Les biocarburants dans le contexte du d é veloppement des bioraffineries:

1. Les biocarburants dans le contexte du développement des bioraffineries: l’approche du pôle IAR Jean-Marie CHAUVET, En charge des biocarburants au sein du pôle IAR

2. Pôle de compétitivité « Industries et Agro-Ressources » Champagne-Ardenne et Picardie PÔLE DE COMPETITIVITE A VOCATION MONDIALE Industries et Agro-Ressources Des Hommes, des Plantes, pour longtemps.

3. Picardie ChampagneArdenne Pôle de compétitivité « Industries et Agro-ressources » Association Industries & Agro-ressources : • Entreprises : Grands Groupes, PME, secteurs variés • Centres de recherche et de transfert • Organismes de formation • Chambres consulaires : CRCI – Chambre Agriculture…. • Fédérations, pôles, • Banques…. Accompagner de l’idée au lancement des projets R&D et industriels dans le domaine des agro-ressources • Utilisation des cultures non alimentaires dédiées • Valorisation des sous produits de l’agriculture et de l’agro-industrie • CONCEPT DE LA BIORAFFINERIE – Utilisation de tous les composants de la plante

4. Le pôle IAR et les opportunités duBassin Agro Industriel Agro ressources Utilisation de tous les composants de la plante Nouveaux procédés BIO RAFFINERIE Nouveaux marchés Demande de produits renouvelablesRespectueux de l’environnement

5. Augmentation durable du prix des énergies fossiles • Prise en compte des facteurs environnementaux et climatiques • Compétition internationale • Recherche de relais de croissance De nouveaux besoins industrielsmotivés par de profondes mutations socio-économiques et environnementales BESOINS INDUSTRIELS INDUSTRIE ALIMENTS Alimentation, ingrédients, auxiliaires de fabrication, nutraceutiques ENERGIE Carburants, Electricité, Chaleur MOLECULES Pharmaceutique, Hygiène, Cosmétique, Lubrifiants, Détergents MATERIAUX Bâtiment, Papeterie, Textile, Plasturgie, Métallurgie, Emballage

6. La diversité des ressources végétales et leurs marchés d’application Ressources Applications Céréales Molécules Matériaux Énergie Aliments Betterave Alcools et solvants Fibres Biocarburants Ingrédients Protéagineux Oléagineux Intermédiaires chimiques Biopolymères Biocombustibles Auxiliaires de fabrication Luzerne Huiles et lubrifiants Matériaux composites Légumes Chanvre Tensio-actifs Lin Principes actifs Bois Pomme de terre

7. 1ère partie: Les enjeux des biocarburants

8. La question des biocarburants et des bioproduits doit nécessairement s’inscrire dans un contexte plus large que le cadre national… « Penser globalement, agir localement… » • Une planète face à des défis sans précédent • Un environnement qui « souffre », des ressources qui s’épuisent et/ou s’altèrent… • Des hommes qui ne trouvent pas / plus leur place • Un avenir qui interroge et qui est davantage porteur de peur que d’espérance ? • Ce n’est plus uniquement une question agricole, mais celle d’une société face à ses choix énergétiques…

9. Le « déstockage massif » du CO2 « fossile » Tendances mondiales des émissions de CO2 attribuables aux combustibles fossiles

10. Un constat partagé: « Le spectre » de l’épuisement des ressources Fossiles. La question: Quand? Une « sage » résolution: ne plus attendre pour agir…

11. Gérer « l’après pétrole » : une nécessité • On est entré dans la période de l’après pétrole • On entre dans celle de la « polyénergie » et de la « bioéconomie » • Parmi les « offres », dans le « bouquet » des sources d’énergie possibles : les biocarburants • A l’échelle du monde, le bioéthanol est le principal biocarburant produit avec 420 millions d’hl en 2005 • Les 2 premiers producteurs sont les USA et le Brésil (env 160 M hl pour chacun). L’Europe est loin derrière (env. 6 M hl)…

12. Un challenge important: retrouver le sens du « cycle »…

13. 2ème partie: A propos des biocarburants: Quelques éléments de base

14. Les biocarburants Les biocarburants sont des carburants obtenus à partir d'une matière première végétale (biomasse). Il existe deux grandes filières de production des biocarburants : la filièreéthanol qui comprend l’éthanol et l'ETBE (éthyl tertio butyl éther) pour les véhicules essence et la filière des huiles végétales avec l'EMHV (esters méthyliques d'huiles végétales) pour les véhicules diesel.

15. Quelques données relatives à l’éthanol • En France, l’éthanol est principalement produit à partir de betterave (culture historique) et de plus en plus maintenant à partir de céréales (blé principalement) • Le rendement en éthanol dépend du type de culture: • - environ 7 500 l / ha pour la betterave (6 T) • - environ 3 000 l / ha pour les céréales • 5,75% de bioéthanol dans l’essence, cela représente, en France: • - 280 000 ha de céréales / 3 % de la surface totale • - 55 000 ha de betterave / 15 % de la surface totale

16. Quelques données relative au biodiesel • A partir des oléagineux, 2 types de biocarburants peuvent être produits: les esters ou les huiles végétales pures • Le biodiesel, France, est issu de la transformation du colza (au nord) et du tournesol (plutôt au sud). • La première unité française de transestérification a été mise en place à Compiègne • Les procédés sont optimisés mais font l’objet d’une constante évolution (utilisation d’éthanol pour estérifier, mise en œuvre de catalyseur hétérogène…) • L’Europe est la référence mondiale en terme de biodiesel • Un bilan énergétique positif: il restitue 3 fois plus d’énergie que celle qui est nécessaire à sa fabrication • En 2010, la culture d’oléagineux « non alimentaires » représentera en France environ 1,6 M ha sur un total de 2,5 M ha (1 tonnes d’huile donne 1 tonne d’ester)

17. EUROPE : une stratégie qui se clarifie et une réglementation visant à promouvoir les biocarburants • Directive 2003/30/EC du parlement européen et du conseil visant à promouvoir l’utilisation de biocarburants (…) dans les transports (en projet de révision) • http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/fr_final.pdf • Directive 2003/96/EC restructurant le cadre communautaire de la taxation des produits énergétique et de l’électricité • http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/taxation_energy_products_and_electricity.pdf • Communication de la commission: stratégie en faveur des biocarburants (février 2006) • http://ec.europa.eu/agriculture/biomass/biofuel/index_fr.htm • Nouvelle directive en faveur des énergies renouvelables (janvier 2008) • http://ec.europa.eu/energy/climate_actions/doc/2008_res_directive_en.pdf

18. ETAT: la France affiche à nouveau une volonté de soutien actif à partir de 2005… • Note des autorités françaises relative à la promotion des biocarburants • (janvier 2006) • http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/member_states/2005_rapports/2003_30_fr_report_fr.pdf • Plan biocarburant 2005-2007 • http://www.agriculture.gouv.fr/spip/leministere.leministrelecabinet.communiquesdepresse_a4380.html • Table ronde du 21 novembre 2005 : 15 engagements concrets, dont le soutien à la filière flex fuel dès 2006 à titre expérimental • Table ronde du 30 novembre 2006: ajout de 3 engagements complémentaires concernant notamment l’autorisation généralisée du B30 dans les flottes captives … nuancé par le Grenelle de l’environnement en 2007

19. Le plan français de développement des biocarburants Le gouvernement français a décidé d'aller au-delà des directives européennes en fixant des objectifs ambitieux d'incorporation de biocarburants dans les carburants: 5,75% en valeur énergétique dès2008, 7% en 2010 et 10% à l'horizon 2015. Depuis mai 2005, 3 780 000 tonnes d'agréments nouveaux ont été délivrés dont 2 795 000 tonnes de biodiesel, 900 000 tonnes d’éthanol et 85 000 tonnes équivalent éthanol d'ETBE. Outre le développement des usines existantes, 21 usines nouvelles, dont 6 produisant de l’éthanol et 15 du biodiesel, seront construites dans 14 régions. L'investissement pour l'ensemble de ces projets est estimé à plus 1,2 milliard d'euros, le nombre d'emplois crées ou consolidésest estimé à plus de 30 000.

20. Les nouvelles unités de production d’éthanol carburant en France

21. Potentiel production de bioéthanol en France TEREOS Origny (02) Betterave – Céréales Projet = 240 kt SOUFFLET Nogent sur Seine (10) Céréales Projet = 160 kt Horizon 2008/2010 Unités en construction CRISTAL UNION Bazancourt (51) Betterave - Céréales Projet = 280 kt TEREOS Lillebonne (76) Céréales Projet = 240 kt ROQUETTE Beinheim (68) Céréales Projet = 160 kt Capacité industrielle visée : 1 280 000 tonnes AB BIOENERGY Lacq (64) Céréales - Alcool vinique Projet = 200 kt (Source : SNPAA)

22. Les unités de production d’EMHV carburant en France

23. DUNKERQUE TOTAL 200 kt/an Biodiesel synthèse COUDEKERQUE DIESTER 250 kt/an COMPIEGNE 1 et 2 DIESTER 220 kt/an DUNKERQUE DAUDRUY 150 kt/an EMHV LIMAY SARP Industrie 80 kt/An GRAND-COURONNE DIESTER 520 kt/an VERDUN INEOS 230 kt/an CHARNY/MEUSE (55) PROGILOR BOUVART 60 kt/an EMHA MONTOIR (44) AIRAS4 55 kt/an NOGENT LE MERIOT DIESTER 250 kt/an MONTOIR DIESTER 250 kt/an FOS-sur-MER (13) BIOCAR 200 kt/an La ROCHELLE (17) SICA Atlantique 50 kt/an SETE 1 et 2 DIESTER 500 kt/an BORDEAUX DIESTER 250 kt/an BOUSSENS COGNIS/DIESTER 120 kt/an CHALANDRAY (86) Centre Ouest Céréales 120 kt/an

24. Les biocarburants et les bioproduits en question: Les « plus » Environnement: avantage CO2 (réduction des GES) Ressources renouvelables Contribution à la réduction de la dépendance énergétique Des impacts sur l'emploi: opportunité de ré-industrialisation dans un contexte de désindustrialisation Les « points de vigilance » Agriculture: limitation des intrants Usines de transformation: optimiser les consommations énergétiques Marchés: assurer d’abord les besoins alimentaires

25. Octobre 2007: A l’issue du « Grenelle de l’environnement », une « expertise » nouvelle a été demandée à l’ADEME pour fiare le point sur le bilan énergétique et environnemental des biocarburants • Avril 2008: Rapport du Comité Opérationnel Energies Renouvelables « Les biocarburants de première génération sont indispensables au respect des engagements français en matière d’énergies renouvelables » http://www.bioethanolcarburant.com/UserFiles/fichiers/CP-23-04-08.pdf

26. 3ème partie: produire…, …mais aussi utiliser les biocarburants

27. Les conditions d’utilisation des biocarburants • Dans le cadre des objectifs européens et français concernant l’incorporation des biocarburants, les conditions (actuelles) sont les suivantes: • Pour le biodiesel comme pour le bioéthanol, incorporation banalisée à concurrence de 5% respectivement dans le gazole et dans l’essence (15% pour l’ETBE) • Objectif: obtenir l’autorisation du B10 et de l’E10 au niveau de Bruxelles • Incorporation à haute teneur: - jusqu’à 30% pour le biodiesel en condition de flottes captives - jusqu’à 85% pour le bioéthanol sous forme de Superéthanol E85 L’huile brute est autorisée à titre expérimental dans le secteur agricole en autoconsomation

28. L’exemple de la mise en place de la filière « Flex fuel »

29. De la production à l’utilisation des biocarburants: IAR a donné une impulsion majeure au développement de la filière « flexfuel » en France en « amont » de la mission conduite par Alain PROST Le superéthanol E85 et la technologie FFV en France : À la suite des USA et de la Suède Les FFV illustrent une possibilité de « transition  douce » et …flexible

30. PROJET IARE85 FFV Les 2 premières pompes superéthanol E85 dans le réseau français de distribution Champfleury (Reims) Fagnières (Châlons en Champagne)

31. l’éthanol: aussi pour les bus… Une intéressante « histoire » en Suède où plusieurs centaines de bus roulent avec de l’éthanol (E95)…Le moteur diesel est modifié pour utiliser ce carburant et ça marche! Il a des projets de test en France et, le 30 octobre 2007, à titre exceptionnel, un tel bus a roulé à l’initiative du pôle IAR Rappelons que la plupart des bus peuvent aussi utiliser du B30

32. 4 ème partie: Les perspectives liées aux carburants de seconde génération: un challenge à l’échelle mondiale  

33. Le développement des biocarburants de 1ère et de 2nde génération: un enjeu de R&D à situer dans le contexte de l’émergence de la bioéconomie et au cœur des bioraffineries

34. THE EUROPEAN KNOWLEDGE-BASED BIOECONOMY QUALITY ASSURANCE STRATEGIES TRACEABILITY, CONSUMER SCIENCE SOCIETAL NEEDS STABILITY - BIODEGRADABILITY FUNCTIONALITY (Chirality) “Fork to Farm”Food, health and well-being Life sciences & biotechnology for sustainable non-food products + processes WHITEBIOTECH CLEAN BIOPROCESSES RAW MATERIALS/WASTE ADVANCED FOOD TECHNOLOGIES, FOOD QUALITY DETERMINANTS, NUTRITION PROCESSING GREEN/BLUE BIOTECH OPTIMISED RAW MATERIALS LOW INPUT FARMING - BIODIVERSITY ANIMAL HEALTH - RURAL DEVT. PRODUCTION Sustainable production and management of biological resources from land, forest, and aquatic environments

35. Un enjeu d’avenir: les biocarburants de seconde génération • Depuis quelques années, en regard du développement des « biofuels », les Etats-Unis sont mobilisés autour de la question des biocarburants de seconde génération. • La principale motivation aux USA, pays qui a dépassé son « peak oil », c’est la question de la dépendance énergétique. • On note néanmoins un souci de « sustainability », de prise en compte des facteurs écologiques de production. • Par ailleurs, le risque d’une compétition entre les utilisations alimentaires et énergétiques du maïs est clairement mis en avant. Mais pour les USA la question n’est pas « food vs fuel » mais « food & fuel »… • Seule la possibilité d’utiliser la « biomasse cellulosique » peut ouvrir des perspectives. La cellulose est à l’échelle de la planète le biopolymère naturel le plus abondant.

36. Concept de bioraffinerie biomasse Biocarburants de seconde génération Substrat de fermentation Voie biologique résidus Biocarburants Bioproduits & Agromatériaux Chaleur & électricité BIOMASSE Gaz épuré Voie thermochimique Gaz « conditionné » d’après USDoE

37. Schéma simplifié de la production « d’éthanol cellulosique » Production enzymes Biomasse Hydrolyse cellulose Fermentation glucose Ethanol Fractionnement Prétraitement Hydrolyse hémicelluloses Fermentation pentoses Utilisation lignine

38. La voie thermochimique:schéma de procédé simplifié Biomasse Pyrolyse Gaséification synthèse FT BtL « diesel like »

39. L’impulsion américaine • Les Etats-Unis sont incontestablement leader en matière de carburants de seconde génération avec une forte implication du DoE (US Départment of Energy) • President’biofuels initiative: - Objectif 2012: produire de l’éthanol à partir de bois, de tiges ou de switchgrass (panique érigé) dans des conditions économiques compétitives d’où un accroissement du financement de la recherche. 325 M de dollars viennent d’être alloués par l’US DoE pour 6 projets « unités précommerciales » sur un montant total de 1,2 milliards US$. Parallèlement, le DoE continue d’investir massivement dans la R&D et les unités pilotes (« small scale biorefinery »). Au total, le DoE a déjà engagé environ 1 milliard de dollars • Objectif 2030: remplacer 30% de la consommation d’essence par des biocarburants. ( 30 x ’30). • Des initiatives naissent également eu Europe, et le pôle IAR est pleinement engagé dans ce challenge

40. les biocarburants de seconde générationperspectives de développement de « l’éthanol cellulosique » aux USA • 2030: objectif de production 60 milliards de gallons aux USA • Les USA estiment pouvoir mobiliser à cet effet 1,3 milliards de tonnes de biomasse par an soit: • 0,368 provenant de la forêt • 0,621 provenant de ressources agricoles • 0,377 provenant de cultures pérennes • Source: USDoE

41. Les biocarburants demain… une vision partagée par la communauté internationale… et notamment en Europe Mise en place d’une plate-forme technologique sur les biocarburants (installée le 8 juin 2006) sur la base d’un document de « vision » : Biofuels in the EU, a vision for 2030 and beyond. http://ec.europa.eu/research/energy/pdf/draft_vision_report_en.pdf Janvier 2008: publication du « Strategic Research Agenda & Strategy Deployment Document » Projet de nouvelle directive européenne « renewable energy » (janvier 2008): 20 % d’énergie renouvelable 20 % d’économie de GES 10 % de biocarburants en 2020

42. la vision de la plate-forme européenne « biofuels » Une approche globale de la chaîne de production des biocarburants: recherche d’efficacité énergétique et satisfaction de critères environnementaux sévères LAND BIOMASS Transport BIOFUEL Distribution TRANSPORT SERVICE Use Full chain level Policy measures Biomass production Biofuel production Biofuel use

43. Les biocarburants en perspective… Bioraffinerie intégrée 2ème génération 1ère génération 2008-2012 2014-2018 2020-2030

44. Concilier performance économique, capacité à développer des emplois et insertion environnementale dans le respect des équilibres entre « alimentaire » et « non alimentaire » L’impact potentiel des biocarburants de seconde génération en termes d’aménagement des territoires

45. La valorisation de la plante entière(bioénergie et biocarburants de 2nde génération) • Impact sur la production: • … des adaptations seront peut-être / sûrement nécessaires …(modes culturaux et nature des cultures) Switchgrass…

46. …Miscanthus…

47. …TCR… …Taillis à courtes rotations appartiendront peut-être à nos paysages pour relever les enjeux de la biomasse appelée à être le substrat de la bioéconomie.

48. « Réindustrialiser » dans un contexte de « désindustrialisation »

49. « Biofuels: more valuable as fuel than as a scapegoat »* Mariann Fischer Boel Commissaire européen Brussels, le mai 2008 *Les biocarburants ont plus de valeur comme carburants que comme bouc émissaire