Bien que nous ayons déjà discuté des cadres gouvernementaux axés sur les efforts de décarbonisation, il est essentiel de se concentrer sur l'un des principaux contributeurs aux émissions : le transport. Plusieurs politiques visant à réduire les émissions du secteur des transports sont en place, comme la promotion des véhicules électriques. Cependant, une autre solution de longue date est l'utilisation des biocarburants.

Les décideurs politiques du monde entier insistent sur la nécessité d'inciter leurs citoyens à passer aux véhicules électriques pour réduire leur empreinte carbone. Cependant, cela ne se déroule pas comme prévu, car les prix élevés des VE et le manque d'infrastructures de recharge constituent des obstacles à cette transition. En conséquence, l'élan des ventes de véhicules électriques ralentit au niveau mondial, ce qui peut indiquer que les consommateurs ne sont peut-être pas encore prêts à passer aux VE (Goldman Sachs, 2024). Il faudra peut-être du temps avant que le passage aux VE ne se concrétise, car les consommateurs attendent une baisse des prix avec l'arrivée de nouveaux modèles sur le marché et l'installation de plus de stations de recharge. En attendant, comment pouvons-nous réduire les émissions des véhicules à moteur à combustion interne (ICE) ? Les biocarburants représentent une alternative plus durable aux combustibles fossiles. Ils sont déjà utilisés, mais peuvent encore être optimisés pour atteindre une décarbonisation plus importante du transport.

De quoi se compose le biocarburant ?

Le biocarburant est un carburant produit à partir de cultures agricoles ou de déchets organiques. Il est en fait composé de plusieurs sources qui sont classées en trois générations. Le biocarburant de première génération est fabriqué à partir d'aliments pour animaux ou de cultures vivrières telles que le maïs, le blé, la betterave sucrière, la canne à sucre et les huiles de graines. Le biocarburant de deuxième génération est dérivé de cultures non alimentaires, notamment de résidus agricoles, de résidus forestiers et d'autres déchets. Le biocarburant de troisième génération est produit à partir de microalgues par transestérification conventionnelle, un processus de bioraffinage chimique typique qui convertit les lipides d'algues en biodiesel.

Les types de biocarburants disponibles comprennent l'éthanol, le biodiesel et le biogaz, qui peuvent être produits à partir de n'importe laquelle des sources mentionnées et sont classés en fonction de la source de production. Le biodiesel, par exemple, est qualifié de biodiesel de deuxième génération s'il est dérivé d'huiles de cuisson usagées et de graisses animales. L'éthanol, le biodiesel et le biogaz sont largement utilisés comme alternatives aux carburants fossiles pour alimenter les véhicules. Quelles sont les différences entre ces trois types de carburants ?

L'éthanol
L'éthanol est principalement produit dans le monde entier par la fermentation du sucre contenu dans l'amidon de céréales telles que le maïs, le sorgho, l'orge et le sucre de la canne à sucre et de la betterave sucrière. Composé d'oxygène, d'hydrogène et de carbone, l'éthanol est le premier carburant renouvelable du Canada. Il est produit par la fermentation du sucre ou la conversion de l'amidon des céréales. Il est généralement mélangé à de l'essence contenant jusqu'à 10 % d'éthanol (E10). Si la plupart des véhicules fabriqués après 2001 peuvent fonctionner avec du carburant E10, il existe des véhicules équipés de moteurs polycarburants conçus pour fonctionner avec jusqu'à 85 % d'éthanol (E85).

Le biodiesel
Le biodiesel est un carburant alternatif pour les moteurs diesel, fabriqué à partir d'huiles végétales, d'huiles de cuisson usagées et de graisses animales, entre autres. Le biodiesel pur (B100) est généralement mélangé au diesel à différentes concentrations (Bn). Le B5 (jusqu'à 5 % de biodiesel) et le B20 (de 6 à 20 % de biodiesel) sont les deux mélanges les plus courants utilisés comme carburant pour les véhicules.
Biogaz
Le biogaz est produit par la décomposition de matières organiques telles que les déchets alimentaires et les déchets animaux. Il se compose de méthane et de dioxyde de carbone, mais peut également contenir de petites quantités de sulfure d'hydrogène, de siloxanes et un peu d'humidité. Il subit un processus appelé digestion anaérobie, au cours duquel les micro-organismes sont décomposés en l'absence d'oxygène. Pour l'utiliser comme carburant, un processus supplémentaire est nécessaire, impliquant une purification et une amélioration pour éliminer le CO2 et le convertir en biométhane.

La filière de production de biocarburant comprend généralement la culture et la collecte des matières premières, l'amélioration des matières premières, puis un processus de conversion. Ces étapes sont toutes reliées par le transport par camion, train et expédition maritime.

Processus de production des biocarburants

Les gouvernements nationaux et d'autres instances dirigeantes ont étudié la faisabilité des biocarburants en tant qu'alternative durable aux combustibles fossiles, en particulier pour les modes de transport qui ne peuvent pas s'appuyer sur l'électrification. Le transport étant une source importante d'émissions de carbone, des pays comme les États-Unis et l'Union européenne ont imposé leurs propres politiques - les normes sur les carburants à faible teneur en carbone et la directive sur les énergies renouvelables (RED), respectivement - pour contribuer à renforcer la décarbonisation du transport. D'ici 2028, l'Agence internationale de l'énergie prévoit que les biocarburants représenteront près de 60 % de la demande de pétrole évitée et le reste de la demande d'électricité renouvelable. Voyons comment le biogaz est durable en termes d'impact sur l'environnement, d'évolutivité et d'efficacité.

Dans quelle mesure les biocarburants sont-ils durables ?

Impact sur l'environnement

Il est évident que l'utilisation de biocarburants en remplacement de combustibles fossiles a permis de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. L'un des avantages des biocarburants par rapport aux combustibles fossiles purs est qu'ils produisent peu ou pas d'émissions à l'échappement. Les émissions du biodiesel à 100 % (B100) sont inférieures de 74 % à celles du diesel de pétrole (Alternative Fuels Data Center, n.d.). Le biométhane utilisé comme carburant pour les transports permet également de réduire les émissions de GES de 60 à 80 % par rapport à l'essence. Une étude a également montré que l'intensité carbone de l'éthanol sur l'ensemble de son cycle de vie est inférieure d'environ 46 % à celle de l'essence (Renewable Fuels Association, 2022). Un autre avantage est que les biocarburants sont fabriqués à partir de ressources renouvelables et, en particulier, le biodiesel est biodégradable (le biodiesel pur se dégrade plus rapidement que le diesel de pétrole).

Il existe toujours des risques possibles d'augmentation des émissions de gaz à effet de serre provenant de la production et de l'application d'engrais azotés synthétiques, d'autres pratiques agricoles, de changements directs et indirects dans l'utilisation des sols pour la production de matières premières, y compris la dégradation des sols, des forêts, des ressources en eau et des écosystèmes. Un autre problème serait les impacts involontaires sur la biodiversité et les prix des denrées alimentaires en raison de la demande de cultures. Les biocarburants pourraient être considérés comme des carburants véritablement propres s'ils étaient produits à partir de déchets organiques et de cultures résilientes cultivées sur des terres incultes et produites à l'aide d'énergies renouvelables. La R&D en Europe a pris des mesures à cet égard en se concentrant sur le développement de technologies de deuxième génération qui utilisent des huiles et des graisses usagées, des résidus agricoles, de la biomasse forestière ou des cultures énergétiques, qui devraient être cultivées sur des terres marginales et nécessiter moins d'engrais et d'intrants (ETIP, n.d.).

Évolutivité

La demande de biocarburants devrait augmenter de 39 % entre 2023 et 2028 par rapport aux cinq dernières périodes, soit 38 milliards de litres. D'ici 2028, la demande en biocarburants devrait avoisiner les 200 milliards de litres. La majeure partie de cette demande provient de grands pays émergents tels que le Brésil, l'Indonésie et l'Inde. Cette situation est justifiée par le riche potentiel de ces pays en matière de matières premières, par l'augmentation de la demande dans le secteur des transports et par les politiques rigoureuses qu'ils appliquent en matière de biocarburants. Dans les économies émergentes, le biocarburant pourrait devenir l'une des principales options de décarbonisation compte tenu des obstacles à l'adoption des véhicules électriques, en particulier dans les pays où l'approvisionnement en électricité est instable.

La production de biocarburants dans le monde a progressivement augmenté, passant de 180 000 barils équivalent pétrole par jour en 2000 à 1,9 million de barils équivalent pétrole par jour en 2022 (Statista, 2024). Toutefois, la production de biocarburants est encore loin d'atteindre les objectifs du scénario « zéro net ». Le défi réside dans la production de biocarburants, car il faudra d'énormes quantités de terres pour produire des cultures conventionnelles comme le maïs ou le soja. Les cultures sont la principale source de production de biocarburants, mais compte tenu des problèmes liés à leur production, les résidus agricoles et forestiers ainsi que les déchets solides peuvent être utilisés pour la production de biocarburants. Les décideurs politiques et les organismes gouvernementaux doivent maintenant explorer les technologies innovantes qui peuvent développer et utiliser ces résidus et ces déchets. De cette manière, l'économie circulaire est pratiquée et nous évitons davantage d'émissions.

Efficacité

L'efficacité des moteurs des véhicules fonctionnant aux biocarburants est mesurée à travers des facteurs tels que la composition du carburant, la conception du moteur et les conditions de fonctionnement. On observe une légère diminution de l'efficacité énergétique pour les mélanges éthanol-essence en raison de la densité énergétique plus faible de l'éthanol par rapport à l'essence pure. En revanche, le taux d'octane plus élevé de l'éthanol permet une compression accrue et une combustion plus efficace dans certains moteurs, compensant ainsi certaines pertes d'énergie.

Les véhicules fonctionnant au biodiesel ont une puissance similaire à celle des véhicules diesel conventionnels. Le biodiesel peut améliorer la performance et la lubrification du moteur, mais réduit légèrement l'économie de carburant d'environ 2 à 8 %. Aux États-Unis, les bus, camions et véhicules militaires fonctionnent avec des mélanges de carburant contenant jusqu'à 20 % de biodiesel, car le biodiesel pur est vulnérable à la dégradation par temps froid et peut causer des complications dans les moteurs des véhicules plus anciens.

Bien que les inconvénients directs de l'utilisation de biocarburants par rapport à l'essence ordinaire puissent être négligeables, les compromis résident dans leurs impacts plus larges sur la qualité de l'air, la santé humaine et la préservation de la biodiversité.

Il y a certainement plusieurs avantages à utiliser des biocarburants pour les véhicules, mais le défi réside dans le développement de solutions intelligentes qui augmenteront leur approvisionnement, maintiendront leur impact positif et les établiront comme une source de carburant fiable, tout en utilisant les résidus de ressources et en réduisant les émissions de carbone.

Comment libérer tout le potentiel des biocarburants ?

Il pourrait être difficile d'atteindre les objectifs du scénario « zéro net » sans améliorations massives de la production et de l'utilisation des biocarburants. Ce sont là quelques points que les décideurs politiques devraient prendre en considération pour aider à libérer tout le potentiel des biocarburants.

Impact sur l'environnement :

La dégradation de l'utilisation des sols est une préoccupation importante dans la production de biocarburants. Pour y remédier, les décideurs politiques pourraient envisager d'allouer une partie des terres agricoles des fournisseurs de denrées alimentaires à la production de biocarburants. Cette mesure devrait être assortie de limites strictes concernant les matières premières, afin de garantir que la production de biocarburants reste dans les limites de l'utilisation autorisée des terres, tout en préservant la stabilité de l'approvisionnement alimentaire et l'accessibilité financière.
Les décideurs politiques peuvent également soutenir le développement de pratiques agricoles intelligentes parmi les innovateurs qui peuvent réduire les émissions de GES telles que le méthane grâce à des solutions d'élimination du carbone.

Évolutivité :

Il est important de développer la production de biocarburants à partir de sources de première génération, mais pour répondre à la demande future, les sources de deuxième et troisième génération doivent être explorées et développées davantage. Les organismes publics devraient adopter des stratégies similaires à celles de l'UE, en encourageant la recherche, le développement et l'investissement pour maximiser l'utilisation des déchets et des résidus pour la production de biocarburants.

Efficacité :

L'efficacité énergétique et l'économie sont des inconvénients qui expliquent pourquoi elles ne sont pas normalisées dans l'utilisation de l'essence pour les véhicules. Les matières premières de deuxième et troisième génération, telles que les déchets et les algues, sont considérées comme plus denses en énergie et plus efficaces. L'exploration de ces ressources pour la production de biocarburants pourrait améliorer de manière significative l'efficacité des carburants.
L'amélioration de l'économie de carburant peut nécessiter plusieurs essais de raffinage et de conversion des biocarburants, ainsi que des modifications de la conception des moteurs, afin de maximiser les avantages de ce carburant durable. Des allègements fiscaux ou des subventions visant à aider les fabricants à améliorer leurs activités pourraient permettre d'obtenir les meilleurs résultats en matière d'économie de carburant et de performances des moteurs.

Les biocarburants ont le potentiel de remplacer les combustibles fossiles en tant qu'élément clé de la stratégie mondiale de décarbonisation des transports. Si les biocarburants offrent des avantages prometteurs en termes d'impact sur l'environnement, d'évolutivité et d'efficacité, il reste des défis à relever. Les solutions mentionnées ci-dessus constituent un point de départ pour les décideurs politiques, mais une mise en œuvre réussie nécessitera un soutien substantiel de la part de multiples parties prenantes. Avec la coopération des décideurs politiques, des fabricants, des fournisseurs et des consommateurs, nous pouvons nous efforcer d'atteindre un avenir net zéro et de créer un système de transport plus propre et plus durable. GreenEco Investments s'associe à des entreprises qui proposent des solutions innovantes pour décarboniser les transports. Prenez contact avec nous pour savoir comment nous pouvons soutenir votre initiative.