ÉNERGIE: Biomasse & Valorisation des rejets

1. ÉNERGIE:Biomasse & Valorisation des rejets Professeur Jamal Chaouki 6èmeJournée de la Recherche de Polytechnique – 24 mai 2007

2. Objectifs • Biomasse et déchets solides • Bioraffinerie de 1ère génération (2010); • Bioraffinerie de 2ème génération (2015); • Bioraffinerie de 3ème génération; • Potentiel de mobilisation de la biomasse pour la production d’énergie et de biocarburants

3. Problème énergétique n’est pas nouveau: vers la fin du 18ème siècle: les rares forêts de l’Angleterre doivent être conservées pour l’armement naval. L’Angleterre va s’appuyer sur l’innovation technique d’un français: D. Pépin, que l’abondance des forêts françaises a fait négliger à Paris: la machine à vapeur Avant les années 50, non négligeable comme biocarburant; Avant, capacité à réduire les émissions à l’échappement des véhicules; Capacité à réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES); Diminuer le recours aux ressources en pétrole. Pourquoi de la biomasse?

4. Renouvelable et durable Connectée à l’économie du monde rural Multi-utilisation: alimentation, énergie, biocarburant, matériaux… Pas de production de GAS. Lors de la combustion, elle ne fait que restituer la dose capturée. Bilan nul: en théorie Caractéristiques de la Biomasse

5. Bilan CO2 nul en théorie, mais pas en pratique • Culture intensive; • L’approvisionnement des usines de production; • La transformation industrielle; • La synthèse des biocarburants et leur transport au dépôt avant utilisation; • L’utilisation d’engrais et pesticides… Consomment de l’énergie fossile et rejettent des GAS

6. Gain "effet de serre"/aux solutions traditionnelles

7. What is Biorefinery ? • US Department of Energy: • Biorefinery is an overall concept of a processing plant where biomass feedstocks are converted and extracted into a spectrum of valuable products • American National Renewable Energy Lab • Biorefinery is a facility that integrates biomass conversion processes and equipment to produce fuels, power and chemicals from biomass

8. Biomasse pour la Production de Biocarburants • 1ère génération (jusqu’à 2010): Produits ou résidus agricoles et forestiers:

9. Evolution de la production de biocarburants dans le monde en Mt

10. Production de biocarburants dans le monde

11. Quelques chiffres • Consommation mondiale de pétrole en 2005 = 23 Gtep • Consommation mondiale de pétrole dans le transport = 1.6 Gtep • 1 Mt éthanol = 0.67 Mtep (production canadienne)!! • 1 Mt EMHV = 0.95 Mtep (la moitié de la production canadienne)!! • Production mondiale de biocarburants 2005 = 22 Mtep = 22 Mha • % de biocarburants dans le transport en 2005= 1.4%!! • Production mondiale de biocarburants 2015 = 64 Mtep = 64 Mha • % de biocarburants dans le transport en 2015 = 4%!! • Potentiel de surfaces agricoles dans toute l’Europe (jachères + surplus) = 14 Mha MANGER ou CONDUIRE, il faut CHOISIR

12. Les différentes ressources (1ère et 2ème génération) & Produits de Conversion

14. Production d’éthanol à partirdes matières lignocellulosiques • Préparation de la matière première: déstructurer la matière lignocellulosique pour permettre l’accès aux parties sucrées (aux hémicelluloses et la cellulose) • Conversion de la cellulose en glucose: hydrolyse enzymatique (- car qté d’enzymes 10 à 100 par rapport au mais, blé…) • Fermentation des sucres en éthanol • Distillation et purification finale.

15. La filière "Biomass to Liquid" BtL • Conditionnement de la biomasse; • Gazéification: H2/CO; • Production • Centrales électriques: IGCC • Gazogène ou gaz à l’eau: voitures • Synthèse Fischer-Tropsch (Rapport =2): • Catalyseurs à base de fer: production d’essence; • Catalyseurs à base de cobalt: gazole et kérosène

16. Réacteur “slurry “ de Sasol D = 10m, H = 60 )

17. Food & Feed Grains • Ligno-cellulosic Biomass (late grass, reed, bush) • Forest Biomass (wood, underwood, waste wood-processing) • Municipal Solid Waste (paper/cardboard, town cleaning) Feedstocks Processing-Technologies • Bioprocess (bacterial, enzymatic) • Chemical processes • Thermo-chemical processes • Thermal processes • Physical processes Products substances and Energy • Fuels • Chemicals • Materials (polymers) • Specialties • Goods Basic principles of Biorefinery (Phase III)

18. Déchets solides Vs. Biomasse

19. Combustion/Gazéification

20. "Biomasse urbaine"

22. CRIP-PAPRICAN: Bioraffinage Intégration: • Usines de pâtes et papiers; • Bioraffinage Pour la production de: • De papiers; • D’énergie; • De produits pétroliers; • Des produits pétrochimiques (bioplastiques…); • Pharmaceutique (Neutraceutique).

23. Conclusion • Bioproduits: un potentiel pour les bioraffineries de 3ème génération • une contribution à la diversification des carburants; • une contribution à la diversification énergétique • une contribution à la réduction des GAS • Disponibilité en terres cultivables face au marché de l’alimentation; • Attention à une crise environnementale: déforestation massive et compétition pour les ressources en eaux

24. Jacques Attali: “Une brève histoire de l’avenir” “C’est le manque qui force à aller chercher une nouvelle richesse. Les raretés sont des bénédictions pour les ambitieux. …Autre leçon: peu importe qui invente une technologie, l’important est d’être en situation -culturelle et politique- de la mettre en œuvre”