Bioénergie et bioproduits industriels: une voie d'avenir pour l’agriculture québécoise?

1. Bioénergie et bioproduits industriels: une voie d'avenir pour l’agriculture québécoise? Michel Lachance, CQVB 1er décembre 2010 déjeuner-causerie ACRA

2. "Dans un avenir rapproché, est-ce que les producteurs agricoles peuvent anticiper, dans un contexte de diversification de l'agriculture, des revenus substantiels du secteur de l'agro-énergie".

3. PLAN • Intro • bio-économie et bioproduits •contexte favorable • Biomasses • Technologies de conversion • Segments d’affaires • Enjeux et avenir

4. BIOPRODUITS? pas nouveaux • La bioéconomie s’appuie sur l’utilisation : • deressources renouvelableset debioprocédés • pour fabriquer des biens plus durables, plus éco-énergétiques • Bioproduitsindustriels: • tout nouveau produit industriel / commercial • élaboré à partir de biomasse (agricole, • forestière, marine, résidus municipaux/industriels) • Avant l’ère du pétrole, déjà présents • produits naturels fermentés (bière, yogourt) • papiers, polymères dérivés du coton • plantes médicinales, tisanes • poignées de portes de la Ford T Bioproduitsindustriels: tout nouveau produit industriel / commercial élaboré à partir de biomasse(agricole, forestière, marine, résidus municipaux / industriels)

5. CONTEXTE FAVORABLE Tendancesqui modifient nos économies: • croissance fulgurante de la demande d’énergie(mondiale) • baisse de la disponibilité du pétrole • hausse des prix de nombreux intrants • changements climatiques • sensibilité environnementale / réduction des GES Atouts pour y répondre: • RESSOURCES RENOUVELABLES • TECHNOLOGIES VERTES • PROGRÈS MAJEURS: chimie, génomique, science des matériaux génie industriel

6. LARGE ÉVENTAIL DE PRODUITS / procédés • Bioproduitsindust. • Bio-énergie • Biocarburants, biocomb. • Produits chimiques: • - biosolvants / biolub. • - biosurfactants • - adhésifs, résines • - biocatalyseurs • - éléments précurseurs • - bioengrais, biofertiliants • Matériaux nouveaux • - bioplastiques • - biocomposites • - fibres industrielles • Molécules bioactives • Ressources • renouvelables • Plantes • cultures • forêt • Algues • Animaux/poissons • Microorganismes • Résidusorganiques • municipaux • industriels • agricoles • forestiers • aquaculture Procédés technologiques Physiques (extraction) Chimiques (traitement acide) Thermiques (pyrolyse) Biologiques (enzymes, fermentation)

7. LA BIOMASSE: C’EST QUOI?  Amidon (glucide) • - 70-75% (maïs); facilement hydrolysable • Huiles (oléagineux) • - 4-7% (maïs),18-20% (soya); produits oléochimiques • Protéines • - 20-25% (maïs), 80% (soya); produits chimiques • Lignine - structure aromatique complexe, très énergétique - conversion biochimique difficile • Hémicellulose • - xylose: 2e sucre plus abondant dans la biosphère • - polymères de sucres à 5 et 6 C, conversion difficile • Cellulose (glucide) • - matière première la plus abondante dans la biosphère • - polymères de glucose: bonne BM •  Chitine (polysaccharide)

8. SOURCES DE BIOMASSES • résidus forestiers • - déchets d’usinage et de coupe, plaquettes forestières • - parties non productives: lignes transmission, espèces non allouées • - résidus urbains, etc. • résidus agricoles • - résidus secs (pailles, rafles) • - déchets humides (effluents agricoles, résidus agroalim) • résidus industriels • - déchets recyclés pour énergie (effluents, copeaux, poteaux) • - rebuts valorisés (liqueur noire, lactosérum, carapaces) • résidus municipaux • cultures dédiées - herbacées: panic, miscanthus, millet perlé, triticale - arbustives: saule, peuplier

9. DISPONIBILITÉ de biomasse au Québec  Biomasse urbaine - résidusmunicipaux/commerciaux: 7 M tma • Biomasse forestière : • 6,5 M tma(tonnes métriques anhydres)  Autres biomasses : agricole, agro-alim, boues, effluents, etc. • Gouvernement QC priorise la BM cellulosique résiduelle • Problème: épuisement de la BM bon marché • - faudra compter sur sources inutilisées + cultures nouvelles • - besoin de nouvelles méthodes de collecte / prétraitement • Rendement de production d’éthanol: 200- 450 l / tma de bioéthanol, selon type de BM et technologie utilisée • Rendement de production électrique: 1MW requiert 8 000 tma de BM / an

10. TECHNOLOGIESde conversion(1) combustion directe chaleur électricité cogénération turbines • matière • ligno- • cellulosique • première • résiduelle piles énergétiques biodiésel biohuiles gazéification pyrolyse bioéthanol Bioprocédés fermentation/polymérisation transestérification etc. produits chimiques matériaux RessourcesTransformationProduits

11. TECHNOLOGIESde conversion(2) lisiers et fumiers méthanisation chaleur électricité bioprocédés gras animaux végétaux biodiésel biohuiles combustion matériaux résidus mun / ind gazéification produits chimiques bioéthanol RessourcesTransformationProduits

12. LES SECTEURS FORTS AU QUÉBEC

13. CHAUFFAGE À LA BIOMASSE ► BM utilisée vient majoritairement de forêt, industries de transformation du bois et pâte/papier ►peut produire chaleur et électricité • combustion directe :produit chaleur (chauffage bâtiment, chaleur pour procédés ind., production eau chaude) • cogénération :produit chaleur + électricité (industriel) ►source d’énergie très rentable 4 t de bois économise 1 t pétrole + évite l’émission de 2,5 t de CO2 ►technosconnues, au point: chaudière BM, chaudière vapeur, réseaux ►défis: récolte et transport des résidus, prétraitement, intégration si possible aux opérations traditionnelles de récolte de bois ►utiliser la BM pour combustiondépend garantie d’approvisionnement en biomasse + usages alternatifs de cette biomasse ►nombreux projets régionaux au QC: Amqui, Val d’Or, Oujé-Bougamou, BSL

14. BIOGAZ: biométhanisation ►digestion anaérobie de matières organiques : méthane + CO2 ►technologiesmatures (nombreuses au QC) ►biomasserésiduelleimportante (fumiers, lisiers, résidus organiques) ►avantages: bilan énergétiquepositif: forte réduction des GES fournit de l’énergie de proximité résout problème de disposition des lisiers / fumiers ►défi: prix de l’électricité ►association industrielle: Biogaz Québec (AQPER) • Bio-Terre Systems (2 installations de production à la ferme) • Groupe EBI, Biothermica, Envirogaz, Xébec, Électrigaz Dominion & Grimm Environnement, Lisox Valbio, Énergie Highland, etc.

15. BIOCOMBUSTIBLES SECS ► densification de la matière ligneuse ►technologies connues ►biomasse: résidus agricoles et forestiers cultures énergétiques (saule, panic);plusieurs essais ►avantages:bilan énergétique positif réduit frais transport, augmente valeur énergétique de la BM ►marchés: - granules de bois -bûches énergétiques ►au Québec: Energex, Granules L.G. , Recy-Clone, Evergreen Biofuels Bois énergétique recyclé Lauzon, Écoflamme Bûches énergétiques, Boisbriand

16. BIODIÉSEL ► objectifQC: 120 Ml/a pour 2012 besoin de 80 Ml/a + ► technos connue (transestérification) et en développement (algal) produits: biodiésel + glycérol et tourteau ►biomasses:● huiles vég., gras animal, huiles de friture recyclées ● huiles de poisson (usines transformation) ● micro-algues, champignons ► caractéristiques: - moins énergétique que pétro-diésel maisindice cétane plus élevé -viscosité plus élevée : requiert additif par temps froid -bilan énergétique et bilan GES: positifs mais variables selon Bx ►marchés: - mélangé au pétrodiésel : B2, B5, B20, B100 -substitutà éthylène/polyols: lubrifiants, solvants, surfactants ►QC:Rothsay(36 Ml),Biocardel(5 Ml) distribution: Olco, Sonic

17. BIOHUILES ► Condensat liquideissu de résidus for/ag Utilisée principalement comme huile à chauffage ►techno connue: liquéfaction directe ou pyrolyse rapide (pression basse + addition très rapide de chaleur)  70% biohuile, 15% biocharbon, 15% gaz ►biomasse: résidus agricoles et forestiers ►caractéristique: contient plusieurs molécules d’hydrocarbones, raffinage en nombreux produits chimiques: flaveurs, résines ►marchés: infime part du marché des carburants mais croissance anticipée par petites unités mobiles ►Canada, leader mondial : Ensyn (ON), Dynamotive Energy (CB) Pyrovac (QC)

18. BIOÉTHANOL ► objectif QC: 5% en 2012, besoin de 330 Ml/a + ►technos connues / en développement (démo): bioéthanol+CO2 /lignine-hémicellulose/ drèches ►biomasse:● résidus ag-for (paille, tiges, coupes, essences résiduaires) ● résidus municipaux/industriels (organiques) ● cultures herbacées/arbustives (lignocelluloe) ►caractéristiquesfixes(molécule unique) moins énergétique que l’essence, mais plus dense E10 réduit de 3% la puissance du moteur mais meilleure combustion ►marchés: - mélangé au pétrodiésel : E2, E5, E20, E100 -commesolvant / grade alimentaire ►QC:Ethanol Greenfield: cap. 120 Ml/an (320 000 t/an de maïs) Énerkem: usine pilote + projet démo de 4 Ml/an CRB Innovation: projet démo Tembec: grade alimentaire

19. BIOÉTHANOL suite ►QC 2011: Agrosphère(ferme O. Lépine + autres producteurs agricoles): St-Alexis-de-Montcalm ♦ éthanol 2e génération (12 Ml/an, ↓66 kt CO2): - résidus agricoles + cultures dédiées (millet, panic) + résidus forestiers - bandes riveraines (revenus) avec plantes pérennes (biomasse) ♦ valorisation de coproduits ♦valorisation de l’hémicellulose ♦ fabrication d’enzymes sur place ♦ Nombreux partenariats: Coop Profid’Or, Danisco USA-Genencor, UQTR CIPP, CNETE, CTMP, Humblet Technologies, PG Nature, CRIEB, CRIBIQ ♦ TDDC: octroi de 7,5 M$

20. BIOPRODUITS DE CHIMIE ► variété de produits: biolubrifiants, biosolvants, biodétergents, adhésifs, résines, huiles isolantes, éléments précurseurs, enzymes, levures biosurfactants, peintures, encres engrais, pesticides ►technosconnues / en dév.: ● oléochimie, chimie verte ● chimie de synthèse ● métathèse, nanotech ►marchés: couvrent l’ensemble de l’industrie chimique + ailleurs commodités, produits de spécialité, produits de chimie fine ►défis:commercialisation pas facile, normes/standards, coût/qualité ►QC:Innu-Science, Choisy, Labo M2, Prolav, Chimiques B.O.D. Prolab, Bio-lub, Oléoprod, Innoltec, Bio Spectra, Alga-Labs Tembec, Lallemand, DNP GT SiliCycle, CO2 Solutions BioTerre Systems, Omnichem

21. MATÉRIAUX BIOSOURCÉS ► variétés de matériaux: biopolymères, bioplastiques, composites bois/plastiques biocomposites,nanomatériaux ►technosconnues / en développement ►biomasse: ● fibres agro-forestières, polymères naturels (chitine) ● nouvelles cultures dédiées ● micro-organismes ►caractéristiques: nouvelles performances ►marchés: - construction, transport, aéronautique, emballage, -isolants, mousses, matériel de remplissage, -ustensiles/récipients, sacs/bacs ►Qc:ADM-SAP, BV Sorbex, Biomatera, Cerestech, Marinard Biotech Nova Envirocom, Plasbio, Omniplast Bénolec, Demilec, Maibec Lanaupole-Fibres, Texel

22. AUTRESBIOPRODUITS ► Santé humaine: ● antioxydants ● oméga 3 ● produits anticancéreux ● produits fermentés ● boissons fonctionnelles ● extraits marins ►Santé animale: ● litières ● drèches de distillerie (alimentation) ● tourteau de colza / soja ►Cosméceutiques: ● crème anti-âge ● crème solaire à base de chlorophylle ● lipsil avec ingrédients bioactifs

23. BIORAFFINERIES

25. AVANTAGES de la biomasse La biomasse peut être transformée en énergie + bioproduits sans besoin d’attendre des millions d’années ! ► renouvelable, carbone neutre, biodégradable, ►permet des produits moins toxiques / polluants Développement économique et régional • diversification commerciale • redynamisation des régions Plus grande stabilité de l’offre / prix • approvisionnement diversifié, source constante de matière première • dépend de facteurs plus proches et contrôlables Plus d’efficience dans le système • utilisation de résidus • Impacts positifs sur l’environnement

26. FACTEURS CRITIQUES ► approvisionnement en biomasse (prix/qualité) ► coûts de production vs qualité des produits ►valorisation des coproduits ►appui politique (vision gouvernementale) ►acceptabilité sociale ►connaissance des bioproduits (industriels, investisseurs) ►prix du pétrole Pour l’agriculture: belles possibilités de: ☛ diversification (revenus additionnels) ☛ développement régional mais faut gérer de façon durable offre/demande de biomasse

27. FACTEURS D’INFLUENCE • Disponibilité et coût des biomasses • Disponibilité et accessibilité du capital • Capacité de R-D et d’innovation • Alliances stratégiques • Propriété intellectuelle «Ind Biotech: Development & Adoption by the US Chemical & Biofuels Industries», US International Trade Commission, juillet 2008 559 compagnies interrogées

28. PAS SUR LE RADAR il y a 10 ans La conscience d’opportunités intéressantes augmente De nombreux maillages se créent: - industries (agriculture, foresterie, chimie, énergie, transport, manufact.) - disciplines (biologie, chimie, sc. Des matériaux, génie) Une communauté de pratique émerge regroupant les acteurs clé Mais - technologies et systèmes de production pas complètement disponibles; - gros investissements en RD, - intégration des technologies, ingénierie, démonstration Contribution très souhaitable pour notre économie: - diversification économique(agriculture, secteur manufacturier) -redynamisation des régions -impactpositif sur l’environnement

29. MERCI !