Questions relatives aux biocarburants

La production et l’utilisation des biocarburants soulèvent divers problèmes sociaux, économiques, environnementaux et techniques, qui ont été examinés dans les médias populaires et les revues scientifiques. Ceux-ci incluent: l’effet de la modération des prix du pétrole, le débat « nourriture contre carburant », le potentiel de réduction de la pauvreté, les niveaux d’émissions de carbone, la production durable de biocarburants, la déforestation et l’érosion des sols, la perte de biodiversité, l’effet sur les ressources en eau, les modifications éventuellement nécessaires pour fonctionner le moteur au biocarburant, ainsi que le bilan énergétique et l’efficacité. L’International Resource Panel, qui fournit des évaluations scientifiques indépendantes et des conseils d’experts sur divers thèmes liés aux ressources, a évalué les problèmes liés à l’utilisation des biocarburants dans son premier rapport Vers une production et une utilisation durables des ressources: Évaluation des biocarburants. Dans ce document, il décrivait les facteurs plus vastes et interdépendants dont il fallait tenir compte pour déterminer les avantages relatifs de la poursuite d’un biocarburant par rapport à un autre. Il a conclu que les effets des biocarburants sur le climat, la sécurité énergétique et les écosystèmes n’étaient pas égaux, et a suggéré que les effets environnementaux et sociaux devaient être évalués tout au long du cycle de vie.

Effets sociaux et économiques

Modération du prix du pétrole
World Energy Outlook 2006 de l’Agence internationale de l’énergie conclut que la demande croissante de pétrole, si elle n’était pas contrôlée, accentuerait la vulnérabilité des pays consommateurs face à une grave perturbation de l’offre et au choc des prix qui en résulte. Le rapport a suggéré que les biocarburants pourraient un jour constituer une alternative viable, mais également que « les implications de l’utilisation des biocarburants pour la sécurité mondiale ainsi que pour la santé économique, environnementale et publique doivent encore être évaluées ».

Selon Francisco Blanch, stratège en produits de base pour Merrill Lynch, le pétrole brut s’échangerait 15% plus cher et l’essence coûterait jusqu’à 25% plus cher, sans les biocarburants.Gordon Quaiattini, président de l’Association canadienne des carburants renouvelables, a affirmé qu’une offre saine de sources d’énergie de remplacement contribuerait à lutter contre les hausses fulgurantes du prix de l’essence.

Débat « nourriture contre carburant »
L’alimentation par rapport aux combustibles est le débat sur le risque de détournement de terres agricoles ou de cultures pour la production de biocarburants au détriment de l’approvisionnement alimentaire à l’échelle mondiale. Le débat porte essentiellement sur la possibilité que les agriculteurs accroissent leur production de ces cultures, souvent grâce à des incitatifs gouvernementaux, leur temps et leurs terres s’écartent d’autres types de cultures autres que les biocarburants, ce qui entraîne une hausse du prix des cultures autres que les biocarburants. diminution de la production.Par conséquent, non seulement la demande en denrées de base, comme le maïs et le manioc, augmente-t-elle pour soutenir la majorité des pauvres dans le monde, mais elle peut également faire augmenter le prix des cultures restantes que ces personnes auraient autrement besoin d’utiliser pour compléter leur régime alimentaire. Une étude récente réalisée pour le Centre international pour le commerce et le développement durable montre que l’expansion de l’éthanol aux États-Unis impulsée par le marché a fait augmenter les prix du maïs de 21% en 2009, par rapport à ce qu’ils auraient été si la production d’éthanol avait été gelée aux niveaux de 2004. Une étude de novembre 2011 indique que les biocarburants, leur production et leurs subventions sont les principales causes des chocs des prix agricoles. Le contre-argument inclut des considérations sur le type de maïs utilisé dans les biocarburants, le maïs de grande culture étant souvent impropre à la consommation humaine; la partie du maïs utilisée dans l’éthanol, la partie amidon; et l’effet négatif de la hausse des prix du maïs et des céréales sur le bien-être du gouvernement pour ces produits. Le débat « nourriture contre carburant » ou « nourriture ou carburant » fait l’objet d’une controverse internationale, avec un désaccord quant à son importance, à sa cause, à ses effets et à ce qui peut ou doit être fait à ce sujet.

Réduction de la pauvreté
Des chercheurs de l’Overseas Development Institute ont fait valoir que les biocarburants pourraient contribuer à réduire la pauvreté dans les pays en développement, grâce à la création d’emplois, à la multiplication de la croissance économique et à la stabilisation des prix du pétrole (de nombreux pays en développement sont des importateurs nets de pétrole). Toutefois, ce potentiel est qualifié de « fragile » et réduit lorsque la production de matières premières tend à être importante ou à exercer des pressions sur des ressources agricoles limitées: investissement en capital, terres, eau et coût net de la nourriture pour les pauvres.

En ce qui concerne le potentiel de réduction ou d’exacerbation de la pauvreté, les biocarburants reposent sur bon nombre des mêmes lacunes en matière de politique, de réglementation ou d’investissement qui empêchent l’agriculture de réduire la pauvreté. Étant donné que nombre de ces lacunes nécessitent des améliorations des politiques au niveau national plutôt que mondial, elles plaident en faveur d’une analyse pays par pays des effets potentiels des biocarburants sur la pauvreté. Cela concernerait, entre autres, les systèmes d’administration des terres, la coordination des marchés et la priorisation des investissements dans le biodiesel, dans la mesure où ils « génèrent plus de main-d’œuvre, ont des coûts de transport inférieurs et utilisent une technologie plus simple ».Des réductions des droits de douane sur les importations de biocarburants, quel que soit leur pays d’origine, sont également nécessaires, notamment en raison de l’efficacité accrue de la production de biocarburants dans des pays tels que le Brésil.

Production durable de biocarburants
Des politiques et des instruments économiques responsables contribueraient à garantir la durabilité de la commercialisation des biocarburants, y compris le développement de nouvelles technologies cellulosiques. La commercialisation responsable des biocarburants représente une occasion d’améliorer les perspectives économiques durables en Afrique, en Amérique latine et en Asie appauvrie.

Effets sur l’environnement

Erosion des sols et déforestation
La déforestation à grande échelle d’arbres matures (contribuant à éliminer le CO2 grâce à la photosynthèse – bien meilleure que la canne à sucre ou la plupart des autres matières premières pour biocarburants) contribue à l’érosion des sols, au réchauffement planétaire non durable des niveaux de gaz à effet de serre, à la perte d’habitat et à la réduction précieuse biodiversité (tant sur terre que dans les océans). La demande de biocarburants a conduit à défricher des terres pour les plantations de palmiers à huile. En Indonésie seulement, plus de 9 400 000 acres (38 000 km2) de forêts ont été converties en plantations depuis 1996.

Une partie de la biomasse doit être conservée sur place pour soutenir les ressources en sol.Normalement, ce sera sous la forme de biomasse brute, mais la biomasse traitée est également une option. Si la biomasse exportée est utilisée pour produire du gaz de synthèse, le processus peut être utilisé pour coproduire du biochar, un charbon à basse température utilisé comme amendement du sol pour augmenter la matière organique du sol à un degré peu pratique avec des formes moins récalcitrantes de carbone organique. Pour que la coproduction de biocharbon soit largement adoptée, la valeur d’amendement du sol et de séquestration du carbone du charbon co-produit doit dépasser sa valeur nette en tant que source d’énergie.

Certains commentateurs affirment que l’élimination de la biomasse cellulosique supplémentaire pour la production de biocarburants appauvrira davantage les sols.

Effet sur les ressources en eau
L’utilisation accrue des biocarburants exerce une pression croissante sur les ressources en eau d’au moins deux manières: l’utilisation de l’eau pour l’irrigation des cultures utilisées comme matières premières pour la production de biodiesel; et l’utilisation de l’eau dans la production de biocarburants dans les raffineries, principalement pour l’ébullition et le refroidissement.

Dans de nombreuses régions du monde, une irrigation supplémentaire ou complète est nécessaire pour cultiver les matières premières. Par exemple, si la moitié des besoins en eau des cultures sont couverts par l’irrigation et l’autre par la pluie, environ 860 litres d’eau sont nécessaires pour produire un litre d’éthanol. Cependant, aux États-Unis, 5 à 15% seulement de l’eau nécessaire au maïs provient de l’irrigation, tandis que 85% à 95% provient des précipitations naturelles.

Aux États-Unis, le nombre d’usines d’éthanol a presque triplé, passant de 50 en 2000 à environ 140 en 2008. Une soixantaine d’autres sont en construction et de nombreuses autres sont prévues. Des résidents contestent des projets dans des tribunaux du Missouri (où l’eau provient de l’aquifère d’Ozark), dans l’Iowa, dans le Nebraska et au Kansas (qui tirent tous l’eau de l’aquifère non renouvelable d’Ogallala), dans le centre de l’Illinois (où l’eau provient de la Mahomet Aquifer) et du Minnesota.

Par exemple, les quatre cultures d’éthanol: maïs, canne à sucre, sorgho doux et pin produisent une énergie nette. Cependant, augmenter la production afin de respecter les exigences de la loi américaine sur l’indépendance énergétique et la sécurité des carburants renouvelables d’ici à 2022 aurait de lourdes conséquences pour les États de Floride et de Géorgie. Le sorgho sucré, qui a réalisé le meilleur des quatre, augmenterait de près de 25% le nombre de retraits d’eau douce dans les deux États.

la pollution
Le formaldéhyde, l’acétaldéhyde et d’autres aldéhydes sont produits lorsque les alcools sont oxydés.Lorsque seulement un mélange d’éthanol à 10% est ajouté à l’essence (comme c’est souvent le cas dans l’essence américaine E10 et ailleurs), les émissions d’aldéhyde augmentent de 40%. Certains résultats d’étude sont toutefois contradictoires, et réduire le taux d’acétaldéhyde en abaissant la teneur en soufre des mélanges de biocarburants. Le biodiesel en combustion émet également des aldéhydes et d’autres composés aromatiques potentiellement dangereux qui ne sont pas réglementés par les lois sur les émissions.

De nombreux aldéhydes sont toxiques pour les cellules vivantes. Le formaldéhyde réticule de manière irréversible les acides aminés protéiques, qui produisent la chair dure des corps embaumés.À des concentrations élevées dans un espace clos, le formaldéhyde peut être un irritant respiratoire important causant des saignements de nez, une détresse respiratoire, une maladie pulmonaire et des maux de tête persistants. L’acétaldéhyde, qui est produit dans le corps par les buveurs d’alcool et qui se trouve dans la bouche des fumeurs et de ceux dont l’hygiène buccale est médiocre, est cancérigène et mutagène.

L’Union européenne a interdit les produits contenant du formaldéhyde, en raison de ses caractéristiques cancérogènes documentées. La US Environmental Protection Agency a qualifié le formaldéhyde de cause probable de cancer chez l’homme.

Le Brésil brûle des quantités importantes de biocarburant éthanol. Des études par chromatographie en phase gazeuse ont été effectuées sur l’air ambiant à São Paulo, au Brésil, et comparées à Osaka, au Japon, qui ne brûle pas d’éthanol. Le formaldéhyde atmosphérique était 160% plus élevé au Brésil et l’acétaldéhyde était 260% plus élevé.

Problèmes techniques

Efficacité énergétique et bilan énergétique
En dépit de sa proclamation occasionnelle en tant que carburant «vert», les biocarburants de première génération, principalement l’éthanol, ne sont pas dépourvus de leurs propres émissions de GES. Bien que l’éthanol produise moins d’émissions globales de GES que l’essence, sa production reste un processus énergivore avec des effets secondaires. L’essence produit généralement 8,91 kg de CO2 par gallon, contre 8,02 kg de CO2 par gallon pour l’éthanol E10 et 1,34 kg de CO2 par gallon pour l’éthanol E85. Basé sur une étude de Dias de Oliveira et al. (2005), l’éthanol à base de maïs nécessite 65,02 gigajoules (GJ) d’énergie par hectare (ha) et produit environ 1236,72 kg par ha de dioxyde de carbone (CO2), tandis que l’éthanol à base de canne à sucre nécessite 42,43 GJ / ha et génère 2268,26 kg / ha de CO2 dans l’hypothèse d’une production d’énergie non neutre en carbone. Ces émissions proviennent de la production agricole, des cultures et de la transformation de l’éthanol. Une fois que l’éthanol est mélangé à de l’essence, il en résulte une économie de carbone d’environ 0,89 kg de CO2 par gallon consommé (USDOE, 2011a).

Viabilité économique
Du point de vue de la production, le miscanthus peut produire 742 gallons d’éthanol par acre de terre, soit presque deux fois plus que le maïs (399 gal / acre, en supposant un rendement moyen de 145 boisseaux par acre dans le cas d’une rotation normale maïs-soja). autant que la tige de maïs (165 gal / acre) et le panic raide (214 gal / acre). Les coûts de production constituent un obstacle majeur à la mise en œuvre à grande échelle des biocarburants de deuxième génération, et la demande du marché dépendra principalement de la compétitivité de leurs prix par rapport à l’éthanol de maïs et à l’essence. À cette époque, les coûts de la conversion des combustibles cellulosiques, à 1,46 dollar le gallon, étaient environ deux fois plus élevés que ceux de l’éthanol à base de maïs, à 0,78 dollar le gallon. Les biocarburants cellulosiques tirés de la tige de maïs et du miscanthus coûtaient respectivement 24% et 29% de plus que l’éthanol de maïs, et le biocarburant de panic raide coûte plus de deux fois plus cher que l’éthanol de maïs.

Émission de dioxyde de carbone
Les biocarburants et les autres formes d’énergies renouvelables se veulent neutres en carbone, voire négatifs en carbone. La neutralité carbone signifie que le carbone libéré lors de l’utilisation du combustible, par exemple lors de la combustion pour le transport de l’électricité ou de la production d’électricité, est réabsorbé et équilibré par le carbone absorbé par la croissance de nouvelles plantes. Ces plantes sont ensuite récoltées pour constituer le prochain lot de carburant. Les carburants neutres en carbone n’entraînent aucune augmentation nette de la contribution humaine aux niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, ce qui réduit les contributions humaines au réchauffement de la planète. Un objectif carbone négatif est atteint lorsqu’une partie de la biomasse est utilisée pour la séquestration du carbone. Calculer exactement la quantité de gaz à effet de serre (GES) produite lors de la combustion de biocarburants est un processus complexe et inexact, qui dépend beaucoup de la méthode de production du carburant et des autres hypothèses retenues dans le calcul.

Les émissions de carbone (empreinte carbone) produites par les biocarburants sont calculées à l’aide d’une technique appelée analyse du cycle de vie (ACV). Cette méthode utilise une approche « du berceau au tombeau » ou du « puits aux roues » pour calculer la quantité totale de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre émis lors de la production de biocarburant, de la mise en terre des semences à l’utilisation du carburant dans les voitures et les camions. De nombreuses analyses du cycle de vie ont été réalisées pour différents biocarburants, avec des résultats très différents. Plusieurs analyses approfondies des biocarburants ont montré que les biocarburants de première génération peuvent réduire les émissions de carbone, les économies dépendantes de la matière première utilisée, et que les biocarburants de deuxième génération peuvent générer des économies encore plus importantes par rapport aux combustibles fossiles. Cependant, ces études ne tenaient pas compte des émissions dues à la fixation de l’azote ni des émissions supplémentaires de carbone résultant de changements indirects dans l’utilisation des sols. En outre, de nombreuses études d’ACV n’ont pas analysé l’effet des produits de substitution susceptibles de remplacer les produits actuels à base de biomasse sur le marché. Dans le cas du pétrole brut brut, une matière première utilisée dans la fabrication de produits chimiques dérivés du pin et actuellement détournée pour être utilisée dans les biocarburants, une analyse du cycle de vie a révélé que l’empreinte carbone globale des produits chimiques dérivés du pin produits à partir de CTO était 50% moins importante que celle des produits de substitution. Dans la même situation, l’utilisation d’un biocarburant pour remplacer des combustibles fossiles est contrebalancée. En outre, l’étude a montré que les combustibles fossiles ne sont pas réduits lorsque les CTO sont détournés vers l’utilisation de biocarburants et que les produits de substitution consomment de manière disproportionnée plus d’énergie. Cette réorientation affectera négativement un secteur qui contribue de manière significative à l’économie mondiale, produisant chaque année dans le monde plus de 3 milliards de livres de produits chimiques de pin dans des raffineries complexes de haute technologie et fournissant des emplois directs et indirects à des dizaines de milliers de travailleurs.

Un article publié en février 2008 dans Sciencexpress par une équipe dirigée par Searchinger de l’Université de Princeton concluait que jadis considérés comme des changements indirects d’affectation des sols dans l’évaluation du cycle de vie des biocarburants utilisés pour remplacer l’essence, les économies de carbone augmentaient les émissions de carbone. par rapport à l’essence de 93 et ​​50 pour cent respectivement. Un deuxième article publié dans le même numéro de Sciencexpress, par une équipe de Fargione de The Nature Conservancy, a révélé qu’une dette carbone est créée lorsque des terres naturelles sont défrichées et converties en production de biocarburants et en production agricole lorsque les terres agricoles sont détournées vers la production de biocarburants, cette dette de carbone s’applique à la fois aux changements d’utilisation des sols directs et indirects.

Les études Searchinger et Fargione ont suscité une attention particulière dans les médias populaires et les revues scientifiques. La méthodologie a toutefois suscité des critiques. Wang et Haq, du Laboratoire national d’Argonne, ont posté une lettre publique et envoyé leurs critiques sur le document Searchinger à Letters to Science. Une autre critique de Kline et Dale du laboratoire national d’Oak Ridge a été publiée dans Letters to Science. Ils ont soutenu que Searchinger et al. et Fargione et al. « … ne soutiennent pas de manière adéquate leur affirmation selon laquelle les biocarburants sont à l’origine d’émissions élevées en raison d’un changement d’affectation des sols. L’industrie américaine des biocarburants a également réagi, affirmant dans une lettre publique que » l’étude Searchinger est clairement un « pire scénario » « analyse … » et que cette étude « repose sur une longue série d’hypothèses hautement subjectives … ».

La conception du moteur
Les modifications nécessaires pour faire fonctionner les moteurs à combustion interne au biocarburant dépendent du type de biocarburant utilisé, ainsi que du type de moteur utilisé. Par exemple, les moteurs à essence peuvent fonctionner sans aucune modification sur le biobutanol.Des modifications mineures sont toutefois nécessaires pour fonctionner au bioéthanol ou au biométhanol. Les moteurs diesel peuvent fonctionner avec ces derniers carburants, ainsi que sur les huiles végétales (moins chères). Toutefois, ce dernier n’est possible que lorsque le moteur a été prévu avec injection indirecte. Si aucune injection indirecte n’est présente, le moteur doit donc en être équipé.

Campagnes
Un certain nombre d’ONG environnementales militent contre la production de biocarburants en tant qu’alternative à grande échelle aux combustibles fossiles. Par exemple, les Amis de la Terre affirment que « la précipitation actuelle pour développer les agrocarburants (ou biocarburants) à grande échelle est mal conçue et contribuera à un commerce déjà non durable sans résoudre les problèmes de changement climatique ou de sécurité énergétique ». Certains groupes environnementaux traditionnels considèrent les biocarburants comme une étape importante vers le ralentissement ou l’arrêt du changement climatique mondial. Cependant, les groupes de défense de l’environnement soutiennent généralement que la production de biocarburants peut menacer l’environnement si elle n’est pas réalisée de manière durable. Cette constatation a été corroborée par des rapports de l’ONU, du GIEC et d’autres groupes environnementaux et sociaux plus modestes tels que le BEE et la Banque Sarasin, qui restent généralement négatifs à l’égard des biocarburants.

En conséquence, les organisations gouvernementales et environnementales s’opposent aux biocarburants fabriqués de manière non durable (préférant par conséquent certaines sources d’huile comme le jatropha et la lignocellulose à l’huile de palme) et demandent un soutien mondial à cet égard. En outre, outre le soutien à ces biocarburants plus durables, les organisations environnementales se réorientent vers de nouvelles technologies n’utilisant pas de moteurs à combustion interne tels que l’hydrogène et l’air comprimé.

Plusieurs initiatives de normalisation et de certification ont été mises en place sur le thème des biocarburants. La « Table ronde sur les biocarburants durables » est une initiative internationale qui réunit des agriculteurs, des entreprises, des gouvernements, des organisations non gouvernementales et des scientifiques intéressés par la durabilité de la production et de la distribution de biocarburants. En 2008, la table ronde a élaboré une série de principes et de critères pour la production durable de biocarburants au moyen de réunions, de téléconférences et de discussions en ligne. Dans le même esprit, la norme Bonsucro a été développée en tant que certificat métrique pour les produits et les chaînes d’approvisionnement, à la suite d’une initiative multipartite permanente axée sur les produits de la canne à sucre, y compris l’éthanol.

La fabrication accrue de biocarburants nécessitera de plus en plus de terres agricoles. Les procédés de biocarburants de deuxième et troisième génération peuvent atténuer la pression exercée sur les terres, car ils peuvent utiliser la biomasse résiduelle et les sources de biomasse existantes (non exploitées) telles que les résidus de récolte et potentiellement même les algues marines.

Dans certaines régions du monde, la demande croissante d’aliments et la demande croissante de biocarburants sont à l’origine de la déforestation et menacent la biodiversité. L’exemple le mieux rapporté est l’expansion des plantations de palmiers à huile en Malaisie et en Indonésie, où la forêt tropicale est en train d’être détruite pour créer de nouvelles plantations de palmiers à huile. Il est important de noter que 90% de l’huile de palme produite en Malaisie est utilisée par l’industrie alimentaire. les biocarburants ne peuvent donc être tenus pour seuls responsables de cette déforestation. Il existe un besoin urgent de production durable d’huile de palme pour les industries de l’alimentation et des carburants; L’huile de palme est utilisée dans une grande variété de produits alimentaires. La table ronde sur les biocarburants durables s’emploie à définir des critères, des normes et des processus visant à promouvoir les biocarburants produits de manière durable. L’huile de palme est également utilisée dans la fabrication de détergents, ainsi que dans la production d’électricité et de chaleur, tant en Asie que dans le monde (le Royaume-Uni brûle de l’huile de palme dans des centrales à charbon pour produire de l’électricité).

Une surface importante sera probablement consacrée à la canne à sucre dans les années à venir, à mesure que la demande d’éthanol augmentera dans le monde entier. L’expansion des plantations de canne à sucre exercera des pressions sur les écosystèmes indigènes sensibles à l’environnement, y compris la forêt vierge, en Amérique du Sud. Dans les écosystèmes forestiers, ces effets eux-mêmes vont saper les avantages climatiques des carburants de remplacement, en plus de représenter une menace majeure pour la biodiversité mondiale.

Bien que l’on considère généralement que les biocarburants améliorent la production nette de carbone, le biodiesel et d’autres carburants génèrent une pollution atmosphérique locale, notamment les oxydes d’azote, principale cause du smog.