Publié le 21 janvier 2013

L'APRES PETROLE

Les algocarburants sont-ils les biocarburants de demain ?

Alors que les agrocarburants semblent de moins en moins correspondre au qualificatif de biocarburants, chercheurs et entrepreneurs se tournent vers d'autres matières premières. Parmi les plus prometteuses on compte les micro-algues. Etat des lieux d'une filière à suivre...

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Fermentation des micro-algues chez Fermentalg
BH

Poussée dans les années 70 puis 90 par la hausse du prix du pétrole, la recherche sur la transformation des micro-algues en carburant connaît un regain d'intérêt depuis quelques années pour la même raison. Les Etats-Unis notamment en ont fait un axe important -subventions à l'appui- de leur stratégie de développement durable, espérant ainsi baisser de 17 % les importations de carburants du pays (1). Même engouement de l'autre côté du Pacifique, en Chine et au Japon. En Europe, où les agrocarburants ont de moins en moins la cote (voir étude de « Impacts of biofuel cultivation on mortality and crop yields» dans Nature Climate change ) et voient leur part réduite dans les 10 % de biocarburants prévus à l'horizon 2020, les algocarburants pourraient -à terme- compléter voire remplacer cette 1ère génération. « De plus en plus de clients nous demandent des études sur le sujet », constatent ainsi Guillaume Kerlero et Vincent Feuillette, directeurs de projet-référents sur les bioenergies du cabinet Enea Consulting spécialisé dans l'énergie et le développement durable.

Les atouts à valoriser

Pourquoi ces micro-algues suscitent-elles autant d'intérêt ? D'abord, il faut savoir que le pétrole est en grande partie issu de la décomposition -sur des milliers d'années- des algues. Les procédés actuels permettent de contracter ce temps de fermentation. Les micro-algues ont aussi de nombreux atouts et propriétés, notamment environnementales. Elles ont une très forte productivité : « selon le système de culture et la souche choisis, le rendement au m3, par hectare et par an, peut être de 7 à 30 fois supérieur à la culture du colza », précise Guillaume Kerlero. Autre avantage : contrairement aux agrocarburants, il n'y a pas ou peu de concurrence avec les terres agricoles, même dans le cas où l'on opte pour une culture extensive dans des bassins. On peut ainsi cultiver des micro-algues sur des anciennes salines, comme à Gruissan, dans le sud de la France (voir projet Salinalgue). Autre atout : « il s'agit d'un système fermé où il n'y a pas d'échange avec les nappes phréatiques, ce qui permet de ne pas les polluer par l'azote ou le phosphore des intrants », souligne le chercheur Olivier Bernard, directeur de recherche de l'équipe Biocore à l'INRIA Sophia-Antipolis-méditerranée.

Enfin, il est intéressant de combiner les différentes propriétés des micro-algues. Celles-ci peuvent absorber du carbone et se nourrir de rejets industriels carbonés pour augmenter leur production de lipides. Elles peuvent aussi se développer dans l'eau saumâtre et être utilisée dans la dépollution de l'eau ou le traitement des effluents gazeux liquides. « En couplant les différentes propriétés, on peut améliorer le bilan environnemental de la production en minimisant l'énergie nécessaire à la croissance des micro-algues, par exemple. C'est ce que nous avons testé avec la méthanisation dans le projet ANR Symbiose et ce que nous ferons dans le cadre de l'Institut Green Stars », estime ainsi Olivier Bernard, qui travaille depuis plusieurs années sur le sujet (d'abord avec le projet Shamash et aujourd'hui chez GreenStars, qui regroupe 45 acteurs privés et publics).

Les défis à relever

Car selon les modes de production choisis, l'énergie nécessaire - pour la production puis la récolte- peut alourdir considérablement le bilan environnemental des algocarburants. « Si on ne réfléchit pas très en amont, on risque de rejeter des quantités de CO2 importantes, équivalentes à celles émises par les agrocarburants. Cela demande de travailler sur tous les maillons de la chaîne de production », prévient ainsi Olivier Bernard. Sachant que l'on reste au stade de la recherche, il est difficile de savoir le bilan GES exact de la filière d'autant que « les analyses de cycle de vie varient considérablement » selon les hypothèses retenues, précisent les experts d'ENEA consulting.

Pour être dans les normes de commercialisation, le carburant à base d'algue doit aussi être mélangé à de l'éthanol (essence) ou du diésel à hauteur de 7 à 15%. Ce qui en limite aussi l'intérêt, d'autant que le diésel est classé comme cancérogène par l'OMS. Mais pour Olivier Bernard, « Il n'y a - a priori- pas de raison, dans le futur, de mélanger biodiesel algal et diesel. Il n'est pas du tout exclu que les normes puissent être satisfaites avec 100% d'huile d'algue. La vraie bonne idée serait de travailler sur des moteurs adaptés aux carburants du futur, et nond'essayer d'adapter les carburants du futur au pétrole qui deviendra de toute facon un carburant désuet ». Reste à convaincre les pétroliers...

Autre défi, la connaissance des espèces. Dans le laboratoire de Fermentalg, une PME girondine de biotechnologie spécialisée de la production de molécules d'intérêt à base de micro-algues, on choisit parmi les 1 300 espèces en stock, celles qui sont le mieux adaptées à un usage nutritionnel, cosmétique ou énergétique. Mais aussi celles qui se comportent le mieux quand on augmente la taille de la production (scale-up). Actuellement on connaît seulement 20/30 000 souches sur le million que compterait la nature.

Enfin, il va falloir lever le frein du coût pour pouvoir espérer un jour voir des algocarburants à la pompe des stations-services. Aujourd'hui, ils restent 5 à 10 fois plus chers que les carburants classiques. Selon les différents experts, il faudra compter quelques années au mieux pour ravitailler son véhicule aux algues. L'industrie aéronautique sera peut-être d'ailleurs la première à utiliser ce nouveau carburant : alors que le secteur est pressé de se conformer à de nouvelles règlementations environnementales, « les avions sont les plus dépendants du carburant liquide. Jusqu'à présent, aucune alternative crédible sur le moyen terme autre que les algocarburants n'a été trouvée », justifie Vincent Feuillette. Reste que les algues ne produiront jamais un volume suffisant pour les besoins.

Les projets à suivre

Fermentalg : créée en 2009, cette start-up est aujourd'hui regardée de près par des acteurs privés (Sofiprotéol mais aussi des constructeurs automobiles) comme publics (CEA notamment) de par son procédé innovant : la production de micro-algues en milieu hétérotrophe et mixotrophe. En clair, il s'agit de la culture de souches nécessitant pas ou peu de lumières dans des fermenteurs industriels, qui permettent d'obtenir des rendements 50 à 100 fois supérieures aux cultures traditionnelle autotrophes, selon son président Pierre Calleja. Fin 2012, Fermentalg a réalisé avec succès plusieurs essais grandeur nature avec un biodiésel contenant 7% d'huile d'algues cultivées à base de substrats carbonés issus de l'industrie. L'entreprise cherche des capitaux pour des essais à plus grande échelle.

Salinalgue : porté par la Compagnie du vent (GDF Suez), le projet vise à cultiver un type de microalogue native (Dunaliella salina) à grande échelle en milieu ouvert sur des salines inexploitées et à la bioraffiner pour en faire notamment un biocarburant très performant au niveau environnemental et commercialisable. Plusieurs experts y voient un procédé très prometteur. Après une phase d'expérimentations destiné à valider la faisabilité technico-économique préindustrielle de toute la chaîne de production sur 10 ha, une industrialisation progressive sur 6 000 ha est prévue à partir de 2015.

Plusieurs autres projets sont en cours. Mais la frénésie que l'on a pu voir il y a 4 ou 5 ans commence à se tasser. Plusieurs start-up ont coulé faute de rentabilité et, comme dans l'ensemble du secteur des clean-tech, il faut jongler entre la multiplication des projets et des un ralentissement des investissements. Par ailleurs, la découverte de nouveaux gisements d'hydrocarbures, notamment avec le boom des gaz de schiste, a freiné l'enthousiasme des pétroliers sur les recherches concernant les algocarburants.

(1) Etude du département américain de l'énergie (DoE)

Béatrice Héraud
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