Les biocarburants sont ils vraiment une solution écologique ?

La projection de l'énergie à long terme suggèrent que de grandes quantités de combustibles liquides à faible émission de carbone seront nécessaires d'ici 2050 pour répondre aux objectifs de changement climatique de la planète. . Cette étude tente d'élucider la situation grâce à une comparaison systématique des trois itinéraires à terme pour les biocarburants: une voie incrémental dans laquelle des progrès de bioraffineries existantes; une voie de transition dans laquelle est exploitée des installations de production existantes à traiter de petites quantités de matériaux cellulosique; et une voie Leapfrog qui se concentre sur des percées technologiques majeures dans l'exploitation des composés cellulosiques et d'algues par voies nouvelles. De cette discussion il se dégage un compromis entre le niveau de risque de l'investissement des réductions d'émissions de carbone aujourd'hui et à l'avenir.

Utilisant des projections de volume de CO2, et on se basant sur les documents California's Low Carbon Fuel Standard (LCFS) et Renewable Fuel Standard (RFS) pour estimer les réductions de CO2 correspondantes.

Les changements progressifs contribueront à accélérer les réductions de gaz à effet de serre. les modification Leapfrog conduisent à plus grand potentiel de réduction de gaz à effet de serre à long terme. Deux principales politiques en matière de biocarburants (RFS et LCFS) sont en grande partie de nature progressive consernant leurs application dans la production de biocarburants. les biocarburants transitoires offrent un risque moyen, voir important par rapport aux autres voies leapfrog et incrémentale.

dans cet article les auteurs estiment une légère baisse des émissions de GES de transport d'ici 2030 par rapport au niveau actuel. ce qui fait des biocarburants des alternatives à potentiels réduits . Si les biocarburants n'arrivent pas à réduire considérablement l'emmission de gaz, pourquoi les présenter comme alternative durable aux énergies fossiles ?

Dans cette rewiew, les auteurs reviennent sur une déclaration faite par Prof. Hartmut Michel dans un journal qui affirme ceci : “…the production of biofuels constitutes an extremely inefficient land use … We should not grow plants for biofuel production”. C’est-à-dire, la production de biocarburants constitue un usage des terres extrêmement inefficace, ne nous devrions pas cultiver de plantes pour la production de biocarburants. Il compare l’efficacité de la photosynthèse à convertir les radiations solaires (~6%) à celle des cellules photovoltaïques (~15%) et conclue que la combinaison cellule photovoltaïque/batterie électrique/moteur électrique utilise les terres disponible 600 fois mieux que la combinaison biomasse/biocarburant/moteur à combustion. Les auteurs trouvent cette affirmation erronée, applicable seulement à certaines situations limitées et particulièrement défavorables et publient donc cette rewiew afin d’analyser la question de l’utilisation des terres de manière plus large et pertinente, en revenant sur la comparaison du photovoltaïque et des biocarburants, puis en commentant les exigences des terres et leur disponibilité pour la production de biocarburant en se concentrant uniquement sur la culture de la canne à sucre pour produire du bioéthanol et de l’électricité.
D’abord si on compare les surfaces nécessaires pour produire 1 TJ d’énergie utile à la mobilité, pour le photovoltaïque on a 0.150 ha/TJ et pour le bioéthanol 21 ha/TJ. Effectivement cela représente une différence énorme de rentabilité, puisque pour produire la même quantité d’énergie, le bioéthanol occupe 140 fois plus de place que le photovoltaïque. Ça reste toutefois en dessous des 600 fois déclaré par H.Michel. De plus ces estimations restent loin de la réalité car il y a beaucoup de facteurs qu'elles ne prennent pas en compte. En effet le rendement énergétique du bioéthanol peut être amélioré significativement en valorisant les coproduits du bioéthanol de sucre de canne. Ainsi en utilisant ces coproduits pour produire de la chaleur et de l’électricité, la rentabilité passe de 21 ha/TJ à 3.0 ha/TJ ce qui représente une amélioration considérable. Selon eux, on doit également prendre en compte l’amélioration potentielle de la productivité des champs de canne à sucre, qui serait bien en dessous de leur potentiel maximum proposé par Good and Bell (1980).
Les auteurs considèrent qu’il faut également considérer l’Analyse du Cycle de Vie (LCA) de la production entière de l’énergie utilisable pour la mobilité, depuis la source jusqu’au roues. Ainsi si on considère l’Energy Return Factor, égal à une quantité d’énergie produite lors de la consommation finale/quantité d’énergie fournie pour produire cette forme d’énergie, l’ERF du photovoltaïque est compris entre 4 et 8 et celui du bioéthanol à base de sucre de canne est supérieur à 8. En utilisant cette approche c’est le bioéthanol qui est plus rentable énergétiquement, et ceci est dû au fait que c’est la production de batterie pour stocker l’électricité qui est très coûteuse énergétiquement et qui fait baisser l’ERF du photovoltaïque.
Ils abordent ensuite la question qui est à la base du problème du ratio énergie fournie/surface occupée, qui est : Y a-t-il assez de surface libre pour la production de biodiésel ?
En effet c’est une des principales reproches faite au biocarburants de 1er génération qui utilisent des surfaces cultivables : ils rentrent en compétition avec la production alimentaire et peuvent donc représenter un danger pour la sécurité alimentaire des pays. D’autant qu’avec l’augmentation mondiale de la population, la production alimentaire va devoir augmenter également. A ce problème, les auteurs proposent répondent qu’en intensifiant l’agriculture, c’est-à-dire en produisant plus sur une même surface, il est possible d’assurer à la fois les besoins alimentaire et la production de biocarburants si cela est fait en utilisant de manière rationnelle les ressources naturelles de chaque pays.

Le fait que les auteurs fassent tous partis d'instituts brésilien et que le brésil soit un gros producteur de bioéthanol à partir de sucre de canne n'est probablement pas anodin par rapport au fait que cet article apporte des arguments en faveur de ce bioéthanol

Cette rewiew apporte un point de vue intéressant au débat car elle permet de comparer l’efficacité énergétique des biocarburants avec une autre énergie renouvelable. En effet la légitimité des biocarburants comme solution écologique doit également se questionner en les comparants à d’autres énergies renouvelables afin de savoir qu’elle est la plus intéressante énergétiquement, économiquement et écologiquement. Ici les auteurs nous démontrent que malgré la mauvaise réputation des biocarburants d’un point de vue efficacité énergétique, si on compare l’analyse du cycle de vie entier de ceux-ci avec celui de l’électricité photovoltaïque, ils sont finalement plus avantageux.
Je trouve cependant que la solution que proposent les auteurs aux problèmes d’occupation des terres cultivable semble un peu trop simpliste, et selon moi ce problème ne peut pas être résolu si facilement qu’en proposant une intensification agricole qui peut être difficile à réaliser et avoir de gros impacts.

Néanmoins beaucoup d’autres aspects intéressants ne sont pas abordés ici. Comme la prise en compte du bilan carbone de ces 2 types d’énergie renouvelable, de leur impact local sur l’environnement. Il serait également intéressant de faire les mêmes comparaisons pour d’autre type de biocarburants comme ceux à base d’algues, ou à base de lignine/cellulose mais aussi pour d’autres types d’énergie renouvelable afin d’avoir une vision plus globale.

La législation américaine sur la production des biocarburants, propose leur production à partir de céréales, ce qui aurait des conséquence néfaste du point de vue écologique notamment l'émission des gaz à effet de serre et touche aussi à la sécurité alimentaire dans le monde. l'utilisation des Matières premières cellulosiques comme alternative sur des terres marginales peuvent avoir rendement positif sur l'environnement et pourraient améliorer le bilan énergétique.
Toutefois, la disponibilité des terres marginales pour la production de la matière première cellulosique, et les émissions de gaz à effet de serre résultant (GES), reste incertain. le potentiel de terres marginales dans dix États américains du Midwest pour produire des quantités importantes de biomasse et en même temps réduire les émissions de GES est évalué.

les auteurs ont établie une évaluation comparatives sur 20 ans, des GES et leurs balances de six systèmes de rotation de cultures destinés à la production de biocarburants, y compris la succession végétale native, ces systèmes sont répliqués dans le sud-ouest du Michigan, USA. ils ont comparé les émissions de GES de la productivité de la succession végétale et celles des cultures annuelles et pérennes cultivé à une localisation à fertilité modérée. sans tenir compte des cout indirects de carbone.

Ensuite ils sont établis le potentiel des succession végétale à produire des biocarburant sur des terres marginales dans des régions de 10 états du Midwesten utilisant un modèle quantitatif de productivité de culture de la succession végétale.

l'établissement de la succession végétale a permis une atténuation des émission des gaz à effet de serre en comparaison aux cultures destinées à l'alimentation. la fertilisation permet une production de 6365 gigajoules.hectar^-1.année^-1 d'énergie alors que la rotation de cultures en produit environ 4161 et permettent une atténuation des émissions des gaz à effet de serre plus faible de 13%.
les auteurs suggèrent que 11 million d'héctars de succession végétale permet de produire 21 gigalitres d'éthanol par an ce qui permet d'optimiser la production d'environ 25% en 2022 par la conversion de la cellulose en bio-éthanol.

cet article apporte une alternative au problème de la compétition des terre et propose d'exploiter les terres marginales pour la production des biocarburant et en exploitant la cellulose des cultures autres que celles destinée à l'alimentation. Ce genre de culture permettrai aussi une atténuation des émissions de gaz à effet de serre.

Dans cet article, 2 grands paramètres sont pris en compte à savoir les terres cultivables, les émissions de gaz à effet de serre et la pollution notamment la pollution azotée. Cependant, il ne tient pas compte et les auteurs le mentionne bien dans leur analyse de l'énergie nécessaire à l'irrigation et de sa qualité et de la biodiversité.

Dans cette rewiew, les auteurs font une analyse le cycle de vie (Life Cycle Analysis) des biocarburants algaux depuis les bassins jusqu’au roues. L’analyse du cycle de vie est un moyen d’évaluer les impacts environnementaux globaux d’un produit, d’une entreprise, etc … Dans notre cas pour chaque étape du processus de production des biocarburants sont calculés les flux entrants et sortants du système, que ce soit pour les gaz à effets de serre, l’apport en énergie fossile ou la consommation d’eau douce.
D’une manière générale les résultats d’une analyse de cycle de vie peuvent varier de manière importante d’une étude à l’autre car ils dépendent des facteurs qui sont pris en compte dans le calcul et de la limite dans laquelle est défini le système. C’est également le cas pour les biocarburants algaux et les auteurs précisent donc qu’il y a une grande variabilité suivant les technologies utilisées, la productivité estimée, la teneur en lipide des algues, les coproduits considérés et leur valorisation, etc …
Les auteurs précisent que les estimations sont faites à partir des résultats obtenus dans des programmes pilotes en laboratoire et qu’il y a encore beaucoup d’effort à faire pour obtenir ces mêmes résultats à une échelle industrielle.
Ils énumèrent ensuite les facteurs qu’ils ont pris en compte pour simuler les différents scénarios d’analyse de cycle de vie. Il précise d’abord que la situation géographique du site de production est importante puisqu’elle influence la présence de CO2 à proximité, d’eau saumâtre, la radiation solaire, et la saisonnalité.
Ils font l’hypothèse que l’usine est construite sur un terrain déjà dégradé, qu’elle est proche d’une usine à charbon dont elle peut réutiliser les dégagements de CO2, et que les cultures d’algues sont faites dans des bassins ouverts.
Ils comparent ensuite l’efficacité énergétique, l’empreinte carbone, et la consommation d’eau douce pour différentes méthodes d’extraction de l’huile : par séchage, extraction humide ou encore sécrétion par les algues. Ils établissent 3 niveaux d’efficacités technologiques pour les processus : bas, nominal et haut.
Ils trouvent que l’extraction nominale par séchage a un apport d’énergie net positif, c’est-à-dire que la quantité d’énergie fossile apportée pour produire 1 litre de biodiesel est supérieure à l’énergie contenu dans ce litre de biodiesel. C’est par contre l’inverse en utilisant une méthode d’extraction nominale humide. En effet les NER (c’est-à-dire la quantité d’énergie contenue dans une unité de biodiésel/L’énergie fossile totale requise à la source pour produire une unité de biodiésel) du biodiésel produit par extraction par séchage et par extraction humide valent respectivement 0.3 et 2.5.
Ils expliquent ensuite les différentes méthodes pour réduire les dégagements de gaz à effet de serre lors des différents processus de production. Le pourcentage de lipides contenu dans les algues, la source d’approvisionnement en eau pour les bassins de culture ainsi que l’efficacité du mélange du milieu de culture peuvent avoir un fort impact sur le dégagement des gaz à effets de serre.
L’utilisation d’eau de rejets municipaux pour alimenter les bassins, le recyclage des eaux résiduelles de culture comme fertilisant, des techniques d’extraction par séchage solaire sont toutes des méthodes qui pourraient réduire les émissions de gaz à effet de serre lors de la production.
Ainsi l’utilisation de biocarburants algaux peut réduire les émissions de gaz à effet de serre par rapport aux énergies fossiles si les bonnes technologies sont utilisées mais peuvent également les augmenter en cas de développement non approprié.
En ce qui concerne la consommation d’eau douce, la nature de l’eau utilisée pour alimenter les bassins a un très fort impact sur la consommation d’eau douce. Ainsi quand les bassins sont alimentés par de l’eau saumâtre, la consommation d’eau douce est similaire à celle pour produire du pétrole.

On voit que sur les 8 auteurs de cette revue, 4 font partie du laboratoire «ExxonMobil Research and Engineering Company » qui appartient à Exxonmobil, société pétrolière et gazière. Ils peuvent donc parallèlement aux intérêts de cet entreprise, avoir des intérêts à favoriser les biocarburants à bases d’algues, et à favoriser certaines formes de production de biocarburants algaux par rapports à d’autres.

Cet article nous montre quels sont les impacts écologiques des biocarburants algaux suivant les technologies. Cela nous permet de voir que l’efficacité environnementale de ces biocarburants dépend beaucoup du type de technologies utilisées. On voit que si des efforts de développement technologique ne sont pas effectués, et que les biocarburants à bases sont produits industriellement avec les technologies actuelles, l’empreinte carbone de ceux-ci pourrait être pire que celle des énergies fossiles, alors que c’est l’inverse si le nécessaire est fait. Cela permet d’éclairer la controverse sur le fait que l’avantage à développer des biocarburants sur le long terme dépend de l’investissement qu’on y fait.

Les productions agricoles qui au-delà de leur utilisation en alimentation, peuvent servir de biocarburants. Cependant, une compétition notamment en terme de balance énergétique est déclarée entre le domaine de l’alimentation et de l’energie quant à l’exploitation des terres agricoles. L'alternative de l'utilisation des algues comme matière première pour la bioconversion en biocarburants et est limitée principalement par la disponibilité des micro-organismes malléable pouvant métaboliser l'alginate.

1- Une enzyme ALY sécrétée par un système de sécrétion construit permettant sa libération directement dans le milieu extracellulaire au contact du substrat est exprimée chez E. coli.
2- Ingénierie de la voie métabolique pour le transport et le métabolisme des oligomères d'alginate dans E. coli , un fragment de 30kpb comportant les gènes du métabolisme de l'alginate dans le génome de V. splendidus. Une bibliothèque de fosmide et des expériences de biologie fonctionnelle sont ensuite réalisées sur les différentes ORF afin de déterminer les voies impliquées.
3- L'expression de gènes accessoires pour améliorer l'utilisation de l'alginate, des ORF sont explorées pouvant etre impliquées dans le métabolisme de l'aliginate.
4- Fermentation de l'éthanol à partir de macroalgues en utilisant E. coli après l'introduction des gènes du métabolisme de l'alginate dans le chromosome de E. coli, sa performance pour la production d'éthanol directement à partir de macroalgues est évaluée.

1- ALY montre une activité très élevée lors des 10 premières heures de la croissance avec une présence plus élevée dans le surnagent. Ce qui indique que ALY est efficacement sécrétée dans le milieu, avec peu restant sur la surface de la cellule ou à l'intérieur de la cellule.
2- L'ensemble ces résultats suggèrent que la dégradation des différents oligomères d'alginate est plus efficace lorsque les trois enzymes Oal qui fonctionnent comme des oligoalginate lyases sont présentes.
3- Ces composants génétiques accessoires permettent ainsi l'utilisation complète des oligomères de l'alginate.
4- la voie de l'aliginate joue un role important dans l'equilibre redx du milieu intracellulaire par la consommation de l'excès d'équivalents réducteurs générés par le catabolisme du mannitol, en facilitant la dégradation simultanée d'alginate et son assimilation. la construction peut efficacement fermenter tous les sucres dans les macroalgues en éthanol.

Dans cette études, une découverte d'un fragment de 36 kpb qui code les gènes du métabolisme et du transport de l'alginate dans génome de vibrio splendidus . Son intégration par génie génétique dans E.coli ainsi qu'un système conçu pour une sécrétion extracellulaire, permet la production de bioéthanol à partir de macroalgues.
N'utilisant pas de cultures destinées à la nutrition, cela permet de répondre à la problématique de compétition entre la nutrition et l’énergie.

Avec l’épuisement des stocks d’énergies fossiles et la prise de conscience de leur responsabilité dans le réchauffement climatique, il devient important de se tourner vers des énergies renouvelables afin de remplacer le pétrole. Cependant pour être séduisante ces nouvelles énergies doivent être compétitive économiquement par rapport au pétrole.
Les biocarburants dits de 3éme génération ou sont produits à partir d’algues dont on extrait des lipides pour produire du biodiésel par transestérification ou de la bio-essence par distillation ou « cracking ».
Les biocarburants à base d’algues semblent être actuellement les biocarburants les plus rentables en terme de rendement par rapport à la surface puisque puisqu’ils faudrait selon l’estimation de cette rewiew environ 30 millions d’hectare d’installation pour remplacer totalement le pétrole aux états unis, soit moins de 4 % de la surface du pays contre 24 % de la surface dans le cas où on utiliserait de l’huile de palme. Cela a donc une implication importante en matière d’usage de terres, puisqu’un des principaux reproches faits aux biocarburants de 1er mais aussi de 2nd génération est d’occuper des surfaces de terres cultivables qui ne sont alors plus disponible pour l’agriculture. Malgré le fait que la culture de ces biocarburants à base d’algues soit grandement consommatrice d’eau, elle présente l’avantage de pouvoir utiliser des eaux de rejet ou encore de l’eau salée, ne mobilisant ainsi pas d’eau potable
Cependant malgré tous ces avantages les biocarburants à base d’algues ne sont pas encore compétitif par rapport au prix du pétrole mais ça ne peut que s’inverser avec le temps, puisque le pétrole s’épuisant, son prix va augmenter, alors que celui des biocarburants ne devrait faire que baisser si les moyens nécessaire sont mis en place pour les développer.
La rewiew dresse ici une liste des différents points où des efforts de recherche et de développement à cibler afin d’améliorer le rendement final des biocarburants à base d’algues.
Ils expliquent d’abord les différents modes de culture possible :

• Agricole : Les algues sont cultivées dans des bassins ouverts, cela a l’avantage d’être peu coûteux en installation mais présente également plus de difficultés liées au fait que l’environnement est beaucoup moins contrôlable
• Industriel : les algues sont cultivées dans des photoréacteurs, à la lumière du soleil ou en utilisant des LEDs. Dans ce cas le rendement est meilleur, mais le prix de production est beaucoup plus élevé Finalement en comparant rendement pur et prix de production, les auteurs tirent la conclusion que le prix du litre de biocarburant à base d’algue reste moins cher dans le cas d’une production en bassins ouverts.

Ensuite ils nous expliquent que pour continuer à augmenter le rendement , il y a un gros travail à faire de domestication des algues, comme il a été fait historiquement avec les plantes cultivées en agriculture. C’est-à-dire qu’il faut développer des variétés qui soient bien adaptées à certaines conditions environnementales qui varient selon les climats et les saisons. Elles doivent permettre de remplir/améliorer un certain nombre de fonctions comme une meilleure efficacité de photosynthèse, augmenter la teneur des algues en lipides, être résistante aux pathogènes, etc ... Pour cela les auteurs proposent d’utiliser des méthodes « classiques » de croisement mais également des méthodes de transgénèse.
Il faudrait également selon eux améliorer des processus plus technique comme le recyclage des nutriments et des déchets de production ainsi que les processus de récolte et d’extraction des lipides.
Ils concluent en disant qu’il reste encore beaucoup d’amélioration à apporter pour une commercialisation à grande échelle mais que cela en vaut la peine puisque ces biocarburants à base représentent de réels avantages.

Cette revue me semble rigoureuse. Les chiffres donnés sont référencés. De plus cet article a été publié dans Nature, un journal renommé, ce qui même si ça ne doit pas effacé l’esprit critique du lecteur, reste un gage de qualité. Cependant il est probable que cette rewiew ne soit pas objective sur tous ces points, puisqu’un des auteurs, Stephen P. Mayfield, est un des fondateurs de l’entreprise Sapphyre Energy qui produit de l’huile à partir d’algue et qui a donc des intérêts à promouvoir les avantages des biocarburants à base d’algue.

Cette rewiew nous éclaire sur la faisabilité du développement des biocarburants à base d’algues. En effet elle nous donne des informations sur le type d’infrastructure qui peuvent être mise en place pour produire ces biocarburants. Elle nous renseigne surtout sur les efforts à mettre en place pour que ces biocarburants puissent être commercialisés et remplacent le pétrole. Elle évoque également les avantages de cette 3ème génération de biocarburants par rapport aux précédentes. Elle apporte des arguments en faveur de leur développement et présentent donc ces biocarburants comme une solution écologique faisable pour remplacer les énergies fossiles liquides utilisées dans le transport. Malheureusement elle ne compare pas l’efficacité, la faisabilité et l’impact écologique des biocarburants à bases d’algues avec d’autres formes d’énergie renouvelable non liquides comme par exemple l’électricité produite par de l’éolien ou des panneaux solaires.

Les états de l’UE ont adopté une directive en 2009 visant à intégrer 10% de biocarburants dans les transports d’ici 2020.
Actuellement, biocarburants de 1ère génération, utilisant les organes de réserves des plantes vivrières dont 2 filières : bioéthanol (betterave et blé) et biodiesel (colza)
Critiqué pour 3 raisons : solution coûteuse aux états, le bilan d’émission de GES sur l’ensemble du cycle de vie des biocarburants par rapport aux équivalents fossiles est incertain et controversé, et potentielle compétition avec le marché de l’alimentaire.
Nécessité de biocarburants de 2nde génération (prévu entre 2015 et 2020): utilisation de tous types de biomasse végétale, rendement à l’hectare plus élevé, meilleur bilan environnemental

D’après le Commissariat à l’Énergie Atomique (Dupont et alii, 2008), la voie la plus prometteuse à l’heure actuelle est celle de la production de gazole de synthèse par la voie BtL (Biomass to Liquids).
C’est cette voie qui est étudiée dans l’article
Les technologies de production de gazole de synthèse sont encore immatures et la production industrielle n’est pas prévue avant 2020
Il est cependant possible d’estimer ces coûts (objet de l’article) à partir des données issues des projets pilotes et de les comparer aux coûts de production des carburants fossiles
Pas pris en compte: achat du terrain pour installer l’usine, urbanisation et démantèlement. Calcul des coûts repose sur hypothèses de prix d’achat des matières premières en 2020. Enfin, les progrès techniques devraient faire baisser les prix de ces technologies d’ici 2020, mais pas pris en compte.
Deux scénarios divergeant sont envisagés : un scénario central à prix élevés et un scénario favorable à prix moins importants

Les estimations montrent que les prix, quelques soit le scénario et la méthode de production, sont au-dessus du carburant fossile. Ces coûts de production élevés se justifient notamment par l’achat de la biomasse, l’investissement, et les coûts électriques. Dans le scénario central, les coûts sont proches du double du carburant fossile. Dans le scénario favorable, les coûts de production du biocarburant sont légèrement au-dessus du carburant fossile. Cependant, pour les auteurs ce second scénario est très peu probable (notamment parce qu’il faudrait l’existence simultanée d’un coût élevé du baril de pétrole et d’un faible coût de biomasse).
Cependant, les émissions de GES évitées grâce aux biocarburants de 2nde génération par rapport aux carburants fossiles, permettent de calculer un coût d’abattement qui va donc réduire le coût de production de ces biocarburants. Néanmoins, le calcul de ce coût d’abattement reste incertain (trop de variabilité dans les résultats des calculs)

CCL -> Le manque de maturité des technologies de seconde génération rend difficile d’estimer les coûts de production qui y sont liés. A la vue des objectifs européens fixés pour 2020, un soutien à la recherche sur ces procédés de production paraît essentiel.
Les bilans environnementaux sont largement meilleurs avec ces technologies 2nde génération (sauf pour le bioéthanol à partir de canne à sucre brésilienne)

les objectifs fixés pour les biocarburants par l'Union européenne (UE), et concomitamment, les incitations financières énormes qui ont été attribuées aux industriels des biocarburants, et qui constituent ensemble un puissant moteur pour les biocarburants industriels. En 2006, l'industrie des biocarburants de l'UE était déjà aidée par des exemptions fiscales et des subventions agricoles pour une somme 4,4 milliards d’€. En 2008, les Etats membres de l'UE se sont engagés sur un objectif de 10 pour cent des carburants destinés au transport à partir de sources renouvelables (par exemple, les biocarburants) d'ici à 2020. Si le même niveau de subventions continue, l'industrie concernée recevrait annuellement 13,7 milliards d’€. Si tous les objectifs mondiaux pour les biocarburants devaient être atteints, les prix alimentaires pourraient augmenter jusqu'à 76 pour cent supplémentaires d'ici à 2020, en laissant encore mourir de faim environ 600 millions de personnes supplémentaires. ActionAid et l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture, FAO, estime qu'en 2008-2009, 125 millions de tonnes de céréales ont été détournées vers la production de biocarburants. En 2010, plus de céréales (1.107 millions de tonnes) ont été détournées dans l'alimentation animale et dans les utilisations industrielles au lieu de nourrir les populations (1.013 millions de tonnes). Dans l'ensemble, les prix alimentaires mondiaux ont augmenté de 75 pour cent de 2006 à la mi- 2008, mais les prix pour les céréales alimentaires de base (comme le blé, le riz et le maïs) ont augmenté de 126 pour cent à cette période.

Dans cet article l'auteur revient sur les rapports accablants confortent des opinions critiques selon lesquelles les biocarburants industriels sont responsables de la crise alimentaire et de la faim dans le monde et ce qui place les biocarburant dans le rang des alternatives négatives.

Les biocarburants de 1ère génération ont fait de nombreuses polémiques, notamment pour leur mise en compétition avec la production alimentaire mais aussi textile. Il semble que cela a engendré une augmentation des prix des aliments issus de cultures céréalières et du textile. Une seconde génération de biocarburants est donc apparue.
Les objectifs de cette synthèse sont d’examiner l’état actuel du développement technologique des biocarburants de seconde génération, d’évaluer et de comparer les coûts de production, de définir les politiques afin de surmonter les contraintes, de supporter le développement et le déploiement des biocarburants, et de déterminer les futurs défis à atteindre si une commercialisation à grande échelle se met en place.
Les biocarburants ont pour avantage de réduire la dépendance sur les importations de pétrole. Ils représentent un défi majeur pour le passage à une énergie plus durable, qui dégage moins de GES et qui permet une sécurité de l’approvisionnement énergétique.
Ces biocarburants 2G sont produits selon deux voies différentes : la voie biochimique et la voie thermochimique. Ils utilisent de la matière ligno-cellulosique, comme les résidus de bois ou les déchets organiques des villes. Ce stock n’est cependant pas disponible partout et toute l’année, il est alors supplémenté par des cultures dédiées soient à la production de cette matière ligno-cellulosique, soient à la production d’huile (palme et colza).
Ces carburants 2G présentent toujours des problèmes, les procédés de production sont encore immatures (mais il y a un potentiel d’amélioration de la production et de réduction des coûts), les coûts sont encore largement au-dessus du prix actuel du pétrole, la logistique pour l’approvisionnement en matière première tout au long de l’année est encore problématique.
Les auteurs mettent donc l’accent sur la nécessité de continuer à injecter des financements dans la recherche pour développer ces technologies, tout en étant couplé avec des politiques favorisant leur développement. Ces objectifs doivent être atteints dans la prochaine décennie pour une commercialisation à grande échelle.

Cette synthèse sur les biocarburants de seconde génération semble rigoureuse, elle est bien présentée et bien illustrée. Les références sont nombreuses, beaucoup sont des références produites par des groupes comme l’IEA (International Energy Agency), l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), la GBEP (Global Bioenergy Partnership), OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development), etc. Cela témoigne donc d’un effort considérable de synthèse des connaissances actuelles sur le sujet. Cette synthèse est citée 623 fois (en décembre 2015) et elle paraît dans la revue scientifique Elsevier.

Cette review confirme des éléments déjà mentionnés dans d’autres reviews et articles comme le prix élevé des biocarburants par rapport au prix du pétrole, la nécessité de continuer à développer ces technologies, d’améliorer les procédés, la logistique... Cette synthèse apporte cependant un élément nouveau : la nécessité de la mise en place de politiques permettant le développement et le passage à ces nouvelles technologies.

Les solutions alternatives au pétrole provoquent un accroissement de la demande en biocarburants issus de cultures de maïs, de canne à sucre, de soja et de palmier à huile. En conséquent, les écosystèmes non perturbés sont convertis pour la production de biocarburants. Ce défrichement devrait être accéléré avec l'augmentation de la demande en matières ligno-cellulosiques. Il vient alors s’ajouter aux terres agricoles dédiées à la production alimentaire, des terres agricoles dédiées à la production de biocarburants.

Cet article vise à quantifier la dette de carbone résultant de la conversion d’écosystèmes non perturbés (forêts amazonniennes brésiliennes, 2 cerrados brésiliennes, forêts tropicales humides indonésiennes, tourbières indonésiennes ou malaisiennes, prairies des Etats-Unis) en terres permettant la production de biocarburants. Ces cas illustrent alors les impacts de la conversion des habitats.
L'Indonésie et la Malaisie sont les producteurs d’huile de palme les plus importants au monde. Les forêts et les tourbières sont converties en culture pour assurer la demande.
Au brésil, les forêts amazoniennes sont converties pour assurer la demande en soja et les cerrados sont converties pour produire de la canne à sucre et du soja.
Les prairies de l’Amérique du nord sont converties en champs de maïs.
Les dettes en carbone ont été estimées en calculant la quantité de CO2 libérée de la biomasse et des sols.

Les résultats montrent qu’une conversion d’écosystème résulte dans une large dette en carbone (dont l'unité s'exprime en années nécessaires pour revenir à l'équilibre et ainsi combler la dette engendrée).
L’utilisation de biocarburant issu de la conversion de forêts tropicales en Malaisie en culture de palmiers à huile a un impact en termes d’émission de GES largement supérieur au pétrole fossile. Les résultats sont encore plus alarmants lorsqu’il s’agit de la conversion des tourbières. La dette de carbone est très longue à être amortie (plus de 840 ans).
Les résultats de cette étude montrent donc que si les biocarburants proviennent d’écosystèmes non perturbés converties en terres dédiées à la production, les émissions nettes de GES sont alors bien supérieures que le pétrole fossile. N’importe quelle stratégie pour réduire les GES utilisant des terres converties à la production de biocarburants est alors contre productive.

Cet article, parut dans la revue Science, a beaucoup été cité (2973 citations en décembre 2015), certainement parce qu'il remet en question le côté "écologique" des biocarburants si ils ont été produits sur terres converties pour cette production. L'article est rigoureux et synthétique.

Si les biocarburants sont censés aider à atténuer les effets du changement climatique, il est alors nécessaire de prendre en considération la terre utilisée à la production. Des terres agricoles dégradées ou abandonnées devraient être utilisées à la production de biocarburants, permettant alors de réduire la destruction des habitats et les émissions de GES. En revanche, si les terres utilisées à cette production sont des écosystèmes non perturbés qui ont été convertis en terres arables, les émissions de GES sont alors bien supérieures au pétrole fossile.

Pour étudier les effets potentiels de l’utilisation accrue des biocarburants, les auteurs ont évalué des analyses représentatives de l’éthanol-carburant. Ces études menées ont indiqué que les technologies de production d’éthanol à partir de culture de maïs ont des émissions de gaz à effet de serre semblable à celle de l’essence. Cependant, de nombreux effets environnementaux importants sont observés avec la production de biocarburant et sont mal connus. L’utilisation à grande échelle d’éthanol pour la production de bioéthanol présente un danger pour l’environnement et l’alternative dans ce cas est l’utilisation de la technologie cellulosique.

Pour l’analyse directe et significative des données et des hypothèses à travers d'un ensemble d’études, les auteurs ont développé un groupe d’énergie et de ressources (ERG) et un modèle d’analyse ( EBAMM) (biocarburant méta-analyses model )afin de reproduire les résultats nets d’énergies ; en plus de l’énergie nette. Les auteurs ont calculé les entrées d’énergies primaires et les dégagements à effets de serre (GES).

Les résultats observés montrent que les valeurs obtenues avec l’analyse GES sont similaires pour la production à éthanol et la production des carburants fossiles.

Il est important de signaler que la performance réelle varié d'un endroit à l'autre et que ces valeurs reflètent une absence de mesures incitatives pour le contrôle des émissions de GES.

la production de biocarburant a un effet néfaste pour l’environnement notamment dans le dégagement de gaz à effet de serre, ce qui propulse les biocarburant dans une limite négative quant à leurs utilisation comme alternative aux carburants pétroliers.

Au vu de la diminution des ressources fossiles et l’augmentation des émissions à effet de serre, des mesures ont été prises dans le cadre du développement durable afin de trouver des solutions à ce problème. L'utilisation de cultures telles que le mais pour produire l'éthanol soulève des préoccupations écologique, nutritionnelles et éthiques.

1- La balance énergétique
Il n'est actuellement pas certain que la production d'éthanol conduise à un gain net d'énergie. Dans cette étude, on rapporte que la production d'éthanol est un procédé ayant un apport énergétique négatif. D'une part les terres agricoles destinées à l' exploitation dans le cadre de l'industrie du bioéthanol déclare une compétition aux cultures destinée à l'alimentation, en terme de superficies occupée, d'irrigation et d'énergie d'entretien. De plus que le bénéfice des agriculteurs est minime.
d'une autre part, Le processus de fermentation et de distillation requiert un fort apport énergétique notamment en énergie fossile et ignore la nécessité de réduire l'énergie fossile.

2- Impactes environnementaux

Les coûts environnementaux de la pollution liés à la production de l’éthanol sont repris en écobilan, en plus de l’accroissement de la pollution liées aux engrais chimiques, pesticides, érosion dues à l’agriculture intensive notamment les cultures de mais qui sont plus érosives que bien d'autres cultures et à consommation de terre destinées aux cultures et sa contribution a l’effet de serre n’est finalement pas nulle.

3- Production d’éthanol
L'auteur rappelle que les approbateur à la production des biocarburants ignorent l'énergie que consomme la production du mais hybride et l'énergie consommée par la machinerie agricole et l'irrigation mais met le poids sur l'impact environnemental notamment que 5 millions d'hectares de terres consacrées aux cultures de mais serait requis pour satisfaire la demande d'une année de transport aux USA ce qui va induire une augmentation des polluants environnementaux avec tout ce que cela implique en terme d'insecticides , d'herbicides et d'engrais.

4- nourriture ou issues énergétiques
la réalisation des cultures pour le bio-éthanol, privilégier l'agriculture à des fins de production biocarburants plutôt qu'à des fins alimentaires n'est pas sans poser de problèmes au vu de la pénurie alimentaire actuelle.

Conclusion
l'évaluation du processus et l'analyses des intrants de la production du bioéthanol ont permis de conclure que la production d'éthanol produit un bilan énergétique négatif de 29%. L'alternative présentée n'est pas une source d'énergie durable dans l'espace et dans le temps et de son système global de production entraîne une dégradation sérieuse de l'environnement.

Cette revue Pimentel connu pour son opposition complète à la production de biocarburant, considérant le bilan énergétique et écologique conclue que la production de bio-éthanol conduit à un bilan énergétique négatif alors que d'autres arrivent à une conclusion inverse. Pimentel ne cite aucun avantage à la production des bioéthanols ce qui ne permet pas d'ouvrir de perspectives d'avenir en termes d'optimisation du rendement et d’espérer une amélioration de la production notamment au vu de l'avancée de la recherche.

Cette étude, prend en considération l'énergie nécessaire tout au long du processus de production allant de la plantation du mais à la fermentation et la distillation. bien que ne citant aucun avantage à la production et l'utilisation des biocarburants apporte un regard particulier et une considération globale sur le coût du procédés et la durabilité spacio-temporelle de cette alternative.