du méthane^[12] est aussi utilisable, en remplacement partiel (sous certaines conditions) de l’essence, comme additif dans le gasoil, ou, à terme, pour certains types de piles à combustible. Le méthanol est cependant très toxique pour l’homme.

Autres filières

La filière gaz

La fermentation méthanique ou méthanisation

• Le bio-méthane est le principal constituant du biogaz issu de la fermentation méthanique (ou méthanisation) de matières organiques animales ou végétales riches en sucres (amidon, cellulose, plus difficilement les résidus ligneux ) par des bactéries méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobiques. Les principales sources sont les boues des stations d’épuration (la production rend la station au moins en partie autonome en énergie), les lisiers d’élevages, les effluents des industries agroalimentaires et les déchets ménagers. Les gaz issus de la fermentation sont composés de 65 % de méthane, 34 % de CO₂ et 1 % d’autres gaz dont le sulfure d’hydrogène et le diazote. Le méthane est un biocarburant pouvant se substituer au gaz naturel (ce dernier est composé de plus de 95 % de méthane). Il peut être utilisé soit dans des moteurs à allumage commandé (technologie moteurs à essence) soit dans des moteurs dits dual-fuel. Il s’agit de moteurs diesel alimentés en majorité par du méthane ou biogaz et pour lesquels l’explosion est assurée par un léger apport de biodiesel/huile ou gazole. Lorsqu’il est produit à petite ou moyenne échelle, le méthane est difficile à stocker. Il doit être donc être exploité sur place, en alimentation d’un groupe électrogène par exemple.

Une possibilité qui est développé en Europe et aux États-Unis est son épuration aux normes du gaz naturel pour qu’il puisse être injecté dans les réseaux de gaz naturel, et ainsi s’y substituer en petite partie pour les utilisations traditionnelles qui en sont faites. Le rendement énergétique de cette filière biocarburant est actuellement bien meilleure que les autres et techniquement plus simple mais elle est très peu médiatisée en France.

• le dihydrogène (bio-hydrogène)  : le reformage du bio-méthane permet de produire du dihydrogène. Ce dernier peut également être produit par voie bactérienne ou microalgale^{[13],[14],[15],[16]}.

• La filière BTL (ou Biomass to liquid) permet d’obtenir des carburants grâce à la procédé Fischer-Tropsch^[17].

• Le gazogène  : inventé par Georges Imbert (1884-1950), le gazogène est un système qui peut remplacer l’essence dans les moteurs à explosion par des carburants solides, dont le bois.

La filière charbon de bois (biocarburant solide)

Le charbon de bois est obtenu par pyrolyse du bois, de la paille ou d’autres matières organiques. Un ingénieur indien a développé un procédé permettant de pyrolyser les feuilles de cannes à sucre, feuilles qui ne sont presque jamais valorisées actuellement.

Les filières de deuxième génération

D’intenses recherches sont en cours afin de transformer la lignine et la cellulose des végétaux (paille, bois, déchets divers) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible

Les termites possèdent des bactéries capables de transformer de manière efficace et économique les déchets de bois en sucres pour la production d’éthanol

Les microalgues permettent d’envisager des rendements à l’hectare 30 à 100 fois supérieurs à ceux des espèces oléagineuses terrestres (photo  : Chlrorella vulgaris )

Il en existe environ 100 000 espèces de diatomées (microalgues) connues dans le monde - Plus de 400 nouveaux taxons sont décrits chaque année. Certaines espèces sont particulièrement riches en huile.

La production de 100 000 litres d’éthanol par fermentation alcoolique de sucres s’accompagne de la production de 30 000 litres de CO₂. Ce CO₂ peut être utilisé pour doper la croissance des microalgues (photo  : distillerie de Whisky)

Un inconvénient majeur pour le développement des carburants de première génération est qu’ils entrent en compétition avec les cultures alimentaires^[18] et avec les écosystèmes à biodiversité élevée^[19]. De nouvelles filières à vocation purement énergétique, aux meilleurs rendements et plus intéressantes sur le plan environnemental émergent progressivement, on parle alors d’éthanol cellulosique.

• La transformation de la lignine et de la cellulose (du bois, de la paille) en alcool ou en gaz (filière lignocellulosique-biocombustible^[20],[21] ) fait l’objet d’intenses recherches dans le monde entier. Les technologies de la transformation de la cellulose (la macromolécule la plus commune sur terre) sont complexes, allant de la dégradation enzymatique à la gazéification. Des entreprises canadiennes (comme par exemple Iogen^[22] ), américaines (Broin Co.) et deux universités suédoises (Usine pilote d’Örnsköldsvik^[23] ) passent actuellement à la phase de production industrielle d’éthanol cellulosique.
• Selon le directeur du Programme des Nations Unies pour l’Environnement, les termites possèdent des bactéries capables de transformer "de manière efficace et économique les déchets de bois en sucres pour la production d’éthanol"^[24]. Les enzymes trouvées dans le tube digestif des termites et produites par ces bactéries symbiotiques sont en effet capables de convertir le bois en sucre en 24 heures^[25] Le potentiel de la filière cellulosique est énorme et les technologies évoluent rapidement.

• C’est probablement à partir de cultures de microalgues ^{[26],[27],[28],[29],[30]}, 30 à 100 fois plus efficaces que les oléagineux terrestres, que des biocarburants pourront être produits avec les meilleurs rendements, rendant ainsi envisageable une production de masse sans déforestation massive ni concurrence avec les cultures alimentaires. Pour obtenir un rendement optimal en huile, la croissance des microalgues doit s’effectuer avec une concentration en CO₂ d’environ 13%. Ceci est possible à un coût très faible grâce à un couplage avec une source de CO₂, par exemple une centrale thermique au charbon, au gaz naturel, au biogaz, ou à une unité de fermentation alcoolique, ou encore une cimenterie. La fermentation des sucres (provenant directement de plantes comme la canne à sucre, de la betterave sucrière, de l’hydrolyse de l’amidon du blé, du maïs, ou encore de l’hydrolyse de la cellulose présente dans le bois ainsi que les tiges et les feuilles de tous types de végétaux) en éthanol génère de grandes quantités de CO₂ (à concentration élevée) qui peuvent nourrir les microalgues. La production de 50 litres d’éthanol par fermentation alcoolique s’accompagne de la production de 15 litres de CO₂. En ce qui concerne la filière huile, les tourteaux obtenus après extraction de l’huile végétale (Jatropha curcas, karanj, saijan, tournesol, colza etc.) peuvent servir à produire du biogaz (méthane). Le méthane peut alimenter une centrale thermique (production d’électricité) et le CO₂ libéré peut aussi nourrir les microalgues. Le bilan carbone global et le caractère durable de la filière dépendent donc de la source de C0₂ utilisée. Le couplage filière éthanol cellulosique - filière microalgue est une voie d’avenir dans la perspective d’un développement durable. À noter que la croissance des microalgues est bien entendu possible dans les conditions atmosphériques actuelles (concentration en CO₂ de 380ppm), mais les rendements sont alors beaucoup plus faibles.

• Ulva lactuca, la laitue de mer ou ulve est en ce moment à l’essai au Danemark. À l’Université d’Aarhus, Michael Bo Rasmussen est déjà passé aux tests. L’idée d’utiliser la côte paraît intéressante dans ce pays^[31].

• Le lactosérum ou petit-lait est en passe de devenir une source de biocarburants. Le groupe laitier allemand Müllermilch a annoncé qu’il se lancerait, d’ici la fin de l’année, dans la production de bio-éthanol à partir de résidus du lait, une première mondiale ! Cette filière a pour principal avantage de valoriser un sous-produit peu utilisé de l’industrie laitière^[32].

Fruits de Jatropha curcas

• Jatropha curcas, un arbuste qui pousse en zone aride et qui produit en moyenne 1892 litres d’huile par hectare et par an, est également une plante très prometteuse. Sa culture (réalisée de manière éco-responsable) permet en particulier de lutter contre la désertification (photos ci-contre). À l’occasion du Biofuel Summit 2007^[33] qui s’est tenu à Madrid, le spécialiste néerlandais Winfried Rijssenbeek (RR Energy)^[34] a fait la promotion des qualités de cette euphorbiacée  : "Cette plante, qui produit des graines oléagineuses, est une alternative intéressante aux palmiers à huile et au soja pour le sud. En premier lieu parce qu’elle n’est pas comestible et donc n’entre pas en concurrence avec le secteur alimentaire. Autre avantage, Jatropha curcas peut être cultivé sur des sols difficiles, impropres aux autres cultures et permet de lutter contre la désertification"^[35].

• Pongamia pinnata (ou Karanj) est un arbre à croissance rapide, fixateur d’azote, très résistant à la sécheresse, qui pousse en plein soleil, sur des sols difficiles, même sur des sols salés, et producteur d’huile. L’Inde encourage actuellement fortement la plantation de cet arbre (ainsi que de l’arbuste Jatropha curcas) dans les zones impropres aux cultures traditionnelles, ceci dans l’optique de produire de l’huile végétale. Les rendements moyens sont de 5 tonnes de graines/ha/an (1,7 tonnes d’huile et 5,3 tonnes de cakes) la dixième année, ce qui est excellent.

• D’autres espèces oléifères cultivables en zone aride offrent également des perpectives très intéressantes  : Madhuca longifolia (Mahua) - Moringa oleifera (Saijan) - Cleome viscosa etc.

La polyculture (association de plusieurs espèces) est de loin préférable d’un point de vue environnemental aux monocultures. On peut ainsi envisager de planter des forêts où se mélangent Mahua, Saijan, Karanj ainsi que d’autres essences utiles aux populations locales.

Le bilan énergétique ainsi le bilan carbone est en général meilleurs quand on adapte le moteur à l’huile végétale pure (moteur Elsbett par exemple) plutôt que d’adapter l’huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole.

Une équipe de l’université du Wisconsin, dirigée par James Dumesic a exposé en juin 2007 dans la Nature un nouveau procédé de transformation de l’amidon afin de produire un nouveau carburant liquide, le diméthylfurane^[36]. Ses propriétés semblent plus avantageuses que celles de l’éthanol.

Bilan

Bilan économique et intérêt géostratégique des biocarburants

Evolution de la part importée dans la consommation totale de pétrole aux USA.

Une grande partie de la production pétrolière à lieu dans des pays instables  : Irak, Nigéria, Venezuela, Iran. Les biocarburants permettent aux pays qui les produisent de devenir moins dépendants sur le plan énergétique^[37],[38].

Chiffres clés^[39],[40]  :

• Production mondiale d’EMHV (biodiesel, "Diester") en 2005 4 millions de tonnes (Allemagne  : 45% de la production mondiale - France  : 15% - Italie  : 11% - USA  : 7%)
• Production mondiale d’éthanol en 2005  : 36 millions de tonnes dont 75 % utilisés pour la carburation (37% de la production mondiale  : Amérique du Sud - 36%  : Amérique du Nord et Amérique centrale - Asie  : 15% - Europe  : 10%)
• Consommation mondiale de pétrole dans les transports routiers en 2005  : 1,6 milliards de tonnes

"En 2005, la production européenne d’éthanol "carburant" a été de 750 000 tonnes pour 950 000 tonnes consommées  : 200 000 t ont donc été importées. Premier producteur jusqu’en 2001, la France est désormais devancée par l’Espagne, la Suède et l’Allemagne. En ce qui concerne la filière EMHV, la production a augmenté de manière très importante sur les 5 dernières années (taux de croissance moyen annuel  : 35 %). La France a produit 492 000 tonnes en 2005, dont une partie à été exportée vers l’Allemagne. L’Allemagne est désormais le principal producteur et consommateur européen d’EMHV  : 1,7 Mt ont été produits en 2005 à comparer avec les 450 000 tonnes produits en 2002, soit une multiplication par presque 4." - Source  : IFP^[41]

Les deux plus grands producteurs de bioéthanol sont les États-Unis et le Brésil avec 16 et 15,5 milliards de litres produits en 2005. Union européenne  : 900 millions de litres (le principal producteur est l’Espagne)^[42].

Les différentes filières de biocarburants peuvent stimuler l’activité agricole La synthèse de biocarburants à l’échelle locale (huile végétale carburant par exemple) permet une autonomie énergétique des agriculteurs, et de limiter le transport des carburants.

• Stratégies nationales  :

Article détaillé  : Biocarburants au Brésil.

Article détaillé  : Biocarburants aux États-Unis.

Article détaillé  : Biocarburants dans l’Union européenne.

Article détaillé  : Biocarburants en France.

Concurrence avec la production alimentaire

Face aux changements climatiques et à la flambée des prix du pétrole, les biocarburants sont envisagés comme un élément d’alternative énergétique durable. Mais les agrobiocarburants (biocarburants produits à partir de produits agricoles) pourraient aussi favoriser la déforestation et l’érosion des sols, et faire concurrence à l’alimentation^[43]. Leur production uniquement guidée par des impératifs économiques pourrait conduire à de graves conséquences sociales et/ou environnementales^[44]. Le développement de la production de l’huile de palme pour l’industrie agro-alimentaire et la chimie organique s’accompagnant d’une destruction très rapide de forêts en Malaisie, on pourrait craindre une aggravation de cette situation si cette culture cessait d’être minoritaire dans la production de biocarburant mondial. Le prix de la tortilla, aliment de base en Amérique latine, a récemment flambé au Mexique. Le gouvernement mexicain en a fait porter le blâme sur les exportations du maïs vers les USA où il est utilisé pour produire de l’éthanol. Sur son site personnel, Jean-Marc Jancovici, soutient que le remplacement de la totalité du pétrole consommé dans le monde par de l’huile de colza, de l’huile de tournesol et de l’alcool de betterave est impossible ^[45],[46], ils peuvent cependant être un des moyens permettant une diminution du recours aux énergies fossiles. Des études prenant en compte d’autres cultures et d’autres modes de production agricoles ont conclu à la possibilité pour la bioénergie d’assurer une part significative de nos besoins en déplacement. Les conditions nécessaires à ce scénario sont des mesures importantes d’efficacité énergétique et un passage vers une agriculture locale peu consommatrice d’énergie^[47].

L’utilisation d’une partie des terres agricoles pour produire des biocarburants (filière alcool ou filière huile) peut être un facteur de hausse des prix des produits agricoles de base destinés à l’alimentation. Le cours du maïs, utilisé pour produire l’éthanol, a atteint en 2006 son plus haut niveau depuis 10 ans à la bourse de Chicago, du fait d’un déséquilibre de l’offre et de la demande. Cela s’est répercuté sur le coût de la vie au Mexique et dans d’autres pays d’Amérique latine où la farine de maïs est l’une des bases de l’alimentation^{[48], [49], [50],[51],[52]}, même si la hausse des prix de la tortilla mexicaine reste principalement imputable a une décision politique (libéralisation du marché des tortillas auparavant soumis à un prix fixé par l’état) et au contexte économique (position monopolistique du principal producteur de tortillas au Mexique)^[53].

Cette hausse peut se répercuter sur le prix d’autres produits agricoles. Les experts de la Deutsche Bank estiment que cela sera le cas pour la viande bovine (le bétail est nourri au maïs). En Allemagne, où 16 % des surfaces de cultures sont actuellement destinées à la production de biocarburants, le prix du malt à doublé en 2006, entraînant une hausse du prix de la bière^[54],[55].

Cette affirmation doit toutefois être placé dans le contexte des programmes nationaux de développements des biocarburants  : selon Claude Mandil, directeur de l’agence internationale de l’énergie, les programmes actuels de biocarburants ont des objectifs "agricoles et non pas énergétiques"^[56]. Dans cette optique, le but des pays développés (États-Unis, Europe) est de subventionner leurs filières agricoles et d’écouler leur production sans avoir recours aux exportations massives de plus en plus contesté dans les instances régulant le commerce international. Au sein de l’Union Européenne, le développement des biocarburant survient de fait parallèlement à la réduction voire la suppression du gel obligatoire d’une part des terre cultivées, (ou jachère) mis en place en 1992, dont l’objectif était de lutter contre la suproduction agricole. Par ailleurs, dans la situation antérieurs de prix agricoles faibles, l’écoulement à bas prix de produits vers des pays faiblement structurés avait des effets négatifs sur la mise en place ou le maintien d’une production locale de ces pays^[57]. La hausse des prix agricoles, peut être ressentie durement par les consommateurs des pays en voie de développement, c’est aussi un soutien de fait à leur propres producteurs.

Les pays en développement spécialisé dans une monoculture agricole (Brésil, Indonésie) ont développé des mécanismes économiques permettant de se garantir d’une chute des prix synonyme de crise économique. L’élevage reste le principal consommateur de céréales produites dans les pays de l’OCDE (80 à 90% de la production), loin devant l’industrie des biocarburants. Les travaux menés pour le compte de l’OCDE et la FAO et présenté dans le rapport "Agricultural Outlook 2007 - 2016"^[58] confirme cette analyse et impute l’augmentation des prix agricoles à des évènements climatiques exceptionnels (sécheresses), la faiblesse des stocks existants et une forte demande liée aux changements d’habitudes alimentaires dans la population mondiale (hausse de la consommation de produits laitiers et de viandes). Cependant, à long terme l’impact des modifications structurelles accompagnant le développement rapide des biocarburants pourrait maintenir des prix agricoles élevés dans la prochaine décennie.

Les biocarburants de deuxième génération (microalgues, plantes oléifères des zones arides etc.) à vocation purement énergétique devraient permettre de résoudre ce problème de compétition avec les cultures à vocation alimentaire.

En France, l’objectif français de 7 % de biocarurants en 2010 représente 310 000 hectares de grandes cultures, soit 1 % de la SAU, selon l’ONIGC. L’ADEME estime pour sa part que le même objectif mobiliserait environ 2 millions d’hectare et qu’il faudrait gérer en conséquence les tensions entre production énergétique et alimentaire.

Bilan environnemental

Impacts sur la biodiversité, la ressource eau et les sols

Le développement exponentiel des cultures de palmier à huile en Malaisie et en Indonésie et la destruction corrélative des forêts constitue une grave menace pour l’Orang-outan, une espèce au bord de l’extinction

La production de biocarburant, demande les moyens de la production agricole intensive, en terme d’engrais et de produits phytosanitaires. Dans une étude^[59] parue dans Bioscience, les chercheurs Marcelo Dias de Oliveira et al, (Université d’État de Washington) concluent que la filière éthanol à partir de canne à sucre réduit la biodiversité et augmente l’érosion du sol.

La production d’éthanol au Brésil, se base notamment sur l’exploitation de nouvelles terres défrichées pour cela.

Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22% de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50% l’appropriation de cette ressource par l’homme, et compromettant la survie des autres espèces qui en dépendent^[60].

Tyler Volk, professeur du Earth Systems Group du département de biologie de l’université de New York, estime que «  la production massive d’éthanol pourrait augmenter la pression sur les terres cultivables, faire monter les prix de la nourriture et accélérer la déforestation »^[61].

Le caractère durable de la production de biocarburants peut être mis à mal si elle est réalisée de manière non durable  : épuisement des sols, pollution des eaux et destruction de milieux naturels pour cette production^[62]. Selon les estimations des Les amis de la Terre, la plantation de palmiers à huile a été responsable de 87 % de la déforestation en Malaisie entre 1985 et 2000. 4 millions d’hectares de forêts ont ainsi été détruites à Sumatra et Bornéo. 6 millions d’hectares en Malaisie et 16,5 millions en Indonésie sont programmés pour disparaître. La menace est sérieuse. "Même le fameux Parc National de Tanjung Puting au Kalimantan a été mis en pièce par des planteurs. Les orangs-outans en liberté sont voués à disparaître. Les rhinocéros de Sumatra, les tigres, les gibbons, les tapirs, les nasiques et des milliers d’autres espèces pourraient prendre la suite."^[63]. Plusieurs études dont un rapport du Department for Transport britannique sur les biocarburants notent l’urgence de stopper la déforestation en zone tropicale^[64]. Cette déforestation, liée en grande partie ou non au biocarburants concerne notamment le Brésil (destruction de la forêt amazonienne pour réaliser des monocultures de canne à sucre), la Malaisie, l’Indonésie, le Kenya, le Congo, le Nigeria, le Libéria, la Colombie, ou encore le Mexique.

Économies énergétiques et émission de gaz à effet de serre

L’homme émet chaque année 24 milliards de tonnes de CO₂ dans l’atmosphère. Les émissions massives de gaz à effet de serre (CO₂, CH₄ etc.) sont à l’origine du réchauffement climatique^[65].

La combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel) conduit à la libération de CO₂ dans l’atmosphère, carbone qui était piégé dans le sous-sol depuis des millions d’années (d’où le terme d’énergie fossile). Il provient de la décomposition de la faune et de la flore qui ont vécu sur la Terre auparavant. La consommation de ces hydrocarbures dégage dans l’atmosphère du CO₂ qui était sorti du cycle du carbone depuis plusieurs millions d’années.

Au contraire, le carbone émis lors de la combustion de biocarburants (filière huile ou filière éthanol) a préalablement été fixé par les plantes (colza, blé, maïs...) lors de la photosynthèse. Le bilan carbone semble donc, a priori, neutre et le recours à cette énergie permet d’éviter des émissions supplémentaires de gaz à effet de serre. Pour déterminer s’il y a un réel gain en terme d’émission de CO₂, il s’agit de faire le bilan énergétique de la production de biocarburant.

Une étude^[66] publiée dans Nature resources research, les chercheurs David Pimentel et Tad Patzek concluent « qu’il n’y a aucun bénéfice énergétique à utiliser la biomasse des plantes pour fabriquer du carburant. » au terme d’un calcul tendant à montrer que l’énergie globale nécessaire à la production d’éthanol à partir de maïs, à la production du bois et à celle de biodiesel à partir de soja ou de tournesol est pour chacun de ces cas supérieure de 27 à 118 % à l’énergie produite. Il est donné pour cela des quantités d’énergie dépensées à la fabrication et lors du conditionnement, transport et épandage des pesticides et des engrais, à la fabrication des outils agricoles, au drainage à l’irrigation ainsi que l’énergie dépensée par les travailleurs eux-même en dehors de leur travail.Cette étude a été néanmoins dénoncée comme fortement biaisée par les hypothèses prises et l’interprétation des résultats. Les postes de dépenses énergétiques sont par exemple non vérifiable ou s’appuient sur des techniques obsolètes^[67].

En France, l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) et le Réseau Action Climat publient des études sur l’intérêt des biocarburants pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

L’ADEME a réalisé une synthèse des différentes études, en normalisant les résultats. La conclusion du rapport de synthèse de 2006 est  : "Alors que les résultats publiés sont radicalement différents et donnent lieu à des conclusions opposées, les résultats normalisés permettent de tirer une conclusion commune aux trois études  : l’éthanol et le biodiesel permettent tous deux de réduire la dépendance aux énergies non renouvelables par rapport aux carburants fossiles. En ce qui concerne les GES, les indicateurs publiés soulignent les mêmes bénéfices des biocarburants par rapport aux carburants fossiles."^[68]. La valorisation effective des coproduits (par la filière éthanol cellulosique ou par méthanisation par exemple) permettra d’améliorer considérablement ce bilan. Les conclusions d’un rapport du Department for Transport britannique vont dans le même sens^[69], tout en soulignant cependant l’impact environnemental non négligeable du développement des filières classiques en zone tropicale. Ces impacts peuvent, selon l’ONG Via Campesina, conduire à rendre les biocarburants pire que le pétrole qu’ils remplacent^[70].

Cependant, une étude récente de P.J. Crutzen et. al (P.J. Crutzen, spécialiste des oxydes d’azote et de la couche d’ozone, a reçu le prix Nobel de chimie pour ses travaux sur ces sujets) prétend que l’usage des biocarburants issus des cultures de colza et de maïs pourrait en fait augmenter l’effet de serre (voir l’article et sa discussion en ligne sur ^[71], voir aussi ^[72] pour une présentation simple de cet article sur le site de chemistryworld). Selon ces auteurs l’augmentation des émissions de protoxyde d’azote dûs à l’usage d’engrais azotés pour la production de biocarburants à partir de ces cultures pourrait avoir un effet plus défavorable sur l’effet de serre que la réduction de la production de CO₂. En effet, à cause de la persistance du protoxyde d’azote dans l’atmosphère, ce gaz possède, sur une durée de cent ans, un pouvoir réchauffant égal à 296 fois celui du CO₂. Selon Crutzen, les émissions de protoxyde d’azote auraient été sous-estimées jusqu’à présent. D’après les auteurs de cette étude, la production d’huile de palme ou d’éthanol cellulosique basé sur des plantes pérennes semblent ainsi plus adaptée à un objectif de réduction des gaz à effets de serre. Les arguments pour et contre cette thèse sont disponibles dans les deux reférences précedentes.

Selon le Réseau Action Climat, dans une étude publiée en mai 2006^[73], les résultats de la filière éthanol présentent une économie énergétique limitée, très relative pour l’ETBE, voire négative pour l’éthanol de blé, et permettent quelques économies de GES.

Toujours selon la même étude, la filière oléagineuse est beaucoup plus intéressante surtout en ce qui concerne l’huile pure. Le bilan énergétique ainsi que le bilan carbone sont toujours bien meilleurs quand on adapte le moteur à l’huile végétale pure ( moteur Elsbett par exemple) plutôt que d’adapter l’huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole. À plus forte raison si l’on préfère des plantes pérennes implantées dans des zones où elles n’entrent pas en concurrences avec d’autres. Des plantes qui peuvent se développer en zone aride comme Jatropha curcas, Pongamia pinnata ou Madhuca longifolia pourraient présenter de biens meilleurs résultats.

L’utilité des biocarburants dépend ainsi de façon importante et de la filière choisie, et de la valorisation effective des coproduits. D’où l’importance de leur trouver des débouchés, notamment pour les tourteaux de colza et de tournesol^[77].

En France, d’après le ministère de l’industrie^[78],[79], deux principaux biocarburants sont utilisés à l’heure actuelle  : l’ETBE (éthyle tertio butyle éther, à partir de l’éthanol) pour les véhicules essence (90% de la consommation de biocarburant en France) et l’EMHV (biodiesel ou Diester) pour les véhicules diesel. Coté ethanol l’ETBE reçoit la préférence du ministère par rapport à l’E85, plus riche (85%) en éthanol  : Au plan technique, l’ETBE est la meilleure façon d’incorporer de l’éthanol au carburant, grâce à son indice d’octane élevé autant qu’à sa faible volatilité. Cette conclusion technique fait l’objet d’un consensus dans les milieux professionnels.^[80] Ce qui amène le Réseau Action Climat à dire  : Le plan gouvernemental ambitieux et coûteux qui prévoit de remplacer 7% des carburants pétroliers par des agrocarburants d’ici 2010 diminuerait les émissions de GES des transports routiers de moins de 7% (alors que les transports routiers en France ont vu leurs émissions de GES augmenter de +23% depuis 1990).^[81].

Au niveau mondial, la production de biocarburants en 2005 était de 37 millions de tonnes (Mt) pour le bioéthanol et 3,2 Mt pour le biodiesel^[82].

D’après le Global Canopy Programme ^[83], regroupant les leaders scientifiques sur le sujet des forêt tropical, la déforestation est une des principales responsable des emmissions de gaz à effet de serre. Avec 25% des emmissions totales elle n’est devancée que par l’énergie, mais bien au dessus des transports (14%).

Plusieurs articles récents ^{[84] [85] [86]} dénoncent dans les biocarburants un mirage qui nous ferait perdre de vue l’essentiel  : stopper la deforestation et diminuer la consommation de carburant. Le danger est que la production de biocarburants accompagne une consommation croissante de carburant, se bornant à en faciliter l’approvisionnement.

Biocarburants et qualité de l’air

La combustion du bioéthanol produit davantage d’aldéhydes que l’essence, mais ceux du bioéthanol sont moins toxiques (acétaldéhydes contre formaldéhydes pour l’essence). Selon Mark Jacobson^[87] de l’université de Stanford, la combustion de l’éthanol entraîne la formation d’oxydes d’azote et de composés organiques volatils (COV), qui eux réagissent pour former de l’ozone, principal responsable de la formation du smog. «  Une hausse même modeste de l’ozone dans l’atmosphère peut être à l’origine d’une augmentation des cas d’asthme, d’un affaiblissement du système immunitaire. Selon l’Organisation Mondiale de la Santé, plus de 800 000 personnes meurent annuellement dans le monde à cause de l’ozone et de la pollution atmosphérique.  »^[88] - «  Au final, l’incidence des cancers liés à l’E85 serait similaire à ceux liés à l’essence. Par ailleurs, dans certaines régions du pays, l’utilisation du E85 aurait pour conséquence d’augmenter la concentration en ozone, un parfait ingrédient du brouillard  ».

Possibilité de remplacement des énergies fossiles

En 2003, le biologiste Jeffrey Dukes^[89] a calculé que les énergies fossiles brûlées en un an (1997) provenaient d’une masse de matière organique préhistorique qui représentait plus de 400 fois l’énergie qui à l’inverse se fixe et s’accumule naturellement dans le même temps sur la planète^[90],[91]. Dans le même article, Dukes estime que le remplacement des carburants fossiles par une combustion de végétaux actuels correspondrait au moins à 22% de la production végétale terrestre (y compris des végétaux marins), augmentant ainsi de 50% l’appropriation de cette ressource par l’homme.

L’obtention de ces biocarburants nécessite d’importantes surfaces cultivables. Selon Jean-Marc Jancovici^[92], Ingénieur Conseil spécialiste des émissions des gaz à effet de serre, il faudrait par exemple cultiver 118% de la surface totale de la France en tournesol pour remplacer l’intégralité des 50Mtep de pétrole consommées chaque année par les français dans les transports (104% de la surface nationale avec le Colza, 120% avec la betterave et 2700% avec le blé).Pour remplacer totalement la consommation de carburants fossiles par des biocarburants, il faudrait... plusieurs fois la surface terrestre. Les biocarburants ne seront qu’un appoint tant que nous ne passons pas à l’ère des biocarburants de seconde génération. Pour Jean-Marc Jancovici, les biocarburants sont donc un intéressant problème de politique agricole, mais un élément négligeable d’une politique énergétique^[93].

Les analyses de Jean-Marc Jancovici sont toutefois critiquées. L’approche consistant à évaluer le potentiel des agrocarburants en rapportant les rendements agricoles à la surface disponible totale des terres arables est réfutée par certains scientifiques ^{[réf. nécessaire]} et industriels promoteurs des agrocarburants ^{[réf. nécessaire]}. Certains soulignent ainsi que le rendement maximal d’une plante cultivée est d’importance secondaire par rapport aux coproduits de celle ci, à la quantité de travail nécessaire à sa culture et à son impact sur la composition chimique du sol (enrichissement  ? apauvrissement  ?). Ils lui reprochent également le fait de ne prendre en compte la possiblité que d’une seule récolte par an ^{[réf. nécessaire]} ou de négliger la possibilité de mettre en place des systèmes de cultures combinés (faisant cohabiter plusieurs récoltes sur une même parcelle).

Enfin, certains ^{[réf. nécessaire]} soulignent que le processus de production d’un agrocarburant comme l’éthanol n’utilise pas les protéines et les levures de la plante. Ces résidus, impropres pour l’alimentation humaine, pourraient être recyclés dans les farines d’alimentation animale. Elles se retrouveraient ainsi indirectement dans l’alimentation humaine.

La directive européenne 2003/30/CE demande à ce qu’en 2010 les biocarburants représentent 5,75% de la consommation^[94]. La France prévoit de monter ce taux à 10%. Le gouvernement britannique espère que les biocarburants puisse fournir en 2050 un tiers de la demande en carburant, dont on prévoit l’augmentation^[95].

Historique et perspectives

Les biocarburants sont apparus parallèlement à la naissance l’industrie automobile  ; Nikolaus Otto, inventeur du moteur à explosion, avait conçu celui-ci pour fonctionner avec de l’éthanol. La Ford T (produite de 1903 à 1926) roulait avec cet alcool. Rudolf Diesel, inventeur du moteur à combustion faisait tourner ses machines à l’huile d’arachide. Lors des deux guerres mondiales, les gazogènes sont rapidement apparus pour parer au manque de fuel ou d’essence.

Au milieu du XX^e siècle, quand le pétrole devint abondant et bon marché, les industriels et les consommateurs se désintéressèrent des biocarburants. Le premier et second choc pétrolier (1973 et 1979) les rendirent à nouveau attractifs. De nombreuses études furent ainsi menées à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Aux États-unis, les travaux du NREL (National Renewable Energy Laboratory, US Department of Energy, DOE) sur les énergies renouvelables ont commencé dans les années 1970 dans le contexte du peak oil américain, qui avait d’ailleurs été annoncé dès 1949 par le géophysicien M. King Hubbert. Il est alors apparu indispensable au gouvernement américain de se tourner vers des sources pétrolières étrangères ou de développer d’autres carburants.

Le contre-choc pétrolier de 1986 (baisse des prix du pétrole), et le lobbying des multinationales pétrolières^{[citation nécessaire]} ont fait chuter l’enthousiasme pour les agrocarburants. Dès 2000, une hausse du prix du pétrole, l’approche du pic pétrolier ^{[réf. nécessaire]}, la nécessité de lutter contre l’effet de serre et enfin les menaces sur la sécurité d’approvisionnement ont conduit les gouvernements à multiplier les discours et les promesses d’aides pour le secteur des agrocarburants. La Commission européenne souhaite que les pays membres incluent au moins 5,75 % de biocarburants dans l’essence, en subventionnant les biocarburants. Enfin la Suède vise une indépendance énergétique dès 2020.

En avril 2007, un rapport de l’ONU n’arrive pas à quantifier les avantages et inconvénients des biocarburants. Il propose aux décideurs d’encourager leur production et utilisation durable ainsi que d’autres bioénergies, en cherchant à maximiser les bénéfices pour les pauvres et pour l’environnement tout en développant la recherche et développement pour des usages d’intérêt public^[96],[97]. Deux projets de directive européenne sont en cours d’examen en 2007  ; sur la qualité des biocarburants et sur leur promotion.
En 2007, les demandes de subvention à l’Europe ont porté sur 2,84 millions d’ha, alors que le dispositif d’aide de la PAC a été prévu (en 2004) pour 2 millions d’ha consacrés aux agrocarburants. Seuls 70 % des ha pourront donc être subventionnés (45€ par ha). (alors qu’on en cultivait déjà 1,23 millions d’ha. Cette subvention pourrait être remise en question par la commissaire européenne à l’agriculture Mariann Fischer Boel dans une Communication "Bilan de santé de la Pac", le prix du pétrole (100 USD le baril en janvier 2008) ne justifie plus cette aide^[98]. Le dernier écobilan fait en France a été fait par PWC (consultants) en 2002. Suite au Grenelle de l’Environnement (oct 2007), en France le gouvernement en a commandé un nouveau à l’Ademe.

Bibliographie

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• Fabrice Nicolino, La faim, la bagnole, le blé et nous  : Une dénonciation des biocarburants, Fayard, 1^er octobre 2007, ISBN 978-2213634623

• Emission France Culture, "Terre à terre" (dir. Ruth Stegassy)

http://radiofrance-podcast.net/podcast/rss_16277.xml

Voir aussi

Voir «  biocarburant  » sur le Wiktionnaire.

Articles connexes

Automobile hybride | Biomasse | Cogénération | Développement durable | Gazogène | Huile végétale carburant | Pile à combustible | Polycarburant | Pyrolyse | Véhicule propre | biogaz | biogaz carburant | méthanisation | Biocarburants aux États-Unis | Polycarburant (Flex Fuel) | huile végétale pure | moteur Elsbett

On appelle bio-additif un biocarburant employé en complément ou en mélange avec de l’essence. Ce peut être dans des proportions faibles (de 0 à 5 %) ou plus fortes (de 5 à 30 %), on parle alors de bio-composant. Le diester, par exemple, est un bio-composant.

Liens externes

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• Biogasmax : Site officiel du programme européen du biogaz comme biocarburant
• Produire des biocarburants, Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME), France
• IEA Bioenergy, Site d’information de l’Agence Internationale de l’Energie sur les bioénergies (en)
• PNRB, Programme National de Recherche sur les Bioénergies, France
• Biocarburants  : une alternative au "tout pétrole"  ?, La documentation française, février 2006
• Blog sur l’actualité des biocarburants
• Agrocarburants, Note du Réseau Action Climat-France sur les agrocarburants  : position, réflexions et demandes par rapport au développement des agrocarburants en France, janvier 2007
• Les agrocarburants dans les pays en développement, Note de principe du GERES face au développement des filières agrocarburant dans les pays du Sud, novembre 2007
• Les filières biocarburants engagées en France, Ministère de l’Industrie, France
• Biocarburants  : pires que des énergies fossiles  !, Les amis de la Terre, 4 mars 2006
• Les agro carburants industriels ne contribuent à résoudre ni la crise agricole, ni la crise climatique, Communiqué de Via Campesina sur les agrocarburants, 23 février 2007
• Mettez du sang dans votre moteur ! La tragédie des nécro-carburants, Dominique Guillet, association Kokopelli, 24 mars 2007
• Rapport du groupe de travail sur le soutien au développement de la filière E85(Rapport Prost), Ministère des Finances et de l’Industrie, 2006
• L’optimisation du dispositif de soutien à la filière biocarburants, Groupe de prospective du sénat, novembre 2005
• La Commission européenne appelle à un nouvel élan en faveur de la production de biocarburants, Commission européenne
• (en) Fuel ethanol cannot alleviate US dependence on petroleum, American Institute of Biological Sciences, juillet 2005

Notes et références

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