2de édition Juillet 2005 Prix du diesel (€/litre)
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2de édition Juillet 2005 Prix du diesel (€/litre)
1,1 Prix du diesel (€/litre) 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 Juin 2003 Juin 2004 Juin 2005 2de édition Juillet 2005 Ce rapport a été réalisé dans le cadre des projets "Filière Agriculture et Ressources Renouvelables en Wallonie" (en abrégé FARR-Wal) et "Facilitateur biocarburants", avec le soutien du Ministère de la Région wallonne – Direction Générale de l’Agriculture – Direction Générale des Technologies, de la Recherche et de l’Energie Jean-Marc Jossart Pierre Nijskens Marie-Sylvie Remacle UCL – Laboratoire ECAV e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Les biocarburants en Wallonie Avec le soutien du Ministère de la Région wallonne – Direction Générale de l’Agriculture – Direction Générale des Technologies, de la Recherche et de l’Energie. UCL – laboratoire ECAV – Croix du Sud, 2 bte 11 – 1348 Louvain-la-Neuve Jean-Marc Jossart - [email protected] - Tél/fax : 010/47 34 55 Pierre Nijskens - [email protected] Tél : 010/47 38 18 Marie-Sylvie Remacle - [email protected] Web : www.valbiom.be 2 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Table des matières Résumé ....................................................................................................................................... 8 1. Introduction .......................................................................................................................... 14 2. Aspects techniques ............................................................................................................... 15 2.1. Types de biocarburants.................................................................................................. 15 2.2. Biodiesel........................................................................................................................ 17 2.2.1. Extraction et raffinage industriels de l’huile .......................................................... 17 2.2.2. Composition des huiles et caractéristiques............................................................. 19 2.2.3. La transestérification .............................................................................................. 20 2.2.4. Utilisation dans les moteurs ................................................................................... 22 2.3. Huile végétale brute ...................................................................................................... 24 2.3.1. Extraction artisanale de l’huile............................................................................... 24 2.3.2. Utilisation dans les moteurs ................................................................................... 26 2.4. Bioéthanol ..................................................................................................................... 32 2.4.1. Production d’éthanol et d’ETBE ............................................................................ 32 2.4.2. Utilisation dans les moteurs ................................................................................... 33 3. Aspects environnementaux .................................................................................................. 36 3.1. Bilan énergétique........................................................................................................... 36 3.1.1. Colza – biodiesel .................................................................................................... 36 3.1.2. Colza – huile pure .................................................................................................. 40 3.1.3. Betterave – bioéthanol............................................................................................ 41 3.1.4. Froment – bioéthanol ............................................................................................. 42 3.2. Effet de serre ................................................................................................................. 43 3.2.1. Biodiesel................................................................................................................. 43 3.2.2. Huile végétale......................................................................................................... 45 3.2.3. Comparaison des biocarburants ............................................................................. 45 3.3. Impact des cultures agricoles ........................................................................................ 46 3.4. Emission des moteurs.................................................................................................... 47 3.4.1. Biodiesel................................................................................................................. 47 3.4.2. Ethanol ................................................................................................................... 48 3.4.3. Le programme Auto-Oil......................................................................................... 49 3.5. Analyse du cycle de vie................................................................................................. 51 4. Aspects économiques ........................................................................................................... 58 4.1. Prix des carburants fossiles ........................................................................................... 58 4.2. Biodiesel........................................................................................................................ 59 4.3. Ethanol .......................................................................................................................... 65 4.4. Rentabilité agricole ....................................................................................................... 68 4.4.1. Rentabilité de la culture du colza ........................................................................... 68 4.4.2. Huile pure carburant............................................................................................... 69 4.4.3. Rentabilité de la culture de froment ....................................................................... 74 4.4.4. Rentabilité de la culture de betteraves.................................................................... 74 4.4.5. Rentabilité comparée des cultures de colza, froment, betteraves et jachère .......... 75 5. Situation en Europe .............................................................................................................. 77 5.1. Aspects réglementaires.................................................................................................. 77 5.1.1. Energie ................................................................................................................... 77 5.1.2. Fiscalité .................................................................................................................. 78 5.1.3. Agriculture ............................................................................................................. 79 5.2. Production et utilisation en Europe et ailleurs .............................................................. 80 3 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 6. Mise en œuvre en Région wallonne ..................................................................................... 93 6.1. Energie .......................................................................................................................... 93 6.2. Economie et emplois ..................................................................................................... 97 6.3. Agriculture .................................................................................................................... 98 6.3.1. Potentiel agricole.................................................................................................... 98 6.3.2. Intérêt de l’agriculture.......................................................................................... 101 6.4. Gaz à effet de serre...................................................................................................... 102 6.5. Défiscalisation ............................................................................................................. 104 7. Références .......................................................................................................................... 106 Unités, valeurs énergétiques................................................................................................... 114 Tableau 1 : Critères d’évaluation de carburants alternatifs [48]. ............................................. 16 Tableau 2 : Caractéristiques de l'huile et des methyl-esters en fonction de l'origine [108] ..... 20 Tableau 3 : Caractéristiques des carburants ............................................................................. 21 Tableau 4 : Prénorme DIN 51605 pour la production d’huile carburant ................................. 27 Tableau 5 : Analyse de l'huile produite dans le projet TriCof [117]........................................ 29 Tableau 6 : Rendement de production de diverses cultures [2] ............................................... 33 Tableau 7 : Caractéristiques des carburants [2, 78] ................................................................. 34 Tableau 8 : Intrants de la culture du colza ............................................................................... 37 Tableau 9 : Estimation de la consommation de carburant pour la culture du colza................. 37 Tableau 10 : Rendement du colza sur les cinq dernières années [34]...................................... 37 Tableau 11 :Données utiles au calcul du bilan et du ratio énergétiques du biodiesel .............. 39 Tableau 12 : Ratio énergétique d'usage pour la production de biodiesel à partir de colza ...... 40 Tableau 13 : Ratio énergétique d'usage pour la production d'huile de colza ........................... 41 Tableau 14 : Intrants de la culture du colza, émissions spécifiques et émission finale de CO2 de la culture ...................................................................................................................... 43 Tableau 15 : Emissions de CO2 ................................................................................................ 44 Tableau 16 : Emission et économie de CO2 du biodiesel par rapport au diesel (kg CO2) ....... 44 Tableau 17 : Emissions de CO2 pour la production de biodiesel ............................................. 44 Tableau 18 : Emissions de CO2 de l'huile ................................................................................ 45 Tableau 19 : Emission et économie de CO2 de l'huile par rapport au diesel (kg CO2) ............ 45 Tableau 20 : Emissions de CO2 pour la production d'huile de colza ....................................... 45 Tableau 21 : Gain en CO2 selon étude Ecobilan ...................................................................... 46 Tableau 22 : Limite légale d'émission pour des voitures de passagers (gr/km)....................... 50 Tableau 23 : Facteurs d'émission par rapport à la norme Euro 4 pour les véhicules de passagers........................................................................................................................... 50 Tableau 24 : Coût des carburants alternatifs par rapport à la norme Euro 2, estimé après 2005, pour les véhicules de passagers. ....................................................................................... 51 Tableau 25 : Résultats de l'étude CONCAWE – du puit au réservoir...................................... 52 Tableau 26 : Comparaison des émissions de CO2 équivalent, du coût total du transport et de la réduction des émissions de CO2. ...................................................................................... 52 Tableau 27 : Chiffres clés de comparaison des deux filières selon Scharmer ......................... 53 Tableau 28 : Comparaison des deux scénarii équivalents........................................................ 53 Tableau 29 : Consommation de ressources non renouvelables................................................ 56 Tableau 30 : Toxicité du biodiesel et du diesel ........................................................................ 57 Tableau 31 : Hypothèses pour le calcul du prix de l’huile....................................................... 70 Tableau 32 : Calcul du prix de l’huile...................................................................................... 71 Tableau 33 : Sensibilité du prix de l’huile de colza HTVA (€/m³) par rapport aux prix de la graine et du tourteau (4 000 heures de fonctionnement).................................................. 72 Tableau 34 : Calcul du prix de l’huile (100 kg/h) .................................................................... 73 4 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 35 : Comparaison du coût de production d'huile avec des expériences étrangères.... 73 Tableau 36 : Comparaison des marges brutes de différentes cultures dans 3 cas .................... 76 Tableau 37 : Synthèse de la réglementation sur la culture de colza jachère et colza ACE 45 [124] ................................................................................................................................. 80 Tableau 38 : Capacités de production de biodiesel et production en 2003 [107, 108, 109, 110, 114, 125]........................................................................................................................... 81 Tableau 39 : Production d’éthanol / ETBE en 2003 et capacité des usines (tonnes/an) [106, 112, 114, 125]................................................................................................................... 83 Tableau 40 : Réduction de taxes sur les biocarburants en 2004 (€/m3)[112, 107]................... 84 Tableau 41 : Consommation de carburants en Belgique et objectifs [15, 130, calculs personnels] ....................................................................................................................... 94 Tableau 42 : Externalités environnementales du diesel et biodiesel (€/1 000 MJ) .................. 98 Tableau 43 : Externalités économiques et sociales (€/1 000 MJ) ............................................ 98 Tableau 44 : Chiffres clés de production par culture ............................................................... 99 Tableau 45 : Exemple de quantité de biocarburants et surfaces nécessaires en 2010 pour la Belgique ........................................................................................................................... 99 Tableau 46 : Surface agricole en Europe en 2003 (x 1000 ha) [122]..................................... 100 Tableau 47 : Diminution des émissions de gaz à effet de serre ............................................. 103 Tableau 48 : Taux d'accise proposés dans l'avant-projet de loi programme (€/1 000 l) ....... 104 Tableau 49 : Comparaison des teneurs énergétiques des (bio)carburants.............................. 115 Figure 1 : Principales filières de production de biocarburants................................................. 15 Figure 2 : Scénario d'évolution des carburants selon VW, Daimler Chrysler et Shell ............ 17 Figure 3 : Schéma d'extraction industrielle de l'huile [126]..................................................... 18 Figure 4 : Acide oléique............................................................................................................ 19 Figure 5 : Unité de transestérification (gauche) et de purification de la glycérine (droite) de OLEON à Ertvelde ........................................................................................................... 21 Figure 6 : Aperçu de la filière biodiesel ................................................................................... 21 Figure 7 : Standard EN 14214 pour les esters méthyliques d'acides gras [48] ........................ 23 Figure 8 : Presse à huile [116].................................................................................................. 25 Figure 9 : Schéma d’extraction d’huile .................................................................................... 25 Figure 10 : Unité de démonstration à Marchin (projet TriCof)................................................ 26 Figure 11 : Aperçu de la filière huile végétale pure................................................................. 26 Figure 12 : Variation de la viscosité avec la température ........................................................ 30 Figure 13 : La firme ATG propose des accessoires qui permettent un fonctionnement des moteurs à l’huile pure....................................................................................................... 31 Figure 14 : Aperçu de la filière éthanol – ETBE...................................................................... 33 Figure 15 : Véhicule flexible Ford fonctionnant à 85% d'éthanol, ou E85.............................. 35 Figure 16 : Flux de matière et répartition énergétique ............................................................. 38 Figure 17 : Bilan énergétique de la betterave........................................................................... 41 Figure 18 : Bilan énergétique du froment ................................................................................ 42 Figure 19: Evolution relative des émissions moteurs [10]....................................................... 48 Figure 20 : Emissions des moteurs avec un mélange 85% essence – 15% ETBE................... 49 Figure 21 : Comparaison de différents biocarburants selon l'institut IFEU [101] .................. 55 Figure 22 : Prix maximum consommateur de l'essence et du diesel de 1999 à 2004 [20]....... 58 Figure 23 : Surfaces d'oléagineux en Europe en 2001/2002 [122]. ......................................... 60 Figure 24 : Prix de l'huile, la graine de colza et du tourteau [133, 134, APPO] ...................... 61 Figure 25 : Evolution du prix du froment rendu organisme stockeur (1995 – 2004) [138]..... 65 Figure 26 : Evolution des importations en Europe d'éthanol [140] ......................................... 68 5 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 27 : Marge brute (€/ha) du colza, en fonction du rendement et du prix (hors droit et hors frais fixes)................................................................................................................. 69 Figure 28 : Sensibilité du prix de l’huile par rapport au nombre d’heure de fonctionnement de l’installation (prix du grain de colza : 240 €/t ; prix du tourteau de colza : 160 €/t)........ 72 Figure 29 : Analyse de sensibilité de la marge brute du froment par rapport au rendement et au prix (hors droits et hors frais fixes) ............................................................................. 74 Figure 30 : Analyse de sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport au rendement et au prix (hors droits et hors frais fixes) ......................................................................... 75 Figure 31 : Marché des biocarburants en 2003 et objectifs nationaux pour 2005 ................... 77 Figure 32 : Evolution de la production de biodiesel en Europe (tonnes)................................. 81 Figure 33 : En France, l’utilisation du biodiesel, vendu sous le nom de Diester, est généralisée .......................................................................................................................................... 87 Figure 34 : Pus de 7 000 "Flexi Fuel Vehicle" roulent à l'éthanol en Suède ........................... 89 Figure 35 : Usine de Agroetanol AB et station-service à Stockholm ...................................... 89 Figure 36 : Consommation d'éthanol au Brésil ........................................................................ 91 Figure 37 : Usines de production d'éthanol au Etats-Unis ....................................................... 92 Figure 38 : Evolution de l'émission des gaz à effet de serre en Wallonie par secteur entre 1990 et 2001 [143] ......................................................................................................... 103 Figure 39 : Unités selon rapport CONCAWE (121) .............................................................. 114 6 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 L’asbl ValBiom : promouvoir l’or vert wallon L’asbl ValBiom est issue de la synergie, en janvier 2002, de l’asbl BELBIOM et de l’asbl VALONAL. Oeuvrant toutes deux pour la valorisation non alimentaire de la biomasse, elles ont décidé de fusionner pour mettre en commun leurs points forts dans l’intérêt d’une meilleure coordination du secteur. Les objectifs de l’asbl ValBiom sont le développement de filières non alimentaires de la biomasse, la promotion de sa production non alimentaire en Belgique ainsi que sa valorisation dans un souci de diversification agricole et dans le respect du développement durable et de l’environnement. Ses programmes visent à encourager et à promouvoir l’utilisation de produits d’origine végétale (lubrifiants, plastiques, carburants, …) en informant tant les professionnels que les consommateurs sur les potentialités des produits renouvelables. ValBiom représente un large éventail d’acteurs des filières non alimentaires : l’association compte actuellement 40 membres parmi lesquels des sociétés, des instituts de recherche, des associations liées au monde rural et des particuliers. Ses activités actuelles couvrent les secteurs de la biomasse énergie et des matières premières renouvelables. Elle est active depuis l’amont – les cultures agricoles non alimentaires, la forêt, les résidus organiques... – jusqu’à l’aval via des filières telles que les biolubrifiants, les bioplastiques, les détergents à base végétale, l’électricité et la chaleur verte, les biocarburants, le biogaz… Des groupes de travail, constitués de membres de l’association représentant les diverses composantes de la filière nonalimentaire, du producteur de matières premières au consommateur final, se penchent régulièrement sur des sujets liés au développement de la biomasse. Enfin, ValBiom se positionne comme un lien entre les démarches wallonnes, nationales et internationales afin d’assurer une meilleure visibilité de la filière nonalimentaire vers l’extérieur. Dans cette optique , en plus d’être membre de l’AEBIOM (Association Européenne pour la Biomasse), ValBiom fait également partie d’autres projets et associations européens tels que ERRMA (ressources renouvelables), COBIO (biodégradabilité), Eubionet (biocarburants et biocombustibles), LLINCWA (biolubrifiants) et INFORRM-IENICA (réseau d’information). Asbl ValBiom - Secrétariat Chaussée de Namur 146 5030 Gembloux Tél. : 08162 71 84 Fax. : 081 61 58 47 e-mail : [email protected] www.valbiom.be 7 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Résumé L'Union Européenne désire favoriser le développement des biocarburants en Europe et une directive a été édictée en 2003 à ce propos. Cette directive recommande aux Etats Membres de fixer un objectif de 2% de biocarburants en 2005, et 5,75% en 2010, de l’ensemble de l’essence et du gazole vendus pour le transport. Une deuxième directive permet la défiscalisation des biocarburants. La Belgique et plus particulièrement la Région wallonne se sont actuellement positionnées sur ce dossier. L'Arrêté Royal du 4 mars dernier reprend les objectifs proposés par la Commission. Une loi-programme qui définit une fiscalité moindre sur les biocarburants a été avalisée par le Conseil des Ministres et est en cours de vérification auprès de la Commission européenne. Un ou plusieurs Arrêtés Royaux fixeront ensuite les dates d'entrée en vigueur des mesures élaborées dans la loi programme. Les biocarburants sont donc à l'aube de démarrer en Wallonie et ce rapport permet de donner une information sur les tenants et aboutissants complexes sur le sujet. Principaux types de biocarburants Parmi les biocarburants qui sont techniquement au point, on distingue trois grandes filières dans ce rapport : 1. Ethanol et ETBE : des matières premières sucrées ou amylacées (provenant de la betterave, du froment, voire du sorgho dans notre région) sont fermentées pour obtenir de l'éthanol. L'éthanol est utilisé soit en faible proportion dans l'essence (5-20%), soit en forte proportion (85%) ou pur (95-100%) dans des moteurs adaptés. L'éthanol peut également subir une transformation en ETBE (éthyl tertio butyl ether) qui est ajouté à hauteur de 15% à l'essence pour augmenter l'indice d'octane. 2. Biodiesel : des graines oléagineuses sont triturées dans des unités industrielles pour en extraire de l'huile végétale qui est raffinée. L'huile subit ensuite une transestérification pour former de l'ester méthylique ou biodiesel. Celui-ci peut être utilisé en n'importe quelle proportion dans les moteurs diesel. 3. Huile végétale pure : le colza est trituré dans de petites unités et l'huile produite est filtrée. Celle-ci est utilisée directement comme carburant, soit en mélange avec le gazole, soit pure dans des moteurs diesel modifiés. Bilan énergétique et environnemental Un biocarburant est une source d'énergie renouvelable mais il nécessite néanmoins une consommation d'énergie pour sa fabrication. Le ratio énergétique est le rapport entre la production d’énergie renouvelable et la consommation d’énergie, considérée comme fossile, nécessaire tout au long de la filière de production. Lorsque le ratio est 8 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 supérieur à 1, la production d’énergie renouvelable est supérieure à la consommation d’énergie fossile. Les hypothèses de calcul sont prépondérantes dans les résultats obtenus. Toutefois, on peut considérer que les ordres de grandeur des ratios énergétiques des biocarburants sont: - Huile végétale brute : 3 – 4,7 Biodiesel : 2 – 3 Ethanol de betterave : 1,4 – 2 Ethanol de froment : 1,8 - 2 Sachant que les ratios énergétiques des carburants fossiles sont inférieurs à l'unité, on peut interpréter le bilan énergétique de la manière suivante. Par exemple, pour un ratio énergétique de 2,5 pour le biodiesel et 0,9 pour le gazole, et pour une production de 100 "unités" énergétiques de (bio)carburants, on aura consommé 40 unités d’énergie fossile dans le cas du biodiesel et 111 dans le cas du gazole. En ce qui concerne le CO2, principal gaz à effet de serre, on peut considérer que la quantité émise lors de la combustion du biocarburant dans les moteurs est identique à la quantité de CO2 que la plante a absorbé pendant sa croissance. Le cycle du CO2 est donc fermé. Toutefois, des gaz à effet de serre sont émis lors de la production du biocarburant (utilisation d'énergie fossile lors de la culture, transformation, transport, etc.). De la même manière, un carburant fossile émet du CO2 lors de sa production et de sa combustion, mais à la différence du biocarburant, le CO2 émis est issu du pétrole extrait de la croûte terrestre et non de l'atmosphère (cycle ouvert). Selon l'étude ECOBILAN, l'économie en gaz à effet de serre est de l'ordre de 2,2 à 2,6 tonnes de CO2 par tonne équivalent pétrole (tep) de biocarburant ou de 2,4 à 7,5 t de CO2 par hectare. Outre le CO2, les autres émissions des moteurs utilisant des biocarburants sont assez variables. D'une manière générale, le biodiesel permet de réduire les émissions d'oxyde de carbone, d'hydrocarbures, d'oxydes de soufre, de suies (absence de fumées noires). Par contre, les émissions d'oxyde d'azote et d'aldéhydes sont moins favorables. L'éthanol quant à lui permet de réduire les émissions d'oxyde de carbone, d'hydrocarbures, de benzène mais est également moins performant en ce qui concerne les oxydes d'azote. Les biocarburants sont issus de matières premières agricoles qui doivent être produites durablement. L'agriculture évolue. Les méthodes culturales vont dans le sens d’une diminution de la quantité d’intrants apportée, aussi bien des pesticides que des fertilisants. L'encadrement technique, environnemental et économique des agriculteurs est performant et en constante amélioration dans le domaine des grandes cultures. L'impact environnemental global des biocarburants peut être évalué au travers d'analyses du cycle de vie, qui comparent des filières équivalentes, en considérant tous les maillons de cette filière depuis l'extraction des matières premières jusqu'au recyclage des matériaux en fin de vie. Ainsi, la filière biodiesel par exemple sera comparée avec une référence qui est l'utilisation de gazole, l'importation de protéines de soja, la fabrication de glycérine synthétique et la jachère verte. Les hypothèses de calcul sont ici également importantes. D'une manière générale, les biocarburants sont 9 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 meilleurs que les filières fossiles en ce qui concerne le bilan énergétique, l'émission de gaz à effet de serre, la toxicité humaine et écologique. Par contre, ils sont moins performants pour l'acidification de l'air et l'eutrophisation des eaux, dû à l'impact agricole qui est absent des filières fossiles. Bilan économique La compétitivité économique pour tous les maillons de la filière est primordiale pour un développement équilibré des biocarburants. Plusieurs facteurs doivent être considérés. La tendance générale à l'augmentation des cours du diesel et de l'essence est un facteur favorable qui devrait persister à terme, et qui pourrait permettre d'obtenir des prix de plus en plus rémunérateurs pour les biocarburants. En ce qui concerne le biodiesel, la rentabilité dépendra beaucoup du prix du marché de l'huile qui a globalement augmenté ces dernières années (même si le prix du colza est resté proportionnellement beaucoup plus stable). La forte demande européenne en biodiesel explique de phénomène. L'éthanol bénéficie d'un marché des céréales globalement à la baisse sur les dix dernières années et sur un prix des betteraves également très bas, suite à la révision de l'organisation de ce marché et de l'impossibilité d'exportation du sucre excédentaire. Toutefois, l'éthanol peut être importé à très bas prix dans l'Union européenne et une régulation de ces importations est une condition primordiale au développement d'une industrie chez nous. La rentabilité agricole dépend beaucoup des prix payés pour les matières premières et des rendements. Une comparaison sur base des marges brutes montre que la culture du froment serait à priori la plus intéressante et que la rentabilité de la culture de betteraves peut être négative et moins intéressante qu'une simple jachère verte. L'huile végétale pure produite dans de petites unités dans un contexte de filière courte mérite une attention particulière car elle permet à l'agriculteur de s'approprier la valeur ajoutée. Mais les aspects techniques et commerciaux doivent être évalués sérieusement, de même que l'importance du débouché pour les tourteaux. Sans une suppression des accises, ou défiscalisation, les biocarburants ne sont pas compétitifs au prix actuel des carburants fossiles. Cette fiscalité adaptée aux biocarburants représenterait un manque à gagner pour les caisses de l'Etat. Toutefois, des études macro-économiques montrent que le développement économique lié aux biocarburants génère des recettes (TVA, cotisations sociales, etc.) qui compensent ce manque à gagner à hauteur de 80% environ. Le coût réel n'est donc en réalité que 20% du montant des accises et il est contrebalancé par : une économie de CO2, des emplois supplémentaires, des émissions moindres de polluants, la biodégradabilité du biocarburant, moins de risque de cancer, moins de dépendance vis-à-vis du Moyen-Orient pour l'approvisionnement en pétrole, moins de dépendance vis-à-vis des protéines importées pour l'alimentation animale. 10 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 En Belgique, l'Etat sera doublement gagnant puisqu'une neutralité budgétaire a été calculée pour compenser l'avantage fiscal aux biocarburants. La défiscalisation des biocarburants est légitime si l'on compare avec d'autres carburants qui en ont bénéficié. C'est le cas du LPG par exemple, un co-produit pétrolier qui nécessite un système d'approvisionnement spécifique, des adaptations coûteuses et souvent encombrantes des véhicules, tout en ne diminuant quasiment pas les émissions de CO2. Développement en Europe et ailleurs En Europe, les biocarburants se sont fortement développés ces quinze dernières années pour atteindre 2 millions de tonnes équivalent pétrole (tep), principalement sous forme de biodiesel, mais avec une production croissante de bioéthanol. Il s'agit surtout d'utilisation : • • • • de biodiesel à 5% dans le gazole à la pompe (France, Allemagne, Autriche) ou à 100% dans des pompes spécifiques (Allemagne, Autriche), de biodiesel à 30% (France) ou 100% (Allemagne, Autriche) dans des flottes de bus publics, d'éthanol sous forme d'ETBE dans l'essence (France, Espagne), d'éthanol en mélange direct à 5 ou 85% dans l'essence (Suède). Notons que la défiscalisation est effective dans tous ces pays. Le Brésil, où l'utilisation d'éthanol a plus de 20 ans, avait produit 6,2 millions de tep en 2003 dans plus de 300 usines, consommés dans plus de 20 millions de véhicules, soit l'équivalent de 40% de la consommation de carburants. Aux Etats-Unis, 4,2 millions de tep d'éthanol furent consommés en 2003 et tous les nouveaux véhicules sont agréés pour un mélange contenant 10% d'éthanol. Mise en œuvre en Wallonie En Région wallonne, la mise en œuvre des biocarburants a fondamentalement du sens. Au point de vue énergétique, le secteur du transport routier est en pleine croissance et totalement dépendant du pétrole. Les objectifs européens de 2% de biocarburants en 2005 et 5,75% en 2010 adaptés à la Wallonie correspondent à 60 000 et 198 000 tep de biocarburants environ. Les trois types de biocarburants énoncés plus haut doivent être développés. Le biodiesel pourrait assez vite prendre une importance considérable grâce au marché croissante du diesel et à l'accueil favorable des pétroliers. Il devrait être utilisé en mélange à la pompe et à plus haute concentration dans des flottes captives, principalement dans les villes et les zones d'intérêt biologique. L'huile végétale pure devrait se développer dans des marchés niches. La rentabilité pour les agriculteurs y est la meilleure. L'éthanol est également une option intéressante car il permet la 11 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 transformation de grandes quantités de matières premières agricoles wallonnes. L'éthanol est également une alternative séduisante pour l'utilisation du sucre dont le régime est mis sur la sellette à l'OMC. Au point de vue socio-économique, la production de biocarburants sera bénéfique pour une série de secteurs économiques, tels que les industries de transformation et l’agriculture (produits phytosanitaires, engrais, banques, etc.). En appliquant des résultats d'études étrangères à la Wallonie et en supposant que nous atteignions les objectifs européens, la création d'emplois grâce aux biocarburants serait de l'ordre de 2000 unités en 2010. La défiscalisation est nécessaire pour un développement des biocarburants à grande échelle. Ce coût pour l'Etat et finalement pour les contribuables serait minimisé si les biocarburants étaient fabriqués en Belgique et non pas importés. Au point de vue agricole, le potentiel de production des matières premières est limité en ce qui concerne le colza mais pas du tout négligeable en ce qui concerne la betterave et le froment. Une importation de colza est donc inévitable. Les biocarburants sont favorables au secteur agricole dans son ensemble, fournissant un débouché de masse bien nécessaire avec la réforme de la Politique Agricole Commune (PAC) et le récent élargissement à l'Est. La production de protéines végétales qui va de pair avec les biocarburants permettra de diminuer les importations, provenant en grande partie de soja génétiquement modifié. Le caractère multi-fonctionnel de l'agriculture serait renforcé grâce à la production d'une énergie renouvelable, à la diminution des gaz à effet de serre et à l'entretien du paysage, répondant ainsi aux attentes de la société. Pour l'agriculteur toutefois, la rentabilité des cultures est primordiale et la production de matières premières ne permet pas de bénéficier de la valeur ajoutée des filières; et les biocarburants ne font pas exception à cette règle générale. La rentabilité des cultures agricoles reste en effet très faible actuellement pour l'agriculteur, qui reçoit un prix pour sa matière première basé sur le marché mondial ou sur l'objectif de prix des biocarburants (pour obtenir un prix de revient déterminé de l'éthanol, en déduisant les frais de transformation, on aboutit au prix qui peut être payé à l'agriculteur pour la betterave). Et l'évolution de la PAC tend encore vers une diminution du prix à l'agriculteur. Les biocarburants sont toutefois bienvenus pour augmenter la demande du marché (les besoins de matières premières sont considérables) et avoir une influence à la hausse sur les prix. Par ailleurs, il est possible de créer des filières plus courtes via la production et la commercialisation d'huile végétale brute par des agriculteurs, coopératives agricoles, ou négociants en produits agricoles. Dans ce cas, on peut espérer un revenu plus élevé. C'est cette filière en particulier qui mériterait un soutien dans le cadre du second pilier de la PAC sur le développement rural. Au point de vue environnemental, les biocarburants permettraient de réaliser plus de 10% de l'effort de réduction des gaz à effet de serre de Kyoto, s'ils se développaient à concurrence de l'objectif européen proposé pour 2010. En conclusion, les biocarburants ont toujours fait l'objet d'une polémique intense en Belgique, parfois basée sur des éléments subjectifs, ce qui a empêché leur 12 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 développement jusqu'à présent. Pourtant les biocarburants offrent des perspectives intéressantes aussi bien pour l'énergie et l'environnement que pour l'agriculture, et de nombreux exemples à l'étranger en témoignent. 13 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 1. Introduction La Commission européenne désire développer les énergies renouvelables en Europe et intensifie ses propositions concrètes auprès des Etats Membres, notamment concernant le développement des biocarburants (plus d'application vu que la discussion est plus que lancée). Ce document a pour objectif de donner une information sur les tenants et aboutissants de ce dossier très complexe des biocarburants et finalement d'ébaucher des pistes d'actions possibles en Région wallonne. Il faut noter que ces considérations et propositions d'actions émanent de l'asbl ValBiom uniquement et n'engagent en rien la Région Wallonne. Notons encore qu’il existe une multitude de biocarburants envisageables. Nous nous concentrerons dans ce rapport surtout sur les filières huile végétale pure, biodiesel, éthanol et ETBE, filières qui sont matures techniquement et qui se sont le plus développées en Europe et dans le monde ces dernières années. 14 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 2. Aspects techniques 2.1. Types de biocarburants Il existe une multitude de matières premières et de procédés qui peuvent mener à la production d'un biocarburant utilisable pour le transport (Figure 1). Les filières détaillées dans ce rapport sont basées sur la transformation du colza en huile végétale utilisée pure ou après transformation en biodiesel, et sur la transformation de betterave et froment par fermentation en éthanol puis en ETBE. Ce sont les filières qui ont atteint un développement commercial important en Europe. Figure 1 : Principales filières de production de biocarburants Légende : ETBE = Ethyl Tertio Butyl Ether GTL = Gas To Liquid MTBE = Methyl Tertio Butyl Ether DME = DiMethyl Ether Source : JM Jossart D'autres procédés font l'objet de R&D tel que par exemple la gazéification de matière lignocellulosique suivie de la réaction catalytique de Fischer-Tropsch, qui abouti à un biocarburant liquide substituable au gazole. La société allemande Choren par exemple, en collaboration avec Daimler-Chrysler, a développé une technologie spécifique de gazéification qui permet de synthétiser ensuite du méthanol pour pile à combustible ou un carburant synthétique par réaction de Fischer-Tropsch (appelé aussi Biotrol ou Sunfuel – marque lancée par le groupe Volkswagen [80, 103]). Une unité pilote de gazéification a fonctionné pendant 5 000 heures à Freiberg et une 15 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 unité industrielle est prévue pour 2005 [79, 104]. Le coût de production prévu est de 0,58 •/l avec de la biomasse payée à 60 •/t [104]. A l'avenir, on pourrait aussi considérer d'autres matières premières pour la production de biocarburants, tel que les tiges de maïs, les feuilles de betterave, les papiers et cartons, … La production d'éthanol à partir de lignocellulose fait également l'objet de nombreuses recherches, notamment pour diminuer le coût des enzymes. L'utilisation de fibres de grains pourrait être développée commercialement à partir de 2005 tandis que l'utilisation de biomasse cellulosique n’est prévue commercialement qu’à partir de 2012. La production d'éthanol atteint par exemple 0,3 l par kg de tige de maïs (matière sèche) [100]. Il existe actuellement des unités pilotes d'éthanol lignocellulosique au Canada, en Suède et en Espagne (groupes Choren et Iogen). Le DiMethylEther (DME) est surtout utilisé comme propulseur de bombe cosmétique et ne fut considéré que récemment comme un carburant alternatif. Ses propriétés le rendent très proche du LPG. Sa production est très similaire à celle du méthanol et, même s'il peut être fabriqué à partir de biomasse, actuellement c'est le gaz naturel qui est la matière première la plus économique pour sa production. Le DME est plus apte à être utilisé dans des moteurs de type diesel, mais cela nécessite entre autres des modifications du système d'injection [85]. L'hydrogène est souvent aussi annoncé comme étant une solution séduisante pour l'avenir. Le fournisseur d'énergie Sydkraft a ouvert une première station service à Malmö (Suède), et l'hydrogène est produit par électrolyse de l'eau grâce à de l'électricité éolienne [81]. General Motors/Opel a développé le prototype HydroGen 3 [81], mais d'autres constructeurs automobiles ont des projets dans ce sens. Les biocarburants sont des alternatives parmi d’autres pour le transport routier. Le Tableau 1 donne les critères évalués par Shell. Tableau 1 : Critères d’évaluation de carburants alternatifs [48]. Technique du véhicule Vente et manipulatio n Ethanol ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦♦ ♦ Biodiesel √ Hydrogène Gaz naturel liquéfié Gaz naturel comprimé Gaz liquide Véhicules électriques Pile combustible à H2 Pile combustible à 2 essence 2 Sécurit é Autonomie du réservoir Rayon d’action Lubrificatio n Disponibilit é Coût ♦♦ ♦♦ ♦♦ ♦♦ ♦ √ √ √ √ √ ♦♦ ♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦♦ ♦♦ ♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦ ♦ ♦♦ ♦♦ ♦♦♦ ♦♦♦ ♦♦♦ √ √ ♦♦♦ √ pas de restriction ♦ un peu de restrictions ♦♦ restrictions ♦♦♦ restrictions substantielles ♦ √ √ √ √ ♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦♦♦ ♦♦ ♦ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 1. véhicule et carburant 2. en développement 16 1 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Volkswagen, Daimler Chrysler et Shell prévoient d'ici 2030 un passage progressif des carburants soufrés actuels, vers des carburants à teneur limitée en soufre, des carburants de synthèse à partir de gaz naturel (GTL pour Gas to Liquid, aussi appelé Synfuel), des biocarburants (BTL pour Biomass to liquid, ou Sunfuel issu des réactions de gazéification puis de Fischer-Tropsch, éthanol, biodiesel) et de l'hydrogène [103]. Pour VW, la mise sur le marché du Synfuel est prévue pour 2008 (production actuellement au Quatar et en Malaisie), du Sunfuel pour 2012, et de l'hydrogène après 2020 [108]. L'hydrogène est vu comme un carburant d'avenir par VW, GM ou Toyota, grâce à ses émissions pratiquement nulles lors de son utilisation et à ses rendements lors de l'utilisation (30-60%, contre 15-25% pour l'essence et 20-30% pour le diesel). Mais le coût des véhicules doit être diminué d'un facteur d'au moins 10 avant de pourvoir arriver sur le marché. Les investissements dans l'infrastructure sont aussi énormes. Par ailleurs l'hydrogène ne présente réellement un intérêt que s'il est produit à partir d’énergies renouvelables [108]. Figure 2 : Scénario d'évolution des carburants selon VW, Daimler Chrysler et Shell 2.2. Biodiesel 2.2.1. Extraction et raffinage industriels de l’huile Les grandes unités industrielles procèdent à l'extraction et au raffinage de l'huile en plusieurs étapes. Les graines sont d’abord broyées par rouleaux pour rompre mécaniquement les cellules et améliorer le contact avec le solvant. Un traitement thermique léger (60-90°c) rend les graines plus plastiques, tue certaines bactéries, dégrade certains produits toxiques, coagule les protéines des parois cellulaires qui précipitent et abaisse la viscosité de l’huile. 17 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 L’huile est d’abord extraite mécaniquement, donnant de l’huile et un gâteau contenant encore environ 10% d’huile. Un solvant (hexane) qui percole à contrecourant est utilisé pour extraire l’huile résiduelle du gâteau. Ce solvant est ensuite éliminé par filtration et distillation pour être recyclé. Le taux d'extraction est d'environ 98% [115], soit par exemple 41% d'huile en poids de la graine de colza [communication orale De Smet, novembre 2004]. Viennent ensuite plusieurs étapes de raffinage qui consistent à éliminer les acides libres, les phosphatides (triglycérides dont un acide gras est substitué par un acide phosphorique – la lécithine par exemple -, mais aussi d'autres molécules très diverses qui contiennent du phosphore) et autres matériaux mucilagineux. - Dégommage physique : en hydratant les phosphatides précipitent en gommes qui sont séparées par centrifugation. Raffinage acide : il consiste à ajouter de l’acide sulfurique qui va précipiter les phosphatides non hydratables. On ajoute ensuite de l’eau et les différents composants sont séparés par décantation. Raffinage alcalin : il supprime les acides libres par saponification, par exemple à la soude caustique, dans un procédé sec ou aqueux, en batch ou en continu. Raffinage physique : par distillation à haute température et vide partiel, on récupère les acides gras libres. Blanchiment et désodorisation : pour l'huile alimentaire uniquement. Figure 3 : Schéma d'extraction industrielle de l'huile [126] Il est également possible d’effectuer un dégommage total en une seule étape (mélange d’abord d’un acide et ajout d’un alcalin). Vandemoortele a breveté un tel procédé, appelé TOP. 18 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 2.2.2. Composition des huiles et caractéristiques Les huiles végétales sont essentiellement composées de triglycérides, composés d’une molécule de glycérol (C3H5(OH)3) et de 3 acides gras HOOC-Ri (où i représente le nombre d'atomes de carbone dans la chaîne carbonée R). Ces acides gras varient en longueur et en degré de saturation (doubles liaisons entre atomes de carbone), leur donnant des caractéristiques différentes. De plus, l'huile contenue dans une plante est souvent un mélange de différents acides gras en diverses proportions qui peuvent en outre varier selon les conditions pédoclimatiques, la génétique de la plante, … La Figure 4 représente l'acide oléique (C18:1), le principal acide gras de l'huile de colza. Figure 4 : Acide oléique La graine de colza contient en moyenne 40% d’huile (38-42%). Il existe une centaine de plantes oléagineuses dont 22 espèces sont largement commercialisées. Beaucoup sont aussi cultivées pour leur teneur en protéines (les plantes dites oléoprotéagineuses). Les principaux acides gras et les plantes qui en contiennent beaucoup sont : - acides laurique et myristique (C12 et C14, saturés tous les deux, c'est-à-dire sans double liaison) : coprah, palmiste, saindoux, suif acide palmitique (C16 saturé) : palme, coton acide oléique (C18:1 – une double liaison) : arachide, olive, colza acide linoléique (C18:2) : tournesol, coton, soja, maïs acide érucique (C22:1) : colza érucique acide linolénique (C18:3) : lin, poisson Les huiles brutes contiennent en outre environ 5% d’autres composés (phosphatides, stérols, alcools, caroténoïdes, eau, silice, glycérides,…), qui peuvent influencer les caractéristiques de l’huile (odeur, couleur,…) [1]. Les phosphatides sont les composés les plus gênants car ils polymérisent facilement à partir de 60°C et forment des gommes. Les plus communs, la lécithine et la céphaline sont des triglycérides dans lesquels un acide gras est substitué par un acide phosphorique combiné à un composé azoté. Mais il ne s'agit pas toujours d'une forme semblable à un triglycéride. La composition en phosphatides dépend aussi de la méthode d'extraction de l'huile [1]. Les principales mesures que l'on peut effectuer sur l'huile, en relation avec son utilisation comme carburant, sont : 19 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - - - 3 Masse volumique ou densité (kg/m ) : elle augmente lorsque la masse moléculaire, l'insaturation et la température diminuent. Pouvoir calorifique inférieur – PCI (kJ/kg) : il augmente avec la longueur des chaînes et la saturation. Indice d'acidité (mg KOH/g) : nombre de mg de KOH pour neutraliser les acides libres pour 1 gr d'huile. Les huiles peuvent s'altérer pendant le stockage par hydrolyse et l'indice d'acidité permet de contrôler ce phénomène. Indice d'Iode ou II (sans unité) : c'est le nombre de gr d'iode pour saturer 100 gr d'huile. Cet indice mesure l'insaturation des huiles et leur faculté d'oxydation. On parle d'une huile siccative pour un II élevé. On peut grossièrement lier l'II à l'indice de cétane; plus il est élevé, plus l'indice de cétane sera bas, et plus l'huile sera fluide. L'II est aussi important car plus les acides gras sont insaturés plus ils ont tendance à polymériser en gels, notamment par l'action thermique. Viscosité : elle augmente avec la saturation et la longueur des chaînes. Point de fusion : il augmente avec la longueur des chaînes et avec la saturation. L'huile de colza est solide en dessous de -10°C [63]. Indice de cétane – IC : c'est une mesure de la volonté d'inflammation du combustible quand il est compressé. Plus l'IC est élevé, meilleur est le carburant. L'huile de colza a un IC faible de l'ordre de 36 – 37,6, pour 49 – 51 pour le biodiesel et 53 pour le gasoil [63]. Cela peut induire des combustions plus brutales (délai d'inflammation plus long) et plus bruyantes [1]. Point éclair : Un point éclair élevé est un avantage pour la sécurité de stockage et de manutention. Résidu carboné etc. En fonction de leur origine, les huiles et les esters n'ont pas les mêmes caractéristiques (Tableau 2). Tableau 2 : Caractéristiques de l'huile et des methyl-esters en fonction de l'origine [108] Origine Colza Tournesol Soja Coton Coco Palme Suif Saindoux (graisse porc) Point de fusion de l'huile (°c) -5 - 18 - 12 0 20 - 24 30 - 38 35 - 40 Point de fusion du methyl-ester (°c) - 10 - 12 - 10 -5 -9 14 16 Indice d'iode de l'ester 110 - 115 125 - 135 125 - 140 100 - 115 8 - 10 44 - 58 50 - 60 Indice de cétane de l'ester 58 52 53 55 70 65 75 32 - 36 14 60 - 70 65 2.2.3. La transestérification 20 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 L'huile végétale est transformée en biodiesel par une réaction de transestérification. Celle-ci consiste à déplacer le glycérol par un alcool, le méthanol par exemple. La réaction est : C3H5(OOCRi)3 + Huile 3 CH3OH méthanol 3 CH3COORi + biodiesel C3H5(OH)3 glycérol Les procédés sont toutefois plus compliqués puisque des triglycérides réarrangés, des di-glycérides et des mono-glycérides sont produits. Des catalyseurs sont utilisés, alcalins ou acides. La température et la pression de la réaction peuvent varier. Les produits finaux doivent être purifiés (décantation, distillation,…) Figure 5 : Unité de transestérification (gauche) et de purification de la glycérine (droite) de OLEON à Ertvelde Au lieu du méthanol, l'éthanol pourrait également être utilisé mais il semble que la séparation de la glycérine soit plus difficile à réaliser [78]. La filière complète et les rendements globaux sont illustrés à la Figure 6. Figure 6 : Aperçu de la filière biodiesel Les caractéristiques des différents carburants sont décrites au Tableau 3 [1, 48]. Tableau 3 : Caractéristiques des carburants 21 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Caractéristiques Diesel (Dir 98/70) Huile colza Masse volumique (kg/m3) 845 max 916 Indice de cétane 51 min. 36 Pouvoir calorifique inférieur – PCI (kJ/l) 35 350 34 300 PCI (kJ/kg) 42 335 37 445 Viscosité (cSt à 20°c) 4,5 78 Soufre (ppm – max) 50 max. * < 10 Poly-aromatiques (% m/m) 11 max. 0 * 50 mg/kg à partir du 1 janvier 2005, 350 mg/kg auparavant. Biodiesel 860 - 900 51 min. 33 175 37 699 7,5 < 10 0 Le tourteau de colza issu de l’extraction avec solvant est appelé « schroot », par opposition au « schilfer » issu de la pression à froid ou à chaud. Ces tourteaux ont été améliorés grâce à l’usage de variétés de colza 00, dont la faible teneur en glucosinolates (permier 0) permet une incorporation dans l’alimentation des monogastriques et des ruminants (le second 0 vaut pour une absence d'acide érucique). La glycérine est par définition un produit contenant plus de 95% de glycérol. Mais il existe différents grades selon la teneur en glycérol, la couleur, l’odeur ou la teneur en impuretés. Elle a une foule d’usages dans les antigels, encres, peintures, mastics, colles, ciments, cosmétiques, nitroglycérine explosive, plastifiant,… La glycérine purifiée dans des unités spécialisées peut aussi entrer dans l'alimentation humaine si elle est produite à partir de matière végétale vierge. Elle est dite "cachère". 2.2.4. Utilisation dans les moteurs La transestérification permet d’obtenir un carburant très similaire au diesel pour sa viscosité et son indice de cétane (aptitude à l’auto-inflammation). Des essais en moteurs à l’unité thermodynamique de l’UCL ont montré une puissance et un couple identique à celui du gazole à moins de 3% près. Le biodiesel possède en outre une vertu lubrifiante même à une très faible concentration dans le gazole ; ceci est particulièrement utile car les gazoles désulfurés ne sont pas, eux, assez lubrifiants [26]. Cette absence de soufre permet également d’accepter et d’améliorer le fonctionnement des pots à filtres catalytiques [33, 49]. La qualité de l’ester est importante. Il peut en effet être plus ou moins pur (résidus de catalyseurs, triglycérides, phosphatides). Le Comité Européen de Normalisation (CEN) a édicté la norme européenne de référence pour les esters méthyliques d’acide gras, la EN 14214 [45, 48] (Figure 7). Cette norme est également valable pour le biodiesel produit à partir d'huile végétale recyclée. 22 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 7 : Standard EN 14214 pour les esters méthyliques d'acides gras [48] Il est important de noter que l’acidité du biodiesel attaque certains vernis et les conduites en caoutchouc naturel ou en styrène-butadiène. Une adaptation des 23 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 véhicules est donc parfois nécessaire, si elle n’est pas prévue d’origine. Ainsi, "Renault Véhicules Industriels" et "PSA- Peugeot – Citroën" accordent une garantie constructeur jusque 30% de biodiesel en France. En Allemagne, des partenariats ont été conclus entre les producteurs d’esters et Mercedes, BMW, Volvo et Ford pour introduire des modèles dans leurs gammes qui acceptent du biodiesel pur [26]. Les marques du groupe VAG (VW, Skoda, Audi, Seat) ont adapté leurs voitures au biodiesel pur depuis 1995 [48, 92]. Des essais menés par l’institut de recherche VITO à Mol avec du biodiesel produit par recyclage d'huiles végétales usagées n'ont pas montré de différence avec le biodiesel d'huile de colza. De plus, des essais à différents taux d'incorporation ont conclu que 30% était un optimum au niveau de l'amélioration des performances environnementales, sans entraîner les désavantages du biodiesel pur, à savoir baisse de puissance, accroissement de la consommation, et augmentation des émissions NOx [28]. En Belgique, la plus importante démonstration grandeur nature de l’utilisation du biodiesel s’est tenue en 1991-92. Quinze bus du TEC Hainaut ont utilisé pendant 8 mois - 740 000 km - du FINAGREEN biodiesel 20 (mélange à 20% de biodiesel) et un suivi scientifique fut effectué par l'unité Thermodynamique de l'UCL (consommation, usure du moteur, encrassement, rejets,…). L’expérience fut encourageante : pas de différence de consommation de carburant, baisse de 50% de la consommation de lubrifiant moteur, pas de différence de puissance, diminution des fumées noires (absence quasi totale de suie), chauffeurs satisfaits [8]. Il faut toutefois signaler que, suite à un problème d’odeur, des adaptations ont du être réalisées sur les bus (système de chauffage). Des essais sur 30 bus à Geilenkirchen (Allemagne) ont montré que le lubrifiant gardait ses propriétés de viscosité avec le biodiesel, que le biodiesel était apprécié par les services de maintenance pour son innocuité et que la consommation n’avait pas augmenté (différence positive ou négative selon les bus) [49]. D’autres par contre estiment qu’il est plus juste d’affirmer qu’il y a une augmentation de consommation de 5% [49]. Des expériences furent menées également à Charleroi (bus d'école, 20 m3), Philippeville (bus) et Mol (recherche du VITO, voitures et camions). 2.3. Huile végétale brute 2.3.1. Extraction artisanale de l’huile L’extraction de l’huile peut également être réalisée de manière beaucoup plus artisanale (Figure 8), à froid et sans solvant. L’extraction n’est que de 80% maximum (entre 77 et 87% selon [115]) de l’huile contenue dans la graine (soit max. 32% d'huile extraite pour le colza, 28 - 32% selon [117], en fonction notamment de la vitesse de rotation de la presse et du compromis débit/taux d'extraction) et le tourteau contient encore 21-22% d’huile [117] 12 – 15 % [selon Mécanique Moderne], ce qui augmente 24 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 par ailleurs sa teneur énergétique mais réduit sa durée de conservation (rancissement de l'huile). Figure 8 : Presse à huile [116] Le projet TriCof en Wallonie fut basé sur ce type d’extraction, avec une unité de démonstration dans une ferme de Marchin (Figure 9, Figure 10). Figure 9 : Schéma d’extraction d’huile Source : Pierre Joye, projet TriCof [117] 25 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 10 : Unité de démonstration à Marchin (projet TriCof) Visite de l’installation de Marchin le 20 novembre 2002 (photo : ValBiom) La Figure 11 donne un aperçu de la filière complète de l'huile végétale pure. Figure 11 : Aperçu de la filière huile végétale pure 2.3.2. Utilisation dans les moteurs En 1900 déjà, Rudolf Diesel fit tourner un prototype de son moteur avec de l’huile d’arachide et jusque dans les années '40, les moteurs furent conçus pour tourner en dual-fuel. Ensuite, l’abondance du pétrole et les efforts pour réduire les émissions avec des moteurs plus pointus les orientèrent vers le diesel. Un renouveau de l’utilisation de l’huile est dû à des considérations socio-économiques [65]. L’huile de colza est définie par la nomenclature combinée (NC 1514) : « Huiles de navette, de colza ou de moutarde et leurs fractions, même raffinées, mais non chimiquement modifiées ». Sa formule chimique est C3H5(OOCRi)3 (avec : R = Chaîne carbonée ; i = nombre d’atomes de carbones dans la chaîne). 26 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 En Allemagne, la qualité de l'huile carburant a été définie dans un standard, le RKQualitätstandard – 05/2000 [73], actuellement mise à jour par la prénorme nationale DIN 51605 (Tableau 4). Les sociétés qui développent des modifications sur les moteurs se basent sur cette dernière. Le Erreur ! Source du renvoi introuvable. présente la différence entre le standard et la prénorme. Plusieurs critères sont importants. La contamination en impuretés en est un. Ces impuretés bouchent les filtres et peuvent endommager la pompe d'injection. La présence de substances susceptibles de polymériser à chaud risque d’encrasser le moteur (gommes – phosphatides - et triglycérides). Les gommes sont les précurseurs majeurs de gels qui bouchent les filtres, surtout lorsque la température descend en dessous de 2°C [65]. L’huile doit donc être suffisamment raffinée. La teneur en phospholipides est aussi proportionnelle à la température d’extraction, ce qui justifie une pression à froid pour l’huile carburant. Cette teneur peut également diminuer après stockage par décantation. Tableau 4 : Prénorme DIN 51605 pour la production d’huile carburant Propriétés/contenu Valeurs limites Unité Min Normes Max Propriétés caractéristiques de l'huile de colza Densité (15°C) kg/m³ 900,0 930,0 DIN EN ISO 3675 ou DIN EN ISO 12185 Point d'autoinflammation °C 220,0 - DIN EN ISO 2719 Viscosité cinématique (40°C) mm²/s - 36,0 DIN EN ISO 3104 Valeur calorifique kJ/kg 36000 - DIN 51900-1, -2, -3 Indice de cétane - 39 - - Carbone résiduel % (m/m) - 0,4 (4000 ppm) DIN EN ISO 10370 Indice d'iode g iode/100g 95 125 DIN EN 14111 Contenu en soufre mg/kg - 10 DIN EN ISO 20884 DIN EN ISO 20846 Propriétés variables Teneur en particules mg/kg - 24 (ou 24 ppm) DIN EN 12662 Acidité mg KOH/g - 2,0 DIN EN 14104 Stabilité à l'oxydation (110 °C) h 6.0 - DIN EN 14112 Contenu en phosphore mg/kg - 12 (ou 12 ppm) DIN EN 14107 Contenu en calcium et en magnésium mg/kg - 20 (ou 20 ppm) DIN EN 14538 Contenu en cendres % (m/m) - 0,01 (100 ppm) DIN EN ISO 6245 Contenu en eau % (m/m) - 0,075 (750 ppm) DIN EN ISO 12937 27 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Version originale (en allemand) de la prénorme DIN 51605 Dans une expérimentation allemande sur la purification de l'huile [73], la contamination de l'huile immédiatement après pressage variait de 7 000 à 40 000 mg/kg. Un procédé de sédimentation continue (4 réservoirs où l'on récupère à chaque fois le surnageant) permis de diminuer la charge à 150-350 mg/kg alors qu'un filtre presse était plus performant avec 50 mg/kg. Un filtre supplémentaire de sécurité, de type filtre bougie en coton, a permis de descendre à 11 mg/kg. Dans le cadre du projet TriCof [117] des analyses ont été réalisées (Tableau 5). On remarque que le résidu en carbone et la teneur en phosphore sont légèrement supérieurs au standard allemand (ancienne norme RK). L'indice d'acidité révèle vraisemblablement une mauvaise qualité des graines. 28 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 5 : Analyse de l'huile produite dans le projet TriCof [117] Propriétés Unité Normes RK min max 930 Résultats obtenus avec l'huile produite à la ferme Densité kg/m³ 900 Point éclair °C 220 312 35000 38911 Pouvoir calorifique inférieur kJ/kg Viscosité cinématique mm²/s Température limite de filtrabilité °C 920 38 33 14 36 Indice de cétane 0,4 0,43 120 112 mg/kg 20 16 Contamination mg/kg 25 Indice d'acide mg KOH/g Stabilité à l'oxydation h Teneur en phosphore mg/kg Teneur en cendre Teneur en eau Résidu carbone % (M/M) Indice d'iode g/100g Teneur en soufre 100 2 5 10 (*) 0,9 5,6 15 17 % (M/M) 0,01 0,008 % (M/M) 0,075 0,0744 (*): l'indice d'acide élevé s'explique par les mauvaises conditions de stockage des graines dont est issue l'huile. L’huile ne doit pas être acide car elle érode la pompe d’injection [63]. L’huile a une viscosité plus élevée que le diesel, ce qui peut poser problème au niveau de la pompe d’injection. On peut toutefois augmenter la température de l’huile à plus de 70-80°c (Figure 12) [116] ou la mélanger avec du diesel ou du biodiesel. 29 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 12 : Variation de la viscosité avec la température La viscosité élevée empêche également une bonne pulvérisation et peut donc mener à une mauvaise combustion. Par temps froid, il y a risque de bouchage du filtre par figeage. Des essais moteurs furent effectués à l’unité thermodynamique de l’UCL au début des années ‘90. La puissance et le couple sont globalement identiques à celles obtenues avec le diesel, de même que la consommation spécifique. Les émissions de polluants par contre montraient une augmentation du CO, des HC, des particules, des aldéhydes, ce qui traduit une mauvaise qualité de combustion de l’huile. Les fumées noires (indice Bosch) sont par contre réduites [1]. Les moteurs à préchambre (injection indirecte) posent moins de problèmes de dépôts que les moteurs à injection directe pour lesquels la qualité de l’injection est déterminante quant à l’efficacité de combustion. Chaque moteur reste toutefois un cas particulier. Une mauvaise combustion occasionne des dépôts sur les injecteurs, les soupapes, les parois des cylindres et les segments. Ces dépôts peuvent dégrader la qualité du lubrifiant du carter, et il est recommandé d’en changer plus souvent. Les dépôts peuvent aussi se stabiliser dans le temps car ils se cassent régulièrement. La question du pourcentage d'huile pure dans le diesel est cruciale. A moins de 5% d'huile, le mélange peut être utilisé dans n'importe quel type de moteur, sans modification. L'institut fédéral autrichien de génie rural BLT a d'ailleurs montré qu'un mélange à 2% d'huile respectait toujours la norme de qualité EN590 du diesel [119]. Les essais de Mc Donnel montrent que l’on peut utiliser jusque 25% d’huile de colza semi-raffinée (huile dégommée filtrée à 5 µm, moins de 0,2% de gomme contre 2% dans l’huile brute) dans des moteurs à injection directe non modifiés (ancienne génération) [65]. Selon l'Institut Français des Huiles Végétales Pures, on peut utiliser 30% d'huile dans les moteurs à injection indirecte et directe ancienne génération [120]. Des expériences pratiques (6 millions de km parcourus en France) indiquent que dans des moteurs à préchambre, on peut utiliser sans aucun problème technique jusque 50% d’huile en mélange avec du gazole sans modification du moteur. A plus 30 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 de 50%, il faut faire des modifications (pompe injection Bosch, prégavage pompe, préchauffage de l'huile, durée injection plus grande, augmentation du tarage des injecteurs de 130 à 180 bars, bougies plus puissantes et augmentation de la durée de préchauffage). Dans les moteurs à injection directe (surtout nouvelle génération de HDI et common rail), l’utilisation d’huile est plus problématique (température plus basse pour la combustion, réglage plus difficile,…). Une augmentation de la consommation de 3 à 8% a été constatée [22]. Il est conseillé de changer le filtre à carburant entre les 1 000 et 5 000 premiers km car l'huile est détergente et va nettoyer le réservoir et les durites de l'encrassement dû au diesel. Beaucoup d’entreprises allemandes [5, 6, 52, 63] proposent des modifications des véhicules pour fonctionner à 100% à l’huile pure, pour tous les types de moteurs. Cette huile doit être chauffée (70-80°C) afin de diminuer sa viscosité. Deux possibilités sont offertes. D'une part un petit réservoir contenant du gazole est ajouté pour démarrer avec du gazole. Une électrovanne permet de passer à l'huile pure (réservoir principal) lorsque celle-ci est suffisamment chaude. Cela nécessite également un passage au gazole pur avant d'arrêter le moteur pour rendre possible un démarrage ultérieur au gazole. Un démarrage direct à l’huile est également possible mais il faut alors attendre le préchauffage de l'huile avant de démarrer (petit brûleur spécial situé par exemple dans le coffre). La firme ATG par exemple a ainsi déjà modifié plus de 700 véhicules, voitures, camions, tracteurs ou bus [5, Figure 13]. La firme Elsbett a également développé un moteur spécifique, appelé EL-KO, pour l’huile, et propose aussi des kits à installer soi-même ou à faire installer [22]. Figure 13 : La firme ATG propose des accessoires qui permettent un fonctionnement des moteurs à l’huile pure Source : [5] 31 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 2.4. Bioéthanol 2.4.1. Production d’éthanol et d’ETBE La betterave et le froment sont les deux cultures les plus adaptées pour la production d’éthanol en Wallonie, pour leur productivité respective en sucre et amidon, leur aptitude aux conditions pédoclimatiques wallonnes et l’infrastructure existante (traitement, stockage). D’autres cultures sont toutefois envisageables telles que le maïs grain ou la pomme de terre par exemple. La culture du sorgho sucrier (Sorghum bicolor) a également fait l'objet d'études approfondies [66, 67]. Cette culture encore inconnue chez nous nécessiterait un matériel spécifique de récolte et des unités décentralisées d'extraction des jus sucrés. Par contre la production de bagasse (résidu lignocellulosique après extraction) permettrait une production énergétique supplémentaire ou une valorisation industrielle pour la pâte à papier, donnant ainsi un avantage énergétique et environnemental au sorgho. Le processus de production de bioéthanol passe d’abord par la production d’un jus fermentescible. Pour les céréales, il existe deux possibilités : le traitement à sec et humide. Le traitement humide est plus coûteux, pour une plus grande échelle et produit plus de co-produits. Il consiste à broyer et hydrater la matière, à gélatiniser l’amidon hydraté et à l'hydrolyser en maltose et dextrine. Le procédé d’extraction du jus sucré par diffusion est bien connu pour la betterave. L’éthanol est obtenu par fermentation alcoolique selon la réaction : C12H22O11 + H2O 4 CH3-CH2OH + 4 CO2 Cette réaction se produit grâce à des enzymes secrétés par des levures (Kluyveromyces et Saccharomyces). Toutefois les levures sont inhibées par le taux d’alcool et ne supportent guère plus de 10% d’éthanol en masse. L’éthanol doit ensuite être extrait du moût fermenté (ou vin) en deux étapes. Une distillation permet d’extraire un azéotrope constitué de 95-96% d’éthanol. Une déshydratation est ensuite nécessaire pour éliminer les 4% d’eau résiduelle. Ainsi, une distillation azéotrope conduit à l’éthanol rendu anhydre par un tiers solvant (benzène, cyclohexane). Des techniques utilisant des membranes ou par tamis d’adsorption sont également possibles. Des vinasses sont produites lors de cette opération en quantité importante (8-12 l/l éthanol, [66]). Elles doivent être valorisées par épandage direct au champ, méthanisation ou après concentration, en alimentation animale ou comme engrais. 32 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 6 : Rendement de production de diverses cultures [2] Production de matière première (kg/ha) Matière première (kg/l éthanol) Production d’éthanol (l/ha) Sous-produits (kg/l éthanol) Froment 7 000 2,70 – 2,85 2 500 1 (drèches) 0,34 (son) Maïs (grains) 7 500 2,7 2 800 0,81 (drèches)* Betterave 60 000 10 6 000** 0,51 (pulpes) 0,20 (vinasse) * les produits sont différents selon le process. Avec un procédé à sec (40% de l'éthanol aux USA), on produit du DDGS (distiller's dried grains with solubles, 27% protéine brute - PB), tandis qu'avec un procédé humide (60% de l'éthanol américain) on produit du corn gluten feed (21,5% PB), corn gluten meal (60% PB) et du corn germ meal (20% PB). ** théoriquement, 100 kg de sucre donnent 53,8 kg d’éthanol, mais en pratique on obtient 46 – 48 kg d’éthanol. L’éthanol peut être transformé en Ethyl-Tertio-Butyl-Ether (ETBE) par la réaction suivante : (CH3)2C=CH2 Isobutène (53%) + + C2H5OH éthanol (47%) (CH3)3COC2H5 ETBE Figure 14 : Aperçu de la filière éthanol – ETBE 2.4.2. Utilisation dans les moteurs Les caractéristiques des carburants sont reprises au Tableau 7. 33 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 7 : Caractéristiques des carburants [2, 78] Essence** (Dir 98/70) Formule globale Masse volumique (kg/m3) Pouvoir calorifique inférieur volumique (kJ/l) Pouvoir calorifique inférieur massique (kJ/kg) Indice d’octane recherche (RON)* Indice d’octane moteur (MON)* Soufre (ppm) Benzène (% vol.) Aromatiques (% vol.) Oxygène (% poids)***** Tension de vapeur (mbar)*** CH1,8 750 31 200 41 600 95 min 85 min 50**** 1 35 2,7 max 600 éthanol ETBE C2H5OH 794 21 250 26 763 120-130 96-100 <1 0 0 34,8 2000 750 27 150 36 200 108-112 96-100 < 10 0 0 14,3 450 * RON pour les bas régimes (et aussi valeur utilisée usuellement) et MON pour les hauts régimes ** l'essence peut contenir 5% vol max d'éthanol, 2,7% max d'oxygène (directive 98/70) *** les chiffres indiquent que l'éthanol est beaucoup plus volatil que les autres, ce qui peut poser problème pour respecter les normes des essences (EN 228 pour l'Eurosuper), uniquement pour les basses concentrations d'éthanol [95] **** 150 ppm avant 1 janvier 2005 ***** 2,7% d'oxygène correspondent à 7,7% d'éthanol en volume. Le PCI de l’éthanol est très inférieur à celui de l’essence, ce qui implique une consommation volumique plus grande. Toutefois, à faible concentration d'éthanol, le rendement du moteur est meilleur et il n'y a pas de surconsommation [communication orale E. Poitrat et Mr Leroudier]. Pour une utilisation à 85% (voir cidessous) la surconsommation est de 30% [59]. Son indice d’octane supérieur permet par contre à l’ETBE de remplacer le tétraéthyl de plomb ou les composés cycliques actuellement utilisés dans les essences sans plomb (de moins en moins toutefois grâce aux procédés de raffinage). Une directive européenne autorise l’addition d’ETBE jusqu’à 15% en volume (85/536/CEE). L’éthanol peut être utilisé dans un moteur à essence sous plusieurs formes : - éthanol en mélange dans l’essence à faible (5%) ou forte proportion (85%) - éthanol en mélange sous forme d’ETBE (15%) - éthanol pur (95% d'éthanol et 5%d'eau - azéotrope) Le mélange éthanol – essence exige l’absence d’eau pour sa stabilité. La présence d’eau (condensation dans le réservoir par exemple) provoque la démixtion et la décantation d’une couche d’eau et d’alcool dans le fond du réservoir (l'eau absorbe l'éthanol). Cet inconvénient n’est pas présent avec l’ETBE. La proportion d’éthanol varie de 21-22% au Brésil (avec optimisation du moteur), à 10% aux Etats-Unis et de 5% en Suède (sans modification du moteur) [66, 72, 85]. Si la proportion d’éthanol devient importante, 85% par exemple (E85), le problème de démixtion est évité. Mais cela nécessite une adaptation du moteur (appelée "Flexi Fuel"), ce qui est réalisé par exemple en Suède par Ford sur ses modèles Taurus et 34 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Focus (voir chapitre sur situation en Europe, Figure 15). Plus de 2 millions (en 2004, 6,3 millions de flexifuels au Brésil) de véhicules utilisent cette technologie dans le monde, principalement au Etats-Unis, au Canada, au Brésil et en Suède [97]. Une incorporation de 15% d'essence se justifie pour améliorer le démarrage à froid [59]. En effet, la chaleur de vaporisation de l’éthanol est plus haute, ce qui est plus défavorable à la combustion. Un senseur mesure la proportion d'éthanol et adapte le débit et l'allumage. Ces voitures peuvent donc également utiliser l'essence, ce qui les rend effectivement très flexible. Figure 15 : Véhicule flexible Ford fonctionnant à 85% d'éthanol, ou E85. L’utilisation d’éthanol pur (E95) ne nécessite pas la déshydratation du carburant (utilisation de l’azéotrope E95) mais demande également une modification du moteur. Le système de carburation ou d'injection doit pouvoir obtenir un plus grand débit (l'éthanol contenant de l'oxygène, on a besoin de plus de carburant pour la même quantité d'air puisée par le cylindre, ceci pour garder une stœchiométrie correcte pour la réaction de combustion), l’air doit être réchauffé et le système de démarrage doit être adapté. L’éthanol peut même être utilisé pur (E95 azéotrope) dans des moteurs diesel adaptés et moyennant l’adjonction d’un additif qui améliore l’inflammabilité (indice de cétane). Des bus en Suède, au Brésil et au Mexique sont alimentés par ce carburant. L'éthanol peut aussi être mélangé au diesel (Ediesel). Ce carburant expérimental fait l'objet de beaucoup d'attention aux Etats-Unis et ce devrait être le cas bientôt en Europe. C'est en effet un moyen d'augmenter très sensiblement le marché potentiel de l'éthanol plombé par la décroissance du marché de l'essence. L'Ediesel consiste à ajouter 7,7 à 15% d'éthanol à l'essence, ainsi que 0,2 à 5% d'additif qui prévient la séparation de phase. Les essais montrent des réductions substantielles d'émissions polluantes (particules, CO, NOx). Des normes sont en développement [141, 142]. Cela permet aussi d'augmenter la quantité d'oxygène du carburant [85]. 35 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 3. Aspects environnementaux 3.1. Bilan énergétique Le bilan énergétique compare la production d’énergie renouvelable à la consommation d’énergie, considérée comme fossile, nécessaire tout au long de la filière de production de cette énergie renouvelable. Le bilan peut être exprimé sous la forme d’une production nette d’énergie (la production moins la consommation) ou sous forme d’un ratio entre la production et la consommation. Lorsque le ratio est supérieur à l’unité, la production d’énergie renouvelable est supérieure à la consommation d’énergie fossile. Mais, le calcul du ratio peut prendre diverses formes. Ainsi, le ratio global impute la consommation d'énergie fossile au biocarburant et aux co-produits. Le ratio restreint impute toute la consommation d'énergie fossile au seul biocarburant, et le ratio d'usage impute une partie seulement de l'énergie fossile au biocarburant, soit au prorata de la masse du biocarburant par rapport aux co-produits, soit au prorata du contenu énergétique (une autre méthode consiste à prendre en compte l'énergie économisée par la non production des produits substitués, mais la complexité de l'analyse augmente). L’énergie solaire utile à la croissance des plantes et finalement la source d’énergie qui est à la base de cette énergie renouvelable est gratuite et n’entre donc pas en ligne de compte dans le bilan. On peut diviser les consommations d’énergie fossile en 3 stades : culture, transport et transformation. On distingue également les consommations directes (ex : mazout des tracteurs), facilement identifiables, et indirectes (énergie consommé pour l’élaboration des produits intermédiaires et équipements mobilisés par la filière), dont on retient les plus pertinentes. 3.1.1. Colza – biodiesel Les consommations énergétiques proviennent essentiellement des intrants de la culture du colza, de la trituration, de l'estérification et du transport vers le lieu d'utilisation. Les intrants directs de la culture, à savoir les engrais, les produits phytosanitaires et les carburants sont évalués aux Tableau 8 et Tableau 9 d'après diverses sources, pour retenir des valeurs représentatives des intrants. Parallèlement, le Tableau 10 donne les rendements du colza sur les années 1998 à 2002 en Belgique. On prendra ici un rendement de 3 500 kg grains/ha comme représentatif de la réalité. 36 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 8 : Intrants de la culture du colza N minéral (kg/ha) P2O5 (kg/ha) K 2O Produits phytosanitaires (kg ma/ha) Carburants (l/ha) [1] 212 70 90 [34] 155 – 185* - 260 [12] 96 – 260 40 - 100 30 - 300 [87] 200 - 250 90 135 Chiffres retenus 185 90 135 5 2,37** 1 – 5,7 1,863 2,37 103 116 133,3 [Tableau 9] * en gras, ce qui peut être considéré comme une situation belge moyenne (voir point 2.2) ** selon les traitements suivants (ma = matière active) : Kg ma/ha Butisan Plus, 2,5 l à 500 gr/l ma 1,25 Targa 1 l/ha à 50 gr/l ma 0,05 Horizon 0,75 l/ha à 250 gr/l ma 0,19 CCC 1 l à 460 gr/l ma 0,46 Karaté, 2 traitements à 0,25l/ha à 25 gr/l ma 0,13 Punch 0,8 l/ha à 375 gr/l ma 0,3 Total 2,37 Tableau 9 : Estimation de la consommation de carburant pour la culture du colza Carburants Epandage engrais de fond Labour Travail du sol Semis Epandage azote Produits phytosanitaires (5 passages) Récolte Transport au lieu de stockage* Transport vers usine d'estérification** Durée (h/ha) 1 1 1,5 1 0,5 1,25 1,5 0,33 0,125 Consommation Consommation spécifique (l/h) (l/ha) 10 10 20 20 15 22,5 10 10 10 5 10 12,5 30 45 10 3,3 40 5 Total 133,3 * 10 km aller retour, 1 h, 3 ha par chargement ** 100 km, 8 ha par chargement, 40 l/100 km Tableau 10 : Rendement du colza sur les cinq dernières années [34] année Enquêtes APPO Statistiques officielles 1998 4024 3600 1999 4332 3730 2000 3333 2990 2001 3895 3640 2002 3726 3430 Moyenne 3862 3478 37 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Mais, comme expliqué plus haut et en toute logique, l'entièreté de la consommation d'énergie ne doit pas nécessairement être imputée au seul biodiesel. La Figure 16 donne une répartition selon Scharmer et Gosse [12]. Ainsi, sur base de la valeur énergétique de ces produits, 59,2% des émissions de la culture et de la trituration doivent être imputées à l'huile ; et 95,9% des émissions de la transestérification doivent être attribuées au biodiesel ainsi que l'entièreté du transport. Notons que la paille est ignorée dans ce calcul, ce qui défavorise le biodiesel par rapport à la réalité. Figure 16 : Flux de matière et répartition énergétique Avec les consommations d'intrants, leur énergie unitaire et la répartition au prorata du biodiesel et de ces co-produits (données au Tableau 11), il est possible de calculer le bilan énergétique et les ratio énergétiques. 38 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 11 :Données utiles au calcul du bilan et du ratio énergétiques du biodiesel Quantité (kg/ha) Energie unitaire (MJ/kg) Energie (MJ/ha) N minéral 185 70 (36-104)**** 12 950 P2O5 90 12 (8 –16) 1 080 K 2O 135 7,5 (5-10) 1 012,5 2,37 111,3 (133,3 l) 200 56,3 Produits phyto Carburants Sous-total culture Trituration Transestérification Transport biodiesel*** Energie imputée au biodiesel** (MJ/ha) 474 6 265 21 782 (h) 12 903 (j) 3 609 (k) 6 092 [12] (i) 7 736 8 064 [12] 422 (l) 422 [12] (l) Total 36 360 (b) 24 669 (c) * ces chiffres tiennent compte de l'énergie nécessaire à la production de ces intrants, selon [1] et [communication orale de Pépin Tchouate, UCL-TERM] ** selon les pourcentages de répartition de la Figure 16 *** pour un transport de 148 km selon [12] **** la valeur de 46,40 est reprise dans [121] Le bilan et les ratio peuvent s’exprimer de la manière suivante (lettres a, b et c en référence au Tableau 11 et Figure 16) : - Bilan énergétique (ou production nette d'énergie) : extrants – intrants (en GJ/ha) = (a + d + e + f – b) = 165047 – 36360 ~ 129 GJ/ha Ratio énergétique global = = (a + d + e + f) / b) ~ 4,5 Ratio énergétique restreint = a / b ~ 1,3 Ratio énergétique d’usage = a / c ~ 2,0 Le ratio global n’est pas très réaliste puisque la paille, la glycérine et le tourteau n’ont pas d’usage énergétique en condition normale. Le ratio restreint n’est pas réaliste non plus puisque l’on attribue toute l’énergie consommée au biocarburant alors que si celui-ci n’était pas produit, il aurait fallu dépenser de l’énergie pour produire ces coproduits. Le ratio d’usage est le plus logique. Les intrants sont ici alloués en fonction de leur énergie (la masse aurait aussi pu servir de base d’allocation, comme c'est le cas pour les produits pétroliers). A titre d'information, si on avait imputé les intrants sur base massique, le ratio d'usage aurait été de 2,62. Ceci signifie que l'on a appliqué ci-dessus la répartition la plus défavorable au biodiesel. De même, si on avait pris la consommation énergétique unitaire pour l'azote de [121], on aurait eu un ratio de 2,22. Dans la littérature, différentes valeurs de REU sont disponibles pour la production de biodiesel à partir de colza (Tableau 12). 39 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 12 : Ratio énergétique d'usage pour la production de biodiesel à partir de colza Référence Ratio d'usage ci-dessus 2,0 [1] 2,1 [88] 2,99* [12] 2,15 [46] 2,56 * avec imputation massique L'étude [1] des bilans énergétiques fut réalisée en 1992 à l’UCL – Unité Thermodynamique pour le compte de la Région wallonne. Les hypothèses principales de la culture du colza sont la fertilisation (212 – 70 – 90 de N – P- K) et le rendement de 3 000 kg/ha de grains et 6 000 kg/ha de paille. L'étude ECOBILAN réalisée par le bureau d'étude PriceWaterhouseCoopers pour le compte de l’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) en France a comparé avec une méthodologie équivalente le biodiesel et le gazole. Le ratio énergétique est de 0,905 pour le gazole et 2,96 pour le biodiesel [51]. Ces chiffres sont confirmés par une deuxième étude ECOBILAN de septembre 2002 qui avait pour but d'actualiser les chiffres [77 et 88], soit 0,917 pour le gazole et 2,99 pour le biodiesel. Cette dernière étude est sans doute une des plus pertinente car elle a été réalisée avec le concours de l'Institut Français du Pétrole et avec l'aide d'un comité de pilotage constitué d'un large panel d'experts désigné par l'ADEME et le Ministère de l'Industrie français. Un projet européen (Altener 4.1030/E 94-002-1) a comparé 15 auteurs et 26 études de cas à propos du bilan énergétique du biodiesel [12]. Les hypothèses, les méthodes de calcul et la prise en compte des co-produits sont très variables. La fourchette pour le ratio restreint est de 1,43 à 1,62 et le ratio d'usage énergétique de 2,49 à 2,81. Dans une autre étude, Scharmer en Allemagne trouve un ratio d’usage de 2,56 [46]. On remarque donc que selon les hypothèses de départ et la manière de calculer, on peut obtenir des chiffres très différents. On peut toutefois estimer que le ratio énergétique (d’usage) du biodiesel est de l’ordre de 2 – 3. Cela veut dire que pour une unité d’énergie fossile, on produira 2 à 3 unités d’énergie renouvelable. Autrement dit, avec un ratio énergétique de 2,5 pour le biodiesel et 0,9 pour le gazole par exemple (0,919 donné dans [88], et 0,862 dans [121]), et pour une utilisation de 100 unités énergétiques de (bio)carburant, on aura consommé 40 unités d’énergie fossile dans le cas du biodiesel et 111 dans le cas du gazole. Les calculs sont basés sur une utilisation d'énergie fossile pour la production du biodiesel, mais rien n'interdit l'utilisation d'énergie renouvelable qui améliorera le ratio. 3.1.2. Colza – huile pure Les valeurs obtenues ci-dessus pour la culture du colza, la trituration et le transport du biocarburant peuvent être retenues dans le cas d'utilisation d'huile végétale pure. Les résultats sont les suivants : - Bilan énergétique : extrants – intrants = (f + g + d – h – i - l) ~ 135 GJ/ha Ratio énergétique global = (f + g + d) /(h + i + l) ~ 5,8 40 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - Ratio énergétique restreint = g / (h + i + l) ~ 1,7 Ratio énergétique d’usage = g / (j + k + l) ~ 2,91 Différentes valeurs de ratio énergétique d'usage sont également disponibles dans la littérature (Tableau 13). L’étude ECOBILAN donne un ratio de 4,58 pour l’huile [51], 4,68 selon [77 - 88]. Scharmer arrive à un chiffre de 3,06 [46]. Tableau 13 : Ratio énergétique d'usage pour la production d'huile de colza Référence Ratio d'usage ci-dessus 2,91 [1] 3,1 [88] 4,68* [46] 3,06 * avec imputation massique On peut donc globalement considérer que le ratio d’usage de l’huile carburant varie de 2,9 à 4,7. 3.1.3. Betterave – bioéthanol Sur base de [1], deux modes culturaux sont pris en compte : 180 – 150 – 250 de N – P – K et une production de 50 t à 16% de sucre, et 90 – 100 – 175 et une production de 60 t. Ces deux modes sont moyennés ensuite. 1 tonne de betterave donne 100 l ou 79 kg d’éthanol. Notons que cette étude a été réalisée en 1992 et que le rendement et les méthodes culturales ont évolués favorablement. Figure 17 : Bilan énergétique de la betterave Les résultats sont les suivants : - Production nette = 48 + 10,5 + 117 – 17 – 106 ~ 53 GJ/ha Ratio global = (48 + 10,5 + 117)/(17 + 106) ~ 1,4 Ratio restreint = 117 / (17 + 106) ~ 1,0 Ratio d’usage = 117 / (67% de (17 + 106)) = 1,4 Dans le cas de la production d’ETBE, le ratio énergétique diminue puisque l’on ajoute une part substantielle d’énergie fossile dont le bilan est forcément en dessous de l’unité. Il est donc important de bien différencier la part du renouvelable dans 41 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 l’ETBE (47% en volume), qui sera comptabilisée comme la part réelle de renouvelable dans le carburant total. L’étude ECOBILAN donne des résultats de ratio énergétique de 2,05 pour l’éthanol de betterave, à comparer à un ratio de 0,873 pour la filière essence [77]. Dans une étude sur la production d'éthanol à partir de sorgho [66], les résultats suivants sont obtenus : - Ratio global = 10,25 Ratio restreint = 3,63 Ratio d’usage (massique) = 22,67 Ces chiffres bien supérieurs à ceux de la betterave s'expliquent par l'utilisation énergétique de la bagasse qui couvre les besoins énergétiques des transformations. 3.1.4. Froment – bioéthanol Les hypothèses de culture sont une fertilisation de 160 – 66 – 54 et un rendement de 7,5 t/ha [1]. Figure 18 : Bilan énergétique du froment Les résultats sont les suivants : - Production nette = 94 + 37,5 + 57,5 – 17 - 37 ~ 135,5 GJ/ha Ratio global = (94 + 37,5 + 57,5) / (17 + 37) ~ 3,5 Ratio restreint = 57,5 / (17 + 37) ~ 1,1 Ratio d’usage 1 = 57,5 / (30% (17 + 37)) = 3,5Ratio d’usage 2 = 57,5 / (61% (17 + 37)) = 1,8 Selon que l’on prend en compte ou pas la paille, le ratio énergétique est très différent. Or la paille est très bien utilisée en Belgique et cela plaide en faveur du ratio le plus élevé. L’étude ECOBILAN [88] donne un ratio énergétique de 2,05 pour l’éthanol de froment, soit un chiffre identique à celui de la betterave. Pas nécessaire 42 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 La production d'ETBE quant à elle, nécessite l'emploi d'isobutène fossile et le ratio énergétique est forcément inférieur à celui de l'éthanol. ECOBILAN cite un chiffre de 1,02 pour les filières ETBE de blé et betterave, contre 0,76 pour la filière MTBE [77]. 3.2. Effet de serre Dans la première version de ce rapport sur les biocarburants de mars 2003, une méthode simplifiée était utilisée pour calculer la réduction des émissions de CO2. Cette méthode se basait sur le bilan énergétique des différentes filières, avec l'hypothèse sous-jacente que tous les intrants avaient la même émission spécifique de CO2. Une méthode plus exacte développée ci-dessous alloue à chaque intrant sa propre émission de CO2. 3.2.1. Biodiesel Le Tableau 14 reprend les minimum et maximum de ces intrants (Tableau 8) et les multiplient respectivement par les minimum et maximum des émissions spécifiques (celles-ci proviennent de [12] qui est elle même une revue bibliographique très large), afin d'obtenir des valeurs extrêmes pour les émissions de CO2 par hectare. La moyenne donne une émission de 1 097 kg CO2/ha. Tableau 14 : Intrants de la culture du colza, émissions spécifiques et émission finale de CO2 de la culture Emissions spécifiques (kg CO2/kg) [12]] Min. Max. 2,42 2,666 0,666 1,48 0,479 0,86 15,45 15,45 3,64* 3,64 Emissions (kg CO2/ha) Min. Max. Min. Max. N minéral 96 260 232,3 693,2 P2O5 40 100 26,6 148,0 30 300 14,4 258,0 K2O Produits phyto 1 5,7 15,5 88,1 Carburants 86 (103 l) 111 (133,3 l) 313,3 405,5 Total 602,1 1592,7 Moyenne 1097,4 * avec 306 kg/MWh, 9,94 kWh/l et 0,835 kg/l (chiffre de la CWAPe équivalent pour les calculs de la production d'électricité) Intrants (kg/ha) 43 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 15 : Emissions de CO2 Emission totale (kg CO2/ha) Culture Trituration [12] Transestérification [12] Transport biodiesel [12] Total 1 097 325 221 31 1 670 Pourcentage d'imputation (%) 59,2 59,2 95,9 100 Emission imputée au biodiesel (kg CO2/ha) 650 193 212 31 1 086 A titre d'information, si l'on avait effectué une répartition massique des intrants, on aurait obtenu une émission de CO2 imputable au biodiesel de 790 kg de CO2, ce qui aurait donc été plus favorable. (cf. remarque faite à ce point de vue à la page 39, point 3.1.1). A partir de ce chiffre de 1 086 kg CO2/ha, on peut comparer avec l'émission du diesel en fonction de diverses unités de référence (Tableau 16). Le biodiesel et le diesel sont toujours comparés pour une quantité d'énergie équivalente (il faut une quantité de 1,12 kg de biodiesel pour atteindre le pouvoir calorifique de 1 kg de diesel). Tableau 16 : Emission et économie de CO2 du biodiesel par rapport au diesel (kg CO2) par ha Emission biodiesel Emission diesel Ecomonie Taux d'économie (%) 1 086 4 166 3 081 74 par litre de biodiesel 0,72 2,82 2,10 74 par MWh par tep 79,7 306,0 226,3 74 927 3 559 2 631 74 Les études [88], [12] et [46] indiquent des émissions de CO2 très proches de celle calculée ci-dessus. L'étude de ECOBILAN a été réalisée pour l'ADEME selon le standard ISO 14040 pour les analyses du cycle de vie. L'imputation massique a été utilisée et l'émission des gaz à effet de serre CO2, CH4 et N2O a été prise en compte. L'étude montre que les émissions diminuent avec le temps (amélioration du rendement du colza et des performances techniques). Une étude allemande [46] indique que les émissions de N2O de l'agriculture et des fertilisants ne représenteraient que moins de 13% exprimées en CO2 équivalent par rapport aux autres gaz à effet de serre. Tableau 17 : Emissions de CO2 pour la production de biodiesel Référence Emissions en CO2 (kg CO2/MWh) ci-dessus 79,7 [88] 85,3 [12] 79,0 [46] 77,1 44 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 3.2.2. Huile végétale En se basant sur les mêmes principes de calcul que pour le biodiesel, on calcule aisément l'émission par hectare (Tableau 18). Tableau 18 : Emissions de CO2 de l'huile Culture Trituration [12] Transport huile [12] Total (kg CO2/ha) Pourcentage Emission totale Emission imputée au (kg CO2/ha) d'imputation (%) biodiesel (kg CO2/ha) 1 097 59,2 650 325 59,2 193 31 100 31 1 453 874 A l'instar du biodiesel on peut calculer l'économie en CO2 grâce à l'huile végétale en fonction de diverses unités et la comparer avec d'autres sources (Tableau 20). Tableau 19 : Emission et économie de CO2 de l'huile par rapport au diesel (kg CO2) Emission huile Emission diesel Ecomonie Taux d'économie (%) par ha 874 4 194 3 320 79% par litre d'huile 0,60 2,92 2,32 79% par MWh 63,7 306,0 242,3 79% par tep 741 3 559 2 817 79% Tableau 20 : Emissions de CO2 pour la production d'huile de colza Référence Emissions en CO2 (kgCO2/MWh) ci-dessus 63,7 [88] 64,1 [46] 61,9 * REU avec imputation massique 3.2.3. Comparaison des biocarburants Selon l’Institut Français du Pétrole, l’économie en CO2 du biodiesel est de 35% et celle de l‘éthanol de 49% (blé, betterave) [11]. Une étude française d’impact écologique de référence (41 études comparées entre elles) détermine l’économie en gaz à effet de serre à 3 253 kg CO2 équivalent/1000 l de biodiesel [12], soit 2,56 t CO2/tep. Les résultats de l'étude ECOBILAN sont donnés au Tableau 21 [77, calcul personnel]. Les économies unitaires sont ensuite multipliées par la productivité par unité de surface. On constate que l'huile végétale pure a le meilleur taux d'économie, mais sa faible productivité par ha pénalise fortement l'économie de CO2 par unité de surface. L'inverse est vrai pour la betterave. 45 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 21 : Gain en CO2 selon étude Ecobilan Carburants gr CO2 eq/MJ gr CO2 eq/tep Économie (%) Economie (kg CO2/tep) Productivité (tep/ha)* gazole 79,3 3320 huile colza 17,8 745 77,55% 2575 0,94 biodiesel 23,7 992 70,11% 2328 1,26 essence 85,9 3596 éthanol froment 34,4 1440 59,95% 2156 1,58 éthanol betterave 33,6 1407 60,88% 2190 3,41 * selon les rendements donnés dans les schémas de filières donnés plus haut. Economie (kg CO2/ha) 2418 2935 3397 7468 3.3. Impact des cultures agricoles Les méthodes culturales évoluent et particulièrement au cours des 20 dernières années, dans le sens d’une diminution de la quantité d’intrants apportée, aussi bien des pesticides que des fertilisants. On utilise maintenant des techniques appelées « raisonnées» qui se basent sur une évaluation de la présence des maladies et de l'ampleur des pertes qu'elles peuvent occasionner pour décider de l'intérêt d'apporter un traitement phytosanitaire. Cela se réalise en pratique via des services d’avertissements (maladies du froment, pomme de terre, betterave ou colza). Un principe similaire est appliqué pour la fertilisation via des services d’analyses (azote minéral du sol,…). De plus, les produits phytosanitaires évoluent de plus en plus vers des quantités de matière active plus faibles à l’hectare (quelques grammes par hectare parfois) et les produits les plus nocifs sont progressivement retirés du marché par une législation de plus en plus contraignante. Le colza est une culture qui couvre le sol en hiver, a un fort système racinaire et permet ainsi de réduire d’une part l’érosion et d’autre part le lessivage d’azote en profondeur, c’est un piège à nitrates. Les pailles retournent au sol après la culture, améliorant la structure du sol grâce à l’humus formé et limitant ainsi l’érosion des terres. La betterave est de moins en moins exigeante en pesticides et en engrais. Ainsi, l'utilisation de produits phytosanitaires est passée de ∼ 1,15 kg de matière active par tonne de sucre en 1980 à environ 0,4 kg en 2000. L'utilisation d'azote est passée de ∼ 22 kg/tonne de sucre en 1980 à ∼ 8 kg en 2000, et les tendances sont très similaires pour le potassium et le phosphore [68]. Comparer uniquement les cultures énergétiques à la jachère est trop réducteur. En effet, si le biodiesel n’est pas développé, les protéines doivent de toute façon être produites à partir d'autres cultures, chez nous ou ailleurs. Ces autres cultures possèdent également des avantages et inconvénients. Actuellement, les protéines sont majoritairement importées, notamment des Etats-Unis, du Brésil et de l'Argentine à partir de soja dont la proportion de soja génétiquement modifié dépasse 50% au niveau mondial. 46 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 3.4. Emission des moteurs 3.4.1. Biodiesel. Les émissions moteurs, sans catalyseur, du biodiesel par rapport au gazole peuvent se résumer comme suit [46] [49 pour les chiffres entre parenthèses]: - Monoxyde de carbone (CO) : similaire ou 10 – 30 % de moins (-11%, -53% avec catalyseur) Hydrocarbone (HC) : 10 – 40% de moins (-33% et – 81% avec catalyseur) Fumée noire = 40 – 50% de moins Particules : 0 – 40% de moins (-27% et – 61% avec catalyseur) Oxyde d’azote (NOx) : 0 – 15% de plus (+5% et +3% avec catalyseur) Aldéhydes : plus Le biodiesel émet moins de substances mutagènes et carcinogènes que le gazole. Cela fut démontré par des tests de mutation sur micro-organismes sous l’influence des gaz d’échappement [46]. De plus, le biodiesel ne contient quasiment pas de soufre (max. 5-10 ppm), ce qui garantit de faibles émissions de SO2. Le diesel quant à lui en contient quelques dizaines de ppm. Une norme a été fixée pour la teneur maximale fixée à 50 ppm dans er le carburant à partir du 1 janvier 2005, ce qui va certainement augmenter les coûts de production au fil du temps [22, 26]. De plus, l’enlèvement du soufre dans le gazole diminue sa propriété lubrifiante, alors que celle-ci est précisément un point fort du biodiesel [46]. Toutefois, ces effets sur les émissions sont à relativiser car d’une part l’ajout d’un catalyseur et/ou d’un filtre à particules réduit ces émissions et d’autre part, les améliorations techniques des moteurs vont dans le sens d’une diminution des émissions (sauf le NOx qui nécessite un catalyseur de réduction, encore très rare actuellement) (Figure 19). Ceci indique que les avantages (ou les désavantages) que pourrait apporter le biodiesel sur les émissions du moteur seront de moins en moins clairs à l’avenir. Il n’en reste pas moins que la plus faible quantité de particules avec du biodiesel est plus favorable pour les catalyseurs, et ceux-ci éliminent en plus l’odeur jugée parfois gênante pour le biodiesel. Par ailleurs, il existera toujours une grande différence en ce qui concerne le CO2 à l'avantage des biocarburants (voir point 3.2.). Notons que les biocarburants ont un effet sur les émissions dès leur utilisation tandis que les améliorations technologiques n’ont d’effet qu’au fur et à mesure du renouvellement du parc automobile. Une étude de l'institut de recherche technologique VITO montre que l’incorporation de 20-30% de biocarburant dans le gazole est un bon compromis pour obtenir le meilleur résultat en terme d’émission par rapport à un usage à 100%, qui n’apporte qu’une faible amélioration et qui aura un marché forcément plus limité [35]. 47 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 19: Evolution relative des émissions moteurs [10] 3.4.2. Ethanol Des études françaises ont montré que l'utilisation de 5-7% d'éthanol dans l'essence permet de réduire les émissions de CO de 15-40% et les hydrocarbures de 2 - 7%. Par contre les NOx ont augmenté de 4-10% et doivent être diminués autrement [69]. Des tests ont également montré l'effet de l'addition d'ETBE avec ou sans catalyseur, avec diminution du CO, HC et benzène, tandis que le NOx est maîtrisé par le catalyseur (Figure 20) [70]. 48 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 20 : Emissions des moteurs avec un mélange 85% essence – 15% ETBE 3.4.3. Le programme Auto-Oil Dans le but de limiter la pollution des véhicules la Commission européenne a mis en place le programme Auto-Oil dont le but est de fixer des normes d'émissions. Ces normes portent les noms de Euro 1 à 4 (Euro 4 à respecter pour les voitures vendues à partir du 1er janvier 2005). La norme Euro 2 fut déterminée sur base de résultats expérimentaux tandis que Euro 3 et 4 sont des extrapolations sur base de critères liés à l'amélioration technologique (Tableau 22). Les polluants réglementés sont l'oxyde de carbone (CO), les hydrocarbures (HC), les oxydes d'azote (NOx) et les particules (PM). Le CO2 n'est pas réglementé mais il apparaît quand même dans les publications du programme, au niveau de l'échappement du moteur mais aussi tout au long du cycle de vie. Les normes sont différentes pour les véhicules de passagers et les gros véhicules de transport. Pour les carburants alternatifs, des facteurs d'émissions sont calculés sur base de résultats expérimentaux. Il s'agit du rapport entre l'émission d'un polluant spécifique pour le carburant alternatif et l'émission de ce polluant pour le diesel ou l'essence (selon que le carburant alternatif remplace plutôt l'un ou l'autre) (Tableau 23). 49 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 22 : Limite légale d'émission pour des voitures de passagers (gr/km) Essence Diesel Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 1 (01.01.93) Euro 2 (01.01.97) Euro 3 (01.01.00) Euro 4 (01.01.05) CO 3,2 2,3 1,0 3,16 1,0 0,64 0,50 HC 0,341 0,2 0,1 1,13* 0,7* 0,56* 0,3* NOx 0,252 0,15 0,08 0,50 0,25 PM 0,18 0,08 0,05 0,025 * HC + NOx On constate au Tableau 23 que les carburants alternatifs ne sont pas égaux quant aux émissions. Le GNC, LPG et DME sont très prometteurs pour réduire les émissions de CO. Le LPG est le plus prometteur pour les émissions de HC. Le biodiesel et le DME sont intéressants pour la réduction de émissions de particules. Quant aux émissions de CO2, on peut considérer que c'est l'ensemble des filières qui compte et pas les émissions à l'échappement. Ainsi uniquement les biocarburants permettent des réductions substantielles de CO2. Tableau 23 : Facteurs d'émission par rapport à la norme Euro 4 pour les véhicules de passagers Carburant alternatif GNC (gaz naturel compressé) LPG (liquid petroleum gaz) Ethanol 85% ETBE 15% DME (dimethyl ether) Biodiesel 30% Huile végétale 100% (testée sur véhicule Euro 2) [118] CO HC NOx PM CO2 véhicule CO2 LCA 0,2 0,7 (0,1) 0,2 0,4 0,7 0,6 0,2 0,5 0,3 0,2 0,3 0,2 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,1 0,5 0,4 0,4 0,1 0,2 0,8 1,0 1,0 1,0 1,0 0,8 0,2 0,8 0,1 - 1,0* 0,7 0,87 0,98 0,90 0,74 * 0,1 si le DME est issu d'énergie renouvelable et 1,0 si il est produit à partir de gaz naturel. De plus, les coûts ont été estimés pour les carburants, la consommation énergétique, les transformations éventuelles des véhicules et la maintenance. Le Tableau 24 reprend les coûts relatifs des carburants alternatifs par rapport au carburant remplacé, essence ou diesel selon les cas. 50 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 24 : Coût des carburants alternatifs par rapport à la norme Euro 2, estimé après 2005, pour les véhicules de passagers. Carburant GNC LPG Ethanol DME Biodiesel *** 0,9 1,1 (0,5)* 1,2 (1,5)***** 3,5 (1,2)** 1,0 – 1,1 – 1,5**** Consommation énergétique 0,9 0,8 3,5 Véhicule Maintenance 1,05 1,0 1,0 1;0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 * basé sur les prix moyen avant taxation en Europe, entre parenthèse après (dé)taxation ** 3,5 si le DME est issu d'énergie renouvelable et 1,2 si il est produit à partir de gaz naturel. *** pour les véhicules de transports et bus **** pour des concentrations de biodiesel de 5 – 30 – 100% ***** 1,2 pour l'éthanol de cultures diverses et 1,5 pour l'éthanol issu de lignocellulose 3.5. Analyse du cycle de vie a. Introduction Il est également possible d’estimer l’impact sur l’effet de serre au travers d’études plus complètes d’analyse du cycle de vie (ACV). Il s’agit de prendre en compte de manière analytique, qualitative et quantitative tous les maillons des filières (changement d’utilisation des terres, construction et démantèlement des usines de production,…) et d’évaluer leur impact. Ce type d’étude mène à des résultats classés par thème (épuisement des ressources, effet de serre, toxicité,…) qu’il serait aberrant de pondérer en une seule valeur. Par contre, selon les priorités, notamment politiques, de tels résultats peuvent être discutés. Même si les ACV sont standardisées (ISO 14040) les résultats et leur interprétation peuvent différer assez bien d'un auteur à l'autre. b. Bilan énergétique et effet de serre Le VITO a réalisé une étude dont les résultats sont forts mitigés pour le biodiesel [27]. Celui-ci est meilleur pour l’utilisation des ressources fossiles et pour l’effet de serre mais moins bon pour l’eau (eutrophisation), les résidus, l’acidification, l’eutrophisation, le smog. Une autre approche basée sur l’effet économique des émissions, selon la méthodologie reconnue « ExternE » (pour Externalities of Energy), montre que ce sont les émissions de particules sur la santé humaine qui sont les plus dommageables. Le diesel est un peu plus dommageable que le biodiesel (env. 82 •/100 litres de coût externe contre env. 70). En additionnant le coût économique de production et le coût du dommage externe, le « coût social » du biodiesel est un peu plus cher que celui du diesel. Une étude récente très détaillée a été réalisée par les industries automobile (EUCAR) et pétrolière (CONCAWE) avec l'assistance du Joint Research Centre, de l'institut 51 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 allemand LB Systemtecknik et de l'Institut Français du Pétrole (IFP) [121]. Pas moins de 80 filières de production de carburants sont comparées quant à leur bilan énergétique et bilan de gaz à effet de serre, dont quelques unes sont reprises au Tableau 25. Tableau 25 : Résultats de l'étude CONCAWE – du puit au réservoir Energie fossile (MJ dépensé/MJ final)* Emission GES (gCO2eq/MJ final)* Crude oil to gasoline 0,14 13 Crude oil to diesel 0,16 14 EU-mix NG supply to on-site hydrogen production and 0,83 105 compression Piped NG to synthetic diesel (EU plant) 1,04 45 Piped NG to methanol (EU plant) 0,69 31 Nuclear energy to electricity 2,74 4 Wind to electricity 0,03 0 Wood waste (200/10 MW) to compressed hydrogen 0,19 11 Farmed wood to compressed hydrogen via on-site electrolysis 0,19 31 Wind to compressed hydrogen via central electrolysis 0,19 9 Sugar beet to ethanol (pulp to fodder) 0,92 -20 Wheat to ethanol (no straw) 1,00 3 Farmed wood to ethanol 0,26 -50 Rape to FAME (RME) 0,39 -27 * uniquement pour la production des carburants, mais sans compter la combustion finale. Pour les carburants issus de biomasse, le crédit CO2 est compté. Une étude autrichienne de Jungmaier [3] compare ainsi 22 biocarburants (huile, biodiesel, hydrogène,…) et 9 carburants fossiles, par km parcouru (Tableau 26). Tableau 26 : Comparaison des émissions de CO2 équivalent, du coût total du transport et de la réduction des émissions de CO2. Carburants Bioéthanol blé Bioéthanol betterave1 Biodiesel huiles usagées1 Biodiesel colza Biogaz lisier de porcs2 Essence Diesel Gaz naturel CO2 émis (gr CO2 équ./km) 138 - 127 - 6,9 110 -178 263 203 245 Coût du transport 3 (•/km) 0,33 0,35 0,27 0,29 0,31 0,28 0,27 0,29 Coût du CO2 épargné 4 (•/t CO2) 430 180 14 240 48 1 : le chiffre négatif est dû au fait que les co-produits substituent les aliments du bétail produits avec du soja ou de la glycérine synthétique. 2 : le chiffre négatif provient de la substitution de la biométhanisation au stockage du lisier qui entraîne actuellement des pertes de CH4 dans l’atmosphère. 3 : en prenant en compte la taxe sur les carburants fossiles et la défiscalisation des biocarburants. 4 : en comparant avec le carburant fossile remplacé. Une étude allemande très explicite a été effectuée par Scharmer [46]. Il compare deux filières : 1. la référence est l’utilisation du diesel, de protéine de soja, de glycérine 52 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 synthétique et la jachère verte et 2. le colza est cultivé sur jachère, le tourteau remplace le soja, le biodiesel remplace le gazole et la glycérine remplace la glycérine synthétique (Tableau 27). Tableau 27 : Chiffres clés de comparaison des deux filières selon Scharmer Scénario 1 Gazole Soja Glycérine synthétique Jachère verte Dépenses énergétiques Emissions de gaz à effet de serre 50,60 MJ/kg* 3,676 – 5,12 MJ/kg tourteau 209,3 MJ/kg 2 512 MJ/ha 571 kg CO2 éq./t gazole 0, 567 - 0,676 kg CO2éq/t tourteau 9,0 kg CO2éq/kg 173 kg CO2 éq/ha 16,85 ± 1,5 MJ/kg 4,88 ± 0,9 MJ/kg 0,807 ± 0,1 kg CO2 éq 0,285 ± 0,05 kg CO2/kg 7,48 ± 1,5 MJ/kg 0,358 ± 0,08 kg CO2/kg Scénario 2 Biodiesel Tourteau colza Glycérine de transestérification * avec une autoconsommation de 18,2% du contenu énergétique (exploration, transport raffinage, …) Cette analyse débouche sur un bilan énergétique de 2,28 à 2,96 en fonction de diverses hypothèses et avec une allocation des inputs énergétiques selon la valeur énergétique. Scharmer réarrange ensuite ces chiffres pour qu’ils correspondent à des filières équivalentes, étalonnées sur 1 000 kg de biodiesel. Ainsi, pour ces 1 000 kg de biodiesel, qui produiront 1 570 kg de tourteau, 93,7 kg de glycérine, le tout sur 0,76 ha de terre, il faudra 869 kg de gazole, … Ces deux scénarii sont présentés au Tableau 28. Tableau 28 : Comparaison des deux scénarii équivalents Scénario 1 1030 l (869 kg) gazole * 1103 kg tourteau soja 93,1 kg glycérine synthétique 0,76 ha jachère verte Total Scénario 2 1136 l (1000 kg) biodiesel 1570 kg tourteau colza 93,1 kg glycérine de transestérification Total Dépenses énergétiques fossiles (GJ) Emissions de gaz à effet de serre (t CO2 éq) 43,93 4,01 19,43 1,89 69,26 3,27 0,39 0,84 0,13 4,63 16,85 7,66 0,81 0,45 0,70 0,03 25,21 1,29 * avec au niveau du pouvoir calorifique, 1 030 l gazole (869 kg) = 1 136 l biodiesel (1 000 kg) La production nette d'énergie, obtenue par différence entre les deux scénarii est de 42,8 MJ par litre de gazole remplacé (GR), ou 50,7 MJ/kg. La différence au niveau des gaz à effet de serre est de 3,24 kg CO2 par litre GR (3,84 kg/kg GR). Ces chiffres sont 53 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 également du même ordre de grandeur à l’issue d’une étude de Reinhart en Allemagne, au sein d’un groupe spécialisé dans les analyses du cycle de vie (avec 45,9 MJ/l GR et 3,25 kg CO2/l GR) [46]. La problématique du N2O émis par le sol est souvent abordée à propos des biocarburants. Il s’agit d’un gaz émis par des bactéries du sol au sein du cycle de l’azote de nitrification et dénitrification. Le N2O est un puissant gaz à effet de serre. La quantification des émissions est toutefois très difficile car celles-ci dépendent de conditions précises (favorisées par une grande quantité d’azote nitrique, la faible disponibilité d’oxygène, la disponibilité élevée de matières organiques, des températures supérieures à 5°C, la teneur en eau, un pH supérieur à 5). La mesure de ce gaz nécessite un appareillage spécialisé, d’autant plus qu’il faut distinguer les émissions de N2 et N2O. Des mesures en Allemagne sur plusieurs années et sur différentes cultures couvertes par des chambres de mesure et avec différents niveaux de fertilisation (0 à 210 kg N/ha) pendant 3 ans ont mis en évidence une émission moyenne sur les sols non fertilisés de 2,125 kg N2O-N/ha/an contre 2,405 sur les sols fertilisés. Une régression linéaire a été déterminée [47] : N2O - N (en kg/ha/an) = 2 + 0,0048 N, avec N = azote Il faut aussi tenir compte de l’approvisionnement en protéines par le soja, qui, quand il intervient dans le scénario doit aussi être cultivé. Différentes études ont mesuré les émissions de N2O de cette culture aux Etats-Unis avec des résultats comparables à ceux cités ci-dessus [46]. En Allemagne, les nouvelles campagnes de mesures indiquent un impact climatique de 0,00113 kg N2O/kg biodiesel, ou 0,415 kg CO2 eq/kg GR. En prenant un chiffre conservateur pour le soja, on obtient une émission de 0,407 kg de CO2/kg de GR, soit une différence très minime. Mais du N2O est aussi émis dans l’atmosphère lors de la production des engrais, à hauteur de 0,486 kg CO2 éq./kg GR (mais zéro si l’engrais est de l’ammoniac ou de l’urée). Le total des émissions de N2O est alors de 0,486 kg CO2éq/kg GR, moins de 13% de l’économie en CO2 selon Scharmer [46]. En cumulant CO2 et N2O, on arrive à une économie globale de 2,82 kg CO2 éq/l ou 3,35 kg CO2éq/kg de gazole remplacé (GR) (ou 3,31 t CO2/tep). Une autre institution de référence en matière d'analyse du cycle de vie est l'institut de recherche environnementale et énergétique (IFEU) en Allemagne. La Figure 21 donne un aperçu de différents biocarburants qui ont fait l'objet d'analyses de cycle de vie. Les principales conclusions sont que tous les biocarburants sont favorables en ce qui concerne le bilan énergétique et de gaz à effet de serre. Ils sont par contre défavorables en ce qui concerne l'acidification et l'eutrophisation. Les résultats sont divergents en ce qui concerne le photo smog, la destruction de l'ozone, la toxicité humaine et écologique. En comparant les biocarburants entre eux, le biodiesel de tournesol est meilleur que celui de colza. Le biodiesel est meilleur que l'huile pure qui elle même est meilleure en unités centralisées que dans de petites unités décentralisées. L'éthanol est meilleur que les filières oléagineuses et l'ETBE est 54 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 meilleur que l'éthanol pur. L'éthanol à partir de betterave est meilleur qu'à partir de froment ou de pomme de terre. [101]. Figure 21 : Comparaison de différents biocarburants selon l'institut IFEU [101] c. Autres effets L’étude Scharmer s’intéresse également à d’autres effets sur l’environnement : Acidification L’acidification de l’atmosphère peut être causée par le SO2, le NO2 ou l’HCl. Les études sont peu nombreuses à ce sujet et incomplètes. Scharmer arrive aux chiffres de 16,216 g SO2éq / kg GR pour le biodiesel contre 12,315 g/kg de GR pour le gazole. Reinhart présente aussi des chiffres en défaveur du biodiesel [75]. Eau et sol Le biodiesel se dégrade à 98% en 21 jours et n’est pas un produit toxique, ce qui n’est pas le cas du gazole. En France et en Autriche, le biodiesel est classifié comme non dommageable pour l’eau. Le transport et la conversion des huiles minérales mènent au déversement de 3 – 4 Mt d’huile minérale dans la mer, ce qui correspond à 0,8 à 1 kg/t d’huile extraite ou 0,94 à 1,18 g d'huile minérale/kg GR. Les accidents maritimes ne sont responsables que d’une part très faible de cette pollution maritime (moins de 5%). 55 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Le biodiesel n’a pas ces effets - la meilleure preuve est son utilisation pour vider les cuves de l’Erika et pour nettoyer les rochers pollués par le pétrole - mais on consomme quand-même des huiles minérales pour sa production et cela doit être pris en compte. Son impact est évalué à 0,06 à 0,08 g d'huile minérale/kg GR. Eutrophisation Scharmer estime que le potentiel d’eutrophisation n’a pas encore été estimé suffisamment. Selon Reinhart, il est en défaveur du biodiesel [75], mais il ne tient pas compte de la culture du soja et de la jachère, et exagère les émissions industrielles et agricoles [selon 46]. Consommation de ressources non renouvelables Pour chaque kg de gazole remplacé, on économise 1,19 kg d’huile minérale (Tableau 29). Par contre, les fertilisants consomment des minéraux qui retourneront finalement à la terre. La seule chose réellement consommée reste donc le pétrole. Tableau 29 : Consommation de ressources non renouvelables Ressources naturelles (kg/kg GR) Huile minérale Chaux et argile Phosphate de fer Potasse brute Sel minéral Soufre Biodiesel Gazole 0,680 0,125 0,225 0,319 0,004 0,015 1,873 0,002 0,022 0,110 0,319 0,001 Toxicité humaine et écologique Il s’agit des émissions de NOx, SO2, NH3, particules, formaldéhyde, benzène et hydrocarbure poly-aromatique (PAH). Les effets de ces substances sont difficilement comparables car certaines ont un effet local et d’autres un effet global, certaines sont carcinogènes (particules, PAH), néfastes pour le système respiratoire (SO2) ou mutagènes (formaldéhyde). Les émissions doivent en général répondre à des normes maximales à ne pas dépasser. En général, les émissions de la filière biodiesel sont plus toxiques pour les poussières, le formaldéhyde et le NH3, et plus favorables pour les NOx, SO2 et particules. Les dommages génétiques causés par une exposition à des gaz d'échappement des moteurs sont 21 à 75% moins élevés pour le biodiesel (essais sur cellules). Ces effets ont parfois des conséquences pratiques importantes. A titre d'exemple, la société Kreiswerke Heinsberg qui gère un parc de bus en Allemagne a opté pour le biodiesel notamment parce que la norme de concentration en polluants dans l’air du hall fermé qui héberge la station de remplissage était dépassée. Après passage au biodiesel, l’amélioration était de 85% et la société n’a pas dû faire les investissements qui auraient été nécessaires pour répondre à la norme [47]. Une série de tests fut également menée en France à propos des aspects écologiques (Tableau 30). Le biodiesel et le gazole sont tous les deux non toxiques oralement pour les mammifères. Par contre, le biodiesel est beaucoup moins néfaste pour le milieu 56 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 aquatique et est bien plus biodégradable. Suite à ces tests, le biodiesel a été classé WGK1 dans l’échelle allemande de risque pour l’eau et le gazole est à WGK 2 (l’échelle compte 3 niveaux, de peu dangereux à danger sévère) [51]. Tableau 30 : Toxicité du biodiesel et du diesel Toxicité orale pour mammifères Toxicité pour poissons Toxicité sur algues Toxicité sur bactéries biodégradabilité ultime Unités DL50 (mg/kg) DL50-48 h (mg/l) EC50 – 72 h (mg/l) EC0-16 h (mg/l) % Biodiesel > 5000 > 100 000 73 700 5250 87,4 Gazole > 5000 134 55 > 10 38,7 d. Huile pure ou biodiesel L'institut allemand IFEU a réalisé une analyse du cycle de vie sur l'huile pure comparée au biodiesel et au gazole [75]. Les résultats montrent un avantage pour le biodiesel (bilan énergétique, effet de serre, acidification,…) grâce au remplacement de la glycérine synthétique. Sans cela, et même si la glycérine avait une utilisation énergétique, l'huile pure est plus avantageuse. La production centralisée d'huile, par rapport à la production décentralisée dans des fermes, nécessite du transport supplémentaire mais permet d'obtenir un meilleur rendement d'extraction. L'étude montre que la centralisation est plus favorable pour le bilan énergétique et l'effet de serre, mais moins favorable pour l'acidification, l'eutrophisation, le "smog" et l'ozone. 57 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 4. Aspects économiques Remarque importante : Les aspects économiques sont un sujet très sensible. Le but de ce rapport n'est pas de fixer des chiffres économiques définitivement, mais de donner un ordre d'idée sur les coûts et leur évolution. En réalité, chaque projet est particulier et aura ses propres coûts et recettes. 4.1. Prix des carburants fossiles Le prix consommateur des carburants consiste en un prix de base auquel s'ajoutent un coût de distribution, accises, accises spéciales et cotisation énergie et une TVA de 21%. Le prix de base varie en fonction du prix du baril de pétrole qui a fluctué ces dernières années du simple au triple. Le prix fluctue également en fonction du cours de change avec euro/dollar. Ce prix de base ne subit pas seulement le marché de l'offre et de la demande mais aussi le contexte géopolitique. Les réserves prouvées de pétrole sont actuellement équivalentes à la consommation d'une cinquantaine d'année au rythme de consommation actuel [15]. Le coût depuis la raffinerie jusqu’au client varie dans une moindre mesure car une marge maximale est fixée par l’Etat quant au coût de distribution, et des coûts fixes d'accises, de cotisation énergie et de TVA sont ajoutés au prix de base. Figure 22 : Prix maximum consommateur de l'essence et du diesel de 1999 à 2004 [20] Ainsi, le prix du diesel au consommateur (Figure 22) est passé de 0,59 •/l début 1999 à 0,94 •/l en novembre 2000 et plus de 1 •/l à la fin du mois d’octobre 2004, tandis que l'essence sans plomb 95 passait de 0,85 •/l début 1999 à 1,16 •/l en juin 2000 et 58 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 1,21 •/l en octobre 2004 [20]. Une ligne de tendance globale sur les prix constants montre une croissance du prix au consommateur. 4.2. Biodiesel a. Matières premières Les usines de production de biodiesel peuvent s'approvisionner soit en graines de colza si elles comprennent une installation de trituration, auquel cas le prix de revente des tourteaux est un élément prépondérant, soit directement en huile. Cette huile est principalement de l'huile de colza, mais d'autres huiles telles que celles de soja ou de palme par exemple peuvent être utilisées en partie tout en respectant la norme de qualité du biodiesel. Le biodiesel peut également être fabriqué à partir d'huiles végétales recyclées, mais cet aspect ne sera pas traité dans ce rapport. Colza Le colza est coté sur différentes places financières internationales en dollar ou en euro (Hambourg, prix Moselle, etc.). Le prix est en général défini pour une cargaison sur bateau (FOB : free on board, ou CIF : cost insurance free). Le colza est également coté sur un marché à terme sur le Matif/Euronext, c'est-à-dire que des quantités définies sont proposées à l'achat ou à la vente à des échéances futures. L’Europe est la première région productrice de colza (11,5 Mt pour l'UE 15 en 2002), devant le Chine (10,4 Mt), l’Inde (3,8 Mt), le Canada (3,2 Mt), les USA (0,7 Mt), l’Australie (0,65 Mt) et les autres pays (1,3 Mt) [34]. Dans l'UE25, le colza est produit surtout en Allemagne, France, Angleterre, Pologne et République tchèque (Figure 23, voir aussi Tableau 46). 59 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 23 : Surfaces d'oléagineux en Europe en 2001/2002 [122]. Le prix du colza dépend de l'offre et la demande sur le marché mondial. Il faut signaler que l’on ne peut pas relier directement le prix des graines de colza au prix de l’huile car il faut tenir compte de la valorisation des tourteaux. On peut voir sur le graphique de la Figure 24 que le prix du colza a augmenté jusque début 2004. On avait assisté à un déclin de l’offre mondiale de graines suite à des dégâts climatiques défavorables au Canada (-35% en 2002), en Chine, aux Etats-Unis et en Australie (62% !), faisant monter les cours. Toutefois, la bonne récolte en Europe de 2004 a entraîné une chute du prix du colza qui est proportionnellement plus forte que la diminution du cours de l'huile, alors que le cours des tourteaux se maintient et que la demande en biodiesel est forte (Figure 25). Il est important aussi de signaler que les prix du colza alimentaire et du colza non alimentaire peuvent être différents, en fonction des conditions du marché. Le colza non alimentaire souffre également de frais administratifs supplémentaires (contrôle, garanties bancaires,…) qui sont répercutés sur le prix d’achat à l’agriculteur. En France, des contrats sont signés entre Diester Industries et les organismes stockeurs, pour couvrir environ 90% des besoins des usines et une prime d'engagement pour ces surfaces est payée (25 •/t en 2003). Le reste provient de surfaces non engagées. Entre 1999 et 2002, les prix du colza alimentaire et non alimentaire sont restés quasiment à parité (avec toutefois des variation puisque le prix du colza non alimentaire est plus stable que la cotation journalière du colza 60 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 alimentaire). Depuis 2002, le prix non alimentaires est un peu inférieur [107]. Il a atteint 235 •/t en juillet 2003, avec majoration par quinzaine de 0,915 •/t. En ce qui concerne le prix auquel les négociants vendent le colza, il peut être fixé en fonction du Matif. Le Matif étant un marché à termes, le prix sélectionné est le prix à la première échéance. La moyenne pour 2004 est de 247,2 •/tonne (201 à 338 •/tonne) (Figure 24). Figure 24 : Prix de l'huile, la graine de colza et du tourteau [133, 134, APPO] 700 600 P rix (€/to n n e ) 500 400 huile tourteau graine de colza 300 200 100 05 28 -m a i- .- 0 ov -n 09 -a vr .- 0 4 4 3 23 06 -o ct. -0 03 sar -m 20 01 -s ep t.- .- 0 13 -fé vr i l .-ju 28 02 2 01 1 .- 0 09 -j a nv in -ju 23 06 -d éc . -9 9 00 - Huile Au niveau mondial, l'huile de colza reste minoritaire. La production mondiale d’huile végétale était de 82 millions t en moyenne entre 1995 et 1999, dont 30% de soja, 22% de palme, 16% de colza, 12% de tournesol et 20% d’autres (coco, coprah) [18]. La croissance annuelle de l’huile de colza était de 7,4%/an en moyenne entre 1976 et 1998 [19]. La teneur en huile ou en protéine joue également une influence. L’huile de soja est la plus influencée par le prix des protéines [18]. Or on s’attend à une plus forte croissance de la demande en huile, ce qui devrait favoriser les grains à plus forte teneur en huile comme le colza [19]. Le prix de l’huile de colza dépendait traditionnellement du prix mondial de l’huile de soja car elles sont en partie substituables. Cette logique n'est plus nécessairement respectée à l'heure actuelle avec une demande croissante en huile de colza pour la production de biodiesel. En conséquence, le prix de l’huile de colza a varié quasiment du simple au double en quelques années (Figure 24). Notons qu'un taux de change euro/dollar élevé est favorable et que la densité de l’huile étant de 0,915 kg/m3, le prix au litre est inférieur aux montants mentionnés en unités de poids. 61 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 b. Extraction industrielle de l’huile Pour une échelle de 30 000 t graines/an, une étude de faisabilité fut réalisée en 1992 [8, voir aussi ci-après]. Le coût de transformation était de 7,21 BEF/kg d'huile pour la trituration et 4,56 BEF/kg pour le raffinage, soit un coût total de 11,77 BEF/kg huile ou 291,8 •/t d'huile. Une autre étude de pré-faisabilité fur réalisée pour le compte de ValBiom en mai 2003 pour une dimension de 10 000 t graines/an, qui correspond grossièrement à la production de colza non alimentaire en Wallonie [84]. L'investissement prévoit un stockage des graines, de l'huile brute, des tourteaux, un pont bascule, un labo, des presses qui fonctionnent 24h/24 pendant 10 mois (pressage à froid, rendement d'extraction de 30%), et les frais accessoires (fonds de roulement, etc), pour un total de près de 2 millions d'euros. Le coût de trituration est évalué à 57,6 •/t graines ou 191 •/t huile, ce qui est moindre que pour l'étude de 1992 mais toujours relativement élevé. Selon Diester Industrie (communication orale de Mr Morin) le coût de trituration à l'échelle industrielle devrait se situer autour de 30 – 32 •/t de graines. c. Transformation en biodiesel Le coût exact de transformation est une information confidentielle de la part des industriels. Ce coût a été estimé dans une étude de faisabilité réalisée en 1992 pour le compte de la Région wallonne avec deux scenarii [8] : - une unité de 10 000 t/an de biodiesel avec pression de 30 000 t grains/an, 300 jours/an, 0,36 t huile/t grains, 0,61 t tourteaux/t grains, raffinage (0,96 t huile/t huile brute) et transestérification une unité de 40 000 t/an avec raffinage et transestérification. L’huile brute est achetée sur le marché (43 000 t/an). Les chiffres clés sont les suivants : a. unité de 10 000 t/an Trituration : • investissement : 170 MBEF • prix colza : 6,5 BEF/kg • coût huile : 18,22 BEF/kg • valorisation tourteaux : 4,5 BEF/kg 7,7 BEF/kg huile • coût transformation : 7,21 BEF/kg • total prix de revient : 17,73 BEF/kg huile brute Raffinage : • investissement : 49 MBEF • valorisation gommes : 0,26 BEF/kg huile raffinée • coût transformation : 4,56 BEF/kg 62 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 • total : 22,80 BEF/kg huile raffinée Transestérification : • investissement : 242 MBEF • valorisation de la glycérine : 3,7 BEF/kg biodiesel (37 BEF/kg) • coût transformation : 10,69 BEF/kg • total prix de revient : 29,81 BEF/kg ou 26,24 BEF/litre (0,65 EUR) b. unité de 40 000 t/an Raffinage : • investissement : 62 MBEF • prix rendu huile brute : 14 BEF/kg • valorisation gommes : 0,26 BEF/kg huile raffinée • coût transformation : 3,31 BEF/kg • total : 17,66 BEF/kg huile raffinée Transestérification : • investissement : 390 MBEF • valorisation de la glycérine : 3,7 BEF/kg biodiesel (37 BEF/kg) • coût transformation : 7,54 BEF/kg • total prix de revient : 21,52 BEF/kg ou 18,93 BEF/litre (0,47 EUR) La conclusion de cette étude de faisabilité à l’époque était que la petite unité n’était pas rentable, le prix de revient de l’huile était supérieur au prix du marché et les frais fixes étaient trop importants pour la taille. L’unité de 40 000 t est par contre rentable sans soutien public autre que la défiscalisation du biodiesel, vendu "départ" à 20 BEF/l. Le deuxième scénario donne un coût de transformation est de 186 •/t huile (21,52 – 14 = 7,52 BEF/kg) mais dépend de la valorisation des gommes et surtout de la glycérine. Selon la convention passé en 1993 entre la Région wallonne et FINA pour les essais en Belgique, le prix convenu pour la transformation était de 6,4 BEF/kg (158 •/t). Aujourd'hui ces capacités d'usines sont dépassées et les nouvelles unités de production de biodiesel sont généralement de l'ordre de 100 000 à 200 000 tonnes par an, sauf pour les installations qui travaillent l'huile recyclée. Des informations récentes de sociétés belges et françaises actives dans l'estérification indique des coûts d'estérification fort variables, allant de 50 à 150 •/t d'huile. Pour donner une idée des montants d'investissement, le projet de l'usine à Sètes en France pour la fabrication de 150 000 t de biodiesel, prévoit un budget de 20 – 25 M• [113]. Le projet espagnol de Pontejos pour la même capacité prévoit 19 M•. Le nouveau projet français de Diester industrie à Mériot annonce un budget de 25 M• pour 200 000 t de biodiesel [123]. d. Produit final 63 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Au vu de toutes les possibilités décrites ci-dessus et des incertitudes, il n'est pas justifié de donner un prix de revient unique du biodiesel. Chaque installation aura des coûts et des recettes différentes qui affecteront le résultat. En faisant varier quelques critères importants qui influencent le plus ce coût tels que le prix du colza, prix des tourteaux, la valeur de revente de la glycérine (à la baisse suite à l'offre importante sur le marché), coût de la trituration et de l'estérification, coût du transport vers la raffinerie, on peut estimer grossièrement le coût du biodiesel. La fourchette varie de moins de 0,50 •/l dans des conditions favorables à plus de 0,70 •/l en conditions défavorables [calcul personnel]. Selon la Commission européenne, le coût de production du biodiesel basé sur un coût moyen de la matière première, sur une grande installation de production et sur un prix de la glycérine de 50 •/1 000 l de biodiesel, est de 500 •/1 000 l, contre 200250 • pour le diesel. Le coût supplémentaire est alors de 300 •/1 000 l pour un prix du baril de 25 $. Le surcoût devient nul pour un prix du baril de 70 $ [4]. Le prix de vente du biocarburant est également différent selon l'acheteur. De grosses quantités de biodiesel défiscalisé fournies à un pétrolier seront vendues à un prix proche du prix du marché du diesel auquel on ajoute les accises. Si le biocarburant est vendu directement à l'utilisateur final, le prix devra sans doute être du même ordre de grandeur que le prix du diesel pour ce même consommateur. Ainsi, une flotte captive payerait moins qu'un particulier par exemple. Par contre, les frais de promotion ou distribution seront moins élevés pour quelques gros clients par rapport à la vente directe aux particuliers. La tendance comparative des marchés du pétrole et de l'huile végétale (et des graines de colza) joue un rôle primordial dans la compétitivité des biocarburants. Ainsi, la tendance actuelle est plutôt défavorable pour ce qui concerne le prix de l'huile (ce n'était pas le cas entre mi-1999 et mi-2001, le cours de l'huile était alors inférieur à 400 $/t, permettant la production d'un biocarburant relativement bon marché), tandis qu'elle est favorable pour ce qui concerne le prix du diesel qui augmente. Il est extrêmement difficile de prévoir l'évolution du cours du pétrole. Par contre il est possible de maîtriser le coût de la matière première pour la production d'un biocarburant, grâce par exemple à des contrats d'approvisionnement avec des agriculteurs. Il est intéressant aussi de noter qu’une incorporation de biodiesel dans le diesel réduit l’écart de prix pour le consommateur, rendant cet écart insignifiant par rapport aux variations des prix pétroliers, et ce même si le biocarburant n'est pas défiscalisé. Ainsi, si on incorpore 5,75% de biodiesel à 0,60 •/l dans du diesel à 0,30 •/l, le prix du mélange diesel - biodiesel passerait à 0,317 •/l, et le prix à la pompe augmenterait de 0,021 •/l. Cette augmentation reste raisonnable pour le consommateur qui verra par ailleurs les accises sur le diesel augmenter de 0,035 •/l pendant quatre ans à partir de 2004 on est déjà en 2005 (voir plus loin). Finalement, il faut aussi noter que le pouvoir calorifique du biodiesel est inférieur à celui du diesel (de l'ordre de 7 – 8%), ce qui peut mener dans certains cas à une augmentation de la consommation. Il faut en tenir compte dans le calcul du coût au kilomètre du consommateur. 64 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 4.3. Ethanol Le coût de l’éthanol à la sortie de l'usine dépend notamment du prix de la matière première. a. Matière première Froment Le prix du froment est un prix mondial coté sur différentes places boursières. Le prix reçu par l'agriculteur est un prix rendu négoce inférieur au prix du marché puisqu'il faut tenir compte des frais de stockage et transport (Figure 25). On peut voir que, malgré un pic entre les années 2003 et 2004, le prix du froment a une tendance à la baisse sur une période de 10 ans. Ce pic est dû à la sécheresse qui a sévit pendant l’été 2003. A l'instar du colza on peut imaginer que le prix du froment non alimentaire soit encore un peu plus faible étant donné les formalités (garanties bancaires, etc.) dues à la culture sur jachère et sur surfaces énergétiques (ACE 45). Figure 25 : Evolution du prix du froment rendu organisme stockeur (1995 – 2004) [138] Cela veut dire que la marge brute et donc le revenu agricole diminuent vu que les frais fixes ne varient pas beaucoup au cours du temps. Betteraves Pour les betteraves le prix interne en Europe est jusqu'à présent sensiblement plus élevé que le prix mondial grâce à des droits d'importation (quota A) et des restitutions payées par les producteurs eux-mêmes (quota B). Le surplus par rapport aux quotas est quant à lui vendu au prix mondial (sucre C). Enfin le sucre des ACP (Afrique Caraïbes Pacifique) est importé préférentiellement et réexporté avec 65 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 restitutions financées par l'UE [86]. Mais une réforme du sucre est en discussion à l'OMC, avec baisse du prix de l'ordre de 40% et interdiction d'exportation de sucre C. Ainsi, si l'excédent de sucre C était transformé en éthanol, il pourrait permettre un paiement plus élevé à l'agriculteur pour la betterave, passage de 9 •/t [86] à un prix de l'ordre de 15 •/t (voir ci-dessous le prix payé en France). En France, l'éthanol est produit à partir de betteraves achetées au prix de 15 •/t. Ce prix est supérieur au prix du sucre C mais inférieur au prix actuel et au nouveau prix avec 40 % de réduction b. Transformation Les coûts d'investissement pour la construction d'une usine d'éthanol dépendent de nombreux facteurs tels que l'infrastructure déjà existante, la matière première traitée, la technologie utilisée, etc. et les valeurs citées dans la littérature sont difficilement comparables. Les exemples ci-dessous sont donnés à titre illustratif. Selon [59], l’investissement dans une usine de 50 000 m3/an d’éthanol est de l’ordre de 45 – 55 M•. En 1992, une étude avait été faite par la Raffinerie Tirlemontoise à propos de la production d’éthanol à la râperie de Waremme pour une production de 5 000 hectolitres par jour. L’investissement global dans une usine fut évalué à 100 M•, dont ¼ était déjà présent [61]. Plus récemment, plusieurs projets ont fait connaître le montant des investissements dans la presse : - Zeitz (Allemagne), 200 000 t : 185 M• Wanze, 300 000 m3 : 150 – 180 M• 3 Gand, 100 000 m : 50 M• Ecoteo (Espagne), 100 000 t : 100 M• Lacq (France), 180 000 t : 73 M• Aux Etats-Unis, le coût d'investissement dans une usine de production d'éthanol a été réduit à 0,344 •/l (près de deux fois plus dans les années 80) [105]. En comparant avec les exemples en Europe cités ci-dessus, on remarque que le coût en Europe est beaucoup plus élevé. Une comparaison plus poussée serait nécessaire avant de tirer des conclusions hâtives (échelle de production, technologie, etc.). 66 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 c. Produit final En Suède, un prix de 0,4 •/l éthanol à 95% (5% d’eau) est cité la fondation pour le bio-alcool [59]. En 1993, le Mémorandum préparé en Belgique à l’attention de la présidence belge de l’Union européenne présente les chiffres tirés du fameux rapport Levy. Le prix de revient de l’éthanol ex-betterave est de 0,41 ECU/l (pour la betterave à 17,55 ECU/t) et de 0,48 ECU/l pour l’éthanol ex-blé (acheté à 0,073 ECU/kg) [60]. Une étude de faisabilité réalisée par Sorghal (basé à l’ISI de Huy) en 1992 pour la production d’éthanol à partir d’une combinaison de betterave et de sorgho [66] aboutissait à un prix de revient compris entre 19,8 et 25,8 BEF/l, pour respectivement l’éthanol ex-sorgho et ex-betterave (comptées à 1 000 BEF/t, et 33 BEF/l avec des betteraves à 1800 BEF/t, et 19,5 BEF/l avec des betteraves à 400 BEF/t). L’investissement dans une unité de 900 000 hl d’éthanol par an, y compris 4 unités décentralisées pour l’extraction des jus sucré du sorgho, est estimé à 4,2 milliards de BEF. Dans cette même étude, différentes sources sont comparées à propos du prix de revient de l’éthanol, avec des chiffres de 13, 14, 20 et 21 BEF/l. Dans [86] le coût de production de l'éthanol pour une unité de 500 000 hl/an approvisionnée pour 2/3 par du froment à 100 •/t et 1/3 par des betteraves à 26,7 •/t est de 0,55 •/l. Si la capacité était de 2 millions d'hl, le prix descend à 0,48 •/l et peut encore théoriquement diminuer de 0,07 •/l [86]. En France, un prix de 0,52 •/l rendu raffinerie était cité en 1993 par le Président [communication orale] de la société Bio-éthanol Nord Picardie (dont 0,27 pour la matière première – le blé, 0,30 pour la fabrication, 0,07 pour la déshydratation, 0,13 de revenu des drèches), qui correspond à un achat du blé à 7,6 •/100 kg. En ajoutant les frais de stockage et transport à ce prix du blé, on arrive à 9,5 •/quintal qui en étant multiplié par 2,9 quintal par hl d'éthanol donne une part du blé dans le coût de l’éthanol de 0,27 •/l. Selon l'ADEME [communication orale de M Dohy, novembre 2003] le coût de l'éthanol en France est de 0,45 •/l. Mais avec des unités de production plus grosses, de 150 à 250 000 t/an, ce coût peut diminuer à 0,35 •/l. Le prix de vente de l'éthanol aux Etats-Unis est de l'ordre de 0,28 $/l (0,31 •/l de coût de production selon [105]) et 0,30 $/l pour le biodiesel [91]. d. Importations L’éthanol peut également être importé. Le prix de base de l'éthanol brésilien est de l'ordre de 0,20 – 0,30 $/l, auquel il faut normalement ajouter les taxes douanières (0,192 •/l si l'éthanol est non dénaturé et 0,102 •/l si dénaturé) [96, 108]. De plus, avec l'initiative EBA (everything but arms – tout sauf les armes), le bioéthanol des 49 PMA (pays les moins avancés) peut entrer en quantité illimitées et à droit nul en Europe [86]. 67 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Il est assez clair que l'industrie européenne ne pourra jamais être compétitive vis-àvis de ces importations à bas prix et qu'il faut réguler celles-ci d'une manière ou d'une autre, sous peine d'écraser dans l'œuf une industrie européenne naissante. Figure 26 : Evolution des importations en Europe d'éthanol [140] 4.4. Rentabilité agricole 4.4.1. Rentabilité de la culture du colza Le mid term review de la PAC change la donne en ce qui concerne les aides pour les cultures agricoles. En effet, le régime du paiement unique est entré en fonction pour la récolte 2005. Deux grands types d’aides peuvent être activés : les droits ordinaires et les droits jachères [136]. Ces aides sont directement liées à la surface et donc découplées de la production. Le colza peut se trouver dans 3 situations : il perçoit les droits ordinaires, il ne perçoit pas les droits ordinaires, il perçoit les droits jachères. Pour s’affranchir de ces situations, il a été décidé ne pas prendre en compte les droits dans le calcul de la rentabilité. Il a été également décidé de ne pas prendre en compte les frais fixes car ils sont les mêmes pour toutes les cultures. Selon la Division de l’Analyse Economique Agricole - DAEA de la Région Wallonne [135], la moyenne des frais variables pour la période 2000 – 2003 (semences, engrais achetés, produits de protection, travail par tiers, autres charges indirectes) imputables à la culture de colza, est de 474 •/ha (448 – 511 •/ha)Une réduction de ces frais est peu envisageable car le rendement du colza est fortement affecté en cas de négligence phytotechnique. Pour information les charges fixes sont estimées à 759 •/ha [communication orale de Mr Vanorlé, DAEA] : - matériel (amortissement, entretien, location) : 286 •/ha charges foncières : 341 •/ha 68 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - autres (coût des bâtiments, frais généraux, frais d’amélioration de la structure du sol) : 132 •/ha Nous allons calculer pour cette culture la marge brute, qui est définie comme : Marge Brute (MB) = (rendement*prix de vente culture) – frais variables Il est à noter que le calcul de la marge brute se fait hors droits et hors frais fixes. Pour obtenir le revenu agricole, il faut soustraire de la MB les frais fixes et rajouter les aides. Le rendement moyen de ces 5 dernières années est de 3,6 t/ha (3 à 4 t/ha) [138] et le prix d’achat à l’agriculteur pour 2003 et 2004, de 210 •/t (prix moyen du colza rendu négoce, calculs ValBiom) ce qui donne une marge brute de 282 •/ha (voir Figure 27). Figure 27 : Marge brute (•/ha) du colza, en fonction du rendement et du prix (hors droit et hors frais fixes) 900 ent : Rendem 800 MargeMarge brute brute (€(€) 700 600 5 t/ha 4 t/ha 500 3,5 t/ha 400 3 t/ha 300 200 100 2 t/ha 0 -100180 190 200 210 220 230 240 250 260 -200 prix htva (€/t) Prix htva (€/t) La législation concernant les cultures énergétiques a été adaptées dans la nouvelle réforme de la PAC. Cette nouvelle PAC autorise la culture de colza sur jachère si certaines conditions sont remplies notamment l’établissement d’un contrat qui implique un dépôt de 250 •/ha de garantie. La nouvelle PAC permet également de soutenir la culture de colza hors jachère par une prime de 45 •/ha, un contrat devant également être établi et une caution de 60 •/ha versée. Si la culture de colza est emblavée en surface énergétique (45 •/ha), la marge brute est majorée de 20 à 25 •/ha. En effet, il faut compter de 20 à 25 • de frais administratif notamment pour la gestion de la caution. Notons que la culture du colza présente des risques (maladie, verse, perte à la récolte,…) et exige plus de travail que les céréales. Il faut donc que la marge brute compense cela, le choix étant à l’appréciation de chaque agriculteur. 4.4.2. Huile pure carburant 69 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 La production d'huile végétale de colza mérite une attention particulière dans ce chapitre car l'huile peut être utilisée comme carburant et en même temps être produite à la ferme, instaurant ainsi une filière courte entre le producteur et le consommateur. La rentabilité économique de l’huile de colza est calculée en prenant compte des d’hypothèses exposées dans le Tableau 31. Tableau 31 : Hypothèses pour le calcul du prix de l’huile Hypothèses coût grain colza (moyenne 2000-2005) prix vente tourteau (moyenne 2000-2005) Rdt de trituration Durée de fonctionnement Débit limitant (presse) Quantité d'huile produite Quantité de tourteau produit Durée de main d'œuvre Coût main d'œuvre Prix consommation électrique Puissance de la presse Consommation électrique Légende : Fct t Rdt 240 160 31 4000 0,05 62 138 €/t €/t % heure/an tonne/h m³/an t tourteau/an 113 heures/an 5 heures/sem 20 €/heure 0,1 €/kWh 2,2 kW 8800 kWh/an Taux d'intérêt Taux d'actualisation Durée d'amortissement hors bâtiment Durée d'amortissement bâtiment 5 2,6 6 20 % % ans ans Bénéfice Nombre ha colza nécessaires 50 €/m³ 56 ha fonctionnement tonne rendement (en kg d’huile sur kg de graine au départ) On prend également comme hypothèses que le grain de colza est acheté à un négociant et qu’une infrastructure de stockage avec séchage n’est pas nécessaire. Ces hypothèses nous permettent de calculer le prix de l’huile (voir Tableau 32). 70 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 32 : Calcul du prix de l’huile Matière première et co-produit Achat culture Vente Tourteau Investissement Achat bâtiment (200 m²) Amortissement (20 ans linéaire) Télescopique (30 %) Amortissement (6 ans linéaire) Frais d'aménagement Presse + syst pellets + décantation statique Stockage et traitement de l'huile Filtre à plaques forfait stockage (graines, tourteau, huile) Tuyaux et accessoires Cuves de décantation Pompe de distribution Imprévus TOTAL sauf achat bâtiment, télescopique Amortissement sauf bâtiment (6 ans linéaire) Amortissement total Intérêts Intérêts bâtiment Intérêts teléscopique Intérêts hors bâtiment et teléscopique Intérêts totaux Coûts opérationnels hors main d'œuvre Consommation Electrique Coût de fct filtre à plaques Coût fct presse TOTAL Coût total Bénéfice Revenu du travail Revenu du travail +bénéfice Prix de l'huile HTVA Prix de l'huile TVAC (6 %) 778 €/m³ -358 €/m³ 25 000 1 250 12 000 2 000 750 5 855 € €/an € €/an € € 3 100 2 000 250 150 1 000 1 000 14 105 2 351 5 601 € € € € € € € €/an €/an 548 327 384 1 259 €/an €/an €/an €/an 20 €/m³ 32 €/m³ 38 €/m³ 9 €/m³ 5 €/m³ 6 €/m³ 14 €/m³ 3 €/m³ 5 €/m³ 22 €/m³ 134 3 083 2 262 5 345 €/m³ €/an €/an €/an 0,679 €/litre 50 €/m³ 37 €/m³ 641 €/m³ 679 €/m³ Il est à noter que ce calcul du prix doit être effectué pour chaque projet étant donné que les hypothèses sont différentes d’un cas à l’autre. Notons que ce calcul ne tient pas compte de frais éventuels de stockage et séchage du colza. Nous pouvons remarquer que l’investissement, les intérêts et les coûts opérationnels, ramenés au volume produit sont faibles. Les facteurs qui influencent fortement le prix de l’huile sont, dès lors : - le prix du tourteau et de la graine de colza, le nombre d’heures de fonctionnement de l’installation. 71 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Le Tableau 33 et la Figure 28 ci-dessous illustrent ce propos en montrant la sensibilité du prix de l’huile par rapport aux prix de la graine de colza et du tourteau et par rapport au nombre d’heures de fonctionnement. Les lignes en grisé représentent l’hypothèse retenue au Tableau 31 (grain de colza : 240 •/t ; tourteau de colza : 160 •/t). Tableau 33 : Sensibilité du prix de l’huile de colza HTVA (•/m³) par rapport aux prix de la graine et du tourteau (4 000 heures de fonctionnement) Prix du tourteau de colza (€/t) Prix de la graine de colza (€/t) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 80 625 658 690 722 755 787 820 852 885 90 603 635 668 700 732 765 797 830 862 100 580 613 645 678 710 743 775 807 840 110 558 590 623 655 688 720 753 785 817 120 536 568 600 633 665 698 730 763 795 130 513 546 578 611 643 675 708 740 773 140 491 523 556 588 621 653 685 718 750 150 468 501 533 566 598 631 663 695 728 160 446 479 511 543 576 608 641 673 706 Remarque importante : compte tenu de la difficulté du stockage à long terme du tourteau gras (rancissement de l’huile), du fait que le prix du tourteau a une grande influence sur le prix de l’huile, et du fait de la quantité de tourteau à valoriser (pour 1 m³ d’huile produit, production de 2 tonnes de tourteaux). Il est important de pouvoir valoriser tout le tourteau à un prix convenable, soit en l’auto-consommant soit en le vendant. La durée de fonctionnement est donc conditionnée par la quantité de tourteau que l’on est capable de valoriser. Figure 28 : Sensibilité du prix de l’huile par rapport au nombre d’heure de fonctionnement de l’installation (prix du grain de colza : 240 •/t ; prix du tourteau de colza : 160 •/t) 72 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 On peut constater dans la Figure 28 que le prix de l’huile diminue d’autant plus fortement que le nombre d’heures de fonctionnement est faible (le prix de l’huile diminue plus entre 1000 et 2000 heures de fonctionnement qu’entre 3000 et 4000 heures). Il est donc clair qu’il vaut mieux avoir une durée de fonctionnement importante durant l’année pour minimiser le prix de l’huile, le facteur limitant étant l’élimination des tourteaux. Notons également que la valorisation du colza comme huile carburant nécessite une recherche des clients utilisateurs et une défiscalisation de l’huile carburant. Le Tableau 34 montre la rentabilité d’une installation tournant avec une presse de 100 kg/h, les autre hypothèses restent les mêmes qu’au Tableau 31. Tableau 34 : Calcul du prix de l’huile (100 kg/h) Achat culture Vente Tourteau 778 €/m³ -358 €/m³ Amortissement bâtiment Amortissement teléscopique Amortissement hors bât. et telé. 10 €/m³ 16 €/m³ 27 €/m³ Intérêts pour le(s) bâtiment(s) Intérêts pour le télescopique Intérêts hors bât et télescopique 4 €/m³ 3 €/m³ 4 €/m³ Coût opérationnel hors main d’oeuvre 15 €/m³ Bénéfice Revenu du travail Revenu du travail +bénéfice 50 €/m³ 18 €/m³ Prix de l'huile HTVA Prix de l'huile TVAC (6%) 568 €/m³ 603 €/m³ 6166 €/an 2262 €/an 8428 €/an 0,603 €/litre Comparaison avec des expériences étrangères Le cas allemand concerne une unité de trituration d’huile à la ferme à petite échelle. Les capacités sont de 15, 130 et 750 kg/h, avec une durée de fonctionnement de 7500 h/an, les coûts totaux sont plus ou moins les mêmes pour ces différentes capacités, suggérant qu’il n’y a pas d’économie d’échelle [52]. Si on compare cela avec le calcul du Tableau 32 on remarque que les coûts totaux sont plus élevés, même si l’écart se réduit lorsque l’installation tourne 7 500 heures par an. Tableau 35 : Comparaison du coût de production d'huile avec des expériences étrangères Calcul du Tableau 32 4 000 h/an 7 500 h/an Coût en capital [•/m³] (investissement + intérêts) Coûts opérationnels [•/m³] Coût total [•/m³] 110 59 59 163 59 113 Cas allemand [52] Cas irlandais 80 - 90 36 (investissement de 144 500 •) 82 118 73 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Le cas irlandais concerne une installation avec un débit en graine de 2 500 t/an qui utilise 200 t/an (4 000 h/an) ou 375 t/an (7 500 h/an). Dans le cas où l’installation tourne 4 000 h/an, le coût total est supérieur à celui du cas irlandais, par contre, si on considère un temps de fonctionnement de 7 500 h/an, on constate que les coûts totaux sont plus ou moins égaux. 4.4.3. Rentabilité de la culture de froment D’après la DAEA [135], les frais variables (semences, engrais achetés, produits de protections, travaux par tiers, autres charges directes) peuvent être estimés pour la période 2000 - 2003, pour la culture de froment, à 435 •/ha (414 – 451 •/ha). Les frais fixes sont estimés à 759 •/ha. [135] A partir de ces données, une analyse de sensibilité peut être établie (Figure 29). Figure 29 : Analyse de sensibilité de la marge brute du froment par rapport au rendement et au prix (hors droits et hors frais fixes) Marge brute (€) 1400 1 t/ha ent : 1 m e d a Ren 10 t/h h 9 t/ a 8 t/h a 7 t/ha 6 t/ha 1200 1000 800 600 400 200 0 70 80 90 100 110 120 130 140 150 prix htva (€/t) Prix htva (€/t) Le rendement moyen des 5 dernières années est de 8,5 t/ha (8 – 9 t/ha) [137]. Si on prend un prix départ producteur de 92 •/t et qu'on valorise la paille à 105 •/ha, on obtient alors une marge brute de 452 •/ha. 4.4.4. Rentabilité de la culture de betteraves Les frais variables (semences, engrais achetés, produits de protections, travaux de tiers, frais divers) peuvent être estimés, pour la période 2000 - 2003 à 923 •/ha (910 – 933 •/ha) [135] et les frais fixes à 759 •/ha. La Figure 30 reprend une analyse de sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport à son rendement et par rapport à son prix. 74 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 30 : Analyse de sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport au rendement et au prix (hors droits et hors frais fixes) Marge brute (€) 2000 t/ha t : 90 n e m e Rend 80 t/ha 70 t/ha 1500 1000 60 t/ha 50 t/ha 500 0 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 -500 htva (€/t) (€/t) Prixprixhtva Le rendement moyen de ces 5 dernières années est de 66,4 t/ha (59 – 71 t/ha) [138]. On peut estimer le prix en fonction de l’exemple Français, 15 •/t, ce qui donne une marge brute de 73 •/ha. 4.4.5. Rentabilité comparée des cultures de colza, froment, betteraves et jachère Hors jachère Le Tableau 36 permet de comparer le colza, froment et la betterave. Cette comparaison porte sur les marges brutes (Marge Brute (MB) = rendement*prix de vente culture – frais variables) sans tenir compte des frais fixes. ATTENTION à ces chiffres, l'agriculteur doit défalquer ses frais fixes propres (759 •/ha, en moyenne, voir ci-dessus) et y ajouter les droits ordinaires pour la surface activable auquel il a droit. Trois scénarii sont comparés : un cas défavorable, un cas moyennement favorable et un cas favorable. Pour chacun de ces cas, la marge brute est calculée pour des hypothèses de rendement et de prix déterminés. Comparaison des cultures sur jachère Le même tableau permet la comparaison des cultures avec la jachère verte (couvert herbacé). Notons que les betteraves devraient être éligibles prochainement sur jachère. A ces marges brutes, l'agriculteur doit déduire ses frais fixes et ajouter les droits jachère qu'il détient. 75 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 36 : Comparaison des marges brutes de différentes cultures dans 3 cas Culture Cas favorable Cas moy. favorable Cas défavorable Colza 405 (4 t/ha* ; 220 •/t**) 225 (3,5 t/ha ; 200 •/t) 65 (3 t/ha ; 180 •/t) Froment 870 (10 t/ha ; 120 •/t) 570 (9 t/ha ; 100 •/t) 310 (8 t/ha ; 80 •/t) Betteraves 824 (70 t/ha; 25 •/t) 374 (65 t/ha; 20 •/t) -26 (60 t/ha; 15 •/t) Jachère verte *** - 18 - 18 - 18 * Rendement en t/ha ** prix •/t *** chiffre d’affaire (vente de fourrage après date limite) : 32 •/ha ; frais variables : 50 •/ha [135] On peut voir que, dans tous les cas, le colza et le froment ont une marge brute supérieure à la jachère verte. Il est donc plus intéressant de cultiver ces cultures que de laisser la terre en jachère. Pour la betterave par contre, la marge brute du cas défavorable est négative et très proche de la jachère verte. A ce prix et ce rendement, la culture de betteraves sur jachère n'est pas intéressante vu les risques et le travail demandé pour cette culture par rapport à une jachère verte. Avec les hypothèses de rendement et de prix choisies ici, on peut remarquer que le froment supplante le colza et la betterave dans les trois cas considérés. Toutefois, chaque agriculteur peut avoir des références de rendement différentes pour chacune de ces cultures. De même, le rendement relatif entre cultures peut varier d'une région agricole à l'autre. Comparaison des cultures sur surface ACE45 Dans le cadre de la mesure d'Aide aux Cultures Energétiques (ACE45), une aide de 45 •/ha est potentiellement disponible, dans une enveloppe de 1,5 Mha en Europe. En réalité, les frais de gestion (administration, caution, etc.) réduisent le montant net de cette prime payée à l'agriculteur à environ la moitié de celle-ci, ce qui rend ce système relativement peu attractif. Cette prime est simplement ajoutée aux marges brutes du colza, froment et betteraves du Tableau 36, sachant que la betterave devrait bientôt être éligible pour cette prime. Les surfaces en jachère ne sont pas éligibles pour cette prime ACE45. Par contre les surfaces ACE45 peuvent toujours activer les droits ordinaires. Par rapport aux productions alimentaires de colza ou de froment, l'agriculteur aura intérêt à choisir cette possibilité ACE 45 si les prix sont identiques. En cas de prix inférieurs pour le non alimentaire, le jeu n'en vaut sans doute pas la chandelle. 76 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 5. Situation en Europe 5.1. Aspects réglementaires 5.1.1. Energie En novembre 1997, la Commission européenne a publié un Livre Blanc sur les sources renouvelables d‘énergie (COM(97)599) qui fixe un objectif de doublement pour 2010 des énergies renouvelables qui passeraient de 6 à 12% de la consommation totale d’énergie, dont 18 Mtep de biocarburants. En 1999 une « campagne de décollage » dans la foulée du Livre Blanc a été lancée par la Commission avec un objectif intermédiaire de 5 Mt de biocarburants en 2003, pour environ 1 million à cette époque. Pour atteindre ces objectifs, deux propositions de directives ont été émises par la Commission européenne le 7 novembre 2001 (COM(2001)547) [4], pour la promotion et la défiscalisation des biocarburants. La Commission juge en effet que de tous les combustibles alternatifs pour le transport, ce sont les biocarburants qui valent le plus la peine d’être développés à court terme. Le 8 mai 2003 la directive européenne 2003/30/CE visant à promouvoir l'utilisation des biocarburants dans les transports est approuvée. Les Etats Membres devraient veiller à ce qu'un pourcentage minimal de biocarburants soit mis en vente sur leur marché et fixent à cet effet des objectifs indicatifs. Les valeurs de référence sont de 1 2% pour fin 2005 et 5,75% pour fin 2010. Les Etats Membres devraient tenir compte du bilan climatique, du bilan environnemental global, de la compétitivité et de la sécurité d'approvisionnement des différents types de biocarburants. Un étiquetage spécifique doit être fourni au public si la teneur en biocarburants dépasse la valeur limite de 5%. Avant le 1er juillet de chaque année, les Etats Membres doivent adresser un rapport à la Commission, d'abord sur les objectifs nationaux, ensuite notamment sur les mesures prises pour promouvoir les biocarburants et le suivi des quantités vendues. Si l'objectif national diverge des pourcentages cités ci-dessus, ce changement doit être motivé sur base de critères précis tels que la limitation du potentiel de production ou les autres utilisations énergétiques de la biomasse. La plupart des pays ont notifié leurs objectifs pour 2005 (Figure 31) [128]. Les progrès accomplis seront évalués au niveau européen en 2006 et si les objectifs ne sont pas atteints pour des raisons non justifiées, la Commission pourrait proposer des mesures plus contraignantes. Figure 31 : Marché des biocarburants en 2003 et objectifs nationaux pour 2005 1 Pourcentage calculé sur base de la teneur énergétique de la quantité totale d'essence et de gazole mis en vente sur le marché à des fins de transport. 77 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 5.1.2. Fiscalité En mars 1992, la directive Scrivener, du nom de la Commissaire Européenne à la fiscalité, proposait un plafonnement des accises des carburants d’origine agricole à 10% de la valeur applicable aux carburants fossiles. Après moult débats, la directive n’a jamais été adoptée, notamment en raison des pressions du lobby pétrolier. Depuis le début des années '90, une loi permettait en Belgique l'exonération des droits d'accise pour des biocarburants, « dans le cadre de projets pilotes visant au développement technologique de produits moins polluants » [43]. En 1993-94, une défiscalisation avait été attribuée au TEC avec une limitation de volume de 57 000 hectolitres de biodiesel, assortie de diverses conditions (durée, une seule société de production du biodiesel, statut d’entrepôt fiscal de l’installation de production, comptabilité séparée,…). Le projet TriCof financé par la Région wallonne (DGA) a également bénéficié de ce type d’exonération jusque fin 2004. Une directive européenne (2003/96/CE) a finalement été approuvée le 27 octobre 2003. Elle vise à restructurer le cadre communautaire de taxation, entre autres des 78 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 carburants. Ainsi, le niveau de taxation minimum du gazole routier en Belgique doit être de 302 • par 1 000 litres avant le 1er janvier 2007 et de 330 • avant le 1er janvier er 2012. Pour l'essence sans plomb la taxation minimum est de 359 • à partir du 1 janvier 2004. Des taux réduits spéciaux sont toutefois autorisés par dérogation pour certaines utilisations (transport de passagers, navigation, agriculture, etc.) et certains carburants (basse teneur en soufre, LPG, etc.). Les biocarburants se voient offrir la possibilité d'exonération ou réduction d'accises, sous contrôle fiscal, afin de permettre un meilleur fonctionnement du marché intérieur et offrir une sécurité juridique aux Etats Membres et aux opérateurs. Ces exonérations sont valables pour les projets pilotes de développement technologique ainsi que pour un développement commercial à plus grande échelle. L'exonération doit être modulée en fonction de l'évolution des cours des matières premières agricoles et du prix de base des carburants fossiles afin d'éviter une surcompensation des coûts additionnels des biocarburants. La réduction autorisée n’est valable que pour 6 années consécutives, mais elle est renouvelable. Si le droit communautaire imposait des obligations juridiquement contraignantes en exigeant une part minimale de biocarburants, la possibilité d'exonération par les Etats Membres serait interdite. 5.1.3. Agriculture En mai 1992, la Politique Agricole Commune a été réformée, prévoyant des baisses de prix des céréales liées à des aides compensatoires et une surface minimale à mettre en jachère. Ces terres peuvent être utilisées pour la production de cultures à usage non alimentaire. Toutefois, la surface européenne d’oléagineux sur jachère est limitée par l’accord de Blair House à une surface maximale équivalente à 1 Mt de tourteau de soja, ce qui correspond grossièrement à 1,2 Mha de colza [46] (924 000 ha selon [47]). En fait, la surface dépend de la productivité sachant que le tourteau de soja fait 48% de protéines, le colza 32% (extraction de 56% de tourteau) et le tournesol 28%. Exemple : à 3 tonnes par ha, il faudrait un peu moins de 900 000 ha pour produire 1 Mt équivalent tourteau de soja. Depuis 1992, la culture de soja s’est étendue aux Etats-Unis à hauteur de 6 Mha environ [48]. Récemment on assiste à un changement radical de la PAC (encore un !) défini dans le règlement 1782/2003. A partir de 2005, des droits ordinaires et des droits jachère sont calculés et doivent être activés par des surfaces agricoles. Un système d'aide aux cultures énergétique (ACE 45) avec une prime de 45 EUR/ha qui est allouée pour les surfaces hors jachère, est agrémenté d'une superficie maximale garantie de 1,5 Mha. Si cette surface européenne est dépassée, la superficie pour laquelle l'aide est demandée est réduite proportionnellement. Sur jachère, la quantité de sous produits pour l'alimentation humaine ou animale ne peut toujours pas dépasser 1 Mt. En résumé, les cultures énergétiques peuvent trouver une place : 79 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - dans la surface de base sous contrat ACE 45 sur jachère En règle générale, c'est le premier transformateur qui garanti la transformation en produits non alimentaires et doit entre autre fournir un contrat avec le producteur et constituer une garantie bancaire (plus d'explication au Tableau 37). Pour le colza le premier transformateur est par exemple le triturateur d'huile. L'agriculteur peut également être lui-même premier transformateur et dans ce cas il doit assumer la caution. Il doit aussi procéder à la dénaturation de l'huile afin d'éviter tout retour dans la chaîne alimentaire. Tableau 37 : Synthèse de la réglementation sur la culture de colza jachère et colza ACE 45 [124] Colza sur jachère Colza énergétique ACE 45 Intervenants Demandeur Collecteur Premier transformateur Demandeur 1er transformateur Utilisations finales Non alimentaire Production d’énergie (carburant, énergie électrique ou thermique) Contrat Entre le demandeur et : soit un collecteur soit le 1er transformateur Entre le demandeur et le premier transformateur Demandeur : idem Dépôt du contrat Demandeur : original à l’appui pour demande d’aide Collecteur ou 1er transformateur : copie au plus tard à la date limite de présentation de la demande d’aide Rendement représentatif Oui Oui Pesée de la récolte Oui Oui Nombre d’intermédiaires 3 maximum 2 maximum Caution à déposer à la DGA Dépôt par le collecteur ou le 1er transformateur à la date limite de la présentation d’aide 250 €/ha Dépôt par le 1er transformateur à la date limite de la présentation d’aide 60 €/ha 1er transformateur : idem 5.2. Production et utilisation en Europe et ailleurs Dans l'Union européenne, la production de biocarburants croît exponentiellement depuis 1992 (Figure 32) [125]. En 2003, la production était de 1 488 680 tep [114], soit 0,58% de la consommation de l’Union européenne à 15 (257,0 Mtep en 2001) [56]. En 2004, la production atteignait 2040 ktep, ou 0,7% de la consommation de l'UE25 [128]. L'objectif de la directive européenne 2003/30 est d'arriver à 2% au 31 décembre 2005 et 5,75% au 31 décembre 2010. Selon un taux de croissance annuel de la consommation de carburant de 2%, l'objectif de 5,75% se traduit par un objectif de production de biocarburants de l'ordre de 19 Mtep en 2010 [128]. 80 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Cette production de biodiesel qui a atteint près de 2 millions de tonnes en 2004 est réalisée dans environ 60 usines, principalement situées en Allemagne, en France, en Italie et en Autriche (Tableau 38). En 1998, la Belgique en avait produit 19 000 t, soit 5% de la production totale à l'époque [24], ce qui n’est plus le cas actuellement. Le bioéthanol et l’ETBE sont produits en France, en Espagne et en Suède (Tableau 39) à partir de froment, d’orge et de betteraves. Près de 500 000 tonnes d'éthanol furent produites en 2004 [125]. Figure 32 : Evolution de la production de biodiesel en Europe (tonnes) Tableau 38 : Capacités de production de biodiesel et production en 2003 [107, 108, 109, 110, 114, 125] Pays Allemagne Société 2 ADM Oelmühle Leer Connemann GmbH & Co. ADM Oelmühle Hamburg AG 3 Biodiesel Wittenberge GmbH 4 Campa Biodiesel GmbH 5 Natur Energie West GmbH 1 6 7 Mitteldeutsche Umesterungswerke GmbH & Co. KG Thüringer-Methylesterwerke GmbH & Co. KG 8 Biodiesel Schwarzheide GmbH 9 Bio-Ölwerke Magdeburg GmbH 10 Rheinische Bioester GmbH & Co. KG 11 SARIA Bio-Industries GmbH & Co. Verw. KG 12 Maschineringe SH 13 Petrotec GmbH 14 Hallertauer Hopfen- Localisation usines Leer / Niedersachsen Hamburg Wittenberge / Brandenburg Ochsenfurt / Bayern Marl / NordrheinWestfahlen Greppin / SachsenAnhalt Harth-Pöllnitz / Thüringen Schwarzheide / Brandenburg Magdeburg / Sachsen-Anhalt Neuss / NordrheinWestfalen Malchin / MecklenburgVorpommern Briuitblittel Capacité Production depuis 115 000 1991 150 000 2001 60 000 1999 75 000 1999 80 000 2002 100 000 2001 40 000 2002 80 000 2002 60 000 2001 80 000 2002 12 000 2002 Production Production en 2003 en 2004 100 000 Südlohn / NRW 20 000 2001 Mainburg / Bayern 5 000 1996 81 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Verwertungsgesellschaft mbH Landwirtschaftliche ProduktVerarbeitungs GmbH 16 Elbeoel Kvntz Verwertungsgenossenschaft 17 Biokraftstoffe e.G. 15 18 EOP Elbe Oel AG 19 Biodiesel Kyritz GmbH 20 Biodiesel Bokel GmbH PPM Umwelttechnik GmbH & Co.KG 22 BioWerk Sohland GmbH 21 23 BioWerk Kleisthöhe GmbH 24 BKK Biodiesel GmbH Kartoffelverwertungsgesellschaft 25 Cordes & Stoltenburg GmbH & Co 26 Sauter 27 ADM Oelmühle Hamburg AG 28 Biodiesel Schwarzheide GmbH 29 30 31 32 33 34 35 Autriche Bio-Oelwerke Magdeburg (Erweiterung) JC Neckermann Biodiesel GmbH (Neubau bis Mitte 2005) Marina Biodiesel GmbH (Neubau bis Mitte 2005) NEW GmbH (Neubau bis Mitte 2005) BIO-Diesel Wittenberge GmbH (Erweiterung) NUW Neubrandenburger Umesterungswerke GmbH & Co. KG (Neubau bis Ende 2005) Rheinische Bio-Ester GmbH & Co. KG (Erweiterung) Henningsleben / Thüringen Sothers Großfriesen / Sachsen Falkenhagen / Brandenburg Kyritz / Brandenburg Bokel / Niedersachsen Oranienburg / Brandenburg Sohland / Sachsen Uckerland / Brandenburg Rudolstadt / Thüringen Schleswig / Schleswig-Holstein Brandenbourg 3 000 1997 100 000 2003 2 000 1997 30 000 2003 28 000 2003 5 000 2002 5 000 2001 5 000 2002 5 000 2003 4 000 2001 10 000 2003 150 000 const. Hamburg Schwarzheide / Brandenburg 180 000 const. 50 000 const. Magdeburg 15 000 const. Halle 60 000 const. Brunsbüttel 100 000 const. Marl 100 000 const. Wittenberge 25 000 projet Schwedt 150 000 projet Neuss 50 000 projet Total 2 054 000 1 Asperhofen 1 500 2 Starrein 1 000 3 Zistersdorf 8 000 4 Schönkirchen 1 000 5 Bruck 20 000 6 Güssing 1 000 7 Mureck 6 000 8 Arnoldstein 25 000 63 500 Belgique Danemark 1 BASF Feluy 2 Oleon Ertvelde 40 000 3 Dow chemical Kalo 100 000 Total 140.000 Otterup 35.000 1 Emmelev démantelé 1 035 000 32 000 57 000 - - 41 000 70 000 1995 2002 Total Espagne 715 000 1 Bionet Reus 40 000 2003 2 Bionor Herantevila 12 000 2003 3 BDP Vila Stock Montmelo 5 000 2003 82 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 4 Bavinorte Asturias 4 000 2003 5 Biocarburantes Almaden Almaden 10 – 20 000 Const. 6 Biodiesel production (Sauter) Carthagène 250 000 Const. 7 General de Biocarburants S.A. (Gebiosa) Pontejos en région cantabrique 150 000 const Total 61 000 Finlande 1 Fortum Porvoo 170 000 France 1 Cognis Boussens 35 000 2 Robbe Compiègne 80 000 3 Dico Grand Couronne Rouen 250 000 4 Novaol Verdun 60 000 5 Diester Industrie Sète 150 000 projet 6 Diester Industrie Compiègne 100 000 projet 7 Diester Industrie Montoir-St Nazaire 100 000 projet 8 Diester Industrie Mériot 200 000 projet Total 425 000 317 500a Birmingham 12 000 2001 Edinburg 40 000 2004 Newarthill 45 000 const, Grande Bretagne Italie 1 Bill 2 Argent Energy 1 Bakelite 2 Cons Agr FF 3 Novaol 4 Fox Petroli 5 Estereco 6 7 8 Italbiol 9 Comlube 52 000 70 000 C.d.Castella 27 000 1995 Livorno 150 000 1993 Ancona 80 000 1995 25 000 1996 Defilo Milano 20 000 1995 Distillerie Palina Meapel 18 000 1995 Bari 50 000 1995 Brescia 20 000 2000 Total 460 000 Belfast 2 000 1999 Bratislava 60 000 2001 1 Biodiesel Slovaquie 1 Palmo 1 000 1 53 000 2002 2 39 000 1993 3 30 000 1992 Total 13 000 - - 357 000 348 000 9 000 9 000 273 000 320 000 1996 Umbertide Irelande Suède République tchèque Total Solbiate projet 6 000 - 15 000 1.000 1 400 122 000 70 000 60 000 Lithuanie 1 3 000 - 5 000 Hongrie 1 20 000 Estonie 1 30 000 1 504 000 1 933 400 60 Grand total 3.528.500 Tableau 39 : Production d’éthanol / ETBE en 2003 et capacité des usines (tonnes/an) [106, 112, 114, 125] ETHANOL Allemagne 1 Sudzücker Zeitz Capacité (t) Production depuis 206.440 2005 Production en 2003 (t) Production en 2004 (t) 83 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 2 Sauter Swedt 142.920 3 Sauter Zörbig 119.100 2005 4 Getreid AG Platting 95.280 projet 5 Nordzücker Espagne 1 2 3 4 2005 projet Total Abengoa/Ecocarburantes espanoles Abengoa/Bioetanol Galicia Abengoa + Ebro Puleva/Biocarburantes de Catilla y Leon Ecoteo La Coruna 160 000 180 000 134.980 158.800 const. 100.044 const. Saint-Louis Sucre (Sudzucker), Sucrerie Distillerie des Hauts de 1 France, Vermandoise industries, sucrerie de Souppes, Bourdon 24 000 2 Tereos 48 000 3 Cristal Union 20 000 4 Cristanol (Cristal Union, Champagne Céréales, Chamtor) Bazancourt à Origny Sainte Benoîte à Lillebonne (près de Rouen) 5 Tereos 6 BENP (Tereos, etc.) 7 AB Bioenergy France (Abengoa Bioenergy Lacq 280 000 projet 130 000 projet 200 000 projet 180 000 projet Total Suède 20 000 119.100 Total France 0 1 Norkoping 40 000 t 2 Svensk Etanolkemi 82 000 102 000 52 000 52 000 60 430 35 840 14 000 t Örnsköldsvik/Domsjö const, Pologne République tchèque 30 000 t 5 000 Total 451 430 Production en 2003 (t) Production en 2004 (t) 164.250 170.600 340.800 413.200 Pologne 67.000 nd Total 572.050 626.300 ETBE Capacité Total 3 usines (Feyzin, Nord ETBE-Dunkerke, Ouest ETBELe Havre) Algesiras France Espagne 219 000 t (quota) 100000 Huelva autres 283400 Allemagne 42.500 Angleterre potentiel conversion MTBE (LOR) 110 000 Belgique potentiel conversion MTBE RA 235 000 Tableau 40 : Réduction de taxes sur les biocarburants en 2004 (•/m3)[112, 107] France Allemagne Biodiesel 330 470* Ethanol 370 654* ETBE 380 84 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Italie 1 Autriche Pologne Espagne Suède 2 Royaume Uni Belgique3 405* 290* 245* 294* 344* 288 365 377* 390* 520* 288 592 * exemption total d'accises er 1 : exemption complète pour une utilisation pure. A partir du 1 janvier 2005, en 3 mélange, réduction de 28 •/m pour le diesel qui contient min. 4,4% de biodiesel (ce 3 er qui revient à un avantage comparatif de 636 •/m ). A partir du 1 octobre 2007, 3 réduction de 33 •/m pour l'essence qui contient min. 4,4% de bioéthanol (ce qui 3 revient à un avantage de 750 •/m ). 2 : réduction de 20 pence /l et taux de 1,44 •/£ 3 : sur base des accises avalisées par le Conseil des Ministres, mais sous réserve de l'accord de la Commission européenne. Voir par ailleurs dans ce rapport pour date de mise en œuvre, etc. En Autriche, les carburants renouvelables sont exemptés de la taxe sur les huiles minérales depuis début 2000 s’ils étaient utilisés purs ou à moins de 5% dans l’essence et à moins de 2% dans le diesel. Actuellement, ces taux sont fixés à 4,4% minimum pour le biodiesel et l'éthanol. Une partie du biodiesel est produite à partir d’huiles végétales usagées. La ville de Graz est un exemple parmi d’autres. Les bus sont souvent accusés de dommages environnementaux et la ville cherche donc des alternatives. En 1994, un premier test sur 270 000 km avec du biodiesel produit à partir d’huile usagée est mené avec succès. Huit nouveaux bus furent convertis en 1997 et encore dix autres en 1999, pour un total de 1,3 millions de km en juin 2000 [25]. En 2004, 112 bus roulent au biodiesel et l'entièreté de la flotte des 135 bus sera convertie en 2005 [108]. En France, une loi de 1998 défiscalisait le biodiesel à hauteur de 0,35 •/l (soit une partie de la Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers – TIPP – qui était de 0,38 •/l). La loi des finances avait prévu une diminution de la défiscalisation à 0,33 •/l pour 2004 (la défiscalisation est liée à différents facteurs tels que le cours du pétrole, du dollar, de la graine de colza) [107]. Le biodiesel est commercialisé en mélange à 2-5% maximum dans le diesel. Ce mélange est homologué par des groupes pétroliers tels que Total, Shell, Esso et des pétroliers indépendants. Le prix d'achat du biodiesel est fonction du prix du gazole. Le biodiesel est aussi utilisé à plus de 5% et 30% maximum dans des flottes captives de villes (Figure 33). L’éthanol est essentiellement utilisé sous forme d'ETBE, incorporé à hauteur de 15% à l’essence. L'éthanol était défiscalisé à concurrence de 0,502 •/l et l’ETBE à concurrence de 0,223 •/l. Toutefois, La loi de Finances rectificative 2002 a réduit à 0,38 •/l cette exonération partielle de TIPP sur l'ETBE [76]. Pour l'année 2004, la réduction de TIPP pour l'ETBE a été de 0,38 •/l (quota de 219 000 t) et de 0,37 •/l pour l'éthanol [107]. Une nouvelle taxe intéressante a été instaurée en 2005, la TGAP (taxe générale sur les activités polluantes), qui taxe le non-respect de la mise à la consommation de biocarburants Depuis le 1er janvier 2005, tout distributeur est redevable d’une taxe 85 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 de 1,2 % de la valeur du produit. Ce taux correspond au taux souhaité d’incorporation de biocarburants dans les carburants cette année. Aussi ce taux augmentera chaque année pour atteindre 5,75 % en 2010. Ces taux s’appliquent pour chacune des deux filières biocarburants : l’éthanol incorporé à l’essence et les esters d’huiles végétales incorporés au gazole. En avril 2006, sera dressé le bilan de l’année 2005. Les distributeurs devront apporter individuellement la preuve que dans chaque m3 livré a bien été incorporé 1,2 % de biocarburant. Sinon ils ne pourront obtenir l’exonération relative au taux de TGAP dont ils sont redevables. La France a mis en place un système de quota de défiscalisation par entreprise de production, via appels d'offres. Le quota biodiesel était de 317 500 t, et fut augmenté de 70 000 t en 2004, mais avec une application différée. 80 000 t ont été accordées en 2004 pour l'unité de Sète. Mi-2005 un nouveau quota de 420 000 t a été attribué à Diester Industries pour 4 usines françaises et 60 000 t pour des entreprises étrangères, fixant le quota total français à 947 500 t de biodiesel. En ce qui concerne l'éthanol, le quota était de 219000 t d'ETBE en 2001. Le secteur tente de s’ouvrir progressivement à l'incorporation directe d'éthanol. En décembre 2003, le principe d'incorporation directe d'éthanol dans l'essence a été adopté et en 2004 un quota de 12 000 t est enfin autorisé. Mi-2005 200 000 t d'éthanol ont été ajoutées pour 3 grosses usines et 120 000 t pour 36 petites installations, pour une mise sur le marché progressive jusque 2007 [127]. L'éthanol était produit à raison de 70% à partir de betteraves en 2003 (11 007 ha majoritairement sur jachère) et le reste à partir de céréales (12 702 ha) [102]. Les 3 usines de production d’ETBE sont gérées par TotalFinaElf mais les agriculteurs sont co-propriétaires dans deux d’entre elles. Pour répondre à la directive européenne, l'éthanol devrait passer d'une production de 110 Ml en 2003 à 142 Ml en 2010 [102]. Pour garder une concurrence européenne et ne pas lier les biocarburants aux jachères, des appels d’offres internationaux sont lancés pour répondre à un quota. Le Club des Villes Diester, rebaptisé « Partenaires Diester », a été créé en janvier 1994 par 17 villes fondatrices, regroupe aujourd'hui une trentaine d’agglomérations dans lesquelles près de 4 000 véhicules ont déjà parcouru plus de 200 millions de kilomètres avec du biodiesel [33]. Pour l’utilisation d’huile pure par contre, l’association Valenergol qui produit et vend de l’huile, a perdu un procès et son appel ce qui entraîne que la TIPP doit être payée [58]. Selon Monsieur Juste, l'utilisation de l'huile dans les engins agricoles est sur le point d'être acceptée officiellement. Il y aurait quelques 500 petits producteurs d'huile pure en France. 86 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 33 : En France, l’utilisation du biodiesel, vendu sous le nom de Diester, est généralisée Source : [33] En Allemagne, suite à une loi de juin 2002, le biodiesel est défiscalisé totalement lorsqu’il est utilisé pur ou en mélange (de début 2004 à fin 2009), alors que le diesel est taxé à 0,47 •/l [107]. Il n'y a pas de quota sur la défiscalisation. En plein développement, il est disponible dans plus de 1 700 stations-service, et directement pour les flottes captives [109]. La capacité des usines approche deux millions de tonnes par an. La société Kreiswerke Heinsberg GmbH est la première société de transport en Allemagne à avoir converti l’entièreté de sa flotte de 130 bus au biodiesel en 1999, alors que la solution au gaz naturel avait été évaluée. En effet, le gaz naturel requiert des investissements importants sur les véhicules (10 fois plus que pour le biodiesel) et des changements dans l’approvisionnement qui font que cette solution était plus chère [49]. Le choix du biodiesel leur a également évité des investissements supplémentaires de 500 000 DM dans la mise aux normes des systèmes d’approvisionnement [49]. Parallèlement, on constate un intérêt croissant pour l’usage d’huile pure ou en mélange au diesel par des particuliers, des agriculteurs et des transporteurs routiers. Des expériences sont en cours car les fabricants de moteurs émettent des doutes à ce propos. Un programme d’introduction des biocarburants et biolubrifiants sur le marché a été lancé en 2002, avec un budget annuel de 10,22 M•. Avec ce programme, le coût d’installation de pompes à carburants est subsidié à 50% [23]. Plus de 5 000 moteurs de voitures et autres véhicules étaient adaptés à l’huile pure en 2003 [6, 82]. Quelques 180 unités de pressage à froid fonctionnent en Allemagne [58, 74].(109 selon [82]), contre 20 – 30 en Autriche [52], ainsi que quelques unes en France. Le biodiesel était vendu jusqu'à il y a peu exclusivement sous une marque précise et non pas sous forme banalisée comme en France. Cette forme de marketing offre des avantages pour faire accepter le biodiesel par les consommateurs et par le monde politique [45]. Avec la nouvelle législation de défiscalisation des mélanges, de plus en plus de raffineries se convertissent pour pouvoir traiter les biocarburants. 87 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Le potentiel de production du biodiesel en Allemagne est élevé. Sur 12 Mha, 20% pourraient être couverts par du colza. Avec une productivité moyenne de 3,2 t/ha, on obtient une production de 3 Mt d’huile, dont 2 Mt peuvent avoir une utilisation non alimentaire. Sur une consommation de diesel de 27,1 Mt en 1998/99, cela représente 7,4%. En 2001, le biodiesel représentait 1,3% du diesel [46] (1,6% en 2004), et il a pu substituer 450 – 500 millions de litres de diesel, et éviter l’importation de 450 000 t de tourteau de soja. [13]. La production d'éthanol débute aussi en Allemagne, avec la mise en chantier de la fabrique de Zeitz, dépendant de Sudzücker, avec une capacité potentielle de production de 260 000 m³ devant commencer à produire en 2005, et celle de Zörbig qui vient de commencer à produire ses 10.000 premiers m³ (capacité annuelle : 100 000 m³). Une troisième usine (225 000 m³, à partir de céréales, principalement du seigle) est actuellement en fonctionnement à Schwedt, dans le Brandenbourg (nouveau Lander) [144]. En Italie, le biodiesel est défiscalisé totalement (0,405 •/l selon [107]) pour un quota de 125 000 t, passé à 300 000 t [112]. Il y a quelques années le biodiesel était surtout utilisé pur ou avec 20-80% de diesel pour le chauffage (en Italie le mazout de chauffage est taxé comme le diesel routier). Le Vatican est par exemple équipé d’une chaudière alimentée au biodiesel. Une loi d’avril 2001 recommande l’intégration généralisée de 5% de biodiesel dans le diesel, et à un niveau supérieur pour les transports publics. Depuis lors l'utilisation en transport prend le pas sur le chauffage. 10 à 60 000 ha d’oléagineux, surtout du tournesol, sont cultivés principalement sur jachère. Environ 70% de l’huile est importée, surtout de France et d’Allemagne. En Suède, de l’éthanol est produit à partir de blé. La société Agroetanol possède une usine de production de 50 000 m3/an d’éthanol (à 99,8%) à Norrköping. Elle est détenue en partie par LRF (Association des agriculteurs suédois comptant 150 000 membres et employant 20 000 personnes) (Figure 35). Les chiffres clés sont : 2,65 kg froment 1 l éthanol + 0,85 kg aliment, 33 emplois permanents. 12 000 t/an sont produites par une usine de pâte à papier [59]. L’éthanol qui ne peut être produit en Suède est importé du Brésil (à 20 – 25 ct•/l, plus la taxe douanière). Ces importations représentent en 2004 environ 75% de la consommation, et les producteurs se plaignent amèrement de la compétition déloyale car la fraude permet d'éviter les taxes douanières. En Suède, l’éthanol sont distribués à la pompe, sous forme de : - - - E5 : 5 % d’éthanol et le reste d’essence, qui est en fait mélangé à la pompe même, disséminé dans toute la Suède, acceptable pour la grande majorité des voitures qui peuvent parfois accepter jusque 20% d’éthanol. E85 : 85 % d’éthanol et 15% d’essence, plus de 7 000 voitures ont été vendues entre 2001 et 2003 [98] (Flexible Fuel Vehicles, essentiellement développées par Ford, modèles Focus, Figure 34). Des projets pilotes de ce type sont en cours en Espagne, en Allemagne, aux Pays-Bas et en Autriche [98]. E95 additivé (pour renforcer l’indice de cétane) est aussi disponible pour les bus (407 bus dans 15 villes [96]). Pour d’autres véhicules diesels légers, un émulsifiant permet de mélanger 15% d’éthanol dans le diesel (en test) [26]. 88 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 34 : Pus de 7 000 "Flexi Fuel Vehicle" roulent à l'éthanol en Suède L’éthanol est exonéré totalement de la taxe sur les hydrocarbures, ce qui le rend moins cher que l’essence. Les compagnies qui veulent desservir la ville de Stockholm doivent obligatoirement proposer des pompes éthanol et biogaz dans les stationsservice. Une expérimentation grandeur nature fut lancée fin 2000, impliquant 6 pétroliers, 600 stations-service et desservant 750 000 véhicules [76]. 4 000 véhicules tournent au biogaz en Suède. En juin 2004, il y avait 34 stationsservice au biogaz et 99 à l'éthanol [108]. En 2003, 158 000 t d'éthanol ont été consommées [114]. Figure 35 : Usine de Agroetanol AB et station-service à Stockholm Au Royaume-Uni, pays traditionnellement très opposé aux biocarburants, notamment sous la pression de BP, un taux différencié de droits d'accise pour le biodiesel a été accordé pour une utilisation pure ou à 5%. Cette réduction de 0,20 £/l 89 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 (0,307 • au 10/01/2003) depuis début 2003 par rapport au diesel - dont l'accise est de 0,2582 £/l (0,397 •) - est calculée pour compenser le surcoût du biodiesel. Un calcul sera effectué chaque année pour ne pas avoir de surcompensation. Ce biodiesel pourra être produit à partir d'huile de friture usagée [36]. La situation dans les dix nouveaux Etats Membres est aussi intéressante. Ces 10 pays ont une part de l'agriculture dans le PIB double de celle des pays européens, et ils exportent 60% de leur produit dans l'Union européenne. La production de biodiesel en République tchèque a atteint 60 000 t en 2004 et 15 000 t en Slovaquie. La Lituanie a produit 5 000 t de biodiesel en prévoit une capacité de 32 000 t pour 2006 [90]. En Pologne, le bioéthanol est utilisé en mélange depuis 1993 et 30% de l'essence en contient. Le Parlement a décidé que tous les carburants en vente dans les stationsservice devront contenir des biocarburants, le pourcentage étant défini par le conseil des ministres chaque année (3,5% d'éthanol pour 2003) [90]. Il semble toutefois que ce processus politique ait quelque raté depuis 2004, ce qui a conduit à la baisse de production. A titre de comparaison, le Brésil, qui utilise de l'éthanol depuis quasiment un siècle 3 avait une production en 2003 de 12,2 Mm (environ 6,230 Mtep) [97], réalisées au sein de 320 unités de production, impliquant 60 000 agriculteurs [97]. L’éthanol est utilisé pur (en fait l’azéotrope à 96% d’éthanol, 2,3 millions de voitures adaptés), en mélange à l’essence (environ 15% d'éthanol anhydre, 16 millions de véhicules), ou encore à 85% dans l'essence (30 000 véhicules en 2003). L'éthanol représente environ 40% du total des carburants [97] (Figure 36). L'évolution de la production et de la consommation dépend notamment du marché du sucre et du prix de l'essence qui influence la consommation d'éthanol et la vente de véhicules adaptés à l'éthanol [71]. En 2003, environ la moitié du sucre a été transformé en éthanol (variation de env. 30 à 85% depuis 1975) [97]. Le coût de production est de 0,21 $/l pour l'éthanol déshydraté et 0,17 $/l pour l'éthanol hydraté. Avec les taxes, ce dernier est vendu à la pompe à 0,48 $/baril, contre 110 $/baril pour un mélange essence – 25% éthanol [97]. Des recherches sont en cours pour produire de l'éthanol à partir de la bagasse (tige résiduelle de la canne après extraction du sucre) et ainsi doubler la production d'éthanol par hectare et diminuer encore le coût. Le Brésil étudie aussi la possibilité de production de biodiesel à partir de soja, qui est très complémentaire à la culture de canne. 90 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 36 : Consommation d'éthanol au Brésil Les Etats-Unis ont produit 3 573 000 t d’éthanol en 1998 [24] et 8,3 Mm3 en 2003 [97] (4,220 Mtep). La taille des 74 usines en fonctionnement en 2003 varie de 150 à 300 millions de litres, mais la taille prévue des prochaines unités est de l'ordre de 10 milliards de litres/an. De nombreuses usines sont encore prévues à travers tous les Etats-Unis [105]. L'éthanol est utilisé sous forme E10 (12% d’éthanol dans l’essence, appelée gasohol) ou sous forme E85. Tous les véhicules vendus au Etats-Unis sont garantis pour l'E10. L'éthanol bénéficie d’une réduction de taxe depuis … 1978 et celle-ci est fixée dégressivement jusque 2007 (51 cents$/gallon). Le "Clean Air Act" de 1970, et amendé en 1990, impose d’une part une concentration de 2,7% minimum d’oxygène dans les essences vendues en hiver dans les zones où la qualité de l’air n’est pas conforme aux normes fédérales et d’autre part, une essence reformulée à 2% minimum d’oxygène pour réduire la teneur en ozone en été dans les zones les plus touchées. Le "Energy Policy Act" de 2002 fixe un certain pourcentage de carburant renouvelable jusque 2012 [26, 73]. Part ailleurs, les Etats-Unis appliquent également une taxe à l'importation de 0,54 $/gallon (0,1428 $/l) envers l'éthanol brésilien par exemple. Un accord prévoit également des importations à droit nul pour une série de pays tels Honduras, Nicaragua, El Salvador, Mexique, Canada, etc. [111]. 91 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 37 : Usines de production d'éthanol au Etats-Unis en bleu : usines existantes, en rouge en construction et jaune : prévisions Les Etats-Unis commencent à s'intéresser également au biodiesel, avec 130 Ml produit en 2001 (54 000 t vendu selon [45]) et 94,5 Ml vendus en 2003 dans plus de 200 flottes captives [93]. Le Minnesota a imposé par exemple l'incorporation de 2% de biodiesel pour le 30 juin 2005 au plus tard [44], et 32 autres Etats sont aussi très impliqués, notamment avec des exemption de taxes [93]. En Australie, de l'éthanol est produit à partir de froment et de mélasse, à hauteur de 43 Ml en 2000-01. En 1999-2000, 530 Ml furent vendus sous forme de E10 dans plus de 200 stations-service. A partir de 2004 le MTBE sera interdit et cela devrait favoriser l'utilisation d'éthanol pour augmenter l'indice d'octane [72]. La plus grande usine du monde de production d'éthanol est en construction en Chine, pour une capacité de 600 000 tonnes par an. Le maïs sera la matière première et l'éthanol sera utilisé à hauteur de 10% dans l'essence [99]. 92 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 6. Mise en œuvre en Région wallonne La mise en œuvre des biocarburants en Wallonie suscite beaucoup de questions. Différentes considérations et propositions sont exposées ci-dessous pour alimenter cette réflexion, classées par thèmes (Pour rappel, ce rapport reprend des propositions des auteurs et n'engage en rien la Région Wallonne). 6.1. Energie Le secteur énergétique a des raisons fondamentales de développer les biocarburants : - - - Dépendance énergétique : la dépendance de la Wallonie pour l’énergie est de 97% sur les 18,94 Mtep consommés (consommation intérieure brute, la consommation finale étant de 13,8 Mtep) en 2001. Les 3% d’autoapprovisionnement proviennent du bois, de la récupération du charbon des terrils et de l’hydroélectricité [143]. Objectifs wallons : le transport représente 21,6% de la consommation finale d’énergie (+36% entre 1990 et 2001). L’objectif du « Plan pour la maîtrise durable de l’énergie » est de diminuer cette consommation de 2,5% pour 2010 (En fait, à politique inchangée une augmentation de 10% est prévue - alors qu’elle a été de 20% entre 1990 et 2000 ! - et le Plan prévoit une augmentation de 7,5%, soit une différence de 2,5% [30]). La Wallonie dans l’Union européenne : les documents se suivent, se ressemblent et se font de plus en plus pressant auprès de la Région wallonne. Après le Livre blanc sur les énergies renouvelables (COM(97)599) et le Livre vert «Vers une stratégie européenne de sécurité d’approvisionnement énergétique. » (COM(2000)769), la Wallonie a finalement un objectif ambitieux pour les énergies renouvelables (de 2 à un peu plus de 4% entre 2000 et 2010), maintenant essentiellement axé sur l’électricité (2,6 à 8%) et la chaleur (6 à 9 %) [30], mais rien (encore) pour le transport. Le transport est en effet un secteur énergétique délicat car il interfère sur le secteur de la mobilité (un carburant plus cher pourrait créer une discrimination sociale …). Ainsi, le secteur des transports est quasiment absent du Plan pour la maîtrise durable de l’énergie, et devrait faire l’objet d’un plan spécifique. Au niveau belge, des objectifs ont été fixés par l'Arrêté Royal [129] paru au Moniteur du 8 mars 2005. Ces objectifs sont de 2% de biocarburants au 31 décembre 2005, calculé sur base de la teneur énergétique de la quantité d'essence et de diesel mis sur le marché durant l'année civile précédente. Ce pourcentage est augmenté annuellement de 0,75% pour atteindre 5,75% au 31 décembre 2010. Les biocarburants éligibles sont ceux cités dans la directive européenne 2003/30 et doivent satisfaire aux normes établies par le Centre Européen de Normalisation (CEN), sauf dérogation par le Ministre de l'Energie et le Ministre de l'Environnement lorsque des normes CEN n'existent pas (encore). Sur base des consommation de diesel et d'essence (Tableau 41) on calcula aisément la consommation totale de carburant en Belgique, en terme énergétique (tep = tonne 93 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 équivalent pétrole). Les projections pour les années 2005 à 2010 sont basées sur l'évolution des consommations de 1994 à 2004 qui sont de -3,4% par an pour l'essence et +4,9% pour le diesel. En multipliant par les objectifs pour les biocarburants cités plus haut, on obtient la quantité de biocarburants à mettre sur le marché. Sachant que la Wallonie consomme 33,95% de l'essence et du diesel belge [131], on peut calculer la part de la Wallonie dans l'objectif national. Tableau 41 : Consommation de carburants en Belgique et objectifs [15, 130, calculs personnels] 1970 1975 1980 1985 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 projection 2005 projection 2006 projection 2007 projection 2008 projection 2009 projection 2010 Essence (Ml) Gasoil routier (Ml) 2 937 3 687 3 931 3 336 3 698 3 673 3 886 3 793 3 787 3 776 3 647 3 372 3 339 3 179 2 978 nd 2 896 2 869 2 683 2 592 2 504 2 420 2 338 2 258 2 182 1 189 1 342 2 112 2.813 4 096 4 160 4.247 4 515 4 681 4 706 4 963 5 287 5 544 5 794 6 108 nd 6 899 7 404 7 548 7 917 8 304 8 711 9 137 9 584 10 053 Total (tep) Objectif (%) Objectif tep) Part de la Wallonie (tep) 2 2,75 3,5 4,25 5 5,75 173 350 245 590 322 417 404 273 491 624 584 962 58 852 83 378 109 460 137 251 166 906 198 595 3 213 659 3 906 412 4 743 327 4 892 024 6 253 080 6 288 661 6 522 379 6 680 145 6 816 592 6 829 565 6 950 974 7 019 707 7 213 160 7 305 362 7 421 137 8 031 732 8 439 662 8 422 148 8 667 522 8 930 550 9 211 905 9 512 299 9 832 485 10 173 258 Pour la mise en œuvre, plusieurs types de choix sont possibles : - Type de biocarburants Biodiesel, huile pure, éthanol ou ETBE ? Les objectifs cités ci-dessus sont très ambitieux et il est donc nécessaire de mettre en oeuvre l'ensemble des biocarburants existants (biodiesel, huile pure, éthanol/ETBE) qui ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients. - Production interne ou achat à l’extérieur ? Un achat de biocarburants à l’étranger ne permettra pas de créer une nouvelle filière socio-économique en Wallonie. Il faut donc d’abord se concentrer sur les possibilités locales. - Quelles possibilités pour le Biodiesel ? 94 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Le biodiesel bénéficie d'un marché énorme, d'autant plus qu'il bénéficie d'une norme européenne (EN14214) et d'une certaine reconnaissance de la part des pétroliers et constructeurs automobiles. Le marché devrait être développé de la manière suivante : • • une incorporation généralisée à 5% dans le diesel (permis par la norme EN 590 du diesel), si possible avec marquage à la pompe. Il est probable que la norme diesel évolue vers un plus haut pourcentage autorisé de biodiesel. une incorporation de 30% à 100% dans des pompes spécifiques et pour flottes captives (transport en commun, véhicules de société, taxi, etc.). - Quelles possibilités pour l'éthanol et l'ETBE? L'éthanol ne bénéficie pas de la faveur des pétroliers car son incorporation directe engendre l'enlèvement par les raffineurs de la phase légère de l'essence afin de respecter la norme de volatilité après incorporation de l'éthanol. L'ETBE est par contre mieux accepté, en partie parce qu'il permet aux raffineurs de bien valoriser l'isobutène. Toutefois, l'ETBE se mélange typiquement à 15% et contient 47% d'éthanol, ce qui limite la quantité d'éthanol à 7,05% en volume. Une incorporation directe est donc nécessaire pour dépasser ce pourcentage. Le mélange d'éthanol dans le diesel devrait être envisagé sérieusement. En Wallonie, il faudrait permettre les pistes suivantes : • • • • • une incorporation d'ETBE dans l'ensemble de l'essence vendue E5 E10 : incorporation directe d'éthanol en fonction du pourcentage permis par la norme essence EN 228 (5% actuellement). A l'avenir, augmenter ce pourcentage d'incorporation (10% actuellement aux Etats-Unis) via une norme européenne. E85 : mise sur le marché d'un mélange 85% éthanol et 15% essence pour des flottes de véhicules flexibles. E 95 : mise sur le marché d'un mélange de 95% d'éthanol et 5% d'additif pour des flottes captives adaptées. E-diesel : intensifier le développement et la normalisation de ce nouveau carburant qui contient 7,5 à 15% d'éthanol dans le diesel. - Quelles possibilités pour l'huile végétale pure ? L'huile végétale pure suscite la réticence du secteur pétrolier et en général des motoristes notamment car elle nécessite une adaptation des moteurs lorsqu’elle est utilisée à haute concentration dans le diesel. C'est un frein à tout développement à grande échelle. Mais l'huile végétale brute peut se développer dans le cadre de marchés niches. Le milieu agricole est très ouvert aux possibilités de filières courtes car la valeur ajoutée potentielle est intéressante. En Wallonie, il faudrait permettre les pistes suivantes : • • • • Huile en toute proportion dans des véhicules adaptés ou non, avec information des consommateurs Utilisation possible par des particuliers, professionnels et transports publics Favorisation des filières courtes entre l'agriculteur et le consommateur Reconnaître une norme pour la mise sur le marché, basée sur la pré-norme allemande DIN 51605. 95 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - Etendue géographique Utilisation généralisée ou localisée sur flottes captives ou sur un territoire précis ? Compte tenu du potentiel relativement faible de développement des biocarburants (en pourcentage des carburants totaux), il semble logique de d’abord cibler leur utilisation sur des véhicules ou des zones où ils auront le plus d’effet. L'utilisation pure avec marquage sur les véhicules ou sur les pompes spécifiques permet d'obtenir un effet visuel et une sensibilisation du grand public qui serait absente avec une incorporation généralisée dans les pompes sans marquage. Ainsi, l’utilisation en ville dans des flottes captives publiques ou privées est séduisante. On peut imaginer une utilisation dans les flottes captives suivantes : • • • • • • • Ministère de l'Equipement et des Transports (MET) Ministère de la Région wallonne Véhicules de voirie des communes Véhicules de police Taxis Pompiers Société Régionale Wallonne du Transport : composée de 5 TEC (Brabant Wallon, Charleroi, Hainaut, Namur-Luxembourg, Liège-Verviers). 2076 bus ont effectué 99 900 000 km et consommé 32 Ml de gazole en 1999 [32]. Au niveau privé, de nombreuses sociétés possèdent des véhicules et pourraient utiliser des biocarburants si elles y voient des avantages, principalement au niveau de leur image de marque. Un territoire précis peut être une ville (toutes les pompes de Namur par exemple) ou une zone d’intérêt biologique particulière (zones Natura 2000, parcs et réserves naturels, lacs, canaux et cours d’eau). Au delà du strict pourcentage de biocarburants, l’image des énergies renouvelables et la conscientisation du public vis-à-vis de l’utilisation et de l’impact des carburants est un avantage. Ainsi par exemple, si tous les bus du TEC arboraient un message au public du style « Je roule au carburant vert », ils seraient vus par le grand public, montrant du même coup l’exemple des transports en commun. Que ce soit pour l'éthanol, le biodiesel ou l'huile végétale pure, des modifications des véhicules sont nécessaires à haut pourcentage d'incorporation. L'information des utilisateurs est donc essentielle à ce sujet, afin d'éviter des problèmes technique qui pourraient porter préjudice à la crédibilité des biocarburants dans leur ensemble. Toutefois, ces utilisations ciblées ne permettront pas d'obtenir des volumes de débouchés importants nécessaires au fonctionnement optimal des grosses usines de production. Une utilisation généralisée à la pompe offre le gros avantage de ce volume important, des facilités de mise sur le marché ou encore de la non modification de véhicules. 96 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 6.2. Economie et emplois Emplois Les filières biocarburants sont génératrices d’emplois. Une étude allemande [13] estime que 18 230 à 19 720 emplois sont créés pour 955 500 t de biodiesel, soit 22 emplois par ktep. Une étude espagnole de l’IDAE donne le chiffre de 16 emplois par ktep produite, par an [47]. L'ADEME cite des chiffres de 10,5 emplois par 1 000 t de biodiesel de colza et 6,1 emplois par 1000 t d'éthanol de betterave [108]. En appliquent un chiffre de 10 emplois/1 000 tep à l'objectif de 5,75% de biocarburants en Wallonie, on obtient un chiffre de 1985 emplois en 2010. Notons que les biocarburants créent plus d’emplois dans l’industrie et les sociétés qui sont actives en amont et en aval de l’agriculture, que dans les usines elles-mêmes. Le nombre d’agriculteurs qui se maintiendraient grâce aux biocarburants pourrait par exemple être calculé en fonction du revenu du travail lié à ces spéculations, au prorata du revenu total d’un temps plein. Le développement de la filière biocarburants génère une activité économique qui alimente les caisses de l’Etat. En 1992, une simulation macro-économique pour la Belgique a été réalisée en collaboration avec le Bureau du Plan. Si les biocarburants satisfaisaient 5% de la consommation belge de carburants sur une période de 10 ans, les emplois augmentent de 440 unités et le PIB s’accroît de 0,14% la première année. Les recettes fiscales et sociales supplémentaires s’élèvent à 97 M•, ce qui équivaut à 78% du montant de la défiscalisation [9]. Toutefois cette estimation ne tient pas compte des co-produits. En prenant un autre scénario dans lequel les cultures énergétiques représentent 4% des terres arables, 2,5% de la consommation en essence et 1% du diesel, la création d’emplois est de 278 unités, la balance commerciale est améliorée de 22 M• et la récupération fiscale et sociale pour le trésor public est de 27 M•, soit 80% du manque à gagner. Ces chiffres sont similaires à ceux obtenus dans une étude allemande [13], qui grâce à une analyse macro-économique (input-output) estime la compensation à 73 – 83% minimum, qui provient des taxes, des économies à l’intervention des céréales remplacées, taxe sur l’apiculture, assurance sociale supplémentaire. Ce pourcentage devrait en réalité être encore plus grand car d’autres activités économiques n’ont pas été prises en compte par manque de données fiables, à savoir : transports et services commerciaux liés au marketing du biodiesel, investissements dans les stations services, investissements et emplois dans la transformation des moteurs. L’emploi supplémentaire est évalué à 18 230 – 19 720 personnes (pour 955 500 t de biodiesel). En France, une étude de PriceWaterhouseCoopers pour l'ADEME en 2003 a chiffré les externalités environnementale, économique et sociale (Tableau 42, Tableau 43) [108]. On remarque un chiffre final un peu en faveur du diesel, mais les hypothèses sur le prix du CO2 et sur l'emploi sont dites basses par l'ADEME. Pour arriver à égalité, il aurait fallu attribuer une valeur de 28,8 • à la tonne de CO2 [calcul personnel], ce qui reste tout à fait raisonnable. 97 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 42 : Externalités environnementales du diesel et biodiesel (•/1 000 MJ) Diesel - 1,07 - 0,01 - 0,15 - 0,03 0 0 - 0,04 - 0,35 0,01 -1,64 Gaz à effet de serre* Acidification de l'air Pollution photochimique Dommage aux bâtiments Eutrophisation Toxicité humaine (effet carcinogène) Toxicité humaine (autres polluants) Toxicité humaine (poussières) Fertilisation Total Biodiesel - 0,32 - 0,03 - 0,12 - 0,02 - 0,01 0 -0,14 -0,35 0,02 -0,97 Différence 0,75 - 0,02 0,03 0,01 - 0,01 0 -0,10 0 0,01 0,67 * en valorisant le CO2 économisé à 13,44 •/t Tableau 43 : Externalités économiques et sociales (•/1 000 MJ) Externalités environnementales Indépendance énergétique Emploi Revenus fiscaux TIPP Total Diesel -1,64 0 0 0 11,46 9,82 Biodiesel Différence -0,97 0,67 0,59 0,59 3,56 3,56 3,15 3,15 2,64 -8,82 8,97 -0,85 Il va sans dire que si les biocarburants sont importés le nombre d'emplois créés chez nous devient négligeable, limité à quelques emplois commerciaux et dans le secteur pétrolier. Il en est de même pour les activités économiques et la "compensation" de la défiscalisation. 6.3. Agriculture 6.3.1. Potentiel agricole En fonction de l'objectif de mise sur le marché des biocarburants et de la productivité des cultures (Tableau 44), il est possible de déterminer la surface nécessaire à la production de matières premières. Le Tableau 45 donne un exemple de calcul et le Tableau 46 donne les surfaces agricoles en Europe. Sur des hypothèses de quantités mises sur le marché, on peut tirer quelques remarques : - La betterave est de loin la culture la plus productive par hectare. la quantité d'éthanol choisie dans l'hypothèse représente 10% du marché de l'essence. Il est donc essentiel dans ce cas de développer des marchés à haut pourcentage d'incorporation. 98 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 - les surfaces de froment et de betteraves représentent grossièrement 1/4 et 1/10 des surfaces actuellement cultivées en Belgique. On peut donc miser sur un approvisionnement national pour l'éthanol. Par contre il n'est pas du tout réaliste de penser à un pourcentage d'approvisionnement indigène important en colza. Il faut noter que la productivité par culture n'est pas la même dans toutes les régions agricoles du pays et s'améliore avec les techniques culturales. La surface disponible dépendra aussi des décisions individuelles des agriculteurs qui sont essentiellement orientées par la rentabilité micro-économique. La Wallonie a proportionnellement un potentiel plus important puisqu'elle dispose grosso modo de la moitié de la surface agricole belge et ne consomme que le tiers des carburants. Tableau 44 : Chiffres clés de production par culture Rendement (kg/ha) Colza - huile pure Colza - biodiesel Betteraves - éthanol Froment - éthanol 3 500 3 500 67 000 8 400 Biocarburant (l/ha) 1 148 1 591 6 710 3 100 Biocarburants (tep/ha) 0,94 1,25 3,40 1,57 Tableau 45 : Exemple de quantité de biocarburants et surfaces nécessaires en 2010 pour la Belgique Quantité (m3) Pourcentage du marché en 2010 Quantité (tep) Surface (ha) 53 226 froment* 8 197 betteraves* Biodiesel 500 000 5% 393 021 314 286 de colza Huile 100 000 1% 81 924 87 143 de colza Total 586 395** 462 851 * chiffres à additionner, en supposant que l'éthanol soit produit pour ¾ à partir de froment et ¼ à partir de betteraves ** ce chiffre est très proche de l'objectif de production de biocarburants pour 2010 repris au Tableau 41. Ethanol 220 000 10% 111 450 99 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Tableau 46 : Surface agricole en Europe en 2003 (x 1000 ha) [122] 3 375 1 390 144 56 5 0 20 0 0 45 96 0 493 233 50 105,4 26,2 0,0 Surface moyenne cult. énergétique sur jachère 11,9 3,4 0,0 4 280 2 689 890 2 216 29 661 17 038 3 917 5 865 4 410 15 484 2 485 3 487 128 10 1 933 18 246 3 791 2 213 510 25 254 2 966 343 79 28 73 1 082 1 138 0 110 2 26 8 36 3 0 0 443 0 107 0 25 45 29 0 0 0 708 25 17 320 0 208 0 0 0 0 0 0 42 64 0 858 0 78 56 0 31 429 448 43 66 31 223 14 27 0 0 107 317 5 32 5 110 55 1 418 1 378 194 692 6 165 5 005 301 1 559 267 958 297 669 22 0 189 3 698 62 538 52 4 314 794 0,0 218,5 0,0 194,4 1530,1 1155,9 136,9 0,0 33,1 231,3 0,0 0,0 2,3 0,0 21,4 0,0 94,3 0,0 0,0 1455,9 274,1 0,0 22,6 0,0 0,5 378,7 338,4 0,0 0,0 0,2 22,1 0,0 0,0 0,8 0,0 1,0 0,0 2,6 0,0 0,0 49,2 21,8 15 722 129974 38130 168104 451 2985 1075 4060 0 1878 412 2290 177 1856 538 2394 2 880 23753 8476 32229 681,3 6161 0 6161 63,0 916 0 916 Surface Colza Tournesol Betterave Agricole Utile Austria Belgium Cyprus Czech Republic Denmark Estonia Finland France Germany Greece Hungary Ireland Italy Latvia Lithuania Luxembourg Malta Netherlands Poland Portugal Slovakia Slovenia Spain Sweden United Kingdom EU15 EU10 EU25 Froment et orge Surface moyenne en jachère* * récolte 2001-2003 Mais le biodiesel peut aussi être produit à partir d’huiles végétales usagées, ce qui serait un recyclage à priori séduisant pour ces déchets. L’institut VITO estime le potentiel de ces huiles usagées à 200 000 t/an pour la Belgique [35], soit déjà une bonne partie de la demande. Ce chiffre doit toutefois être vérifié (potentiel disponible ?, coût de collecte et de traitement ?, qualité du produit ?, etc.) Selon une étude autrichienne, où l'on a produit 35 000 t de biodiesel à partir de cette ressource en 2004 [108], la consommation de graisse et d'huile atteint 30 kg par habitant en Autriche, contre 62 kg en Belgique. Cette huile est collectée par la mise à disposition de 550 conteneurs dans des collectivités et restaurants, et par un réseau de 125 000 "« bidons » [108]. 100 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 6.3.2. Intérêt de l’agriculture D’une manière générale, le premier souci de l'agriculture n'est pas l'indépendance énergétique ni la pollution des villes. Il s’agit par contre du développement de débouchés qui donnent des perspectives au secteur agricole au sens large (c’est à dire y compris les personnes et industries en relation directe avec l’agriculture – négociants, producteurs de pesticides,…) et améliore le dynamisme économique en milieu rural, tout en étant durable. A ce propos, la production d’huile, de biodiesel ou de bioéthanol en Europe va de pair avec la production de protéines végétales, réduisant la dépendance vis-à-vis de l'extérieur (actuellement d’environ 75%, [47]) et fournissant une meilleure garantie alimentaire. Le tourteau de soja importé est en grande partie produit à partir de variétés OGM (organismes génétiquement modifiés). Une information sur ce sujet est disponible dans les rapports d'activités de l'APPO [34]. L’élargissement à l’Est constitue un autre énorme défi pour l’Union européenne. L’entrée des 10 pays candidats a augmenté la surface agricole de 38 Mha, dont 18 Mha rien qu’en Pologne (Tableau 46), et la main d’œuvre utilisée en agriculture a augmenté de 116% [47]. La proportion de la population qui travaille en agriculture est 4 fois plus élevée dans ces pays que dans l’UE [17]. La production de biocarburants dans ces pays permettrait d'adoucir l'impact négatif de l'élargissement. Avec les réformes de la PAC et le découplage progressif des aides (les aides compensatoires ne sont plus liées au type de production), la loi du marché gouvernera de plus en plus le choix et le prix des productions. A terme, il est fort probable que les aides agricoles diminueront de manière substantielle. Il est donc essentiel pour l'avenir de l'agriculture wallonne de développer le marché final de la production qui est le seul moyen de soutenir les prix. Or, les biocarburants peuvent avoir un impact prépondérant sur les prix car les débouchés sont très volumineux. Le projet d'usine à Wanze par exemple prévoit une capacité de 300 000 m3 d'éthanol et requerra à lui seul quelques 70-80 000 ha de froment et betteraves. En Europe, l'objectif de 5,75% demanderait quelques 16 Mha (variation possible en fonction des hypothèses de calcul), soit bien plus que les 6 Mha mis en jachère [128]. Toutefois, l’intérêt de l’agriculteur ne doit pas trop vite être confondu avec celui du secteur agricole dans son ensemble. Pour l'agriculteur, la rentabilité microéconomique des cultures et des investissements est primordiale. Notons que dans le contexte exposé ci-dessus, le volume du débouché est plus important que la valeur ajoutée pour influencer le prix. On assiste en effet trop souvent en agriculture à une répartition inégale de la valeur ajoutée au sein des acteurs des filières. Pour bénéficier d'une partie plus importante de la valeur ajoutée, les agriculteurs doivent être impliqués dans la filière de transformation. En Autriche, en Allemagne, en France ou encore en Suède les agriculteurs sont en partie actionnaires des grosses installations de production de biocarburants. Pourquoi ne serait ce pas possible en Belgique ? La filière dans laquelle l'agriculteur a le plus de chance de maîtriser l'ensemble de la filière est la production d'huile pure. La technique est relativement simple et l'investissement abordable. Ce genre de filière courte entre le producteur et le 101 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 consommateur devrait être favorisé, même s'il s'agit de marchés niches qui ne produiront donc qu'un part négligeable des biocarburants. C'est pour les agriculteurs qui s'y impliqueront une voie rentable au même titre que les ventes directes à la ferme, le tourisme rural, etc. Dans cette logique, l’utilisation d’huile pure en filières courtes mériterait un soutien dans le cadre du second pilier de la PAC, car elle correspond bien aux objectifs de ce volet de la PAC. Au delà de l’importance quantitative des cultures énergétiques, l’image que l’agriculture peut en retirer est aussi valorisante. Une agriculture pluri-fonctionnelle qui participe à la production d’énergie renouvelable et diminue les émissions de CO2 cadre très bien avec les attentes de la société. La consommation finale d’énergie de l’agriculture était de 97 ktep en 2001, dont 90% de produits pétroliers, ce qui représente 0,7% de la consommation wallonne [30, 143]. Avec les biocarburants, le secteur de l’agriculture pourrait donc devenir producteur net d’énergie (mais attention, il faut idéalement tenir compte du bilan énergétique des carburants). Pour résumer succinctement l’intérêt agricole, on peut dire que les biocarburants sont favorables au secteur agricole dans son ensemble et à son image de marque, mais que pour l’agriculteur, c’est un circuit court « huile pure » qui est l’option la plus intéressante, alors que les biocarburants au sens large devraient plutôt être « tirés » par les secteurs de l’énergie et de l’environnement. 6.4. Gaz à effet de serre Les biocarburants ont souvent fait l’objet d’un procès d’intention quant à leur impact environnemental. Ce chapitre tend à montrer que c’est un dossier pertinent pour la diminution des gaz à effet de serre. La Belgique a ratifié le protocole de Kyoto le 31 mai 2002 [62]. La Région wallonne a émis 52,72 Mt de CO2 équivalent en 2001, soit 2,9% de moins que la référence de 1990 (54,3 Mt). 19,1% de ces émissions sont dus au transport [143]. Par principe, il est préférable de diminuer nos émissions chez nous plutôt que d’acheter des permis de polluer ailleurs via les mécanismes de flexibilité du protocole de Kyoto (c'est pourtant ce que la Région wallonne envisage !). Or, il est bien reconnu qu’il n’existe pas un moyen unique pour diminuer ces émissions mais que tout doit être mis en œuvre avec le meilleur rapport coûts – bénéfices possible, aussi bien au niveau de l’offre que de la demande en énergie. D'autre part, le secteur du transport a bien du mal à maîtriser ses émissions de gaz à effet de serre) par rapport à d'autres secteurs. 102 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Figure 38 : Evolution de l'émission des gaz à effet de serre en Wallonie par secteur entre 1990 et 2001 [143] Le Tableau 47 donne un aperçu chiffré du potentiel des biocarburants. On constate que les différences d'économie unitaire entre les biocarburants sont mineures à propos de l’économie en CO2. Les biocarburants pourraient théoriquement réaliser plus de 10% de notre effort envers Kyoto. Tableau 47 : Diminution des émissions de gaz à effet de serre Quantité (tep) Ethanol Biodiesel Huile Total Pourcentage des émissions 1990 Pourcentage de l'effort Kyoto* 111 450 393 021 81 924 586 395 Economie (t CO2/tep)** 2,16 2,33 2,57 Belgique Economie (t CO2/an) 241 243 914 898 210 945 1 367 086 Wallonie Economie (t CO2/an)*** 81 902 310 608 71 616 464 126 0,93% 0,85% 12,46% 11,40% * 7,5% des émissions de 1990 (146,24 Mt pour Belgique et 54,3 Mt pour la Wallonie [143]) ** sur base chiffres du Tableau 21, avec 75% de l'éthanol issu de froment et le reste de betteraves *** avec une consommation théorique de biocarburants par rapport à la Belgique de 33,95% On pourrait également comparer les économies de gaz à effet de serre pour le secteur particulier du transport, avec forcément des pourcentages d’économie plus élevés pour un secteur qui en a bien besoin. Toutefois, ces calculs restent assez théoriques car en réalité, les analyses du cycle de vie des biocarburants qui servent de base pour le calcul des réductions de CO2 ne tiennent pas compte de l'endroit des émissions. Ainsi, pour être réellement prises en compte, les réductions doivent être intégrées dans l'inventaire des émissions de la Région Wallonne. A l'extrême, si une usine de production située en Wallonie exporte 103 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 du biocarburant, ses consommations d'énergies fossiles augmenteront les émissions wallonnes tandis que le biocarburant ne remplacera pas de carburant fossile dans la région et ne sera donc pas comptabilisé. Dans ce cas, les réductions d'émission profiteront au pays importateur. 6.5. Défiscalisation Les biocarburants sont actuellement plus chers à produire que les carburants fossiles et sans intervention politique ou économique les biocarburants resteraient cantonnés à des marchés niches de consommateurs prêts à payer un peu plus cher pour ces produits. Deux grandes possibilités sont envisageables, l'obligation et la défiscalisation, ou même une combinaison des deux. L'obligation pure et simple d'incorporation de biocarburants à la pompe ne doit pas être négligée pour l'avenir, tout en laissant une place pour les utilisations à haut pourcentage comme cités plus haut. Même avec un coût actuel sensiblement plus élevé du biocarburant par rapport aux produits fossiles de base, l'incorporation à faible pourcentage a un impact mineur sur le prix à la pompe (voir point 4.1.2. d). Cette obligation pourrait être liée à un système de certificats à l'instar des certificats verts pour l'électricité verte. Mais la Belgique a choisi la voie de la défiscalisation, et un avant-projet de loi programme [131] a été accepté à ce sujet sur le principe par le Conseil des Ministres du 13 mai 2005. Au moment de terminer ce rapport (fin juin 2005) ces valeurs doivent toutefois encore faire l'objet d'un accord de la part de la Commission européenne et d'un Arrêté Royal de mise en œuvre qui fixe la date d'entrée en vigueur de ces mesures. On voit au Tableau 48 que l'éthanol serait défiscalisé à hauteur de 592 •/1 000 l et le biodiesel à hauteur de 366 •/1 000 l. L'huile de colza est traitée différemment par rapport aux accises car elle est ajoutée à la liste des produits exonérés d'accises dans la loi programme [132]. Le Gouvernement a par ailleurs décidé d'augmenter progressivement les accises par un mécanisme de cliquets sur 4 ans à partir du début 2004. Ces augmentations annuelles sont de 28 •/1 000 l sur l'essence et 35 •/1 000 l sur le diesel. Les augmentations de l'année 2005 sont intégrées dans le Tableau 48. Pour 2006 et 2007, les augmentations seront uniformes pour les carburants fossiles et les carburants mélangés. Un autre mécanisme qui touche la TVA limitera toutefois la hausse du prix à la pompe. Il faut noter que dans l'état actuel du dossier, des taux d'incorporation supérieurs à ceux repris dans le Tableau 48 ne donne pas lieu à une défiscalisation supplémentaire, sauf dans le cas du biodiesel à concurrence d'une diminution proportionnelle du droit d'accise spécial. On peut calculer que la défiscalisation du biodiesel rapportée au produit pur reste identique jusque 44% d'incorporation. Tableau 48 : Taux d'accise proposés dans l'avant-projet de loi programme (•/1 000 l) 104 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 Droit d'accise Droit d'accise spécial Cotisation sur l'énergie total Différence Défiscalisation rapportée au biocarburant pur Essence à faible teneur en soufre Essence avec min. 7% d'éthanol Diesel à faible teneur en soufre 245,41 352,97 28,63 627,01 245,41 311,52 28,63 585,56 198,31 160,90 14,87 374,09 Diesel avec min 2,45%* de biodiesel 198,31 151,94 14,87 365,13 41,45 8,96 592,19 365,71 *le taux de 2,45% peut être augmenté de 0,92% par an pour tenir compte de l'objectif belge, mais avec un pourcentage maximum de 5% (maximum admissible à la pompe actuellement). Deux principes doivent être respectés : la neutralité budgétaire et la non surcompensation. La neutralité budgétaire consiste pour l'Etat à garder des recettes inchangées suite à l'introduction des biocarburants (sauf pour l’huile pure). Les accises des carburants fossiles ont donc été légèrement augmentées. La règle de non surcompensation dit que la différence des taux d'accises entre le carburant fossile et le biocarburant ne peut pas être supérieure à la différence de coût entre ceux-ci. La différence de teneur énergétique peut être prise en compte dans ce calcul. Un calcul devra donc être réalisé régulièrement pour vérifier cette règle. A titre d'exemple, si le prix du pétrole augmente à l'avenir, la différence de coût peut diminuer et la défiscalisation également. Si le prix des matières premières augmente, la défiscalisation peut augmenter également. A terme, il est probable que les défiscalisations soit uniformisées au niveau européen. 105 e Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005 7. Références Toutes les publications sont également disponibles au laboratoire ECAV de l’UCL. Les références Internet citées peuvent évoluer. 1. 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