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Après s’être engagés tête baissée dans la promotion des agrocarburants, nos dirigeants doivent à présent faire face aux nombreux impacts négatifs de cette politique : concurrence avec la production alimentaire, accaparement des terres et déforestation dans les pays du Sud, augmentation des émissions de gaz à effet de serre… Devant cette situation, certains annoncent que de nouvelles filières de production de carburant à partir de biomasse – dites de 2e ou 3e génération – résoudront à terme les problèmes. Enfumage ou réalité ?
Dans une vidéo très optimiste, Exxon annonce son espoir de faire un jour rouler nos voitures à partir de carburants produits par des algues. Jugée trompeuse, cette publicité a du être retirée en Grande-Bretagne en 2011.
Pour voir plus clair dans les très nombreux problèmes liés aux agrocarburants et dans le potentiel de leurs successeurs annoncés, il faut se poser quelques questions simples et globales. Quels sont leurs besoins en termes de surface pour être cultivés ? Quelle quantité d’eau ces cultures nécessitent-t-elles ? Quels autres moyens (intrants, énergie, capital, travail) sont nécessaires et quelle production peut-on raisonnablement espérer ?
Quelques réponses à ces questions ont été données lors d’un récent colloque sur la biomasse organisé par l’AILg. A partir de micro-algues, on peut produire des algocarburants, aussi appelés biocarburants de 3e génération. Comme l’a montré Fabrice Franck, maître de recherche au FNRS, ces algocarburants suscitent de nombreuses recherches et certains espoirs, mais leurs limites sont réelles.
Les micro-algues sont des organismes monocellulaires qui se divisent et se dupliquent rapidement, jusqu’à 5 fois par jour, ou même plus, dans certains cas. Mises dans les bonnes conditions, elles peuvent produire des quantités intéressantes d’huile transformable en biodiesel, avec un rendement plus élevé que les cultures traditionnelles. Comme pour toutes les plantes, leur croissance consomme du CO2 pendant la photosynthèse. De plus, si on les aménage de manière adéquate, on peut utiliser des terres non cultivables pour leur production.
Il existe deux techniques pour la culture de micro-algues : à l’air libre, généralement dans des chenaux irrigués, ou en milieu confiné, dans des photobioréacteurs.
La culture à l’air libre présente des coûts d’installation et de maintenance plus faibles, ainsi qu’une plus faible consommation énergétique, mais elle permet d’atteindre une production et une densité cellulaire moins élevées que la culture en photobioréacteur. De plus, les pertes d’eau par évaporation sont importantes et les contacts avec l’air extérieur et les risques de contamination associés ne permettent d’utiliser que les rares espèces dont la culture monospécifique est stable.
Les photobioréacteurs permettent d’utiliser une palette plus vaste d’espèces car le milieu peut être contrôlé et les risques de contamination externes sont moindres. Par contre, leur coût d’installation est élevé (10 à 15 €/m2), comme leur maintenance. Ils consomment plus d’énergie pour la circulation d’eau et nécessitent un système de refroidissement pour maintenir la température appropriée.
Dans tous les cas, un apport en fertilisants et en CO2 est nécessaire, en plus de l’eau et de la lumière.
Au niveau de la productivité, Fabrice Franck estime qu’elle est surévaluée dans de nombreuses communications, même s’il est vrai qu’elle est supérieure à celle des cultures classiques. Les rendements actuels sont d’environ 60 tonnes de biomasse sèche par hectare par an en chenal et le double en photobioréacteur. Cela représente 1 à 3 % au niveau du rendement d’utilisation de l’énergie lumineuse. Pour les cultures classiques, on obtient 30 t/ha/an avec la canne à sucre, soit moins de 1 % de rendement énergétique.
Il est possible d’augmenter ces rendements, en travaillant sur les conditions de culture ou sur les souches d’algues utilisées (éventuellement génétiquement modifiées). Mais il existe une limite théorique pour l’efficacité d’utilisation de l’énergie lumineuse par la photosynthèse à environ 10 %, ce qui correspond à 400 t/ha/an. Et il ne faut pas oublier que l’huile extractible ne correspond qu’à une fraction de cette biomasse. A titre de comparaison, le rendement des panneaux photovoltaïques est actuellement d’environ 20 %.
Pour remplacer la consommation belge de pétrole – environ 20 millions de tonnes par an – avec des algocarburants, il faudrait – en considérant le rendement théorique maximal – recouvrir une superficie équivalente à 2 ou 3 provinces belges de photobioréacteurs[En considérant un apport énergétique solaire de 1000 kWh/m2/an, selon [http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:SolarGIS-Solar-map-Europe-fr.png et un rendement de production d’huile compris entre 20 et 50 % de la biomasse sèche]].
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On le voit : pour une production équivalente, les algocarburants utiliseront moins d’espace que les agrocarburants. L’amélioration qui peut être obtenue ne peut cependant suffire pour remplacer le pétrole à large échelle de manière réaliste. La raison est simple : l’énergie du pétrole que nous consommons en une année est issue d’une accumulation végétale qui s’est opérée pendant des centaines de milliers d’années. On ne peut, même en poussant la photosynthèse à son maximum, obtenir des quantités comparables d’énergie sur base de cultures annuelles, sans y sacrifier des surfaces disproportionnées.
La question de l’échelle reste déterminante, comme pour les agrocarburants et les premiers rapports critiques commencent à paraître, notamment concernant le bilan CO2 des algocarburants. Des pistes pourraient cependant s’avérer intéressantes, comme la production d’algocarburants à une échelle modeste en association avec des sites industriels émetteurs de CO2, ou avec des sites de retraitement d’eaux usées, riches en azote. Ces perspectives devront être validées ou invalidées par les recherches en cours.
En conclusion du colloque de l’AILg, le professeur Germain soulignait que pour arriver à une société bas carbone à l’horizon 2050, il sera impératif de faire preuve de discernement : beaucoup de solutions sont proposées, mais toutes n’ont pas la même pertinence et les moyens sont limités. Il ne sera pas possible de développer toutes les filières, non seulement parce que nos moyens financiers sont limités, mais encore plus fondamentalement parce que les moyens humains et les compétences le sont aussi. On ne peut plus se permettre d’aller dans une voie sans issue, comme on l’a fait avec les agrocarburants.
En miroir de cette analyse, il y a l’invitation à tous ceux qui ont des moyens, des compétences ou du talent, à ne pas les gaspiller dans de fausses solutions.
