Biogaz

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Posté par rachel 24/03/2009 @ 21:12

Tags : biogaz, énergies renouvelables, énergie, environnement

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Biogaz

Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.

Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).

Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (typiquement 50 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d'eau, du sulfure d'hydrogène (H2S). On peut trouver d'autres composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges.

L'énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est ainsi la forme renouvelable de l'énergie fossile très courante qu'est le gaz naturel qui lui contient essentiellement du méthane mais aussi du butane, du propane et d'autres éléments. On peut aussi utiliser le terme biométhane.

On distingue trois plages de production de biogaz en fonction de la température.

Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à 38 °C) dans les zones tempérées.

La récupération du biogaz produit par les décharges est d'autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) produit par sa combustion.

Le biogaz est constitué essentiellement de méthane (CH4) dont l'effet de serre est très important. Sa combustion produit du dioxyde de carbone, qui est aussi un gaz à effet de serre, mais dont l'impact est moindre. En effet, un kilogramme de méthane (CH4) a un Potentiel de Réchauffement Global (PRG) 23 fois supérieur à un kilogramme de dioxyde de carbone.

Biogasmax est un projet européen du 6e Programme Cadre de Recherche et Développement FP6 – 6e PCRD (2000-2006) de la Commission Européenne. Il fait partie des initiatives de l'Europe pour réduire sa dépendance aux carburants fossiles. Partant d'expériences existantes en Europe, il promeut des techniques et des réalisations prouvant l'intérêt de l'utilisation du biogaz comme carburant pour le transport terrestre, sur la base des gisements disponibles dans les zones urbaines en Europe.

Ce projet d’une durée de 4 ans tendra à prouver la fiabilité technique et à poser les bénéfices environnementaux, sociétaux et financiers. Sur la base de démonstrations grandeur nature, le projet permettra d'optimiser les procédés industriels existants et d'effectuer des recherches sur des nouveaux. En plus de sa valeur technique, Biogasmax a une fonction d'éclaireur afin de réduire les barrières à l 'entrée, qu'elles soient techniques, opérationnelles, institutionnelles ou réglementaires. Les connaissances acquises seront diffusées sur l'ensemble de l’Union Européenne, spécialement dans les nouveaux états membres.

De fait, ce projet ne part pas d'une situation vierge; ses membres participent à des projets innovants dans ce domaine, depuis longtemps pour certains. Il s'agit donc d'un projet européen de preuve et non d'intention.

Biogasmax regroupe des villes telles que Lille en France, Stockholm et Göteborg en Suède, Rome en Italie, Berne en Suisse, Torun et Zielona Gora en Pologne. Le projet s'est entouré de compétences pointues, en Allemagne (ISET à Kassel pour les aspects d’épuration et de concentration du biogaz, l’Université de Stuttgart pour l’analyse du cycle de vie du biométhane-carburant), de supports de transfert de compétences, ainsi que d'un ensemble de partenaires publics et privés dans les pays concernés : opérateurs de gestion des déchets et de l’énergie principalement.

La plupart des expériences les plus abouties actuellement qui concernent l'utilisation du biogaz comme carburant sont représentées au sein de Biogasmax, ce qui donne un cadre de communication et d'action extrêmement prolifique.

Biogasmax représente une mise en perspective des expériences : chaque ville a situé sa stratégie propre et ses objectifs comme il est indique sur le site Web du projet (). Un échange intense s'effectue entre les partenaires, qui se traduit par un certain nombre de résultats et de rapports techniques mis à disposition sur le Web. Cette visibilité des résultats s'accompagne aussi de documents stratégiques sur l'évolution du biométhane (biogaz adapté à la carburation des moteurs), sa participation à la prise en compte du changement climatique et l'assistance à sa prise en compte dans les métropoles urbaines. Ces échanges, fructueux de l'intérieur, se propagent ainsi à l'ensemble de la communauté intéressée, au fur et à mesure du projet et aussi à travers d’opérations ponctuelles de dissémination.

Ave l'acquisition des meilleures pratiques, les partenaires de Biogasmax sont capables de fédérer les meilleurs participants et de promouvoir la réflexion et les actions concernant cette démarche.

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Biogaz carburant

Le biogaz carburant est du biogaz ou du biométhane utilisé comme carburants verts pour véhicules. Sa partie énergétique est du méthane biologique, il s'agit donc tout simplement de GNV renouvelable.

La Nouvelle-Zélande a été leader dans le développement de la méthanisation et du biogaz agricole. Le développement du biogaz s'est fait là-bas pour l'utilisation comme carburant véhicule. Cependant, un changement de politique a mis fin au développement de ce biocarburant.

Les systèmes d'épuration du biogaz par lavage à l'eau permettait d'obtenir un gaz de qualité identique à celle du gaz naturel fossile épuré. L'utilisation du biogaz épuré est donc identique à celle du gaz naturel fossile épuré.

En 2006, le biogaz carburant est consommé à grande échelle en Suède dans de nombreuses stations services et un train régional fonctionnant au biogaz.

Il y a eu en France des projets de démonstration sur le biogaz carburant. Actuellement, seul le projet de Lille Marquette est actif en France. La communauté urbaine de Lille métropole a décide de renouveler l'expérience. Le premier projet permettait d'alimenter huit bus, le nouveau centre de valorisation organique de Sequedin, mis en activité en mars 2007, permet d'alimenter une centaine de bus.

Des appareils de démonstration de l'épuration/compression du biogaz ont aussi été développés pour des sites agricoles. En France, un épurateur de démonstration pour site agricole a été utilisé dans les années 1990.

Le méthane contenu dans le biogaz peut aussi être une source non négligeable d'hydrogène renouvelable.

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Biocarburant

La canne à sucre peut être utilisée pour produire des agrocarburants ou des aliments.

D'autre formes moins développées voire simplement au stade de la recherche existent aussi : carburant gazeux (biogaz carburant, dihydrogène, ), carburant solide (charbon de bois...).

Le choix de l'un de ces termes plutôt qu'un autre par un locuteur peut être révélateur du regard que celui-ci porte sur ce carburant. La première expression est par exemple utilisée par l'ADECA, une association ouvertement promotrice de ce type de carburant . A l'inverse, l'expression « nécrocarburant » est utilisée par les opposants au développement de ce type de carburant. Enfin, « agrocarburant » est le plus souvent utilisé pour marquer la différence avec les produits issus de l'agriculture biologique.

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, etc.). 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 est de distinguer 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 d'biocarburants . 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 18e 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 7e rang (avec 43 %) .

Pour l'Office fédéral de l'agriculture suisse, les biocarburants de seconde génération sont issus « des sous-produits et déchets agricoles ou encore des plantes qui ne servent pas à l’alimentation humaine ».

Pour Jean-Louis Borloo, ministre de l’Écologie : « La position de la France est claire : cap sur la deuxième génération de biocarburants » et « pause sur de nouvelles capacités de production d’origine agricole » .

À la naissance l'industrie automobile, le pétrole et ses dérivés n'était pas encore très utilisés ; c'est donc très naturellement que les motoristes se tournaient, entre autre, vers ce qu'on n'appelait pas encore des biocarburants : Nikolaus Otto, inventeur du moteur à explosion, avait conçu celui-ci pour fonctionner avec de l'éthanol. Rudolf Diesel, inventeur du moteur à combustion faisait tourner ses machines à l'huile d'arachide. La Ford T (produite de 1903 à 1926) roulait avec cet alcool.

Lors des deux guerres mondiales, les gazogènes sont rapidement apparus pour parer au manque de gazole ou d'essence.

Au milieu du XXe 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, pour des questions stratégiques (sécurité d'un approvisionnement en énergie) et économique (réduction de la facture pétrolière, développement d'une industrie nationale dans un contexte de chômage croissant). De nombreuses études furent ainsi menées à la fin des années 1970 et au début des années 1980. Le Brésil engagea un vaste programme de production d'éthanol à partir de canne à sucre, et de conversion de son parc automobile à cette énergie (programme Proalcool, décret-loi du 14 novembre 1975, renforcé en 1979). 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 pic pétrolier américain. 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 ont fait chuter l'enthousiasme pour les biocarburants. Mais en 2000, une nouvelle hausse du prix du pétrole, l'approche du pic pétrolier , la nécessité de lutter contre l'effet de serre, les menaces sur la sécurité d'approvisionnement et last but not least la surproduction agricole ont conduit les gouvernements à multiplier les discours et les promesses d'aides pour le secteur des biocarburants. Les USA lancent un grand programme de production d'éthanol de maïs. La Commission européenne souhaite que les pays membres incluent au moins 5,75 % de biocarburants dans l'essence, et, à cet effet, les directives adoptées autorisent les subventions et détaxation, ainsi que l'utilisation des jachères à des fins de production d'agrocarburant. Enfin la Suède vise une indépendance énergétique dès 2020.

Le contexte change de nouveau au milieu des années 2000 : la surproduction agricole est oubliée et le prix des aliments remonte fortement, d'autre part, s'il y a toujours eu certains milieux écologistes pour s'inquiéter des conséquences environnementales des cultures "industrielles" en général et donc des biocarburants, leur audience s'accroit ; les études environnementales et énergétiques lancées quelques années auparavant commence à donner des résultats qui s'avèrent mitigés, avec des éléments pour et des éléments contre, propices à des polémiques.

En avril 2007, un rapport de l'ONU n'arrive pas à quantifier les avantages et inconvénients de ces produits. 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,. 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 % de l'aire pourra donc être subventionnée (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. 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.

De nombreuses espèces végétales sont oléifères comme le palmier à huile, le tournesol, le colza, le jatropha ou le ricin. Les rendements à l'hectare varient d'une espèce à l'autre. L'huile est extraite par pressage (écrasement) à froid, à chaud, voire (pour un cout plus élevé) avec un solvant organique.

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.

Une possibilité qui est développée 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 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.

De nouvelles filières purement énergétique, aux meilleurs rendements et plus intéressantes sur le plan environnemental émergent progressivement, on parle alors d'éthanol cellulosique.

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 que le bilan carbone, est en général meilleur 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. Ses propriétés semblent plus avantageuses que celles de l'éthanol.

Des biocarburants dits de deuxième génération sont développés pour se substituer, au moins partiellement, au kérosène. Un premier vol d'essais a eu lieu le 30 décembre 2008 sur un Boeing 747-400 d'Air New Zealand dont un des réacteurs RB 211a été alimenté avec 50% de Jet-A1 et 50% de carburant à base de Jatropha curcas. Il a été suivi d'un autre le 7 janvier 2009 sur un Boeing 737-800 de Continental Airlines dont un des moteurs CFM56-7B a a été alimenté par un mélange de moitié de kérosène traditionnel et pour moitié de jatropha et d'algues. A chaque fois, les mélanges se sont comportés sans altérer le fonctionnement des moteurs, sinon une légère baisse de consommation de 1 à 2%. Un troisième essai est prévu le 30 janvier 2009 avec un Boeing 747-300 de Japan Airlines équipé de moteurs Pratt & Wittney JT9D dont un alimenté avec un mélange de 50% de kérosène et 50% de cameline ("lin bâtard""), de jatropha et d'algues. L'objectif est d'obtenir la certification de ces mélanges en 2010 et de biocarburants purs en 2013. Le carburant à base de jatropha présente un point d'éclair à 46° contre 38° pour le Jet-A1 avec une énergie de 44,3 MJ/kg (contre 42,8 MJ/kg pour le Jet-A1), son principal avantage étant d'émettre 75% de gaz carbonique que le kérosène sur l'ensemble de son cycle de vie (incluant le CO2 absorbé par les plantes dans leur croissance), pour un prix de revient de 80$ le baril.

Les biocarburants à partir de microalgues est l'"Algocarburant", le biocarburant dit de "troisième génération".

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 : 0,9 milliards de litres (le principal producteur est l'Espagne).

Une grande partie de la production pétrolière a lieu dans des pays dont il serait imprudent de dépendre excessivement : Irak, Nigéria, Iran, ... et les trois principales crises pétrolières sont le fruit d'une crise politique. En outre, on sait que le pétrole s'épuise. Les biocarburants permettent aux pays qui les produisent de devenir moins dépendants sur le plan énergétique,. À l'échelle locale, la production et l'autoconsommation d'agrocarburants (huile végétale carburant par exemple) permet une autonomie énergétique des agriculteurs.

Personne n'estime que les biocarburants peuvent, tous seuls, remplacer complètement le pétrole ni même les carburants d'origine fossiles actuellement utilisés. La question est plutôt de savoir s'ils peuvent représenter une part de la solution.

Le volume de carburant consommé en France pour le transport automobile (hors transport aérien, ferroviaire, naval et consommation industrielle donc) s'élevait en 1998 à 19 milliards de litres. Pour plusieurs raisons (réduction de la consommation des moteurs, essor du transport en commun, etc.), ce niveau de consommation baisse de 2 % par an depuis.

D'une tonne de betterave cultivée en France, on extrait 100 litres d'éthanol. Pour égaler la consommation du transport automobile, il faudrait cultiver 190 millions de tonnes de betterave, nécessitant la culture de 2,26 millions d'hectares, alors que la surface cultivable en france est de 30 millions d'hectares. En 1995, 1,5 % de cette surface (450 000 Ha) était déjà consacrée à la culture de la betterave à sucre. Et seulement 6 % de cette même surface était en jachère, dont une fraction importante de peu de valeur .

Consacrer 7,5 % de la surface cultivable française à la production de carburants impliquerait donc deux choses : stopper la croissance démographique et réduire la consommation de viande par personne (cette dernière pesant pour 60 à 70 % de la surface cultivable française).

En 2003, le biologiste Jeffrey Dukes 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,. 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 agrocarburants nécessite d'importantes surfaces cultivables. Selon Jean-Marc Jancovici, 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 50 Mtep 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 agrocarburants, il faudrait ... plusieurs fois la surface terrestre. Les agrocarburants ne seront qu'un appoint tant que nous ne passerons pas à l'ère des agrocarburants de seconde ou de troisième génération (algocarburants en particulier). Pour Jean-Marc Jancovici, les biocarburants sont donc un intéressant problème de politique agricole, mais un élément négligeable d'une politique énergétique.

Les analyses de Jean-Marc Jancovici sont 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 et industriels promoteurs des agrocarburants . 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 ou apauvrissement). Ils lui reprochent également le fait de ne prendre en compte la possibilité que d'une seule récolte par an ou de négliger la possibilité de mettre en place des systèmes de cultures combinés (faisant cohabiter plusieurs récoltes sur une même parcelle).

Ces analyses pourraient être également mises en défaut si les algocarburants tiennent toutes leurs promesses. Cette technologie est encore à l'étude et l'horizon de sa mise en application est estimé à 5 ou 10 ans. L'IFREMER affirme en octobre 2008 : « Comparativement aux espèces oléagineuses terrestres, les microalgues présentent de nombreuses caractéristiques favorables à une production d’acides gras qui pourraient notamment être mises à profit pour produire des algo-carburants. Les principaux atouts sont un rendement environ 10 fois supérieur en biomasse et l’absence de conflit avec l’eau douce et les terres agricoles. La production pourrait représenter 20 000 à 60 000 litres d’huile par hectare par an contre 6 000 litres pour l’huile de palme, un des meilleurs rendements terrestres. » .

Cependant, les algocarburants échappent à ces critiques. Des études prenant en compte d'autres cultures et d'autres modes de production agricoles ont conclu que la bioénergie pourrait assurer une part significative de nos besoins en déplacement. Les conditions nécessaires à ce scénario seraient des mesures importantes d'efficacité énergétique et un passage vers une agriculture locale peu consommatrice d'énergie.

La combustion (et, dans une moindre mesure, la production) des carburants participe aux émissions massives de gaz à effet de serre(GES) qui constituent l'origine principal du phénomène de réchauffement climatique.

Au contraire, le carbone émis lors de la combustion de biocarburants (filière huile ou filière éthanol) a préalablement été fixé par les plantes (palme, colza, maïs, blé, bois ...) 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.

Mais la production de ces biocarburants requière un travail humain, donc une consommation de carburant et éventuellement d'autres produits, dont l'usage produit aussi des GES. Pour mesure le gain en terme d'émission de GES, il s'agit de faire le bilan énergétique de la production d'agrocarburants.

Une étude 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.

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 agrocarburants pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

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, 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 agrocarburants pire que le pétrole qu'ils remplacent.

Cependant, une étude récente de P.J. Crutzen prétend que l'usage des agrocarburants issus des cultures de colza et de maïs pourrait en fait augmenter l'effet de serre,. Selon ces auteurs l'augmentation des émissions de protoxyde d'azote dus à l'usage d'engrais azotés pour la production d'agrocarburants à partir de ces cultures pourrait avoir un effet plus défavorable sur l'effet de serre que la réduction de la production de CO2 à cause de la persistance du protoxyde d'azote dans l'atmosphère. 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.

Selon le Réseau Action Climat, dans une étude publiée en mai 2006, 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 bien meilleurs résultats.

En France, d'après le ministère de l'industrie,, deux principaux agrocarburants 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 d'agrocarburants en France) et l'EMHV (biodiesel ou Diester) pour les véhicules diesel. Côté éthanol, 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. 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). ».

La production d'agrocarburants demande les moyens de la production agricole intensive en terme d'engrais et de produits phytosanitaires. Dans une étude 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 pourrait compromettre la survie des autres espèces qui en dépendent.

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».

Le caractère durable de la production des agrocarburants 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. 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. Selon certains écologistes, la menace est sérieuse. Les politiques de promotion des agrocarburants sont responsables pour une partie seulement de la déforestation contemporaine. Cette déforestation 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.

D'après le Global Canopy Programme, regroupant les leaders scientifiques sur le sujet des forêts tropicales, la déforestation est une des principales responsable des émissions de gaz à effet de serre. Avec 25 % des émissions totales, elle n'est devancée que par l'énergie, mais bien au dessus des transports (14 %).

Plusieurs articles récents ,, dénoncent dans les agrocarburants 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 d'agrocarburants accompagne une consommation croissante de carburant, se bornant à en faciliter l'approvisionnement.

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 de l'université de Stanford, la combustion de l'éthanol entraîne la formation d'oxydes d’azote et de composés organiques volatils (COV) qui 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. » - « 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 ».

Leur production uniquement guidée par des impératifs économiques pourrait conduire à de graves conséquences sociales. .

Au delà de la réduction actuelle des terres arables disponibles, la perspective de voir de nouvelles terres déforestées (avec les risques d'érosion mentionnés ci-dessus) ou soustraites à la production agricoles pour la production d'agrocarburants entretient les tensions sur la production agricole alimentaire. De fait, « l'image des montagnes de beurre, de viande et de céréales stockées sans espoir de trouver acheteur appartient au passé. » et la Commission européenne étudie la réduction, voire la suppression des quotas et des jachères de la politique agricole commune. Ces mesures semblent insuffisantes pour endiguer la montée des prix alimentaires.

En Indonésie, pour le développement de la production de l'huile de palme pour l'industrie agro-alimentaire et la chimie organique, les forêts millénaires (tourbières) sont brulées (brulant parfois pendant des mois) pour être transformée en terres agricoles (les sols de l'indonésie concentrent 60 % de la tourbe mondiale). En tenant compte de ces rejets, l'Indonésie serait devenue le troisième émetteur de carbone après les Etats-unis et la Chine. Cette situation s'aggraverait encore davantage si cette culture cessait d'être minoritaire dans la production d'agrocarburants mondiale.

Le prix de la tortilla, aliment de base en Amérique latine, a flambé au Mexique. Le gouvernement mexicain en avait fait porter le blâme sur les exportations du maïs vers les USA où il est utilisé pour produire de l'éthanol.

Un rapport de la Banque mondiale, dévoilé le 4 juillet 2008 par le quotidien britannique The Guardian analyse l'enchainement des causes ayant amené à l'augmentation des prix alimentaires. Selon ce rapport, portant sur une analyse des prix alimentaires entre 2002 et 2008, près de 75 % de leurs hausses serait imputable aux mouvements financiers spéculatifs utilisant les politique de soutien aux agrocarburants dans l'Union Européenne et aux Etats-Unis. Ces opérations financières ont effrayé bon nombre de pays en développement qui ont alors interdit les exportations de produits alimentaires, entrainant par la suite une escalade des prix. Le reste de la hausse est principalement imputable à la hausse des prix du pétrole . Se basant sur le fait que le programme de développement des agrocarburants au Brésil n'a pas entrainé de hausse des prix, ce rapport recommande la suppression des politiques d'aides aux agrocarburants ainsi que celle des barrières douanières empêchant l'importation d'agrocarburants d'Afrique et d'Amérique du Sud comme moyen de conjuguer culture des agrocarburants et stabilité des prix agricoles mondiaux.

Stephan Tangermann, directeur de l’agriculture à l’OCDE tempère cette analyse car il estime qu'il est « très difficile de mesurer le pourcentage de tous les facteurs sur la hausse des prix » cependant il précise que « Ce qui est sûr, c’est que 60 % de la hausse de la demande mondiale en céréales et huiles végétales entre 2005 et 2007 était due aux biocarburants ». L’utilisation d'une partie des terres agricoles pour produire des agrocarburants (filière alcool ou filière huile) peut être un facteur de hausse des prix des produits agricoles 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, , ,,, même si la hausse des prix de la tortilla mexicaine reste principalement imputable à 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).

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 d'agrocarburants, le prix du malt à doublé en 2006, entraînant une hausse du prix de la bière,.

Une des conséquences de la hausse des prix mondiaux de l'alimentaire est prévisible : une instabilité sociale et politique croissante dans les pays aux populations pauvres (l'alimentaire formant déjà et de loin le premier poste du budget de ces ménages). Des émeutes de la faim ont déjà éclatées en Haïti et dans plusieurs pays d'Afrique (Sénégal, Égypte, Côte d'Ivoire, Cameroun, Burkina-Faso, ...).

« Les ministres de l'Économie et des Finances des pays africains, réunis à Addis-Abeba les 28, 29 et 30 mars, n'ont pu que constater que "l'augmentation des prix mondiaux des produits alimentaires présente une menace significative pour la croissance, la paix et la sécurité en Afrique". » précise ainsi Courrier International. Ces émeutes de la faim, annoncées dès 2006, sont amenées à se multiplier, faisant porter sur le développement des agrocarburants un prix géostratégique certain,.

Alors que les liens entre le développement des agrocarburants et la crise alimentaires sont tempérés par certains responsables énergétiques, les corrélations entre crise alimentaire et certaines politiques de développement des agrocarburants se multiplient.

Stephan Tangermann, directeur de l’agriculture à l’OCDE, tempère cette analyse car il estime qu'il est « très difficile de mesurer le pourcentage de tous les facteurs sur la hausse des prix » cependant il précise que « Ce qui est sûr, c’est que 60 % de la hausse de la demande mondiale en céréales et huiles végétales entre 2005 et 2007 était due aux biocarburants ».

Dans ces conditions, le discours présentant la politique agricole des pays développés (États-Unis, Europe) comme une réorientation de leur production agricole vers les agrocarburants (via subventionnement) pour éviter d'avoir recours aux exportations massives contestées dans les instances régulant le commerce international est mis en doute. Au sein de l'Union Européenne, le développement des agrocarburants survient de fait parallèlement à la réduction voire la suppression du gel obligatoire d'une part des terres cultivées (ou jachère), mis en place en 1992, dont l'objectif était de lutter contre la surproduction agricole. Par ailleurs, dans la situation antérieure 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. 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 spécialisés 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 agrocarburants. Les travaux menés pour le compte de l'OCDE et la FAO et présenté dans le rapport Agricultural Outlook 2007 - 2016 confirme cette analyse et impute l'augmentation des prix agricoles à des évènements climatiques exceptionnels (sécheresses), à la faiblesse des stocks existants et à une forte demande liée aux changements d'habitudes alimentaires dans la population mondiale (hausse de la consommation de produits laitiers et de viandes). A long terme cependant, l'impact des modifications structurelles accompagnant le développement rapide des agrocarburants pourrait maintenir des prix agricoles élevés dans la prochaine décennie.

Les agrocarburants de deuxième génération (plantes oléifères des zones arides...) et de troisième génération (algocarburants) à vocation purement énergétique - encore à l'état de recherche - pourraient permettre de résoudre ce problème de compétition avec les cultures à vocation alimentaire.

En France, un objectif de biocarburants a été fixé à 7 % pour 2010 (il est d'ores et déjà pratiquement atteint) et 10% en 2015. Il représente 310 000 hectares de grandes cultures, soit 1 % de la SAU, selon l'Office national interprofessionnel des grandes cultures. L'ADEME estime pour sa part que le même objectif mobiliserait environ 2 millions d'hectares et qu'il faudrait gérer en conséquence les tensions entre production énergétique et alimentaire. Un autre objectif, de 10 % d'agrocarburants semble avoir été prévu pour 2015. Les intérêts fiscaux dont bénéficient les agrocarburants ont récemment été dénoncés par la campagne « Les biocarburants, ça nourrit pas son monde » initiée notamment par Les Amis de la Terre, Oxfam France-Agir ici, Nicolas Hulot, le CCFD.

On assiste aujourd'hui, dans des régions pauvres voir très pauvres, à la mise en culture en masse de bonnes terres avec Jatropha curcas, terres où l'on peut cultiver des plantes alimentaires. Le ricin, une plante, comme Jatropha curcas, de la famille des euphorbiacées est par exemple cultivée aujourd'hui en Ethiopie, à la place des cultures alimentaires. Le réseau international d'accès aux énergies durables dénonce les conséquences de ces pratiques pour les populations locales ]. La culture de Jatropha curcas ou, mieux, de l'arbre fixateur d'azote Pongamia pinnata, a un intérêt pour les populations défavorisées qui ne peuvent pas, par exemple, acquérir des panneaux photovoltaïques ou des éoliennes domestiques pour produire de l'électricité. Avec l'huile, ces populations peuvent alimenter un groupe électrogène. L'électricité obtenue permet de répondre à des besoins de base: produire du froid pour conserver médicaments et aliments, alimenter un ordinateur pour avoir accès à l'information etc. L'huile peut servir à alimenter le moteur d'une pompe à eau ou d'une plateforme multifonctionelle. Elle peut aussi servir comme matière première pour la fabrication artisanale de savon et améliorer ainsi les conditions d'hygiène. En revanche, en Afrique, en Asie et en Amérique du sud, l'exploitation des terres et des populations locales défavorisées par des compagnies qui vendent l'huile de Jatropha aux USA ou en Europe pour en faire des carburants automobiles laisse dubitatif concernant son intérêt sur le plan social et écologique.

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Biomasse (énergie)

Bois sous forme de bûches pour chauffage. Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse.

Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie. Ces matières organiques qui proviennent des plantes sont une forme de stockage de l'énergie solaire, captée et utilisée par les plantes grâce à la chlorophylle. Elles peuvent être utilisées soit directement (bois énergie) soit après une méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). Elles peuvent aussi être utilisées pour le compostage. La biomasse est une énergie qui peut être chimiquement polluante lorsqu'elle est mal utilisée. Bien qu'elle libère du CO2 en brûlant, comme le charbon, le gaz ou le pétrole, il ne faut pas oublier que le carbone stocké dans la biomasse a récemment été extrait de l'atmosphère par la photosynthèse des plantes ou algues, alors que ce processus a eu lieu il y a des millions d'années pour les ressources fossiles.

Le bilan quantitatif CO2 est donc nul mais à condition que toute l'énergie qu'il a fallu dépenser pour extraire du combustible de la biomasse soit elle aussi d'origine biomasse, sinon il y aurait alors un bilan CO2 défavorable. En régime industriel établi, l'on utilisera pour ce conditionnement du combustible biomasse. Il faut par contre faire très attention à ne pas libérer d'autres gaz à effet de serre, comme le méthane (CH4), qui a un pouvoir réchauffant environ 21 fois plus important que CO2 : la moindre fuite sérieuse dans une installation peut rendre son bilan GES très négatif.

L'énergie tirée de la biomasse peut dans la plupart des cas être considérée comme une énergie renouvelable. A l'heure actuelle, on constate un manque de visibilité et de structuration de cette filière en plein développement.

Avec 30,7 % du total mondial, les Etats-Unis sont le premier producteur d'électricité à partir de la biomasse, devant l'Allemagne et le Brésil (7,3 %).

L'énergie chimique du bois est libérée par combustion sous forme de chaleur et utilisée directement pour le chauffage ou pour produire de l'électricité. Le bois comme source de chauffage est utilisé à toute échelle.

En revanche, si les surfaces dévolues aux forêts restent constantes, à proximité des lieux d'utilisation, et que la quantité prélevée est plus ou moins remplacée, alors l'utilisation n'aggrave ni l'effet de serre ni la déforestation.

Les autres combustibles sont en principe des lignines. La valorisation énergétique est très variable.

Le Miscanthus, également appelé herbe à éléphant, fait l'objet d'études approfondies au Royaume-Uni et aux États-Unis. Il présente l'avantage d'avoir un très bon rendement énergétique (supérieur à celui du charbon à volume égal).

On appelle biogaz les effluents gazeux, méthane essentiellement, issus de la fermentation de matières organiques contenues dans les décharges, les stations d'épuration, etc. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et sa captation est de toute façon hautement souhaitable. Il peut être considéré comme une ressource énergétique, souvent via sa combustion pour produire de la vapeur et de l'électricité ; son utilisation directe dans des moteurs à gaz pauvres peut aussi être envisagée.

Le compostage est un procédé biologique simple et naturel par lequel la matière organique (résidus verts ou résidus de jardin, résidus de cuisine et restes de table) se décompose sous l'action des micro-organismes.

En combinant des conditions adéquates d'aération, une juste teneur en humidité et une bonne température, avec une recette équilibrée d'ingrédients à base de carbone (C) et d'azote(N), le compostage permet d'obtenir un amendement organique riche en composés fertilisants. Ce compost est un terreau utile en jardinage (autant dans les jardins que pour les plantes d'intérieur). Le compostage représente une solution efficace pour mettre en valeur ce qui est biodégradable et qu'on retrouve dans une proportion de plus de 40 % dans l'ensemble des matières résiduelles. Mais attention, le compostage libère de grandes quantités de méthane, gaz dont le pouvoir réchauffant est 21 fois plus élevé que celui du CO2.

Évaluer les différentes formes de valorisation nécessite de comparer les usages, ce qui suppose de mettre en place des méthodes d'évaluation et de traçabilité des filières.

La mise en place de la traçabilité en agroalimentaire fait l'objet de réglementations (notamment dans l'Union européenne). Elle est encouragée par des normes (ISO 22000).

La traçabilité permet également de réduire les risques, donc les coûts indirects pour la collectivité.

La valeur de la tonne de carbone en 2006 est de l'ordre de grandeur de 100 euros. La valeur marchande de la tonne d'équivalent CO2 est très volatile: elle dépend (entre autres) du prix du pétrole, des décisions politiques de Bruxelles (nombre de quotas, politique énergétique à long terme de l'UE) et de la spéculation. Au 13 mars 2008, la Tonne d'Equivalent CO2 valait 22 euros.

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Anaérobie

Les bactéries du type aérobie et anaérobie peuvent être identifiées en effectuant une culture en milieu aqueux:  1: Les bactéries à aérobie obligatoire se rassemblent au niveau supérieur de l'éprouvette pour maximiser l'apport en oxygène. 2: Celles à anaérobie obligatoire se tassent au fond de l'éprouvette pour éviter tout contact avec l'oxygène.  3: Pour celles du type aérobie facultative se rassemblent le plus souvent au bout supérieur de l'éprouvette, là où la respiration aérobie est la plus favorisée; mais comme l'absence d'oxygène ne les affectent pas, on peut observer aussi leurs présences tout au long de l'éprouvette.  4: Les bactéries microaérophiles se regroupent dans la partie supérieure de l'éprouvette, à l'exception de l'extrémité car elles n'ont besoin que d'une concentration minime en oxygène pour vivre.  5: Les bactéries anaérobies aérotolérantes se disposent de manière homogène dans l'éprouvette puisque l'oxygène n'a aucun effet sur eux.

On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).

Un organisme vivant ou un mécanisme anaérobie n'a pas besoin d'air ou d'oxygène pour fonctionner.

Par exemple un digesteur produit du biogaz en anaérobie.

Le muscle a un fonctionnement anaérobie au début de l'excitation (fermentation lactique).

L'ensemble des conditions de vie des organismes vivants dans un milieu sans oxygène est appelé anaérobiose.

Cette réaction libère approximativement 150 kJ par mol, qui est utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule de glucose. Ceci représente seulement 5 % de l'énergie que peut fournir une molécule de glucose mise en jeu dans une respiration aérobie.

L'énergie libérée est de 180 kJ par mol qui est elle aussi utilisée pour régénérer 2 ATP à partir de 2 ADP par molécule de glucose.

Les bactéries anaérobies et archaea utilisent ces métabolismes parmi tant d'autres, dont on peut citer la fermentation à l'acide propanoïque, à l'acide butanoïque, au butane-diol, la fermentation à plusieurs acides (en : mixed acid fermentation), la fermentation de Stickland, l'acétogénèse ou encore la méthanogénèse.

Un certain nombre de bactéries anaérobies produisent des toxines (comme le tétanos ou la toxine botulique) qui sont potentiellement dangereuse pour les organismes, particulièrement les humains.

Les anaérobies obligatoires meurent en présence d'oxygène à cause de l'absence d'enzymes capables de catalyser la conversion de toxines crées dans leurs cellules du fait de la présence de dioxygène.

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Source : Wikipedia