Esitpa - Septembre 2005 (partie 1)
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Esitpa - Septembre 2005 (partie 1)
FAISABILITE TECHNIQUE ET INTERETS ECONOMIQUES DE LA PRODUCTION D’HUILE VEGETALE PURE POUR DES USAGES DE BIOCARBURANT AGRICOLE ET BIOCOMBUSTIBLE Mémoire de fin d’études présenté par Johann Barthélémi (promotion 2000) Devant la commission de Jury pr ésidée par : M. MERLE François Responsable du Département Sciences économiques et sociales Enseignant enéconomie Rurale Membres M. VALTER Francis Maître de stage Chef du Service d’utilité agricole de Transfert de Technologie (SUATT) de la Chambre régionale d’agriculture du Centre M. SOURIE Jean-Claude Professeur de stage Directeur de recherche INRA Grignon M. GATTIN Mme GATTINIsabelle Isabelle Enseignant en Sciences de’Environnement l à l’Esitpa Septembre 2005 Remerciements Je remercie Francis Valter, Chef du Service d’Utilité Agricole de Transfert de Technologie de la Chambre régionale d’agriculture du Centre, de m’avoir encadré durant ces 6 mois de stage. Sa rigueur, ses conseils et son écoute m'ont été bénéfiques. Je lui suis reconnaissant de la confiance et de l'autonomie qu'il m'a accordées. Je remercie François Merle, Tuteur de stage et Responsable du département Économie de l'Esitpa, pour son écoute, sa disponibilité et son encadrement. Merci à Jean-Claude Sourie, Professeur de stage et Directeur de Recherches en Économie publique de l'INRA-INAPG, pour ses propositions d'organisation et de méthodologie. Je remercie le groupe du PRDA Énergies renouvelables (Sophie Dal, Aurélie Toutain, Jean-Marie Bourreau, Jean Louis Chopineau, Dominique Descoureaux, Laurent Lejars, François Bouron, Bertrand de Torcy, Pierre-Louis Cazaux et Francis Valter) pour l'ensemble des échanges, pour leur confiance et pour m'avoir permis d'intervenir dans les départements de la région Centre. Je remercie également Laurence Charles, assistante de Francis Valter, pour son aide, sa patience et surtout son calme face à mes perpétuels "je peux t'embêter deux minutes ?". Laurence mérite bien son surnom de "Maman des stagiaires". Un grand merci à la Chambre régionale d'agriculture du Centre pour son accueil et ses conseils. Merci aux "Bouffeurs d'huile", groupe informel de stagiaires sur l'HVP pour toute cette motivation sur le sujet. Enfin, merci à Isabelle sans qui ce travail n'aurait pas pu être aussi complet. « Il n'y a qu'une chose plus puissante que toutes les armées de la terre, c'est une idée dont l'heure est venue. » Victor Hugo Sommaire INTRODUCTION..............................................................................................................................6 1. CONTEXTE ..................................................................................................................7 1. 1. UNE NOUVELLE THÉMATIQUE POUR LA CHAMBRE RÉGIONALE D’AGRICULTURE DU CENTRE ............................................................................................................................7 1. 1. 1. La Chambre régionale d’agriculture du Centre ......................................................7 1. 1. 2. Le Service d’Utilité Agricole Transfert de Technologie ..........................................8 1. 1. 3. Des producteurs demandeurs de références sur l’huile végétale pure ....................8 1. 2. LE DÉVELOPPEMENT DES ÉNERGIES RENOUVELABLES : CONTEXTE GÉOPOLITIQUE ........10 1. 2. 1. Un prix du baril qui grimpe et une dépendance qui devient pesante.....................10 1. 2. 2. Les carburants participent au réchauffement climatique ......................................11 1. 2. 3. Des mesures politiques pour développer les énergies renouvelables ....................12 2. BASES POUR L’ÉTUDE DE L’HVP EN RÉGION CENTRE..............................13 2. 1. LA RÉGION CENTRE : TERRITOIRE PROPICE AUX BIOCARBURANTS .................................13 2. 1. 1. Typologie des exploitations en région Centre........................................................13 2. 1. 2. Les biocarburants en région Centre.......................................................................13 2. 2. MOTEURS DIESEL ET QUALITÉ DE CARBURANT ...............................................................14 2. 2. 1. Les différents moteurs ............................................................................................14 2. 2. 2. Les caractéristiques du fuel....................................................................................15 2. 3. ENCADREMENT DES BIOCARBURANTS ............................................................................16 2. 3. 1. Dispositif européen de promotion des biocarburants ............................................16 2. 3. 2. En France, une défiscalisation soumise à agréments ............................................17 2. 4. COÛT DES BIOCARBURANTS ...........................................................................................18 2. 5. UN BIOCARBURANT INDUSTRIEL : L’EMHV ..................................................................18 2. 5. 1. Procédé de fabrication de l’EMHV........................................................................18 2. 5. 2. Caractéristiques des produits de la filières EMHV ...............................................19 2. 5. 3. Atouts et contraintes de l’EMHV ...........................................................................20 3. PROBLÉMATIQUES.................................................................................................22 4. MÉTHODOLOGIE ....................................................................................................23 4. 1. ACQUISITIONS DES BASES ...............................................................................................23 4. 1. 1. Recherche de travaux sur le sujet ..........................................................................23 4. 1. 2. Rencontre avec les différents acteurs.....................................................................24 4. 2. SITUATION SUR LE TERRAIN ...........................................................................................24 4. 2. 1. Etat des lieux des projets........................................................................................24 4. 2. 2. Niveau de connaissance .........................................................................................25 4. 2. 3. Les besoins des agriculteurs ..................................................................................25 4. 3. ACTION MISE EN OEUVRE ...............................................................................................25 4. 3. 1. Démarche de conseil ..............................................................................................25 4. 3. 2. 5. Outil d’aide à la décision .......................................................................................26 L’HVP, UN BIOCARBURANT ARTISANAL ........................................................28 5. 1. UNE LÉGISLATION EN PLEINE ÉVOLUTION ......................................................................28 5. 1. 1. Position actuelle française .....................................................................................28 5. 1. 2. Perspectives d’évolution ........................................................................................29 5. 2. TECHNIQUES DE PRODUCTION DE L’HVP .......................................................................30 5. 2. 1. Pressage / Trituration ............................................................................................30 5. 2. 2. Décantation ............................................................................................................31 5. 2. 3. Filtration ................................................................................................................32 5. 2. 4. Conservation ..........................................................................................................33 5. 3. CARACTÉRISTIQUES DES PRODUITS : ..............................................................................33 5. 3. 1. L’Huile Végétale Pure carburant et combustible ..................................................33 5. 3. 2. Le tourteau .............................................................................................................35 5. 4. UTILISATION DE L’HVP EN TANT QUE CARBURANT .........................................................38 5. 4. 1. Historique...............................................................................................................38 5. 4. 2. Une utilisation limitée ............................................................................................39 5. 5. UTILISATION EN TANT QUE COMBUSTIBLE ......................................................................42 5. 6. ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX ......................................................................................43 5. 6. 1. Bilan énergétique ...................................................................................................43 5. 6. 2. Bilan gaz à effet de serre........................................................................................43 5. 6. 3. Mal utilisée l’HVP pollue.......................................................................................43 6. L’HVP UNE RENTABILITÉ AU CAS PAR CAS ..................................................45 6. 1. HYPOTHÈSES DE TRAVAIL ..............................................................................................45 6. 2. DIMENSIONNEMENT ET VALORISATION DU TOURTEAU : 2 FACTEURS CLÉS ....................46 6. 2. 1. Dimensionnement ...................................................................................................47 6. 2. 2. 6. 3. 6. 4. 6. 5. Prix du tourteau .....................................................................................................47 CALCUL DU PRIX DE REVIENT DE L’HVP POUR UN PROJET CARBURANT.........................48 CALCUL DU PRIX DE REVIENT DE L’HVP POUR UN PROJET TOURTEAU ............................48 VALORISATION THERMIQUE DES PRODUITS DE PRESSAGE...............................................50 7. QUELLES EXPLOITATIONS SONT LES MIEUX ADAPTÉES À L’HVP ?....52 8. RELATIVISATION ET CRITIQUE DE LA MÉTHODE .....................................53 CONCLUSION.................................................................................................................................55 RÉFÉRENCES .................................................................................................................................57 SIGLES .............................................................................................................................................59 ANNEXES.........................................................................................................................................61 Graphique n°1 Graphique n°2 Graphique n°3 Graphique n°4 Graphique n°5 Graphique n°6 Graphique n°7 Graphique n°8 Graphique n°9 Graphique n°10 Graphique n°11 Graphique n°12 Graphique n°13 Tableau n°1 Tableau n°2 Tableau n°3 Tableau n°4 Tableau n°5 Tableau n°6 Tableau n°7 Tableau n°8 Tableau n°9 Tableau n°10 Réserves d’énergie dans le monde en 2003 ........................................................................................9 Évolution du prix du fuel domestique.................................................................................................9 Répartition par secteur des émissions de gaz à effet de serre ...........................................................10 La part des énergies renouvelables dans la consommation totale d’énergie primaire (non corrigé du climat) en 2003 en métropole (Mtep)................................................................................................11 Prix de Marché des Tourteaux. Campagne 2001/02 à 2004/05 ........................................................19 Évolution de la viscosité en fonction de la température....................................................................34 Évolution du taux d’extraction de l’huile et taux de matière grasse du tourteau ..............................35 Comparaison de Puissance entre tournesol / Diesel dans un tracteur de 150ch ................................41 Indicateur effet de serre pour les filières huile et EMHV .................................................................43 Comparaison d’émission de polluant entre l’huile de colza et le gazole en combustion incomplète 44 Comparaison d’émission de polluant entre l’huile de colza et le gazole en combustion complète...44 Prix des graines françaises campagne 2001-02 à 2004-05 colza ......................................................46 Pourcentage de colza sur les terres arables en région Centre............................................................52 Tableau n°23 Tableau n°24 Tableau n°25 Tableau n°26 Tableau n°27 Tableau n°28 Tableau n°29 Évolution du prix du fuel domestique (2003-2005) ............................................................................9 Émission de CO2 dans le monde dû à l’utilisation de l’énergie (en volume) ....................................10 Répartition de la consommation de l’énergie par secteur en % ........................................................11 Production d’énergie primaire en région Centre ...............................................................................11 Caractéristique du Fuel .....................................................................................................................15 Agréments actuels et évolutions .......................................................................................................17 Taxe Intérieur de Consommation (TIC) sur les carburants...............................................................18 Évolution des dispositifs de défiscalisation de la part des biocarburants incorporés au gazole........18 Comparaison EMHV Gazole ............................................................................................................19 Caractéristiques chimiques et nutritionnelles : comparaison du tourteau de soja 48 et du tourteau de colza déshuilé....................................................................................................................................19 Bilan énergétique ..............................................................................................................................21 Etat des lieux des projets HVP en région Centre ..............................................................................24 Groupe de travail HVP......................................................................................................................25 Caractéristiques de l’huile végétale pure ..........................................................................................33 Comparaison entre un tourteau industriel de colza (déshuilé) et un tourteau fermier de colza (gras)36 Comparaison de Puissance entre tournesol / Diesel dans un tracteur de 150 ch ...............................41 Pouvoir Calorifique Inférieur............................................................................................................42 Bilan énergétique ..............................................................................................................................43 Bilan gaz à effet de serre...................................................................................................................43 Mesure d’émissions de 3 tracteurs fonctionnant à l’HVP.................................................................44 Prix de revient de l’HVP, hors main d’œuvre, en fonction du prix du tourteau et du taux d’utilisation (capacité presse 40kg/h) ...............................................................................................47 Capacité de transformation (ha de colza ou litre d’HVP) des presses les plus courantes en fonction du taux d’utilisation ..........................................................................................................................47 Prix de revient de l’HVP sur un projet carburant de 6 500 L............................................................47 Retour sur investissement en fonction de la valorisation du tourteau ...............................................48 Alimentation des porcs (sources AIRFAF).......................................................................................49 Capacité minimale de presse pour un besoin annuel défini (kg/h)....................................................49 Comparaison de différents Investissements ......................................................................................50 Prix énergétique de différents combustibles .....................................................................................51 surface en colza dans la région Centre..............................................................................................52 Carte n°1 Carte n°2 Principaux bassins agricoles .............................................................................................................13 Répartition des surfaces de colza industriel en 2003 ........................................................................14 Photographie n°1 Atelier de production d'HVP.............................................................................................................30 Schéma n°1 Schéma n°2 Schéma n°3 Schéma n°4 Schéma n°5 Schéma n°6 Schéma n°7 Schéma n°8 Schéma n°9 Schéma n°10 Moteur à injection indirect................................................................................................................14 Moteur à injection directe .................................................................................................................15 Procédé de fabrication du Diester .....................................................................................................18 Schéma de production d’HVP...........................................................................................................30 Flux de matière lors du pressage à froid ...........................................................................................30 Presse à barreaux ..............................................................................................................................30 Presse à vis........................................................................................................................................31 Système de décantation par débordement .........................................................................................31 Principe de filtration tangentiel.........................................................................................................32 Atelier de trituration..........................................................................................................................33 Tableau n°11 Tableau n°12 Tableau n°13 Tableau n°14 Tableau n°15 Tableau n°16 Tableau n°17 Tableau n°18 Tableau n°19 Tableau n°20 Tableau n°21 Tableau n°22 INTRODUCTION Inscrit dans un contexte mondial de préservation de l’environnement et de multiplication des sources énergétiques, la production d’énergies renouvelables permet aux agriculteurs de se diversifier. Le regain d’intérêt des agriculteurs français et de la région Centre, pour les biocarburants agri-industriels en est un exemple. La possibilité de produire un biocarburant à l’échelle de l’exploitation, à partir simplement d’huile végétale pure, permettant de s’affranchir des coûts énergétiques, intéresse de plus en plus les agriculteurs. Le Service d’Utilité Agricole Transfert de Technologie (SUATT), au sein de la Chambre régionale d’agriculture du Centre, s’est vu confier la mission d’accompagner les agriculteurs dans cette démarche, en leur clarifiant les aspects techniques, économiques et législatifs de ce nouvel atelier. L’étude de la faisabilité technique de production et d’utilisation permet de juger de la possibilité de mettre en place cet atelier sur l’exploitation. Les caractéristiques physico-chimiques de l’huile étant différentes de celles du fuel, certaines adaptations sont nécessaires. De plus, les contraintes environnementales d’émission impliquent des moteurs de plus en plus exigeants sur la qualité du carburant. Il semble nécessaire d’adapter ce nouveau carburant aux moteurs, les constructeurs ne semblant pas être intéressés pour développer de nouveaux moteurs pour ce biocarburant. La mise au point d’outil économique permet de chiffrer ces projets et d’en vérifier l’intérêt face au fuel agricole détaxé. De plus, il est essentiel que les 2/3 de la matière première, formant du tourteau, ne soient pas considérés comme un déchet. Enfin, l’aspect législatif interdisant actuellement certaines utilisations semble être en évolution. Ce mémoire permet de clarifier la situation autour de l’HVP. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 6 Contexte 1. CONTEXTE 1. 1. UNE NOUVELLE THÉMATIQUE POUR LA CHAMBRE RÉGIONALE D’AGRICULTURE DU CENTRE 1. 1. 1. La Chambre régionale d’agriculture du Centre Basée à Orléans, la Chambre régionale d’agriculture du Centre est constituée d’une assemblée de 54 membres, élus ou désignés par les membres des six Chambres départementales d’agriculture de la région (Cher, Eure-et-Loir, Indre, Indre-et-Loire, Loir-et-Cher, Loiret). Elle favorise les échanges d’informations et la synergie entre ces six Chambres départementale, et d’autres partenaires. Elle remplit deux missions : • Représenter l’agriculture régionale • Agir pour le développement de ses productions, de ses entreprises, de ses terroirs et promouvoir la formation des hommes. La stratégie de la Chambre régionale d’agriculture s’articule sur celle des Chambres départementales : • Développer une compétence reconnue en matière d’économie et de prospective agricole et agroalimentaire • Développer le transfert de technologie et resserrer les liens entre la Recherche, l’Industrie et la Profession agricole • Contribuer à l’expansion du secteur agricole et agroalimentaire en région Centre, en collaboration étroite avec les entreprises coopératives et privées • Étudier les incidences de l’activité économique sur l’environnement des exploitations et évaluer l’impact des techniques agricoles sur le milieu • Contribuer à mobiliser l’esprit d’entreprise des agriculteurs. Les membres de la Chambre régionale d’agriculture se repartissent dans quatre Commissions permanentes (Développement économique, Aménagement et Politiques, Environnement, Formation - Installation Emploi) qui ont un rôle d’information, de réflexion et de proposition. Les politiques définies sont appliquées au travers de l’action de quatre Services d’Utilité Agricole (SUAD Régional, SUA Politiques agricole, territoriale et européenne, SUA Covalor France, SUA Transfert de Technologie). Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 7 Contexte 1. 1. 2. Le Service d’Utilité Agricole Transfert de Technologie Le Service d’Utilité Agricole Transfert de Technologie a pour objectif de promouvoir l'innovation au sein de l'entreprise agricole et des entreprises de collecte et première transformation. La structure est un interlocuteur entre l'agriculture, la recherche, l'industrie et le commerce (partenariat avec les Universités, Centres techniques, industriels…). Son action entre dans le cadre des politiques définies dans le contrat de plan État Région, des programmes des Ministères de la Recherche, de l'Agriculture et de l'ADEME. Le Comité Directeur du SUATT, présidé par Jacques SIRET, valide les orientations et appuie les initiatives. Le Service est dirigé par Francis VALTER, assisté dans son travail par Laurence CHARLES. L’action du SUATT s’articule autour de quatre missions : • Valorisation industrielle des productions agricoles : veille technologique, prospection et promotion de l’innovation à travers les programmes régionaux, de mise en relation entre partenaires du transfert de technologie (agriculture, recherche, industrie), d’accompagnement des initiatives de projets • Prescripteur d’aides financières à l’innovation • Suivi des dossiers biocarburants, biolubrifiants, molécules végétales pour la chimie fine, agro-matériaux, agro-tensio-actifs • Ouverture aux domaines agriculture-recherche sur la sécurité, les capteurs, les systèmes d’information géographique, la logistique. Les programmes développés par le SUATT concernent par exemple le développement de cultures à très hautes teneurs en oléique pour des usages lubrifiants en Champagne Berrichonne (BIOLEA), la mise au point de BIOLUBRIFIANTS pour des usages hydrauliques et moteurs de tracteurs ou encore la structuration de filières d’approvisionnement (projet PAILLE-ENERGIE). Dans le cadre de ces compétences et suite à des demandes de références des conseillers départementaux, le SUATT a récemment été amené à s’intéresser à l’utilisation d’huile végétale pure en tant que biocarburant et biocombustible au sein des exploitations du Centre. 1. 1. 3. Des producteurs demandeurs de références sur l’huile végétale pure La volonté d’autonomie alimentaire et d’indépendance énergétique a conduit certains « pionniers » à redécouvrir la possibilité d’utilisation de l’huile végétale pure en remplacement du fuel, tout en produisant un tourteau fermier. Cette technique, restée « discrète » jusqu'alors a connu un regain d’intérêt récent. Celuici peut être imputé à 3 facteurs : • la hausse des prix du pétrole • la manifestation Innov’agri de 2004 où les agriculteurs ont pu découvrir le fonctionnement des presses à colza et l’utilisation de l’huile en carburant dans les tracteurs • le fort relais médiatique mettant en avant des expériences et le témoignage des utilisateurs. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 8 Graphique n°1 : Réserves d’énergie dans le monde en 2003 (en milliard de Tep) Sources : Observatoire de l’Énergie d’après : BP Amoco Rewiew of Word Energy (2004) Conseil Mondial de l’Énergie DIREM Graphique n° 2: Evolution du prix du fuel domestiqu e € / hl 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 janv- févr- ma avr- mai- juin- juil- août- sept- oct04 04 rs-04 04 04 04 04 04 04 04 nov- déc- janv- févr- ma 04 04 05 05 rs-05 prix TTC Sources : chiffres issus douane.fr Tableau n°1 : Évolution du prix du fuel domestique (2003-2005) 2003 2004 2005 En euro courant TTC moyenne annuelle moyenne annuelle 15 janvier Prix d’un hectolitre Pour une livraison de 2 000 à 4 999 L 39,20 45,21 47,76 3,93 4,54 4,79 (PCI 11.80 kWh/kg) Prix pour 100 kWh PCI Pour une livraison de 2 00 à 4 999 L Sources : http://www.industrie.gouv.fr/energie/statisti/pdf/dep2000.pdf Contexte Ce nouveau débouché est également apparu comme une possibilité de réappropriation de la valeur ajoutée des productions agricoles sur l’exploitation. Avec ce regain d’intérêt, les Chambres départementales d’agriculture ont été confrontées à des demandes de conseils de plus en plus fréquentes. Face à un manque de connaissances claires et actualisées, la Chambre régionale a proposé d’organiser les références et de construire une démarche de conseil. C’est dans ce cadre que s’inscrit le présent mémoire. Cette nouvelle fonction pour l’agriculteur de « producteur d’énergie » s’inscrit dans un cadre géopolitique et environnemental plus global qu’il convient d’expliciter. 1. 2. LE DÉVELOPPEMENT DES ÉNERGIES RENOUVELABLES : CONTEXTE GÉOPOLITIQUE 1. 2. 1. Un prix du baril qui grimpe et une dépendance qui devient pesante Sur les bases de consommation actuelle, les prévisions font état d’une réserve mondiale de pétrole de 39 ans (graphique n°1). L’exploitation progressive de nappes moins accessibles, augmentant les coûts d’extraction et le déséquilibre entre l’offre et la demande devraient se traduire par une hausse croissante des cours du baril. Les cours du pétrole brut sur les marchés internationaux ont déjà atteint des niveaux record, depuis fin 2004, à plus de 50 $ le baril. Les prévisions à long terme (2010/2011) ne laissent pas présager d’un retour à des cours plus bas. Le cours à l’horizon 2010, qui avait peu fluctué jusqu'en 2002, entre 18 et 22 $, a donc plus que doublé sur les deux dernières années1. La hausse du prix du baril se répercute sur le prix des produits pétroliers, comme en témoigne les chiffres pour le fuel domestique présenté au graphique n°2 et tableau n°1. Les prix ont fortement augmenté entre 2003 et 2005 et les variations au cours de l’année sont importantes avec des pics à quasiment 55 $ le baril (octobre novembre 2004 et mars 2005). Avec une consommation corrigée du climat de 92,8 millions de tonnes équivalent pétrole (Tep) en 2003 dont plus de la moitié consacrée aux transports, le pétrole représente 33,8 % de l'énergie primaire consommée en France. La quasi totalité (90,4 %) du pétrole brut consommé en France est importée (principalement de Mer du Nord (30,6 %), Moyen Orient (24,2 %) et Afrique (21,7 %)). Fortement dépendante et confrontée à une augmentation des cours qu’elle ne maîtrise pas, la France s’interroge aujourd’hui sur les alternatives possibles aux produits d’origine pétrolière. 1 Source Institut Français du Pétrole IFP Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 9 Tableau n° 2: Émission de CO2 dans le monde dû à l’utilisation de l’énergie (en volume) En million de t de Carbone 1985 1990 1995 1997 1 263,8 1 329,0 1 417,9 1 491,8 UE à 15 858,8 877,1 866,7 875,2 France 105,0 103,1 98,5 99,0 Monde 5 288,7 5 794,4 6 019,9 6 267,0 Etats-Unis Sources : Ministère de l’économie, des finances et de l’industrie – 2000 Graphique n°3 : Répartition par secteur des émissions de gaz à effet de serre Sources : E. Poitrat ADEME Contexte 1. 2. 2. Les carburants participent au réchauffement climatique Depuis plus de cent ans, les hommes, par l’industrialisation, rejètent massivement dans l’atmosphère des gaz à effet de serre (CO2, CH4, NOx…) qui augmentent et « dérèglent » le climat. Les émissions françaises liées à l’utilisation de l’énergie (bien qu’en baisse) représentaient 99 Mt en 1997, soit 11 % des émissions de l’Union européenne à 15 (tableau n°2). Le secteur des transports (graphique n°3), représente à lui seul plus du 1/4 des émissions de gaz à effet de serre (essentiellement CO2), l’agriculture quant à elle représente 20 % (NOx, CH4…). Au niveau de la région Centre, l’association de surveillance de la qualité de l’air (LIG’AIR) a relevé pour 2002 des émissions supérieures à 15 Mt de CO2 par an. La région émet 10 % des émissions nationales de Composés Organiques Volatiles non méthaniques, soit 223 609 t. Le secteur routier émet à lui seul 85 % des NOx émis en Centre. Les secteurs agricoles et non anthropiques sont les principaux émetteurs de CH4, N2O et NH3 avec plus de 94 %. 1. 2. 3. Des mesures politiques pour développer les énergies renouvelables 1. 2. 3. 1. Une volonté européenne La prise en compte au niveau mondial de l’importance de notre environnement, s’est traduite par l’organisation de grandes conférences depuis une dizaine d’années (Rio 1992, Kyoto 1997, la Hayes 2000, Marrakech 2001). Elles ont fixé les objectifs de réduction et les moyens de développement des alternatives aux produits fossiles, pour parvenir à une diminution des émissions des gaz à effet de serre (réduction moyenne de 5,2 % sur la période 2008-2012 par rapport à 1990, permis d’émission de gaz à effet de serre). Les engagements pris lors de ces conférences orientent la politique de maîtrise de la demande et le choix des filières énergétiques. Dans son Livre Blanc, présenté en 1997, et intitulé « Sources d’énergies renouvelables et efficacité énergétique : stratégie et plan d’action », la Commission européenne fixe globalement aux États membres l’objectif de doubler la part des énergies renouvelables (l’éolien, le solaire thermique ou photovoltaïque, l’hydraulique, la biomasse et la géothermie) dans la consommation totale d’énergie en la faisant passer de 5,3 %, en 1995, à 12 % en 2010. Pour atteindre cet objectif et accroître l’efficacité énergétique, la Commission a adopté de nombreux instruments législatifs depuis 2000 (liste en annexe 1)2. 2 Communication de la commission au conseil et au parlement européen. La part des sources d’énergie renouvelables dans l’UE Rapport de la Commission conformément à l’article 3 de la directive 2001/77/CE – évaluation des incidences des instruments législatifs et des autres politiques communautaires visant à augmenter la part des sources d’énergie renouvelables dans l’UE et propositions d’actions concrètes ; Bruxelles,.2004 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 10 Graphique n°4 : La part des énergies renouvelables dans la consommation totale d’énergie primaire (non-corrigé du climat) en 2003 en métropole (Mtep) Sources : ADEME Bioénergies, Biomasse et Filières Organiques Tableau n° 3 : Répartition de la consommation de l’énergie par secteur en % Centre France Industrie Résidentiel et tertiaire Transport agriculture 19,5 50,0 26,8 3,6 30,0 44,3 23,9 1,6 Sources : DRIRE 1997 dans CES Centre 2005 Tableau n°4 : Production d’énergie primaire en région Centre 1995 1996 1997 1998 1999 Pétrole brut en millier de T 55 51 48 42 44 Electricité thermique en Gwh 76 606 79 441 80 188 74 307 73 878 Hydraulique Gwh 194 161 104 161 167 Biomasse (déchets urbains) ktep 17 17 16 16 NR Bois ktep 546 587 524 537 505 Total ktep 17 650 18 302 18 361 17 072 16 888 Sources DGEMP Contexte La définition d'objectifs d’expansion des sources d'énergies renouvelables dans chaque État en fonction de leur propre potentiel vise à stimuler les efforts en vue : • d'une plus grande exploitation du potentiel disponible • d'une meilleure contribution à la réduction de CO2 • d'une réduction de la dépendance énergétique • du développement de l'industrie nationale • de la création d'emplois. Pour nombre de pays, l’un des secteurs les plus affectés sera celui de l’électricité. La France qui produit 90 % de son électricité à partir d’hydraulique et de nucléaire, doit porter ses efforts sur d’autres filières pour atteindre l’objectif de stabilisation des émissions. 1. 2. 3. 2. Des orientations adaptées au niveau national et régional En France La part des énergies renouvelables dans la consommation totale d’énergie primaire en 2003 représentait 6,68 % (graphique n°4) et doit atteindre 12 % en 2010. Les énergies renouvelables font partie des axes majeurs de la politique énergétique française redéfinie récemment. Pour répondre à l’objectif quantitatif national, des moyens incitatifs importants sont mis en œuvre pour l’ensemble des filières. Le titre II de la Loi d’Orientation sur l’Énergie de 2005 modifie ainsi l’action des collectivités territoriales et le code de l’urbanisme. Elle permet, par exemple, aux communes qui élaborent un Plan Local d'Urbanisation (PLU) d’exiger le recours aux énergies renouvelables dans les constructions neuves. En région Centre En région Centre, 40,3 % de la consommation d’énergie se fait sous forme pétrolière, et 39,9 % sous forme électricité, selon la répartition dans le tableau n°3. On note dans ce tableau les caractéristiques économiques de la région Centre, avec une sous représentation des industries et un fort secteur agricole. En région Centre, 2ème région française en matière de production d’électricité d’origine nucléaire, les énergies renouvelables ne constituent que 3 % des ces capacités de production qui s’élèvent à 17 000 kTep3 (tableau n°4). Au niveau régional, des initiatives sont prises pour favoriser le développement des énergies renouvelables. On note déjà la présence de sucreries (Artenay, Toury) permettant la production d’éthanol, mais aussi la mise 3 M. Lallier; L’énergie. CES régional centre. 2005 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 11 Contexte en place de collecte de paille pour fournir de l’énergie (Berry-Paille-Appro). Ce mémoire s'intéresse à des projets de dimension plus petite, à savoir la substitution de fuel agricole par l’Huile Végétale Pure (HVP). Parmi les filières industrielles de production d’énergies renouvelables, deux interviennent en complément ou en remplacement du carburant d’origine fossile (bioéthanol/ETBE pour la filière essence, et l’Ester Méthylique d’Huile Végétale (EMHV) pour la filière diesel/fuel). Les agriculteurs peuvent participer à la production de ces deux biocarburants au sein d’une filière structurée. En parallèle et à l’échelle de l’exploitation, naissent des tentatives de promotions de l’Huile Végétale Pure (HVP) à des fins de carburant en remplacement du fuel. Ces deux voies d’orientation ont des dimensions et des ambitions différentes, mais complémentaires. La partie bioéthanol/ETBE ne sera pas abordée dans ce mémoire. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 12 Carte n° 1 : Principaux bassins agricoles www.centre.chambagri.fr Sources : Mémento chiffres clé Rosace 2004 Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. BASES POUR L’ÉTUDE DE L’HVP EN RÉGION CENTRE Afin de comprendre la possibilité de substitution du fuel par l’HVP et d’en voir les intérêts et les limites, il est nécessaire de présenter la région d’étude, de définir ce qu’est un carburant et le fonctionnement d’un moteur diesel. Pour que l’HVP et l’EMHV ne soient pas confondus, nous préciserons le contexte dans lequel l’EMHV se développe ainsi que ses spécificités. 2. 1. LA RÉGION CENTRE : TERRITOIRE PROPICE AUX BIOCARBURANTS La région Centre présente une diversité dans son système agricole. En effet, composée de six départements, la région comprend de nombreux bassins de production, allant de la culture pure (SCOP) à l’élevage en passant par tous les intermédiaires de polyculture élevage, et une diversité des productions animales. 2. 1. 1. Typologie des exploitations en région Centre Comme le montre la carte n°1, le Nord de la région (Beauce) et une partie du sud de la région sont principalement en système culture pure, le sud est caractérisé par un système d’élevage à forte densité (Brenne, Boischaud, Vallée de Germigny). Des systèmes intermédiaires (Champeigne, Val de Loire, Boischaut Nord) présentant une diversité de productions animales (bovins viande, porcins, ovins caprins…) sont entre les deux, avec une zone fortement boisée (Sologne). Le schéma ci-dessous présente la répartition des différents types d’exploitations: 33 050 exploitations en région Centre 24 350 « professionnelles » 4 350 exploitations spécialisées (viticulture, arboriculture…) 12 100 exploitations « grandes cultures » 7 900 exploitations « élevage ou mixtes cultures-élevages » Source : Cra Centre, typologie ROSACE Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 13 Carte n°2 : répartition des surfaces de colza industriel en 2003 Sources : ONIOL Schéma n°1 : Moteur à injection indirect Injecteur Préchambre de combustion Piston Sources : CIRAD Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. 1. 2. Les biocarburants en région Centre La région Centre dispose de nombreux atouts par rapport aux perspectives de développement des biocarburants. En effet, la production agricole y est performante, la région est à proximité des marchés (Ile de France) et dispose d’atouts logistiques, de centres industriels ou universitaires de recherche dans le domaine des biocarburants et de la motorisation. Des travaux y sont menés sur la filière des carburants de synthèse et de deuxième génération (Pôle de Formation et de Développement de Véhicule Terrestre d’Orléans), ou encore la filière hydrogène (spécificité du Centre d’Étude Atomique de Tours). Bien que privée de structure de transformation d’EMHV, le Centre est la première région productrice de colza industriel (carte n°2). Les principaux bassins de production (Nord-Est de la France) sont situés à proximité des lieux de transformation en biocarburant : DICO/SAIPOL à Grand-Couronne, ROBBE à Compiègne et NOVOAL à Verdun. en 2002 50 474 ha et en 2003 52 447 ha de colza sur jachère ont été cultivés à des fins de biodiesel (soit 18 % de la surface de production française). Les perspectives pour 2010 des surfaces de colza cultivées à des fins énergétiques (avec l'hypothèse 5,75 % de biodiesel et d'éthanol dans les carburants) sont estimées à 1 575 000 ha de colza biodiesel en France soit 283 000 ha pour la région Centre, ce qui représente pour le seul biodiesel l'équivalent de la surface régionale totale actuelle de colza.4. 2. 2. MOTEURS DIESEL ET QUALITÉ DE CARBURANT 2. 2. 1. Les différents moteurs Il existe deux grands types de moteur diesel : le moteur à injection indirecte, le plus ancien, et le moteur à injection directe, ancienne et nouvelle génération. 2. 2. 1. 1. Le moteur à injection indirecte Ce type de moteur se trouve sur quasiment tous les anciens tracteurs diesel et se fait de plus en plus rare. Il est caractérisé par un système de préchauffage avec une chambre de précombustion interne au moteur (schéma n°1), équipée de bougies de préchauffage (qui réchauffent l’atmosphère dans le moteur froid avant l’arrivée du carburant par les injecteurs). La pression nécessaire pour une bonne explosion est « faible » (entre 120 et 130 bars). 4 Estimation Benoit Tassin, Chambre régionale d’agriculture du Centre Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 14 Schéma n°2 : Moteur à injection directe Injecteur Zone de combustion Piston Sources : CIRAD Tableau n°5 : Caractéristiques du Fuel Caractéristiques Gazole Masse volumique (kg/m3, à 15°c) 820-845 Viscosité à 40°C (mm2/s) 2-4,5 Point éclair (°C) >55 Point de trouble (°C) <-5 CFPP (°C) <-15 PCI (kJ/kg) 42 300 Indice de cétane 51 Teneur en soufre (mg/kg) 350 Sources :Proléa dossier DIESTER Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. 2. 1. 2. Le moteur à injection directe Ancienne génération On trouve généralement les moteurs à injection directe d’ancienne génération sur les camions, les tracteurs, les groupes électrogènes, les machines agricoles et les bateaux. Il n’y a pas de système de préchauffage, le carburant est directement injecté dans la chambre de combustion (schéma n°2) et la pression aux injecteurs est plus forte (environ 200 bars), pour faciliter la combustion. Nouvelle génération L’injection du carburant, contrôlée électroniquement, varie entre 1 000 et 2 500 bars de pression selon les modèles. La pulvérisation du carburant est beaucoup plus fine et mieux répartie dans la zone de combustion, ce qui nécessite un carburant très propre. Ces moteurs polluent et consomment beaucoup moins. 2. 2. 2. Les caractéristiques du fuel Les moteurs ont été conçus pour fonctionner avec un type de carburant précis. Le tableau n°5 présente les principales caractéristiques du fuel, l’ensemble des caractéristiques et des normes sont en annexe n°2. L’agent traceur est le colorant rouge qui permet de faire la distinction « fiscale » gazole/fuel agricole. La viscosité est une propriété importante du carburant. Elle influe sur le fonctionnement du système d’injection, particulièrement à basse température. En effet, une augmentation de la viscosité affecte la fluidité du carburant. Une viscosité plus élevée rend plus difficile l’atomisation du carburant et diminue ainsi l’efficacité des injecteurs. La viscosité du fuel est de 9,5 mm²/s à 20°. Le point éclair est la température à laquelle le carburant commence à émettre des vapeurs susceptibles de former avec l'air un mélange dont l'inflammation se produit au contact d'une petite flamme utilisée comme amorce. Le point de trouble est la température à laquelle la paraffine ou la cire commence à se solidifier lorsque le carburant est refroidi. Le PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) est la quantité de chaleur produite par la combustion. Le PCI est de 42 300 kJ/kg. L’indice de cétane est l’un des principaux critères d’appréciation du carburant diesel. Il caractérise le délai d’allumage du carburant au moment de son injection dans la chambre de combustion. Un indice de cétane élevé traduit un délai d’allumage court, cela facilite le démarrage à froid et réduit le bruit. Le fuel contient du soufre qui a un rôle de lubrifiant pour les moteurs. Les évolutions législatives imposent une réduction de 50 ppm en 2005 à 10 ppm d’ici 2009. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 15 Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre La température limite de filtrabilité permet de prévoir l’efficacité des carburants par basses températures. Le point d’écoulement est la température à laquelle la quantité de paraffine (ou de cire) d’une solution est suffisante pour faire figer le carburant ; il s’agit donc de la température la plus basse à laquelle le carburant peut s’écouler. La teneur en sédiment correspond aux impuretés présentes dans le carburant. L’indice d’iode permet de mesurer le degré d’insaturation d’un carburant. 2. 3. ENCADREMENT DES BIOCARBURANTS 2. 3. 1. Dispositif européen de promotion des biocarburants 2. 3. 1. 1. Les directives En 1999, une « campagne de décollage » est lancée par la Commission avec un objectif de 5 Mt de biocarburants en 2003. Pour atteindre ces objectifs, deux directives ont été émises par la Commission européenne, les directives 2003/30/CE et 2003/96/CE. La première directive (2003/30/CE) contraint les États membres à incorporer une part minimale de biocarburants dans les carburants fossiles. De 2 % en 2005, cette part doit augmenter de 0,75 % par an pour atteindre en 2010 5,75 % de l’ensemble de l’essence et du gazole vendus pour le transport (calcul sur la base énergétique). Cette directive est appelée la directive promotion. La directive promotion des biocarburants précise également que, lorsque la teneur en biocarburant dépasse 5 % des mélanges, un étiquetage spécifique est imposé aux points de vente. La possibilité d’utilisation d’HVP est explicitement citée dans cette directive5. « "huile végétale pure" : huile produite à partir de plantes oléagineuses par pression, extraction ou procédés comparables, brute ou raffinée, mais sans modification chimique, dans les cas où son utilisation est compatible avec le type de moteur concerné et les exigences correspondantes en matière d'émissions ». La deuxième directive (2003/96/CE) permet aux États membres de baisser le niveau de taxation sur les carburants qui contiennent du biocarburant, à concurrence du montant de l’accise qui serait due sur le volume de biocarburant mais avec un maximum de 50 % du montant de l’accise normale du carburant correspondant (gazole dans le cas de l’EMHV). Chaque pays membre a la possibilité d’adapter sa fiscalité en fonction des orientations choisies. 5 Directive 2003/30/CE article 2, paragraphe j Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 16 Tableau n°6 : agréments actuels et évolutions Projection en 2010 (Estimation à partir des rapports de production actuels) Production en 2003 Ester d’huile produit % d’incorporation dans le gazole en énergie 310 000 T 0,95 % (322 605 T incorporées) Surface consacrée co-produits 220 000 ha Glycérine 31 000 T Tourteaux 4 77 000 T Ester d’huile à produire 1,950 MT Sources : I Ghestem CA 27 % d’incorporation dans le gazole (Directive promotion) 5,75 % surface à consacrer co-produits 1,385 Mha Glycérine 1 95 000 T Tourteaux 3 MT Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. 3. 1. 2. Aide aux cultures énergétiques Au-delà des mesures fiscales, il existe un Crédit Carbone qui est une importante incitation financière (Aide aux Cultures Energétiques - ACE) favorisant la production de carburants verts. L’ACE instaurée dès la récolte 2004 s’élève à 45 €/ha6. Elle concerne plus particulièrement les producteurs qui consacrent une partie de leurs surfaces hors jachère à des cultures destinées à la production de produits énergétiques (chaleur, électricité ou carburant). 2. 3. 2. En France, une défiscalisation soumise à agréments La France est à l’origine du développement des biocarburants sur les terres mises en jachère. Elle est la première à mettre en place les filières industrielles correspondantes grâce à une forte mobilisation des organisations professionnelles agricoles des secteurs céréale, betterave et oléagineux. Elle reste le seul pays à avoir créé simultanément deux filières, l’une pour l’éthanol incorporé à l’essence, l’autre pour l’EMHV incorporé au diesel. 2. 3. 2. 1. Agréments En France, la production d’EMHV fait l’objet d’agréments de production permettant une défiscalisation sur la vente de biocarburant (387 500 tonnes défiscalisées en 2004). Cette aide est répartie entre différents opérateurs : • DIESTER INDUSTRIE, 3 usines d’estérification - Venette (60) - Société ROBBE : 83 500 t - Grand-Couronne (76) - Société DICO/SAIPOL : 260 000 t - Boussens (31) - Société COGNIS : 33 000 t • NOVAOL à Verdun (55) : 1 000 t • ADM - Leer (Allemagne) : 5 000 t - Hambourg (Allemagne) : 5 000 t La France a incorporé 322 605 t d’ester d’huile en 2003 soit 0,95 % du gazole consommé (en énergie)7. Pour respecter la directive promotion, les capacités de production devraient être multipliées par 6 d’ici 2010 (pour un total de 1,95 Mt d’ester d’huile (tableau n°6). Le gouvernement a prévu un agrément de 480 000 t supplémentaires de biodiesel d’ici 2007. De nouvelles usines entreront en service d’ici 2007, les usines de Sète (160 000 t), Mériot (130 000 t), Compiègne (90 000 t) et Saint-Nazaire (120 000 t)8. 6 Politique Agricole Commune (PAC) 2003 : Le crédit Carbone : l’aide aux cultures énergétique (ACE) 7 Vincent M-H. Dossier biocarburants, Réussir Céréales grandes cultures, déc 2004. 8 Agrafil 7 juin 2005 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 17 Tableau n°7 : Taxe Intérieur de Consommation (TIC) sur les carburants Pour 2004 Unité Taxe intérieure € Supercarburant hl 63,96 Supercarburant sans plomb hl 58,92 Gazole hl 41,69 Émulsion d'eau dans le gazole (EEG) hl 24,54 Fioul domestique hl 5,66 Essences aviation hl 32,36 GPL carburant hl 5,99 Fiouls lourds t 18,50 Sources : d’après le ministère de l'économie, des finances et de l'industrie, les lois de finances successives et l'évaluation des voies et moyens annexée au projet de loi de finances pour 2004. Tableau n°8 : Évolution des dispositifs de défiscalisation de la part des biocarburants incorporés au gazole 2002 2003 2004 35 33 4,19 8,69 EMHV Montant de la réduction 35,06 (en euros/hectolitre) Taux de TIPP applicable 2,29 puis (en euros/hectolitre) 3,84 Sources : d'après le Ministère de l'économie, des finances et de l'industrie, les lois de finances successives et l'évaluation des voies et moyens annexée au projet de loi de finances pour 2004 Schéma n°3 : Procédé de fabrication du Diester Sources : Proléa Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre Le gouvernement a annoncé le 18 mai 2005, le lancement d’un nouvel appel à projets concernant 700 000 t d’agréments supplémentaires d’EMHV pour 2008-2010. 2. 3. 2. 2. Éléments de fiscalité Le tableau n°7 présente la Taxe Intérieure de Consommation (TIC), anciennement Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers (TIPP). En France, le gazole est taxé à hauteur de 41,69 €/hl. La défiscalisation accordée par le gouvernement sur les EMHV de 33 €/hl pour 2004 (tableau n°8), ce qui porte la TIC à 8,69 €/hl. 2. 4. COÛT DES BIOCARBURANTS Les biocarburants restent, malgré tout, handicapés par leur prix par rapport aux carburants fossiles. Le coût de production des biocarburants avant défiscalisation se situe autour de 0,45 €/L quand le prix de vente hors taxe des carburants en France oscillait en 2003 entre 0,24 et 0,36 €/L. Avec de plus grandes capacités, de meilleurs rendements et la baisse des frais d'amortissements, les coûts de production seront moins élevés. Pour pouvoir se développer et présenter un avantage certain par rapport aux carburants classiques, il est vital que les filières concernées bénéficient d'un avantage fiscal. Sans aide, les biocarburants deviennent compétitifs quand le prix du baril de pétrole dépasse les 45 à 50 $ (si 1,0 € = 1,3 $)9. 2. 5. UN BIOCARBURANT INDUSTRIEL : L’EMHV 2. 5. 1. Procédé de fabrication de l’EMHV La fabrication d’EMHV comprend deux phases (extraction et estérification), qui conduisent à la production d’huile estérifiée, de tourteaux (2 % de matière grasse) et de glycérine (utilisée en cosmétique). Le colza est une plante oléagineuse qui peut contenir jusqu’à 44 % d’huile. L’huile est extraite de la graine par un procédé industriel, dit « extraction à chaud ». Ce type de procédé permet d’extraire la quasi-totalité de l’huile par solubilisation dans des solvants organiques (hexane). L'extraction se fait par lavage par percolation à contre-courant du solvant chauffé à 50-60°C pendant 4 à 5 heures. Le miscella (mélange d'huile et de solvant) est ensuite distillé pour séparer l'huile et l'hexane. Les tourteaux sont désolvantisés par chauffage à 115 - 120°C sous aspiration puis par injection de vapeur dans un toaster. Les vapeurs du toaster sont condensées pour récupérer l'hexane entraîné. L’huile végétale subit une trans-estérification pour être substituée aux produits pétroliers. La réaction chimique (schéma n°3) entre l’huile et un alcool (méthanol) permet d’obtenir de l’ester méthylique d’huile végétale, communément appelé DIESTER® (contraction de DIesel et ESTER, marque déposée par SOFIPROTEOL). 1 tonne d’huile donne 1 tonne d’EMHV. 9 J MASSE. La montée en puissance d’une filière. ARVALIS - Institut du végétal. Conférence de presse BIOETHANOL du 01.03.05 au SIMA Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 18 Tableau n°9 : Comparaison EMHV Gazole Caractéristiques Gazole Ester de colza Masse volumique (kg/m3, à 15°c) 820-845 880-885 Viscosité à 40°C (mm2/s) 2-4,5 4,5 Point éclair (°C) >55 188 Point de trouble (°C) <-5 -3 CFPP (°C) <-15 -12 PCI (kJ/kg) 42 300 37 040 Indice de cétane 51 49-51 Teneur en soufre (mg/kg) 350 10-2 Sources : www.prolea.com Graphique n°5 : Prix de Marché des Tourteaux. Campagne 2001/02 à 2004/05 Tableau n° 10 : Caractéristiques chimiques et nutritionnelles : comparaison du tourteau de soja 48 et du tourteau de colza déshuilé Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. 5. 2. Caractéristiques des produits de la filières EMHV 2. 5. 2. 1. L’huile estérifiée Les industriels de la lipochimie sont à la recherche d’acides gras à chaîne longue qui présentent des caractéristiques assez proches des molécules issues de l’industrie pétrolière. L’estérification permet de s’affranchir des caractéristiques physico-chimiques de l’huile pure pour s’approcher de celles du gazole (tableau n°9) auquel elle peut alors être mélangée à hauteur de 30 % sans qu’il y ait de modification à apporter aux moteurs des véhicules. L’EMHV se différencie toutefois du gazole par sa masse volumique plus importante, son point éclair plus élevé, son PCI plus faible et sa teneur en soufre bien moins importante. Ces différences permettent d’améliorer la qualité du gazole grâce au mélange. L’EMHV contient 11 % d’oxygène ce qui favorise la combustion du carburant dans les moteurs (avec un indice de cétane identique). Des expérimentations menées par l’Institut Français du Pétrole (IFP) ont montré que l’incorporation d’ester d’huile de colza à hauteur de 2 % améliore significativement le pourvoir lubrifiant des gazoles. L’EMHV permet ainsi de réduire la teneur en soufre des gazoles. L’absence de soufre dans le DIESTER® améliore le fonctionnement des pots catalytiques10. 2. 5. 2. 2. Caractéristique du tourteau industriel Contrairement aux tourteaux issus de pressage à la ferme, les tourteaux produits lors de la fabrication d’EMHV ont une teneur faible en huile (2 à 3 %). Le prix du tourteau de colza a fortement chuté depuis 2001 (graphique n°5), passant de 180 à 110 €/t en juin 2005. Depuis 1 an, les cours fluctuent aux alentours de 110 à 120 €/t. Le tourteau de colza peut se substituer au tourteau de soja avec lequel il est en concurrence (tableau n°10). Obtenu à partir de variétés double zéro, il est dépourvu d’effets anti-nutritionnels préjudiciables à certains animaux (porcs, volailles). Moins concentré en protéines et moins énergétique que celui de soja, le tourteau de colza demeure, pour cette raison, moins bien adapté à l’alimentation des volailles (croissance rapide réclamant une alimentation concentrée en protéines), l’incorporation peut se faire jusqu’à 15 % en volaille de chair. En alimentation porcine (porc en croissance), le tourteau de colza industriel procure un avantage économique significatif, car il peut partiellement être substitué au tourteau de soja (15 %). 10 Béatrice MAURER, Bruno COSTES « BIOCARBURANTS PSA Peugeot Citroën et les biocarburants ». Oléagineux, Corps Gras, Lipides. Volume 9, Numéro 5, 304-7, Septembre - Octobre 2002, La filière Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 19 Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre Pour l’alimentation des bovins à viande, une substitution totale par du tourteau de colza est, elle aussi, économiquement compétitive11. En ce qui concerne l’alimentation des vaches laitières12, le tourteau de colza présente en plus des avantages qualitatifs, en abaissant le taux butyreux (TB) du lait sans changer le taux protéique (TP). L’incorporation de colza aurait également un effet positif sur la quantité de lait produite. En plus de la production de tourteau dont la France est déficitaire (production de 1,9 Mt en 2002 dont 40 % de colza et importation de 5,4 Mt en 2002 dont 83 % de soja)13, la production d’EMHV présente de nombreux autres atouts (environnementaux, sociaux) mais aussi des contraintes en matière d’utilisation. 2. 5. 3. Atouts et contraintes de l’EMHV 2. 5. 3. 1. Emplois créés ou maintenus par la filière colza biodiesel14 La marge brute supplémentaire de cette filière pour les agriculteurs de la région Centre est évaluée à 13 millions d’euros pour 50 000 ha. En effet, les paiements PAC sont inchangés, qu’il y ait culture énergétique ou non sur la jachère. Le supplément de marge brute de la jachère est donc constitué par la vente de colza. €/ha Supplément de Marge brute colza + 210 Marge négative intrant sur jachère - 50 Ha de colza biodiesel Supplément 50 000 13 millions Ces 13 millions d’euros représentent 297 emplois (marge brute d’1 UTA grande culture : 43 767 € hors subventions). En ce qui concerne les organismes stockeurs, l’activité économique supplémentaire est équivalente à 100 emplois créés ou maintenus (suppléments marges brutes collectes et suppléments marges brutes ventes intrants). 11 Le tourteau de colza une source de protéines équilibrée en alimentation animale. Fiche technique. PROLEA CETIOM. Janvier 2001 12 ENFA Toulouse – Auzeville avec la participation de l’ITEB, de l’ONIDOL et du CETIOM. Tourteau de colza 00 testé sur sept troupeaux laitiers de lycées agricoles. 13 www.prolea.com. 14 Estimation Benoît Tassin Chambre régionale d’agriculture du Centre Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 20 Tableau n°11 : bilan énergétique Sources : ECOBILAN ADEME Bases pour l’étude de l’HVP en région Centre 2. 5. 3. 2. Des bénéfices pour l’environnement Le Diester est inodore et biodégradable à plus de 98 % en 21 jours. Dans une étude menée par le cabinet PricewaterhouseCoopers15 , deux indicateurs permettent de qualifier les effets sur l’environnement des différents carburants : • indicateurs gaz à effet de serre (impact des émissions de CO2, CH4, et N2O) L’impact sur l'effet de serre de la filière fossile est 3,5 fois supérieur à celui des filières EMHC (ester méthylique d’huile de colza), ce qui signifie qu’une tonne d’EMHC permet d’économiser 3,5 t de CO2. Si l’on compare les émissions d’un mélange contenant 30 % de Diester (autorisé dans les flottes captives) à celles du diesel, on constate16 : • - une réduction des hydrocarbures imbrûlés de près de 15 % - une réduction du monoxyde carbone d’environ 13 % - pas d’augmentation des oxydes d’azote - une réduction de près de 20 % des particules. Bilan énergétique En terme énergétique (tableau n°11), le rapport énergie restituée/énergie non renouvelable mobilisée est, là aussi, bien meilleur pour les filières biocarburants avec un rapport de 2,99 pour l’EMHC contre 0,917 pour le gazole. L’étape de culture contribue pour 40 % au bilan de EMHC, la première transformation industrielle (transformation des graines en huile) contribue pour 20 % et la seconde (estérification) pour 20 %. 2. 5. 3. 3. Limitation d’utilisation L’EMHV ne peut pas être utilisé à 100 % en substitution du gazole. La France autorise l’adjonction de 5 % de biodiesel dans le gazole (ce taux bénéficiant de la garantie des motoristes) pour une distribution banalisée, ce seuil pouvant être relevé à 30 %, avec des dérogations possibles jusqu’à 50 % (mais sans la garantie de tous les motoristes) pour les véhicules appartenant à des flottes captives directement approvisionnées par des distributeurs de carburant. Les procédés industriels permettent d’augmenter les rendements d’extraction, et l’estérification de l’huile permet d’avoir un carburant stable, répondant ainsi aux exigences des moteurs. C’est la voie choisie par la profession qui s’est structurée et organisée autour de ce procédé. L’EMHV est utilisé pour le carburant, l’utilisation de combustible reste à base de produits pétroliers. Il est techniquement possible d’extraire de l’huile de façon artisanale et de l’utiliser en carburant et combustible, sans passer par l’estérification. Cette possibilité se fait tout de même sous des conditions bien précises. C’est ce que nous allons voir dans la suite de ce mémoire. 15 ADEME, ECOBILAN, DIREM. Bilans énergétiques et gaz à effet de serre des filières de production de biocarburants en France. Note de synthèse. Décembre 2002. 16 IFP. Octobre 2000 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 21 Problématiques 3. PROBLÉMATIQUES Le potentiel de développement des énergies renouvelables dans les exploitations agricoles est une voie de diversification des agro-ressources. 4 % de l’énergie produite en France est issue de la biomasse. De plus en plus d’agriculteurs s’intéressent au solaire, à l’éolien, à la méthanisation et à la valorisation énergétique des différentes ressources végétales. L’intérêt renforcé des agriculteurs depuis quelques temps pour les filières « courtes » d’utilisation d’huiles végétales non estérifiées comme carburant et combustible, crée un nouveau champ de compétence pour les conseillers qui doivent répondre à ces nouvelles demandes en conseils et références. Les Chambres départementales d’agriculture et la Chambre régionale d’agriculture du Centre souhaitent se donner les moyens d’accompagner les agriculteurs dans leurs démarches en fournissant les informations nécessaires (techniques, économiques et législatives) à la prise de décision. La filière courte HVP prend de plus en plus d’ampleur. Les projets se lancent et se concrétisent, notamment en région Centre. Les aspects techniques concernant le procédé de transformation de l'huile sont de plus en plus étudiés par les agriculteurs eux-mêmes, et de nombreux revendeurs de matériel sont présents sur le marché français. Les aspects économiques sont en revanche moins pris en compte par les agriculteurs qui mettent en avant l’indépendance énergétique et l’autonomie alimentaire de leurs exploitations. Il devient donc nécessaire de faire un état des lieux de cette micro filière, en région Centre, en étudiant la faisabilité technique (synthétiser et formaliser les données actuelles) et les intérêts économiques de la production d’Huile Végétale Pure en circuit court pour des usages de biocarburant et biocombustible. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 22 Méthodologie 4. MÉTHODOLOGIE Le travail qui m’a été confié par la Chambre régionale d’agriculture du Centre est d’éclaircir la situation technique, économique et législative autour de l’utilisation d’HVP en tant que biocarburant et biocombustible, afin de pouvoir répondre clairement et objectivement aux demandes des conseillers et des agriculteurs de la région. Menés en parallèle, un travail bibliographique de relevé et recoupement de travaux et d’expériences, ainsi qu’un recensement des projets dans la région ont permis d’une part de faire le point sur l’existant (technique et législatif) et d’autre part de cibler les besoins des différents groupes (conseillers, agriculteurs, autres partenaires tels que l’ADEME). Suite à la définition de ces besoins, des outils ont été établis pour pouvoir y répondre. 4. 1. ACQUISITIONS DES BASES 4. 1. 1. Recherche de travaux sur le sujet Bien que depuis les années 80, le sujet de l’HVP soit connu, les références et les écrits dans le domaine sont peu nombreux. Les travaux de Scheidecker (1997), de Ferchau du Folkcenter (2000) et le projet TRICOF de Valbiom (2004) sont les plus récents et ceux qui touchent le sujet dans son ensemble. Plus récemment, de nombreuses Chambres d’agriculture, ainsi que différentes OPA et associations se sont penchées sur certains points précis de la production et l’utilisation d’HVP, en France. En effet, on peut citer les expériences sur le tourteau de colza à la ferme des Trinnotières par la Chambre d’agriculture de Maine-et-Loire, le travail de la FDCUMA Mayenne et du CIVAM Loire-Atlantique sur les petits ateliers de pressage, les essais moteurs (mesure d’émissions de polluant) par l’ADEME, la FNCUMA et l’ESA d’Angers, les essais de puissance et d’adaptation moteur par le CIRAD, les essais de combustible par IRIBIOM, le CIRAD et Cuéno... La presse agricole, locale et nationale, relate de plus en plus de lancements de projets, et réalise quelques fois des petits dossiers sur ces nouveaux sujets. Une revue de presse est disponible en annexe n°3. De nombreux sites Internet traitent du sujet des HVP, avec plus ou moins de sérieux et de rigueur. On trouve également les sites Internet des constructeurs et revendeurs de matériels de production et d’utilisation d’HVP, ainsi que de nombreuses explications et schémas pour modifier les moteurs. Ces sites peuvent être triés en différentes classes : • Les sites personnels : certains utilisateurs expliquent comment ils ont modifié leurs moteurs, comment ils fabriquent ou se fournissent de l’HVP. Ce sont souvent des sites à forte tendance écologique, où est mis en avant le caractère renouvelable, non polluant et naturel de ce type de carburant. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 23 Tableau n°12 : Etat des lieux des projets HVB en région Centre Cher Eure-et-Loir Indre Indre-et-Loire Loir-et-Cher Loiret HVP 1 10 26 2 3 9 dont réalisé 0 1 3 1 0 0 en réflexion 0 8 15 1 1 7 Chaudière polycombustibles 2 1 23 3 0 2 Autres 0 3 3 0 0 2 Méthodologie • Les sites d’association : on peut citer l’association « roule ma fleur », l’IFHVP (Institut Français des Huiles Végétales Pures) comité de soutien à Alain Juste, gérant de la Société Valénergol. • Les forums de discussion : Très nombreux, ces forums fournissent un grand nombre d’informations, de contacts et d’échange de techniques. Les thématiques générales de ces forums concernent les énergies renouvelables mais avec un poids très important donné à l’HVP. • Les sites de professionnels : constructeurs et revendeurs de matériel, et OPA qui suivent le mouvement impulsé par les agriculteurs. Les données présentées dans ce mémoire sont en partie issues du recoupement et de la synthèse des informations fournies par ces sources. 4. 1. 2. Rencontre avec les différents acteurs De nombreux contacts téléphoniques avec les constructeurs, revendeurs et utilisateurs ainsi que des rencontres avec les professionnels lors de différents salons (SIA, SIMA, Salon des énergies renouvelables de Lyon) ont permis de collecter des informations et de les rediffuser. La prise de contact avec différents conseillers et animateurs m’a permis de voir que l’ensemble des compétences agricoles était mobilisé sur le sujet (conseillers diversification, machinisme, élevage…). Enfin, de nombreux stagiaires de formations et structures d’accueil diverses, travaillent sur ce sujet (Chambres d’agriculture, CUMA, Syndicats, Associations). Nous avons échangé des informations. Un forum de discussion par l’intermédiaire de listes de diffusion mail nous a permis d’avancer dans nos recherches et nos méthodologies. Une réunion a été organisée entre ces stagiaires afin de présenter nos travaux respectifs et de prendre connaissance des travaux en cours en France. 4. 2. SITUATION SUR LE TERRAIN 4. 2. 1. Etat des lieux des projets Afin visualiser la situation des projets HVP en région Centre et de juger du dynamisme de la région sur les énergies renouvelables, un état des lieux a été réalisé par le biais des GDA (320 envois). Une prospection a été menée en parallèle auprès des Chambres d’agriculture et des CUMA. Des contacts téléphoniques et rencontres avec les porteurs de projets les plus avancés ont permis d’affiner les données. Le tableau n°12 fournit les résultats de ces retours. Une part important des projets à l’état de réflexion montre bien la dynamique et l’intérêt que porten les agriculteurs de la région à l’HVP. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 24 Tableau n°13 : Groupe de travail HVP STRUCTURE NOM Chambre régionale d’agriculture du Centre VALTER Francis Chambre départementale du Cher DAL Sophie Chambre départementale d’Eure-et-Loir TOUTAIN Aurélie Chambre départementale d’Indre BOURREAU Jean Marie Chambre départementale d’Indre-et-Loire CHOPINEAU Jean Louis Chambre départementale du Loir-et-Cher DESCOUREAUX Dominique Chambre départementale du Loiret LEJARS Laurent ADEME CAZAUX Pierre Louis FRCUMA BOURON François FRGEDA DE TORCY Bertrand Méthodologie Selon les retours, on dénombre 5 presses en fonctionnement en région Centre. Néanmoins, il est vraisemblable que des investissements aient été réalisés par des agriculteurs hors des circuits consultés par l’enquête (GDA, CUMA) ou ne souhaitant pas faire connaître leur activité. 4. 2. 2. Niveau de connaissance Lors de discussions ou d’interventions, il m’a été permis de constater que les connaissances étaient confuses, voir inexistantes sur certains points. En effet, des confusions avec l’EMHV étaient très souvent présentes et de fausses certitudes sur la législation étaient bien ancrées à cause d’informations erronées. Enfin, certains groupes ne se rendaient pas compte de la charge de travail que pouvait demander ce nouvel atelier. Il existe, sur ce type de projet, deux catégories d’agriculteurs dans la région, mais aussi en France : • Les « convaincus » : ces agriculteurs ou groupes d’agriculteurs se sont déjà lancés dans cet atelier, bien souvent par conviction, et se font leur propre expérience. L’aspect économique de l’atelier n’est pas pris en compte ou vient au second plan. • Les « prudents » : ces agriculteurs intéressés par l’atelier veulent des garanties avant de se lancer. Pour ce groupe, l’aspect économique à un poids important, mais non essentiel. La situation législative freine une partie d’entre eux. 4. 2. 3. Les besoins des agriculteurs Ce recensement a également permis de mettre en évidence les besoins des groupes. Ces besoins étaient d’ordre : • Techniques : Quels matériels sont disponibles ? Comment produire et utiliser de l’HVP ? • Économiques : Quel est le prix de revient de l’HVP ? Est ce réellement intéressant ? • Législatifs : Quelle est la situation législative française sur les différentes utilisations ? La définition de ces besoins a permis d’établir un plan d’action complémentaire à la collecte d’information, à savoir la création d’outils méthodologiques d’aide à la décision et à la communication. 4. 3. ACTION MISE EN OEUVRE 4. 3. 1. Démarche de conseil 4. 3. 1. 1. Création d’un réseau d’échange d’information, d’un groupe de travail Un groupe travail, composé de différents organismes et structures, a été créé autour du sujet des HVP en région Centre (tableau n°13). Sa création a facilité la centralisation et la diffusion d’informations sur l’HVP. Les questions sur la production, l’utilisation, la législation et les intérêts économiques de l’atelier reviennent dans chaque département. Ce groupe a, par ailleurs, échangé expériences, contacts et conseils. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 25 Méthodologie Il a également permis de mettre en contact un interlocuteur privilégié par département avec les structures régionales (Chambre régionale, ADEME, FRCUMA et FRGEDA). 4. 3. 1. 2. Communication et aide à la structuration des projets La diffusion d’informations s’est faite par différents moyens : • Envois de synthèses à l’ensemble du groupe de travail • Réunions d’information et bilan de stage en Chambre régionale avec ce même groupe • Interventions en Chambres départementales auprès de conseillers (Indre, Eure-et-Loir) • Réunions d’informations auprès des agriculteurs en partenariat avec les conseillers (Eure-et-Loir et Loiret) • Intervention auprès de groupes d’agriculteurs (Loir-et-Cher) • Participation à un salon régional de la FRCUMA (Méca-Céréales, dans le Loiret) • Réponses téléphoniques apportées aux agriculteurs • Création de poster grand public, affiches et PowerPoint pour fêtes agricoles… • Publication dans "Les nouvelles brèves de la Chambre régionale" (annexe n°4), rédaction d'un encart (A4 recto-verso) diffusé à environ 600 interlocuteurs (membres de Chambres, Chambres régionales de France, OPA, partenaires…) 4. 3. 2. Outil d’aide à la décision Pour investir dans l’atelier HVP, il est nécessaire d’être en possession de l’ensemble des paramètres. Il est donc important de connaître le matériel disponible pour optimiser son projet et ne pas calquer son projet sur ce que l’on peut voir. 4. 3. 2. 1. Liste de matériel Deux types d’équipement sont nécessaires : les équipements de production et les équipements de consommation. La centralisation des références de ce matériel permet de fournir aux conseillers et agriculteurs une liste, non exhaustive, de matériel utilisable. Cela permet de voir qu’il en existe plus que ce que l’on peut voir dans la presse. Les équipements de production Il existe de nombreuses presses à froid de différentes capacités. Le recensement effectué est présenté en annexe n°5. Les expériences en France tournent autour de quelques modèles (TÄBY 55, Oléane, Oekoteck et Reinartz AP08). Hormis quelques retours d’expériences, il n’existe aucune étude comparant les performances des différents matériels disponibles. Il en va de même pour la partie filtration. Il existe de nombreux filtres disponibles sur le marché (annexe n°6), seul quelques-uns sont utilisés, bien souvent pour des raisons de disponibilité. Généralement les revendeurs de presses fournissent le filtre. L’agriculteur peut donc acheter directement son « pack HVP », Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 26 Méthodologie composé d’une presse et d’un filtre, au lieu de le composer lui-même en fonction des différents produits existants. On peut également adapter des outils d’autres filières comme les filtres utilisés en agroalimentaire. Équipement de consommation L’utilisation d’HVP en tant que biocarburant nécessite souvent d’équiper son tracteur d’un kit de bicarburation. Les prix varient de 500 € à plus de 1 000 € en fonction du degré d’automatisme. Ces kits sont disponibles chez les revendeurs français de matériel de pressage (EURL Laplace, Barrault…) mais aussi disponibles en commande sur Internet (ATG, Elsbett…). Pour utiliser l’HVP en tant que biocombustible, il est nécessaire d’avoir un brûleur adapté à l’huile. Bien que l’IFHVP17 fournisse une liste de brûleurs à huile, seul trois marques paraissent disposer réellement d’une offre adaptée. Il s’agit des marques allemandes Guierch et Kroll et de la marque italienne AR-CO. Celles-ci proposent des brûleurs de petites et moyennes capacités pour le chauffage individuel ou de capacités supérieures pour le séchage de fourrage ou céréales. 4. 3. 2. 2. Feuille de calcul. Afin de répondre aux attentes économiques des agriculteurs et des conseillers, une feuille automatisée de calcul de prix de revient de la production d’HVP a été conçue (annexe n°7). Elle permet de pointer les facteurs induisant les variations économiques, de proposer une liste (non exhaustive) de matériels pouvant répondre aux projets et de faire correspondre la simulation à l’exploitation (en rentrant ses propres références). Cette feuille a été testée et utilisée avec des agriculteurs afin de la valider. Elle a permis d’établir des simulations chiffrées de projets concrets. La feuille de calcul a également été mise à la disposition de tout utilisateur du site Internet de la Chambre régionale d’agriculture du Centre où elle est téléchargeable18. 17 IFHVP Comité de soutien Valénergol. Fabricants européens de brûleurs pour chaudière fioul compatibles avec l’ Huile Végétale Pure.2004 18 www.centre.chambagri.fr -dossier économie- calcul du prix de revient de l’HVP Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 27 L’HVP, un biocarburant artisanal 5. L’HVP, UN BIOCARBURANT ARTISANAL 5. 1. UNE LÉGISLATION EN PLEINE ÉVOLUTION Comme indiqué au chapitre « encadrement des biocarburants », l’utilisation en biocarburant d’huile végétale pure est autorisée par la Directive européenne 2003/30/CE. La France doit retranscrire cette directive depuis le 1er janvier 2005. 5. 1. 1. Position actuelle française 5. 1. 1. 1. L'utilisation de l’HVP à la carburation est interdite La composition des carburants est fixée par arrêtés ministériels. Les huiles végétales pures ne sont pas reprises par l'arrêté du 22/12/78 modifié qui fixe la liste des carburants autorisés au regard des dispositions de l'article 265 ter du code des douanes. L'usage de l’HVP à la carburation, même dans des engins agricoles et sur le site de l'exploitation agricole, est donc interdit. Cette interdiction est valable sur les moteurs roulants (tracteurs, moissonneuses-batteuses…) et sur les moteurs fixes (pompe d’irrigation, groupe électrogène…). 5. 1. 1. 2. L'utilisation de l’HVP comme carburant rend la TIC exigible L'article 265-3 du code des douanes qui reprend le principe communautaire d'équivalence prévoit que « Tout produit destiné à être utilisé, mis en vente ou utilisé comme carburant pour moteur ou comme additif ou en vue d'accroître le volume final des carburants pour moteur est assujetti à la taxe intérieure de consommation au taux applicable au carburant dans lequel il est incorporé ou auquel il se substitue ». Dès lors, l’utilisation d’huile végétale pure en tant que carburant peut faire l’objet d’une taxe de 5,66 €/hl, équivalent à celle appliquée au fuel 5. 1. 1. 3. L’utilisation de l’HVP comme combustible A ce jour, il n’existe aucune taxe frappant l’HVP utilisée en tant que combustible. Cependant, la situation actuelle ne présage pas de l’évolution future de la réglementation fiscale. Celle-ci intégrera, dans le droit national français, la directive européenne 2003/96/CE, instituant la taxation de toutes les matières énergétiques. L’utilisation et la vente de l’HVP en substitution du fuel de chauffage (FOD) sont autorisées. Un taux de TVA de 19,6 % est appliqué lors de la vente. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 28 L’HVP, un biocarburant artisanal Le crédit d’impôt de 40 % Depuis le 1er janvier 2005, le crédit d'impôt pour les dépenses d’équipement de l’habitation principale est désormais ciblé sur les équipements les plus performants en matière d’économie d’énergie (15 % à 25 % de crédit d’impôt) et soutient fortement (40 %) les équipements utilisant les énergies renouvelables. L’arrêté du 9 février 2005 de la Loi de finance 2005 précise la liste des équipements, matériaux et appareils concernés ainsi que les caractéristiques techniques et les critères de performance minimale requis pour l’application du crédit d’impôt. Les chaudières polycombustibles et à l’huile peuvent bénéficier théoriquement de ce crédit d’impôt. « Equipements de chauffage ou de production d’eau chaude fonctionnant au bois ou autres biomasses dont le rendement énergétique doit être supérieur ou égal à 65 % ». 5. 1. 2. Perspectives d’évolution Le projet de loi d’orientation agricole prévoit l’autorisation de l’utilisation d’HVP en tant que carburant agricole ainsi que son exonération totale de TIC, sous certaines conditions. L’article 12 du projet de loi modifie l’article 265 bis A du code des douanes en ajoutant l’article suivant : « 1 bis. - Les huiles végétales pures, utilisées dans les conditions prévues à l’article 265 ter comme carburant agricole dans les exploitations agricoles sur lesquelles elles auront été produites bénéficient d’une exonération de la taxe intérieure de consommation. » Il modifie également l’article 265 ter par « (…) 2. Dans les cas où elle est compatible avec le type de moteur utilisé et les exigences correspondantes en matière d’émissions, l’utilisation en autoconsommation comme carburant agricole d’huile végétale pure dans les exploitations agricoles sur lesquelles elle aura été produite peut être autorisée à titre expérimental jusqu’au 31 décembre 2007 dans les conditions prévues par décret. (…) » Il est prévu que la loi soit discutée à l’automne au parlement. Sauf amendement modifiant ces dispositions, l’autorisation d’utilisation pourrait être effective courant 2006, après la parution d’un décret d’application. La loi semblant évoluer dans un sens d’ouverture, il est important de montrer qu’il est techniquement possible de produire et d’utiliser, sur l’exploitation, un carburant composé entièrement d’huile, en substitution au fuel. La conformité aux exigences environnementales doit également être démontrée. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 29 Schéma n°4 : Schéma de production d’huile Photographie n°1 : Atelier de production d'HVP Sources : Chambre départementale d'agriculture de l'Eure Schéma n°5 : Flux de matière lors du pressage à froid Sources : Ferchau, Folkcenter Schéma n°6 : presse à barreaux Sources : Folkcenter for renewable energy, 2000 L’HVP, un biocarburant artisanal 5. 2. TECHNIQUES DE PRODUCTION DE L’HVP A la différence des procédés industriels qui requiert de nombreux traitements, seules trois étapes sont nécessaires à la production d’Huile Végétale Pure: • la trituration qui est la phase d’extraction de l’huile • la décantation qui permet de supprimer les grosses impuretés • la filtration qui permet de purifier l’huile. Le schéma n°4 et la photographie n°1 permettent de visualiser le procédé artisanal de la production d’huile. Le flux de matière durant ce procédé est représenté dans le schéma n°5. La trituration du colza produit 1/3 d’huile et 2/3 de tourteau. 5. 2. 1. Pressage / Trituration Un taux d’humidité compris entre 5 et 8 % et un taux d’impureté inférieur à 2 % permettent d’optimiser la trituration. Il n’est pas nécessaire d’installer un trieur, un réglage correct de la moissonneuse batteuse suffit19. Une presse permet, au moyen d’une vis sans fin, de produire de l’huile de première pression à froid et du tourteau. Les débits varient de 4 à 1 800 kg de graines pressées par heure selon la dimension de l’installation. Les prix des presses s’échelonnent de 1 500 € à plus de 150 000 € (annexe n°5). Il est possible de presser différentes espèces de graines oléagineuses. Si le prix de la presse est un élément important, la définition des besoins est primordiale pour dimensionner son investissement. La presse est approvisionnée en graines par différents systèmes (silo, vis…). Deux types de presses sont proposées : les presses à vis et les presses à barreaux20. Toutes les presses sont équipées d’une vis, c’est la cage de presse et la forme de la vis qui permettent la distinction. Presse à barreaux (schéma n°6) L’embout de sortie de l’huile se présente comme un tamis, des structures métalliques étant disposées les unes à coté des autres. La dimension du jour entre chaque structure est réglable en fonction du type de graines à presser. Le diamètre de la vis sans fin est croissant, augmentant la pression sur la graine. Les tourteaux sortent généralement sous forme de « chips ». Ces presses ont des capacités de 15 kg/h à plus de 2 000 kg/h. Presse à vis (schéma n°7) 19 C. Lachaise, JP. Couvreur, CIVAM DEFIS, FDCUMA Mayenne. Compte rendu d’étude : Faisabilité sur l’utilisation d’huile végétale pure pour la production d’énergie en agriculture. Mars 2004. 20 FERCHAU Erik, Equipment for decentralised cold pressing of oil seeds, Folkecenter for Renewable Energy. 2000 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 30 Schéma n°7 : presse à vis Sources : Folkcenter for renewable energy, 2000 Schéma n°8 : système de décantation par débordement Sources : Folkcenter for renewable energy, 2000 L’HVP, un biocarburant artisanal La sortie de l’huile s’effectue au travers de perforations dans le corps de presse. La pression croît lorsque les graines avancent vers la fin de la vis. Les tourteaux sont formés par des buses interchangeables. Une bague de réchauffement autour de la buse (nozzle) évite les blocages dans les buses au démarrage. Ce système se limite généralement aux petites capacités de pressage (< 100 kg /h). Une qualité propre à chaque réglage Les différents types de presses (vis ou barreaux) semblent, selon les retours d’expériences, fournir des tourteaux à teneur en matières grasses différentes. L’influence de la vitesse de rotation de la vis va avoir des conséquences sur le produit final. En effet, selon les tests réalisés par Valbiom21, plus la vitesse de rotation est faible, plus le rendement d’extraction est élevé ; plus le diamètre de la buse de sortie est faible, plus le rendement d’extraction est élevé mais plus le rendement horaire décroît. Les avis concernant les différences d’élévation de températures de l’huile selon les deux systèmes sont contradictoires. En général, une élévation de température traduit un échauffement lié à un cisaillement trop important de la graine. Celui-ci favorise la libération dans l’huile des phospholipides contenus dans les parois cellulaires des graines. Les phospholipides sont des facteurs d’encrassent de la culasse et des têtes d’injecteurs. Quel que soit le matériel, une pression à basse température est à privilégier. Après cette première phase de pressage, l’huile peut être stockée pour la phase de décantation. 5. 2. 2. Décantation La sédimentation est la manière la plus simple et la plus économique pour nettoyer l’huile. La différence de densité entre l'huile et les particules est employée pour séparer le mélange solide-liquide. L'inconvénient de la sédimentation est une perte d'huile dans le sédiment (fond de cuve). Les durées de sédimentation varient en fonction de chaque utilisateur, de moins de 72 heures, jusqu’à plus d’une semaine22. Ferchau (2000) et Jossart et Novak (2004) préconisent une durée de 3 semaines de décantation. L’huile reste de 2 à 4 jours par cuve avant de passer dans la suivante par le moyen d’un système de débordement (schéma n°8). 21 MH. NOVAK, JM. JOSSART. Diversification agricole: guide pour la production et les débouchés d’huile et de tourteau de colza à la ferme. Juin 2004 22 EURL Laplace, brochure Presse TÄBY, préparation des huiles carburant Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 31 L’HVP, un biocarburant artisanal Schéma n°9 : Principe de filtration tangentiel Huile brute Cadre filtrant Sources: Ferchau, 2000 Huile pure L’HVP, un biocarburant artisanal Les durées de décantation peuvent être allongées si l’air ambiant est plus froid car la viscosité augmente. Enfin, il ne faut pas dépasser 3 mois de délai entre le pressage et la filtration de l’huile, afin de limiter l’oxydation. Dans des conditions optimales, la sédimentation enlève toutes les particules > 8 µ de l'huile. Une décantation bien faite permet d’améliorer les rendements de filtration. Pour un emploi comme carburant dans un moteur ou comme combustible en chaudière, il est nécessaire de nettoyer l’huile par filtration. 5. 2. 3. Filtration La filtration de l’huile peut s’effectuer soit directement en sortie de presse soit après des phases de décantation. Dans ce dernier cas, on pourra filtrer tout de suite finement car la décantation aura déjà éliminé une partie de particules. La valeur de filtration minimum de 5 µ correspond au diamètre de filtration des filtres à gazole de tracteurs. Une filtration plus grossière entraînera rapidement des encrassements de filtres à gazole. La filtration peut encore être affinée jusqu’à un diamètre de 1 µ. La filtration de l’HVP de colza s’effectue à température ambiante, en revanche, pour le tournesol, il est impératif de filtrer à moins de 15° afin que les cirres, solidifiées à cette température, soient retenues par le filtre. Il existe deux types de filtre : les filtres à cartouche et les filtres à plaques. Pour les filtres à cartouche, la filtration se fait à l’aide d’une cartouche filtrante. Le filtre se colmatant, un changement régulier est à prévoir. Valbiom montre que sur une installation à Köln, un filtre à cartouches élimine les particules > à 1 µ. Les 6 éléments du filtre sont changés tous les 6 000 à 8 000 L. Ces filtres sont à priori interdits pour les usages alimentaires en raison des composés utilisés pour leur fonctionnement. Pour les filtres à plaques, on trouve des filtrations par « accumulation » et des filtrations tangentielles. Lors de la filtration par « accumulation », l’huile recircule à l’intérieur du filtre, à travers des cadres de filtration en coton ou en polypropylène. Le gâteau formé par les impuretés aide à la filtration. Au bout d’un temps défini, l’huile est évacuée. Pour la filtration tangentielle (schéma n°9), l’huile sous pression passe entre les cadres et, est séparée de ses impuretés. L’huile ne fait qu’un seul passage dans le filtre. Une fois décantée et filtrée, l’huile est directement utilisable comme carburant ou combustible (avec le matériel et dans les conditions appropriées). Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 32 Schéma n°10 : atelier de trituration Sources : NOVAK et JOSSART, Valbiom Tableau n°14 : Caractéristiques de l’huile végétale pure RESULTATS RESULTATS PARAMETRES UNITE VALBIOM VALBIOM HVP 2002 HVP 2003 Densité Kg/m3 920 915 Point éclair °c 312 316 Pouvoir calorifique inférieur KJ/Kg 38911 39197 Viscosité cinématique (40°c) mm²/s 33 35 Résidus Carbone % (MM) 0,43 0,31 Indice d'Iode g/100g 112 100 Teneur en Soufre mg/Kg 16 <10 Contamination mg/Kg Indice d'acidité mg KOH/g 0,9 1,93 Stabilité à l'oxydation h 5,6 8,1 Teneur en Phosphore mg/Kg 17 4 Teneur en cendre % (MM) 0,008 <0,01 Teneur en eau % (MM) 0,0744 0,064 479 Sources NOVAK et JOSSART ; Valbiom L’HVP, un biocarburant artisanal Une telle huilerie est réalisable dans un hangar ou garage, comportant au minimum un silo de stockage des graines, la presse, les cuves de décantation et le filtre, comme le montre le schéma n°10. 5. 2. 4. Conservation La conservation des tourteaux est un point sensible. Conditionnés en sacs durant moins de 3 mois et sans choc thermique, la légère oxydation superficielle n'entraînerait pas de dégradation de la valeur nutritive ni de l'appétence du tourteau23. Dans tous les cas, il est conseillé d'avoir une durée de rotation rapide du tourteau c’est à dire un délai court entre sa production et son utilisation en alimentation animale. Lorsque ce tourteau doit être stocké en grandes quantités, l'utilisation d'anti-oxydants s'avère nécessaire24. Outre le rancissement et la perte de qualités nutritives, l'oxydation des lipides (réaction exothermique) peut entraîner un risque de combustion du stock. Selon AEV25, les tourteaux de tournesol non décortiqués sont, de par la nature des graines, plus compacts que les tourteaux de colza : cela rend leur conservation et leur stockage plus faciles. En outre, le tourteau de tournesol aurait une teneur en huile résiduelle inférieure au tourteau de colza. Il est préférable de conserver l’huile à l’abri de la lumière et de la consommer dans l’année pour éviter l’oxydation. 5. 3. CARACTÉRISTIQUES DES PRODUITS : 5. 3. 1. L’Huile Végétale Pure carburant et combustible Après ces étapes de préparation, l’huile est purifiée et utilisable comme carburant ou combustible. Néanmoins, les caractéristiques (tableau n°14) carburant et combustible des HVP (ici de l’huile pure de colza) diffèrent de celles du fuel (cf. chapitre « les caractéristiques du fuel »). La densité de l’huile de colza est plus importante que celle du fuel (0,915 contre 0,840). Cette différence peut entraîner en cas d’arrêt prolongé, une séparation des deux produits. Le point éclair du colza est très supérieur à celui du fuel, ce qui entraînera un délai d’inflammation des vapeurs plus long. Le PCI de l’huile est de 39 MJ/kg contre 42 MJ/kg pour le fuel. Cela signifie qu’il faut 1,1 kg d’HVP pour avoir l’équivalence d’1 kg de fuel. 23 SCHEIDECKER Vincent 1997 - CRITT IRIBIOM, Analyse technique et micro-économique de la production d'huile de tournesol non-alimentaire (biocarburant, biocombustible et biolubrifiant) en Languedoc-Roussillon 24 BOUSSEL C., 1994. Le tourteau de colza issu du pressage à froid Approche technico-économique, Association Energie Paysanne Chambre d'Agriculture de Haute-Marne. 49 p. 25 AEV, 1995. Les tourteaux d'oléagineux. Tourteaux d'industrie et tourteaux gras d'huileries de pression à froid ,AEV Montbrun-Bocage F. 31310, 13 p + annexes Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 33 Graphique n°6 : Evolution de la viscosité en fonction de la température Sources : http://www.fen-net.de/reinhold.graf/au-pf.html L’HVP, un biocarburant artisanal La viscosité de l’huile est importante (33 cSt contre moins de 5 cSt pour le gazole à 40°). Néanmoins, elle diminue fortement avec la chaleur (graphique n°6), ce qui améliore sa circulation dans les systèmes d’alimentation. L'indice d'iode s'échelonne de 10 (huile de Coprah) à plus de 180 (huile de poisson) avec une valeur moyenne de 80 à 130 pour les huiles produites sous nos climats (colza, maïs, tournesol, soja)26. L’huile de colza sera plus difficile à enflammer que le fuel. L'oxydation des huiles ou rancissement est catalysée par la lumière, la chaleur et certains métaux (cuivre, fer,...). Ce phénomène naturel commence à la récolte (battage avec casse d'akènes ou de grains), se poursuit au stockage des grains puis, après pressage de l'huile. L’oxydation augmente légèrement l’indice de cétane de l’huile (capacité d’auto inflammation), mais produit en parallèle une acidification de l’huile, lui conférant un pouvoir corrosif, préjudiciable aux organes moteur (injection). Les huiles végétales présentent un caractère d'acidité variable selon leurs origines. La teneur en phosphore des huiles traduit leur contenu en phospholipides (teneur en phosphore multiplié par 25). Les phospholipides, composés polaires des membranes cellulaires, sont présent dans le cas d’extraction trop chaude (traduisant une forte contrainte de cisaillement). Un préchauffage des graines (procédé industriel) entraîne un fort taux de phospholipides. Les presses à froid utilisées à la ferme conviennent bien pour l'obtention d'huiles pauvres en phospholipide. Lors d’une mauvaise combustion, ces phospholipides vont faire des dépôts dans le moteur. En terme de sensibilité au froid, le tournesol fige à - 0°, le colza à - 11° et le fuel à - 35°27. L’utilisation d’HVP en hiver risque de poser des problèmes de solidification des huiles dans le réservoir. Il existe en Allemagne une pré-norme de qualité (RK-Qualitätsstandard) que l’HVP doit respecter (annexe n°8) pour un usage carburant et combustible. De nombreux utilisateurs dans différents pays utilisent aussi cette pré-norme comme référence. Il en existe également une en Autriche, (annexe n°9) qui diffère seulement par la teneur en soufre. Le respect de cette norme ne semble pas constituer de problème pour l’HVP produit par pression à froid. Les valeurs mesurées par Novak et Jossart28 en témoignent. Les valeurs de contamination élevées (fort taux d’impureté) ne remettent pas en cause l’utilisation de l’huile produite à la ferme en tant que carburant mais appelle à une vigilance accrue dans la surveillance du processus de filtration. 26 Vaitilingom G. Huiles végétales – biocombustible diesel. Influence de la nature des huiles et en particulier de leur composition en acides gras sur la qualité-carburant. Thèse. 1992 27 G. Vaitilingom Salon des énergies renouvelables-colloque biocarburant. Lyon avril 2005 28 projet TRICOF Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 34 Graphique n°7 : Evolution du taux d’extraction de l’huile et taux de matière grasse du tourteau Evolution du tx d'extraction d'huile et Tx de MG du tourteau 35.0% 30.0% % 25.0% 20.0% 15.0% Huile extraite par kg de graine estimation mg/kg brut estimation mg/kg MS 10.0% 9G 8p 8G 7P 7G Buse Sources : Lamy, CHambre d'agriculture du Maine-et-Loire 6P 6G L’HVP, un biocarburant artisanal 5. 3. 2. Le tourteau Suite à l’embargo sur le soja, des études menées depuis 1973 ont permis de démontrer l’intérêt du colza comme aliment chez les différentes espèces animales (graines et tourteau industriel). Mais, peu d'études scientifiques ont été réalisées en France sur l'utilisation de tourteau gras de colza en alimentation animale. Les variations importantes de la teneur en lipides de ces tourteaux (10 à 25 % de MG) rendent les expérimentations difficilement généralisables. Au plan international, les recherches concernent l'Allemagne29 et les pays en voie de développement30. Une expérimentation sur les rations en bovin lait est actuellement en cours à la ferme des Trinnotières, menée par la Chambre d’agriculture du Maine-et-Loire et l’Institut de l’Elevage, les résultats seront publiés fin automne 2005. 5. 3. 2. 1. Caractéristiques Les critères techniques et économiques à prendre en compte pour l’utilisation des tourteaux gras sont : • la qualité nutritionnelle (taux de cellulose, teneur en MG, azote) et le seuil d’incorporation pour les différents types d’élevage • le prix d’opportunité calculé en fonction de la valeur énergétique et des taux de protéines et de lipides assimilables. Les tourteaux industriels contiennent général 2 % de matières grasses résiduelles alors que la teneur en matières grasse du tourteau de colza issu de pressage à la ferme varie de 12 à 25 %, en fonction du type de presse, des réglages effectués, et des caractéristiques des graines31. Bien qu’aucune expérimentation n’ait eu lieu sur la comparaison entre les presses, la Chambre d’agriculture de Maine-et-Loire a réalisé une enquête sur une trentaine d’élevages laitiers, pressant du colza et du tournesol. Il a été mis en avant qu’après le pressage, le taux de MG moyen des tourteaux était de 20,2 % soit 22,4 % de la matière sèche. La variabilité y est importante (17 à 24 % du produit brut) alors que la variabilité du taux de MG des graines était faible (46,5 à 49,6 % du produit brut). La quasi-totalité des élevages utilise une presse TÄBY. Le débit des presses, influencé par le diamètre des buses de sortie de tourteaux, semble avoir un léger impact sur le taux de matière grasse (graphique n°7). 29 JAHREIS G., SCHÖNE F., KIRCHHEIM U., RICHTER U., LÖHNERT H.-J., FLACHOWSKY G., 1996. Use of ground rapeseed and rapeseed cake in ruminant nutrition and influence on milk and meat quality. Agricultural Institution of Thuringia, Germany, 5 p. 30 OSUJÏ P.O., SIBANDA S., NSAHLIA I.V., 1993. Supplementation of maize stover for Ethiopian Menz sheep: effects of cottonseed, noug or sunflower cake with or without maize on the intake, growth, apparent digestibility, nitrogen balance and execution of purine derivative. Anim prod 1993, pp 429-436 31 JM LAMY Chambre d’Agriculture Maine et Loire- Tourteaux fermier enquête en élevage et valorisation par les vaches laitières Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 35 Tableau n°15 : Comparaison entre un tourteau industriel de colza (déshuilé) et un tourteau fermier de colza (gras) SOURCES COMPOSITION UNITES MS % INRA 2002 EURL Laplace FDCUMA 53 déshuilé (gras) (gras) 89,30 UFL 0,85 1,40 UFV 0,80 1,38 0,9 à 1,2 PDIN g/kgMS 219,00 201,00 170 à 200 PDIE g/kgMS 138,00 116,00 93 à 125 PDIA g/kgMS 80,00 PDIN/PDIE % 173,00 CELLULOSE % 12,00 12,50 10,70 MAT % 35,00 27,80 28,10 MG % 3,00 22,90 12 à 20 M organique % 84,70 M min % 4,60 L’HVP, un biocarburant artisanal Pour le groupe débit faible (14 kg/h), le taux moyen de MG est inférieur de 3 % à celui observé dans le groupe débit élevé (37 kg/h). Pour les autres variables (chauffage, diamètre de la buse…), aucun écart n’a pu être mis en évidence. D’autres presses ont été testées mais avec un nombre d’échantillons limités. La presse Reinartz semble se distinguer en produisant un tourteau de tournesol à 12,2 % de MG. Pour les autres presses, le nombre d’échantillons ne permet pas de conclure, mais les taux de MG obtenus semblent un peu plus faibles qu’avec la presse TÄBY. Les tourteaux issus de pressage à froid sont plus riches en unité fourragère (UF) et en matières grasses, mais moins riches en PDI (tableau n°15). Le tourteau de colza, issu de graines entières, renferme environ 42 % de protéines brutes (par rapport à la matière sèche). Les protéines sont moins digestibles que celles du soja mais en revanche, elles sont très équilibrées puisque les acides aminés limitants, comme la méthionine et la cystéine, sont présents en quantité suffisante. Le tourteau de colza est utilisé en alimentation animale pour sa valeur en protéine et en énergie digestive. La valeur énergétique d’un tourteau est fonction de sa teneur en énergie brute, de la digestibilité de l’énergie (Ed) et de l’énergie métabolisable (Em). Celle-ci augmente lorsque le taux de lipides augmente et diminue lorsque le taux de Cellulose Brute augmente. D'une manière générale, ces tourteaux gras peuvent être utilisés chez toutes les espèces animales avec une restriction chez les animaux valorisant mal le gras. Pour chaque type d’élevage (ruminant, monogastrique et avicole), une utilisation précise de ce tourteau gras de colza est à définir et des analyses de valeurs alimentaires sont indispensables pour l’ajustement des rations. 5. 3. 2. 2. Incorporation dans les rations animales Les monogastriques Selon différents nutritionnistes en alimentation porcine, la consommation de tourteau de colza gras ne pose aucun problème du point de vue quantitatif, quelle que soit la richesse. En revanche, du point de vue de la digestibilité, un tourteau gras n’est pas totalement valorisé, on retrouve des matières grasses dans les déjections. Pour résoudre ce problème de digestibilité, on peut préconiser soit un broyage très fin du tourteau, soit un traitement thermique. De nombreux éleveurs de porcs incorporent la graine de colza dans les aliments porcins, en substitution de l'huile pour "l'effet anti-poussière". Le problème de l’utilisation de graines en direct est d’ordre matériel (limiter le taux de graines non broyées et non assimilables par les porcs) et économique (L'aplatissage pose des problèmes de colmatage du matériel et d’investissements supplémentaires pour l’atelier de fabrication). Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 36 L’HVP, un biocarburant artisanal La presse a le mérite de pallier à bon nombre de ces difficultés, la totalité des graines est déstructurée et l'on retire de l'huile qui est le premier facteur limitant dans l’utilisation des oléagineux en alimentation porcine. L'huile contenue dans le tourteau produit va amalgamer les fines particules de la ration et limiter les poussières32. L’incorporation maximale de tourteaux gras dans l’alimentation porcine (formule à base de blé sous hypothèse d’un tourteau gras à 18 % de MG33.) peut se faire à un taux de : • 10 % pour les porcelets 2ème âge • 10 % pour les truies • 15 à 17 % pour les porcs charcutiers. Ces proportions sont équivalentes à l’utilisation de 8 % de tourteaux de colza classique pour les truies et les porcelets et 12 % pour les porcs charcutiers. Les ruminants Brunschwig et al. en 199534, dans leur étude sur les effets d’un concentré enrichi en matières grasses sur les performances des laitières, montrent qu’un tourteau trop gras diminue la quantité ingérée, le TB (3 à 5 points), la production laitière et entraîne une perte de poids des animaux. Les matières grasses libres dérèglent la flore ruminale des bovins. Elles enrobent les fibres (sources d’AGV) et limitent leur digestion. Cela diminue aussi le nombre de bactéries dans le rumen (rôle asphyxiant). L’incorporation d’un tourteau ayant jusqu'à 10 % de MG ne pose pas de problèmes. De nombreux professionnels de l’alimentation des ruminants préconisent une limitation de 5 % de MG dans la ration des laitières, la quantité de tourteaux sera définie en fonction de son taux en matière grasse (généralement 1,5 à 2 kg de tourteau gras/vache/jour). Les observations réalisées en élevage laitier sont également valables pour les bovins viandes, les matières grasses jouant sur le rumen, il y a des risques de problèmes de GMQ. En volaille Deux distinctions sont à faire : • Pour les poules pondeuses, le colza est exclu car il contient de la sipanine (dérive de choline) molécule interdite qui est responsable du goût de poisson dans les œufs. • Pour les poulets de chair, à trois semaines, on ne note pas de différence de croissance, comparativement à un tourteau de soja. Puis au-delà de 6 semaines, les tourteaux trop gras diminuent les performances. Les variations qualitatives vont concentrer ou diluer les nutriments présents dans le tourteau. 32 Mézière G,. CA27 AIRFAF de Haute Normandie. Valorisation de la graine de colza par pressage. bulletin n°10. 5p 33 Rochais P, CA36. « les porcs aiment le tourteau de colza », l’aurore paysanne mars 2005 34 Brunschwig PH., Augeard PH., Weill P., Chilliard Y. 1995. « Effet de l’apport d’un concentré enrichi en matières grasses sur les performances de vaches laitières à l’ensilage de maïs » in Renc. Rech. Ruminants 1995, 2, 215-218 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 37 L’HVP, un biocarburant artisanal L’utilisation de tourteau fermier est possible si l’on dispose d’analyses complètes et régulières de la valeur des tourteaux. Celles-ci permettent d’ajuster au mieux la formulation de l’aliment35 et d’éviter les risques d’excès ou de carences d’un nutriment. 5. 3. 2. 3. Analyse de tourteaux Des laboratoires (LASA à Champdeniers (79), LABGRISOL à Gavrus (14) AGEN à Viennecy (45)) réalisant ces analyses proposent des prix variant en fonction des options choisies. Pour une analyse simple de valeur alimentaire (MS, UF, PDI, azote, cellulose, Calcium, Phosphore), il faut compter 65 €, si l’on ajoute les éléments minéraux il faut compter 115 €. 5. 4. UTILISATION DE L’HVP EN TANT QUE CARBURANT 5. 4. 1. Historique36 C’est en 1891 que Rudolph Diesel procéda à des essais HVP sur les moteurs Diesel dont il était l'inventeur. A l'exposition Universelle de 1900 à Paris, la société OTTO avait présenté un moteur qui fonctionnait à l'huile d'arachide pour répondre au souhait du gouvernement français. Les expériences se sont multipliées ensuite, et dès 1925, la Marine Nationale chargea l'ingénieur en chef du Génie Maritime d'étudier la possibilité de faire appel aux huiles d'arachide, de ricin, de palme et de karité pour les moteurs lents de la Marine Nationale. La deuxième Guerre Mondiale amena un développement de cette utilisation dans les colonies françaises très difficilement approvisionnées en hydrocarbures. Le port d'Abidjan utilisait alors l'huile de palme pour ses moteurs, et l'armée française pour relier Alger à Dakar faisait appel à l'huile d'arachide ainsi que pour tous les autobus de Dakar. Des recherches se sont poursuivies jusqu'en 1952 dans les laboratoires spécialisés français (en particulier l'UTAC), mais le développement de l'extraction pétrolière, le coût très bas du pétrole et les décisions politiques arrêtèrent temporairement l’exploitation de cette filière d'énergie renouvelable. Les travaux s’orientent alors pour adapter les moteurs aux hydrocarbures. Durant tout le 20ème siècle, la place des hydrocarbures n'a cessé de croître pour des raisons d'efficacité et de coût. Jusqu'au premier choc pétrolier de 1973, le prix du baril de pétrole payé aux pays producteurs était resté stable et dérisoire : 3 dollars le baril (159 L). Ainsi, les expériences d'utilisation d'HVP sont restées longtemps limitées et marginales, mais dans le dernier quart du 20ème siècle, elles se sont multipliées en Europe, surtout en Allemagne et en France. 35 PROLEA CETIOM, 2001, Fiche technique. Le tourteau de colza. Edition CETIOM 36 Sources diverses : gnis-pedagogie.org, oliomobile.org, roulemefleur.free.fr… Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 38 L’HVP, un biocarburant artisanal Dans les années 80, le CIRAD commence ses recherches sur l’HVP afin de permettre aux PVD d’accéder à l’énergie sans avoir recours au pétrole. Testant de nombreuses huiles produites localement (palme, coprah, arachide, coton…), le CIRAD a réalisé des travaux sur des groupes électrogènes, des moteurs ou bien encore des chaudières fonctionnant à l’huile. Dans les années 90, IRIBIOM, le CIRAD et l’ESEM d’Orléans s’associent avec des constructeurs pour travailler sur ces problématiques (John Deere pour les moteurs de tracteurs et Cueno pour les brûleurs à chaudière). 5. 4. 2. Une utilisation limitée 5. 4. 2. 1. Adaptation du moteur L’utilisation de l’HVP en carburant ne demande pas de transformation majeure des moteurs. Selon le moteur et le type de fonctionnement choisi (fonctionnement en mélange ou à 100 %), des réglages sont toutefois nécessaires : • pour optimiser la combustion de l’huile (retarage des injecteurs, modification électronique de l’injection, modification de la chambre de combustion…) • pour palier au manque de fluidité de l’huile (pompe de prégavage, retarage des injecteurs). Dans tous les cas, pour obtenir une bonne combustion et éviter les imbrûlés encrassant les moteurs (facteurs de casse), il est nécessaire que le moteur ait une température moyenne de cycle suffisante, c’est à dire > 500°. La température moyenne de cycle est la température en chambre de combustion, qui définira la température en sortie d’échappement. Les moteurs sont réglés pour avoir une température suffisante, au moment de l’injection du fuel, pour permettre son inflammation (pour un indice de cétane de 52). Cette température n’est pas suffisante pour que l’huile puisse s’enflammer. En effet, nous avons pu voir précédemment que l’indice de cétane de l’huile était plus faible que celui du gazole. Si l’huile arrive trop tôt ou à une température non suffisante, elle ne sera pas bien consumée, et encrassera le moteur. Il existe deux zones principales d’encrassement. La première se situe sur les parois de la chambre de combustion. La seconde se trouve sur les injecteurs, car c’est une zone froide du moteur par apport permanent de carburant froid. Pour les moteurs à injection indirecte, l’HVP est utilisable jusqu’à 50 %, au-delà, quelques modification du moteur sont à réaliser (retarage des injecteurs de 120 à 185 bars, pompe de prégavage, filtre complémentaire). Il est nécessaire d’avoir un modèle de pompe à injection supportant ce fort pourcentage d’huile, les pompes à injection rotatives semblent moins bien adaptées à ce type de carburant contrairement Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 39 L’HVP, un biocarburant artisanal aux pompes à injection en ligne. Une température moyenne de cycle suffisante peut être obtenue dès le ralenti sur les moteurs à injection indirecte37. Pour les moteurs à injection directe (première génération) l’utilisation en mélange jusqu’à 30 % ne nécessite pas de changement (toujours en fonction du type de la pompe à injection). L'utilisation en mélange avec le fuel permet jusqu'à une certaine limite de s'affranchir des problèmes de viscosité de l'huile. Il faut néanmoins ne pas laisser le moteur sans fonctionner trop longtemps pour éviter les séparations huile/fuel. Des précautions sont à prendre en hiver car l’huile fige. Il est préférable de diminuer les pourcentages utilisés. Pour les moteurs à injection directe de deuxième génération (common rail), la pression d’injection est beaucoup plus forte (1 200 bars) et beaucoup plus fine. Ce type d’injection permet de mieux répartir les gouttelettes de carburant. Dans les moteurs à injection directe 1ère ou 2ème génération, l’utilisation à 100 % est possible. Des solutions existent : • Modification de la chambre de combustion : ajout de matériaux réfractaires sur la tête de piston ou traitement par un alliage isolant38 • Modification électronique de l’injection39 • Installation de Kit de bicarburation et réservoir supplémentaire. Les deux premières solutions modifient quelques caractéristiques du moteur et sont assez difficiles à mettre en place. Elles permettent d’abaisser la puissance d’utilisation du tracteur à 25 % du maximum, ce qui permettrait de rouler totalement à l’HVP. La solution bicarburation semble être la plus aisée et la moins coûteuse mais limite l’utilisation à plus de 75 % de la puissance maximum (labour, déchaumage…), de façon à avoir une température moyenne de cycle suffisante (> 500) pour brûler toute l’huile. Le kit de bicarburation permet ici de basculer du fuel à l’huile lorsque la température est suffisante (manuellement ou avec une sonde en sortie d’échappement). Les kits comportent un réchauffeur (pour diminuer la viscosité de l’huile), un second réservoir pour le fuel (le réservoir principal étant à l’HVP), une vanne de commande sur le circuit d’alimentation (démarrage au fuel et permutation ensuite sur le réservoir principal contenant l’huile) un kit de filtration à fuel. Les prix de ces kits varient entre 800 et 1 000 € en fonction du degré d’automatisme de basculement du carburant. 37 G. Vaitilingom Salon des énergies renouvelables-colloque biocarburant. Lyon avril 2005 38 G. Vaitilingom, A Liennard-CIRAD 39 Société VWP “Vereinigte Werkstätten für Pflanzenöltechnologie“ en Allemagne Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 40 Graphique n°8 : Comparaison de Puissance entre tournesol / Diesel dans un tracteur de 150 ch Puissance TM150 BIO kW 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 1000 tournesol EPC tournesol 14nov fioul 14nov tr/mn 1300 1600 1900 2200 2500 Sources : CIRAD Tableau n°16 : Comparaison de Puissance entre tournesol / Diesel dans un tracteur de 150 ch Sources : CIRAD L’HVP, un biocarburant artisanal Avant d’éteindre le moteur, il est nécessaire de repasser au fuel pour pouvoir rincer tout le système d’alimentation, afin de faciliter le démarrage le lendemain. Des précautions sont à prendre en hiver car le colza et le tournesol figent. Il est préférable de diminuer les pourcentages utilisés. 5. 4. 2. 2. Point de vue des motoristes Les motoristes engagés dans des programmes ambitieux de réduction de la consommation et de réduction des émissions polluantes des moteurs ne souhaitent pas de changements radicaux des carburants, et préfèrent les biocarburants les plus élaborés. L'ester est préféré à l'huile de colza, car le mélange à 5 % d'ester n'entraîne pas de modifications des moteurs, alors que l'usage d'huile de colza à 100 % imposerait la mise au point de moteurs spécifiques. Ainsi, les motoristes se placent dans une logique industrielle où le développement d'un nouveau type de moteur demande cinq ans, et sa commercialisation à grande échelle cinq autres années. Ils ne souhaitent pas s'engager dans de lourds investissements pour un résultat aléatoire, la stabilité de la filière biocarburant en circuit court n'étant pas garantie, les qualités d’huile variant d’une exploitation à l’autre. Les motoristes, contraints à des normes de pollution de plus en plus draconiennes, construisent des moteurs de plus en plus performants mais exigeant une qualité de carburant bien précise. La variabilité de la qualité de l’HVP ne permettrait pas, selon eux, de répondre à ces normes. 5. 4. 2. 3. Avantages et inconvénients de l’HVP carburant L’utilisation d’HVP en tant que carburant semble maintenir des performances identiques à celles du fuel. Le passage au banc d’essai des tracteurs fonctionnant à l’HVP de tournesol montrent légère perte de puissance (moins de 10 %) et une diminution de la consommation (graphique n°8 et tableau n°16). Bien que le fonctionnement des moteurs à l’HVP ne soit plus à démontrer, le principal inconvénient de l’HVP reste son manque de flexibilité dans son utilisation. Les contraintes de température de combustion font que l’HVP ne remplacera pas, dans l’état actuel des connaissances, le fuel à 100%. La viscosité peut entraîner des problèmes sur les organes moteurs qui sont davantage sollicités (pompe à injection…). Sur le plan stockage, trop d'acidité pourrait nuire aux cuves et aux pompes, par une accélération du processus de corrosion. Une expérimentation sur les moteurs de 111 tracteurs fonctionnant à l’HVP de colza a été réalisée, depuis 2001/2002, en Allemagne par l’université de Rostok (durée moyenne de 1 300 h de fonctionnement). Celleci s’est effectuée sur des tracteurs non modifiés et des tracteurs adaptés à l’utilisation d’HVP (pas sur les nouvelles générations d’injection). Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 41 Tableau n°17 : Pouvoir Calorifique Inférieur PCI kj/kg Densité kg/l Équivalence (litre/litre de fuel) Huile de colza 37 400 / 38 911 0,914 1,02 EMHV 37 040 0,880 1,08 Gazole 42 083 0,840 1,00 Sources : G. Vaitilingom thèse 1990, Valbiom, Proléa, A liennard CIRAD L’HVP, un biocarburant artisanal Sur les 111 tracteurs testés, 31 tracteurs n’ont pas eu de panne, 35 ont eu des pannes minimes (< 1 000 €), 36 ont eu des pannes plus importantes (> 2 000 €) et 8 ont eu des pannes sévères (> 15 000 €). Cette étude a permis de montrer l’importance de la qualité de l’huile utilisée comme carburant, mais n’a pas pu faire de prévision de longévité des moteurs. Les aspects environnementaux qui concernent également l’huile combustible seront vus dans la partie « 5.6 Aspects environnementaux ». 5. 5. UTILISATION EN TANT QUE COMBUSTIBLE L’HVP peut également être utilisée comme combustible en replacement du fuel domestique. Son pouvoir calorifique est légèrement inférieur à celui du fuel (tableau n°17). Tenant compte des données de PCI et de densité, il faut 1,02 L d’HVP pour obtenir l’équivalence énergétique d’1 litre de fuel. Les caractéristiques de l’huile (viscosité, cétane…) entraînent les mêmes problèmes que nous avons pu voir précédemment car elle vient, dans ce type d’utilisation, en remplacement du fuel domestique, qui est le même que le fuel agricole. Dans les années 90, un programme soutenu par l’Agrice (IRIBIOM, ESEM, CIRAD, Cueno) a permis de mettre au point un brûleur adapté à ce type de combustible. L’ensemble des coûts supplémentaires pour obtenir un brûleur fonctionnant à l’huile, entraînait le doublement du prix initial. Ce prix élevé, le contexte pétrolier et le manque de demande à l’époque n’ont pas permis la production industrielle de ce brûleur. Des essais ont récemment été conduits par Novak et Jossart sur l’utilisation de l’HVP en combustible. Il est montré qu’il est nécessaire, outre l’emploi d’un gicleur adapté, de monter une pompe spéciale et de préchauffer l’huile. Les pompes et électrovannes produites en grandes séries sont prévues pour une viscosité comprise entre 3 et 6 mm²/sec (77 mm²/s pour l’huile de colza à 25°). Lors de tous les essais réalisés, les pompes standard n’arrivent pas à aspirer l’huile de colza trop visqueuse. La solution consiste donc, comme pour les fuels extra-lourds, à chauffer à une température suffisante l’huile en amont du brûleur de classe « domestique ». Le diamètre des injecteurs est plus important dans un brûleur que dans un moteur. Les problèmes d’encrassement sont donc moins gênants d’après les essais menés dans le cadre du programme Agrice. Il existe un système de brûleur à coupelles rotatives pour le fuel lourd mais la viscosité de l’huile doit encore être diminuée (dans des proportions moindres que pour le système par injection). Aujourd’hui, sur le marché français, trois constructeurs proposent des brûleurs de petites et moyennes capacités pouvant fonctionner à l’huile, les sociétés allemandes Guierch et Kroll et la société italienne ARCO. Les prix correspondent encore à plus du double d’un brûleur à fuel (2 300 € HT pour un Kroll contre 600 à 1 000 € pour un brûleur fuel d’une gamme de 25 à 35 kW). Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 42 Tableau n°18 : Bilan énergétique Energie restituée / Energie non renouvelable mobilisée Gazole Huile de Colza Huile de tournesol 0,917 4,68 5,48 Tableau n°19 : Bilan gaz à effet de serre Avec hypothèse de combustion totale des produits effectué sur la base de la teneur en Carbone gazole Huile de colza Huile de tournesol Indicateur effet de serre par MJ g eq. CO2/MJ 79,3 17,8 13,2 Indicateur effet de serre par kg g eq. CO2/kg 3390 660 498 Graphique n°9 : Indicateur effet de serre pour les filières huile et EMHV Sources : Pricewaterhousecoopers / IFP, pour le compte de l’ADEME et du Ministère de l’économie, Bilan énergétique et gaz à effet de serre des filières de production de biocarburants en France, septembre 2002 L’HVP, un biocarburant artisanal La forte demande et la hausse du prix du fuel ainsi que certains avantages fiscaux (crédit d’impôt de 40 % sur chaudière polycombustibles) permettent de produire à grande échelle et de rendre le prix plus abordable. La société allemande Kroll utilise ce brûleur depuis plusieurs années en Allemagne, mais le produit n’est arrivé en France que récemment. Il est donc difficile d’avoir des retours d’expériences et du recul sur ce fonctionnement. La société allemande Ruhr Brenner proposait aussi une gamme de produit fonctionnant à l’huile, mais l’importateur français a décidé de se retirer momentanément du marché. 5. 6. ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX Selon la réglementation allemande sur l’évaluation des risques pour l’eau, l’HVP n’est pas nocive pour la nappe phréatique et appartient à la classe NWG, ce qui signifie que les rejets d’huile ne provoquent pas de dommages significatifs pour l’environnement. Si les bilans énergétiques et effet de serre qui ont été obtenus avec l’étude ECOBILAN ont montré un réel avantage de l’huile végétale, la conformité des émissions de combustion aux normes européennes s’appliquant aux engins de chantier doit être vérifiée. 5. 6. 1. Bilan énergétique Les filières huiles végétales présentent un fort rendement énergétique (tableau n°18) de 4,7 pour l’huile de colza et 5,5 pour l’huile de tournesol, à comparer avec le rendement du gazole de 0,9. Cela signifie que pour une unité d’énergie non renouvelable mobilisée, l’HVP de colza en fournit 4,68. En revanche, la filière gazole a un rendement négatif, la production de gazole consomme plus d’énergie (1 unité) qu’elle n’en fournit (0,917). 5. 6. 2. Bilan gaz à effet de serre Le bilan gaz à effet de serre de la filière gazole est environ 5 fois supérieur à celui des filières huiles, soit un gain d’environ 2,8 teq CO2/t (tableau n°19). Le CO2 rejeté par la combustion de l’HVP correspond au CO2 capté dans l’atmosphère par le colza alors que le diesel libère du CO2 fossile (stocké dans les sols). Le graphique n°9 permet de comparer les biocarburants industriels, l’HVP et le gazole en terme d’indicateur à effet de serre. On remarque que l’EMHV produit un peu plus de CO2 que l’HVP. Ceci est dû au procédé industriel. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 43 Tableau n°20 : Mesure d’émissions de 3 tracteurs fonctionnant à l’HVP ppm CO HC NOx New Holland1 fioul huile 224 144 41 63 1566 1146 New Holland 2 fioul huile 220 160 95 44 1130 765 John Deere fioul 120 42 762 huile 172 82 684 Sources : ADEME Graphique n°10 : Comparaison d’émission de polluant entre l’huile de colza et le gazole en combustion incomplète 14 12 gazole colza g/kWh 10 8 6 4 2 0 CO HC NOx Sources : Vaitilingom, CIRAD salon des EnR Lyon 2005 Graphique n°11 : Comparaison d’émission de polluant entre l’huile de colza et le gazole en combustion complète g/kWh 14 12 gazole 10 colza 8 6 4 2 0 CO HC NOx Sources : Vaitilingom, CIRAD salon des EnR Lyon 2005 L’HVP, un biocarburant artisanal 5. 6. 3. Mal utilisée l’HVP pollue Les travaux portant sur les émissions de combustion de l’huile sont peu nombreux et souvent contradictoires. Les émissions mesurées par l’ADEME sur deux tracteurs (Renault et Deutz Fahr de 1994 à 1997) n’avaient pas montré de différences entre les trois carburants testés (fioul, ester de colza et huile) pour les émissions de CO, HC et NOx. Les particules n’avaient cependant pas pu être mesurées. En Midi-Pyrénées, 3 tracteurs en CUMA (deux New Holland et un John Deere) fonctionnant à l’huile de tournesol ont totalisé plus de 2 500 heures de travail de 1999 à 2002 dans le cadre d’un programme expérimental mené par la FRCUMA de Midi-Pyrénées et soutenu financièrement par le Conseil régional Midi-Pyrénées et la Communauté européenne. Les résultats présentés dans le tableau n°20 montrent les émissions mesurées (en ppm), sans résultats sur les émissions de particules. Les émissions de CO sont inférieures à celles du fuel pour les New Holland mais supérieures pour le John Deere, pour les Hydrocarbures (HC) 2 tracteurs sur 3 à l’huile dépassent les valeurs du fuel, en revanche, les émissions de NOx sont inférieures avec utilisation d’huile. Les travaux de G. Vaitilingom et A. Liennard du CIRAD on permis de mettre en évidence l’importance de condition d’utilisation de l’HVP40 et l’impact sur les émissions. Si la combustion est incomplète (Graphique n°10), l’utilisation de l’HVP est plus polluante que le gazole en terme de rejets d’hydrocarbure, de NOx ainsi que de CO. Mais, réalisée dans des conditions de combustion optimale (puissance > 75 % du maximum, température de cycle adéquate…), l’HVP est moins polluante que le gazole (graphique n°11). Les rejets de CO, NOx sont inférieurs. On note une diminution des émissions de HC, mais celles-ci restent supérieures aux émissions du fuel. L’utilisation d’HVP en tant que biocarburant est techniquement possible. Les avantages écologiques, l’autonomie alimentaire dans certains cas, et la moindre dépendance face aux variations du prix du fuel ne doivent pas faire abstraction de l’aspect économique. La partie suivante s’attachera à démontrer si elle présente ou non un intérêt économique pour l’agriculteur. 40 G. Vaitilingom Salon des énergies renouvelables - colloque biocarburant. Lyon avril 2005 Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 44 L’HVP une rentabilité au cas par cas 6. L’HVP UNE RENTABILITÉ AU CAS PAR CAS L’utilisation de carburant sur les exploitations agricoles rend les agriculteurs dépendants des fluctuations pétrolières. Chaque hausse a des répercussions importantes sur les charges des exploitations car les quantités consommées sont élevées. L’utilisation d’HVP en tant que biocarburant, en remplacement d’une partie du fuel, permettrait d’atténuer l’impact des hausses, de réduire partiellement la dépendance énergétique et alimentaire. Nous montrerons dans un premier temps que le dimensionnement de l’atelier et le prix du tourteau sont des facteurs clés dans la constitution du prix de revient de l’huile. Nous étudierons ensuite deux cas types, un projet carburant et un projet tourteau. Ce travail a permis la réalisation d’outils pédagogiques pour les agriculteurs et les conseillers (feuille de calcul, aide au dimensionnement). 6. 1. HYPOTHÈSES DE TRAVAIL La mise ne place de cet atelier n’a pas d’impact sur la culture en elle-même (pas de charges en moins ou supplémentaires liées au mode de culture). Elle en change simplement l’orientation finale. La culture énergétique sur jachère ou la prime de 45 €/ha pour culture énergétique (ACE) ne sont pas prises en compte dans les calculs qui suivent. Elles nécessitent la constitution d’un dossier ONIOL et la dénaturation de l’huile sous contrôle d’un agent (1 % de fuel dans le stock d’HVP en une seule fois). Les complications administratives et techniques limitent leur intérêt. L’ensemble du colza utilisé ici sera prélevé sur l’alimentaire. Dans l’ensemble des calculs, on considère un rendement moyen de 30 q/ha (rendement moyen en région Centre). Les capacités des presses sont définies en kilogramme de graines à triturer, celles ci fournissant 2/3 de tourteau et 1/3 d’huile de densité de 0,915 kg/L. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 45 Graphique n°12 L’HVP une rentabilité au cas par cas Dans la suite des calculs, on utilise les notions de : • Prix de revient : l’utilisation du terme « prix de revient » n’est pas économiquement exact ici. En effet, les calculs réalisés se basent sur un prix de marché du colza (200 €/t comme le montre le graphique n°12) et non sur le prix réel de revient de cette culture. L’intérêt ici est de comparer les deux possibilités qui s’offrent à l’agriculteur, à savoir le choix de vendre son colza sur le marché alimentaire (ou DIESTER®) ou alors de le garder pour produire son biocarburant. Le calcul du prix de revient est défini par : (Qté graine x prix colza + Charges liées à l’atelier – Qté de tourteau x prix tourteau) / litrage produit Le prix de revient est influencé par : - le niveau d’utilisation de la presse, c'est-à-dire de l’adéquation entre la quantité de colza pressée et la capacité de la presse. - le coût total de l’investissement - le cours du colza : une variation de 10 €/t du prix du colza fait varier dans le même sens le prix de revient de l’huile de 3,28 cts d’euros - la valorisation du tourteau : une variation de 10 €/t du tourteau fait varier, en sens opposé, le prix de revient de l’huile de 2,19 cts d’euros. Explications : Prix de revient = (Q x P1 – 2/3Q x P2 + Charges) / 1/3 x 0,915Q Avec Q = quantité de colza P1 : prix du colza P2 : prix du tourteau Soit Prix de revient = Q [ (P1 - 2/3 P2) / (1/3 x 0,915) + (charges / 1/3 x 0,915) ] Donc Prix de revient = Q [ 3,28 P1 - 2,19 P2 + (charges / 1/3 x 0,915) ] • Taux d’utilisation : quantité de graines pressées / capacité théorique de pressage du matériel par an • Électricité : consommation de la presse et du filtre durant le temps nécessaire au pressage et à la filtration (0,02737 €/kWh). • Entretien : amortissement de la vis (délai de renouvellement de la vis /prix de la vis) • Prix de substitution : prix d’une matière première (tourteau de colza) basé sur sa valeur alimentaire. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 46 Tableau n°21 : Prix de revient de l’HVP, hors main d’œuvre, en fonction du prix du tourteau et du taux d’utilisation (capacité presse 40kg/h) Valorisation du tourteau (€/T) Taux d'utilisation Qté pressée (T) surface nécessaire Qté huile L 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 250 300 10% 35,04 11,68 12 765 0,61 € 0,60 € 0,58 € 0,56 € 0,54 € 0,52 € 0,50 € 0,49 € 0,47 € 0,45 € 0,43 € 0,41 € 0,39 € 0,38 € 0,36 € 0,34 € 0,32 € 0,25 € 0,16 € 20% 70,08 23,36 25 530 0,54 € 0,52 € 0,50 € 0,48 € 0,46 € 0,44 € 0,43 € 0,41 € 0,39 € 0,37 € 0,35 € 0,33 € 0,32 € 0,30 € 0,28 € 0,26 € 0,24 € 0,17 € 0,08 € 30% 105,12 35,04 38 295 0,51 € 0,49 € 0,47 € 0,45 € 0,44 € 0,42 € 0,40 € 0,38 € 0,36 € 0,35 € 0,33 € 0,31 € 0,29 € 0,27 € 0,25 € 0,24 € 0,22 € 0,14 € 0,05 € 40% 140,16 46,72 51 060 0,50 € 0,48 € 0,46 € 0,44 € 0,42 € 0,41 € 0,39 € 0,37 € 0,35 € 0,33 € 0,31 € 0,30 € 0,28 € 0,26 € 0,24 € 0,22 € 0,20 € 0,13 € 0,04 € 50% 175,2 58,4 63 825 0,49 € 0,47 € 0,45 € 0,43 € 0,42 € 0,40 € 0,38 € 0,36 € 0,34 € 0,32 € 0,31 € 0,29 € 0,27 € 0,25 € 0,23 € 0,21 € 0,20 € 0,12 € 0,03 € 60% 210,24 70,08 76 590 0,48 € 0,47 € 0,45 € 0,43 € 0,41 € 0,39 € 0,37 € 0,36 € 0,34 € 0,32 € 0,30 € 0,28 € 0,26 € 0,25 € 0,23 € 0,21 € 0,19 € 0,12 € 0,03 € 70% 245,28 81,76 89 355 0,48 € 0,46 € 0,44 € 0,42 € 0,41 € 0,39 € 0,37 € 0,35 € 0,33 € 0,32 € 0,30 € 0,28 € 0,26 € 0,24 € 0,22 € 0,21 € 0,19 € 0,11 € 0,02 € 80% 280,32 93,44 102 120 0,48 € 0,46 € 0,44 € 0,42 € 0,40 € 0,39 € 0,37 € 0,35 € 0,33 € 0,31 € 0,29 € 0,28 € 0,26 € 0,24 € 0,22 € 0,20 € 0,18 € 0,11 € 0,02 € 90% 315,36 105,12 114 885 0,47 € 0,46 € 0,44 € 0,42 € 0,40 € 0,38 € 0,37 € 0,35 € 0,33 € 0,31 € 0,29 € 0,27 € 0,26 € 0,24 € 0,22 € 0,20 € 0,18 € 0,11 € 0,02 € Hypothèses : investissement 8 000 € (presses, filtre et cuves) amortissement 7 ans, capacité 40 kg/h Tableau n°22 : capacité de transformation (ha de colza ou litre d’HVP) des presses les plus courantes en fonction du taux d’utilisation capacité de pressage (kg/h) 8 8h/j pdt 110j ou 36j 24h/24 110j 24h/24 6mois 24h/24 24h/24 328j/an 18 40 100 Taux d’utilisation ha litres ha litres ha litres ha litres 10% 20% 30% 70% 80% 90% 2 5 7 9 12 14 16 19 21 2 539 5 078 7 617 10 157 12 696 15 235 17 774 20 313 22 852 5 11 16 21 26 32 37 42 47 5 713 11 426 17 139 22 852 28 565 34 278 39 991 45 704 51 417 12 23 35 47 58 70 82 93 105 12 696 25 391 38 087 50 783 63 478 76 174 88 870 101 565 114 261 29 58 88 117 146 175 204 234 263 31 739 63 478 95 217 126 957 158 696 190 435 222 174 253 913 285 652 100% 23 25 391 53 57 130 117 126 957 292 317 391 40% 50% 60% Tableau n°23 : prix de revient de l’HVP sur un projet de 6 500L Investissement (taby 40a) + filtre grifo + cuves (€) 4200 Prix colza (€/t) Prix du tourteau (€/t) 200 120 Projet HVP 6 500 L Amortissement 7 ans linéaire (€/t) Par ha 600 100 Quantité de graine (t) 18 3 Litrage produit (L) 6500 1087 Coût de trituration (€/t de graine) 55,2 9,2 Dont Electricité 31,2 5,2 Entretien divers Prix de revient (€/L HT et H MO) 24 4 Prix du fuel (€/L HT) 0,5 Variation financière annuelle du projet (€) Nombre d’heures rémunérées permises (20 €/h) 0,43 0,5 423,5 70,6 21,15 L’HVP une rentabilité au cas par cas 6. 2. DIMENSIONNEMENT ET VALORISATION DU TOURTEAU : 2 FACTEURS CLÉS 6. 2. 1. Dimensionnement Les presses disponibles pour la production d’HVP permettent, selon les constructeurs, un fonctionnement 24 h / 24. En fonction de la capacité de la presse, il est possible de déterminer un prix de revient selon un taux d’utilisation (tableau n°21). Ce taux permet de voir qu’un investissement individuel (35 t de graines produisant 12 765 L) utiliserait moins de 10 % de la capacité théorique d’une presse de 40 kg/h (soit 36 jours de fonctionnement dans l’année). Il est possible d’étaler le travail (par exemple, 9 jours de fonctionnement/trimestre), afin d’ajuster la production en fonction de la consommation du tourteau, sa conservation étant limitée à trois mois. L’augmentation des quantités triturées (achat à plusieurs), permet d’accroître le taux d’utilisation du matériel et ainsi d’améliorer la rentabilité. Pour un prix de tourteau à 110 €/t, entre les taux d’utilisation de 10 % et de 30 %, le prix de revient varie, dans cet exemple, de 0,10 €/t. Le tableau n°22 généralise ces informations pour les capacités de presse les plus courantes. Il est nécessaire de réfléchir au dimensionnement de l’atelier en fonction des surfaces disponibles, du besoin en huile, et du temps à y consacrer. 6. 2. 2. Prix du tourteau Dans le cas d’un projet d’investissement pour la fabrication d’HVP sans disposer de débouchés pour le tourteau (élevage), on peut se baser sur une vente à un prix de marché. Dans ce cas de figure, il n’est nullement tenu compte de l’aspect qualitatif du tourteau dans son prix. En revanche, dans le cas d’une exploitation valorisant en direct le tourteau (dans son élevage), le prix du tourteau est un prix de substitution, celui-ci peut être plus important et peut ainsi améliorer la rentabilité. La matrice de prix de revient (tableau n°21) permet également d’observer l’influence de la valorisation du tourteau sur la rentabilité du projet. On rappelle qu’une variation de 10 €/t de tourteau fait varier le prix de revient de 2,19 cts d’euros/L. L’équilibre financier (prix HVP égal à celui du fuel) s’obtient, sans prendre en compte la main d’œuvre, pour un taux d’utilisation de 10 %, avec un prix du tourteau de 110 €/t. Au-dessus de ce prix le projet hors main d’œuvre semble rentable. Ces résultats sont à relativiser car le temps de travail n’est pas pris en compte dans le calcul du prix de revient. Chaque utilisateur essaie d’adapter l’atelier au mieux sur son exploitation, et l’estimation du temps passé pour l’atelier est difficile. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 47 Tableau n°24 : retour sur investissement en fonction de la valorisation du tourteau Prix du tourteau Retour sur investissement €/t années 110 13,8 120 9,9 130 7,7 140 6,3 150 5,4 160 4,7 170 4,1 L’HVP une rentabilité au cas par cas Le prix de la graine influence la rentabilité du projet (une variation de 10 €/t du prix du colza fait varier dans le même sens le prix de revient de l’huile de 3,28 cts d’euros). Il est impossible de jouer sur le prix de la graine de colza. En revanche, il est envisageable de jouer sur celui du tourteau. La recherche de marchés locaux (voisins éleveurs…), plus sensible à l’aspect qualitatif, permettrait de dégager une plus-value sur le tourteau. Les deux cas de figure développés ci-après illustrent ces propos. 6. 3. CALCUL DU PRIX DE REVIENT DE L’HVP POUR UN PROJET CARBURANT Projet Cas d’une exploitation voulant produire son carburant, sans valorisation directe du tourteau Hypothèses • besoin de 6 500 L d’huile en substitution d’1/3 du fuel • surface nécessaire 6 ha • production de 12 t de tourteau • Capacité de presse de 18 kg/h • Investissement total 4 200 € • Prix du fuel 0,5 €/l HT Le choix d’une production de 6 500 L est un projet assez courant des agriculteurs. Cela permet de commencer avec une petite quantité et d’utiliser 30 % d’HVP dans les moteurs pour éviter toute modification. Le tableau n°23 présente le prix de revient de ce projet. Le prix de revient de l’HVP dans ce cas précis est de 0,43 €/L HT et hors main d’œuvre. Si la main d’œuvre n’est pas comptabilisée le gain est de 423,5 €/an. Ce gain de 0,07 €/L par rapport au prix du fuel permet un retour sur investissement de 9,9 ans : Investissement / gain par an = délai de retour sur investissement Celui-ci sera fortement réduit avec une valorisation plus importante du tourteau (tableau n°24). En investissant dans une presse de plus grosse capacité, la rentabilité diminue, pour une presse 40 kg/h à 6 100 € le prix de revient serait de 0,50 €/L HT et hors main d'oeuvre (HMO). Il n’y a donc pas suffisamment de gain pour rémunérer le travail. En revanche, l’investissement à plusieurs permet des économies d’échelle. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 48 Tableau 25 : Alimentation des porcs Matières Sèches Energie Nette c Energie Digestible Cellulose Matières Grasses Acides Linoléique C18:2 Gras Linolénique C18:3 Matières Azotés M.A.T Lysine Méthionine Meth. + Cyst. Thréonine Tryptophane Prix d'intérêt % Mj Kcal g g g Total Digestible Total Digestible Total Digestible Total Digestible Total Digestible Porc charcutier remplace huile Porc Charcutier hors huile Tourteau de Colza pression 91 % 11,1 3 802 98 218 38 18 270 14,4 10,8 5,5 4,8 12,1 10,1 11,6 8,7 3,3 2,6 209 154 Porcelet 2ème âge Porc charcutier Truies 10 % 17 % 10 % Sources : AIRFAF Tableau n°26 : Capacité minimale de presse pour un besoin annuel défini (kg/h) MODULE : Fréquence d'utilisation de la presse 1cycle / 1cycle / 1 cycle 1 cycle 1cycle / 1 cycle 1 cycle sem 2 sem /mois / 2 mois 3 mois / 6 mois par an Nombre annuel de cycles 52,00 Quantité à traiter par cycle 1 050 MODULE : Durée du cycle 1 jour 8 h 8 131 1 jour 24h 24 44 1jour 1/2 36 29 2 jours 48 22 2,5 jours 60 18 1 semaine 168 6 2 semaines 336 1 mois 732 2 mois 1 464 3 mois 2 196 5 mois 3 660 6 mois 4 380 11 mois 8 028 12 mois 8 760 26,00 2 100 12,00 4 550 263 88 58 44 35 13 6 569 190 126 95 76 27 14 6 6,00 4,00 2,00 1,00 9 100 13 650 27 300 54 600 1 138 379 253 190 152 54 27 12 6 1 706 569 379 284 228 81 41 19 9 6 3 413 1 138 758 569 455 163 81 37 19 12 7 6 6 825 2 275 1 517 1 138 910 325 163 75 37 25 15 12 7 6 L’HVP une rentabilité au cas par cas 6. 4. CALCUL DU PRIX DE REVIENT DE L’HVP POUR UN PROJET TOURTEAU Projet Cas d’un éleveur de porcs souhaitant fabriquer son tourteau et utiliser l’huile en carburant et combustible agricole. Hypothèses Le choix est porté sur un élevage de porcs naisseur-engraisseur de 100 truies, avec 2,3 bandes/an. Le choix de 100 s’est fait pour des simplifications de calculs. Il est à noter qu’en région centre, 69 % des élevages ont moins de 100 truies41. Le niveau d’incorporation du tourteau de colza fermier dans la ration a été défini par l’AIRFAF (tableau n°25). Le rôle anti-poussière joué par l’huile dans ce tourteau permet d’éviter l’ajout d’huile dans la ration. Le prix de substitution de ce tourteau (18 % de MG) est calculé à 209 €/t42. Les besoins annuels en tourteaux seront de 36,4 t, la surface nécessaire de 18,2 ha et la quantité d’HVP produite sera de 19 783 L. La surface nécessaire laisse présager une exploitation avec une SAU minimum de 91 ha (la surface de colza ne pouvant dépasser 20 ). Nombre par bande Stade Consommation Tourteau Quantité d'aliment colza de tourteau fermier colza (kg/j/animal) (%) (kg/stade) Truie Gestante 2,90 3,5 Truie Allaitante 6,00 7,0 1 080 2ème âge 0,67 4,5 1 143 1 026 Porc Engraissement 2,15 5,0 12 340 100 2 343 Les besoins en tourteaux sur une semaine seront de 700 kg. Le choix du matériel portera sur la capacité de pressage (au moins 1 050 kg de graines/semaines) et le rythme de production souhaité (pour bénéficier d’un tourteau non ranci) et correspondre aux plages de disponibilité en temps de l’éleveur. Le tableau n°26 permet d’approcher la capacité horaire minimale de la presse en fonction de ces critères. La zone violette est une zone non exploitable du fait du délai de conservation du tourteau (< 3 mois). La zone grise est une zone correspondant à un investissement inadapté pour ce projet (> 100 kg/h). 41 Chambre d’Agriculture. Résultats technico-économiques des élevages en Région Centre. Porc. 2005 42 MEZIERE G. 2004, Valorisation de la graine de colza par pressage. AIRFAF de Haute Normandie bulletin n°10. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 49 Tableau n°27 : Comparaison de différents Investissements Besoin en tourteaux (kg) Surface nécessaire (ha) Quantité de graine de colza (kg) Quantité d’HVP produite (L) 36 400 18,20 54 600 19 783 Matériel utilisé Taux d’utilisation Investissement presse (€) Filtre Grifo (€) Cuves (€) 5x110 € TOTAL des investissements (€) Amortissement linéaire sur 7 ans (€/an) Total charges de l’atelier (€/an hors MO) Total charges de l’atelier (€/q de graine) Dont Electricité (€/q de graine) Entretien (€/q de graine) 2 TÄBY 40a 1 TÄBY 55 1 Oléane 1 Reinartz AP08 2x2 742 900 550 6 934 991 1 326 2,43 0,121 0,266 6 100 900 550 7 550 1 079 1 207 2,21 0,103 0,133 5 335 900 550 6 735 962 1 327 2,43 0,120 0,533 13 100 900 550 14 550 2 078 1 747 4,08 0,275 ND Prix de revient de l’HVP (209 €/t tourteau) Prix de revient de l’HVP (120 €/t tourteau) Prix du fuel Gain (€/L) huile/fuel 0,23 0,40 0,5 0,27 0,23 0,40 0,5 0,27 0,23 0,39 0,5 0,27 0,28 0,44 0,5 0,06 Gain annuel total € Retour sur investissement Nb d’heures de travail rémunérées (20 €/h) 5 341 1,28 ans 267 5 341 1,41 ans 267 5 341 1,26 ans 267 1 187 12,26 ans 59 L’HVP une rentabilité au cas par cas Le choix d’un cycle de 2,5 jours de fonctionnement toutes les 2 semaines peut être judicieux. On préfèrera un cycle par quinzaine à un cycle par semaine de manière à réduire le nombre de nettoyages requis à la fin de chaque cycle. Pour un besoin de capacité de 35 kg/h, on peut s’interroger sur l’opportunité d’acquérir 2 petites presses plutôt qu’une presse de 40 kg/h. Un montage en ligne de l’approvisionnement en graine est tout à fait réalisable, ainsi que la collecte d’huile par une gouttière, sans investissement supplémentaire. Le tableau n°27 permet de comparer les deux projets avec des modèles de presses différents. En terme d’investissement, le prix de la presse Reinartz est plus élevé (plus du double des autres). Son prix limite son utilisation. En ce qui concerne les autres presses, les prix sont sensiblement identiques, la presse Oléane est moins chère à l’investissement, mais les frais d’entretien sont plus élevés (coût de remplacement de la vis et de la cage). Dans l’exemple pris, les presses ne fonctionnent qu’à 17 % de leur capacité théorique. Le prix de revient de l’HVP est donc identique quel que soit l’investissement (2 presses de petites capacité ou une plus grosse). Le choix se portera donc sur l'aspect pratique des systèmes. L’investissement dans une seule presse diminue les coûts et le temps d’entretien, mais la présence de 2 presses permet d’avoir une sécurité d’approvisionnement minimum d’aliment en cas de panne et une plus grande flexibilité dans l’utilisation. Les volumes nécessaires en tourteaux pour un élevage en porcs rendent le projet économiquement intéressant. La substitution d’aliment et l’effet anti-poussière permettent de bien valoriser le coproduit et de diminuer le prix de revient du produit principal (l’HVP). Chaque exploitation est un cas particulier auquel il est nécessaire d’adapter les calculs. Ce qui est rentable sur une exploitation ne l’est pas forcément sur une autre. Pour aider Conseillers et Agriculteurs à mieux appréhender la dimension et l’intérêt économique des projets, des outils informatisés, adaptables à chaque cas de figure, ont été conçus parallèlement à ce mémoire : feuille de calcul du prix de revient, dimensionnement et choix de matériel. 6. 5. VALORISATION THERMIQUE DES PRODUITS DE PRESSAGE L’HVP peut également être utilisée comme combustible. Dans ce cas, on compare son prix de revient au prix du FOD (fuel-oil domestique), soit le prix du fuel agricole TTC (environ 0,60 €/L). Le prix de l’HVP est plus facilement compétitif mais l’investissement nécessaire pour convertir une chaudière fuel à l’HVP limite son intérêt. Un brûleur spécial HVP coûte deux fois plus cher (2 000 €) qu’un brûleur à fuel. Aussi, est-il intéressant de comparer cette possibilité de valorisation thermique de l’HVP à d’autres types de combustibles, y compris le tourteau. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 50 Tableau n°28 : Prix énergétique de différents combustibles kcal/kg Valorisation de l’énergie du kW/kg combustible au prix du fuel €/kg Fuel Domestique 10 200 11,80 Bûche Hêtre 20% humidité 3 510 Blé (grain) kg de produit / L de fuel kg / kW 0,595 0,85 0,085 0,50 4,07 0,205 2,44 0,246 3 590 4,16 0,209 2,38 Paille (blé) 3 440 3,99 0,201 colza (grain) 5 870 6,81 Tourteau de colza 5 313 huile de colza 9 200 prix indicatif € / unité kg/unité prix du kW L 1,19 0,042 40,00 m3 450 0,022 0,240 9,50 q 100 0,023 2,48 0,251 30,00 t 1 000 0,008 0,343 1,46 0,147 21,00 q 100 0,031 6,16 0,310 1,61 0,162 110,00 t 100 0,018 10,70 0,537 0,93 0,093 0,50 L 1,09 0,043 L’HVP une rentabilité au cas par cas Le tourteau gras de colza contient de l’huile dont le pouvoir calorifique peut être valorisé. Les agriculteurs souhaitant utiliser l’HVP sur leur exploitation mais ne disposant pas de débouché pour le tourteau peuvent le valoriser sous forme de combustible, certaines chaudières polycombustibles le permettant (source constructeur). Le tableau 28 permet une comparaison de différents combustibles. On voit ici que son intérêt énergétique de l’huile est limité face à d’autres combustibles tels que les céréales, le bois, ou bien le tourteau de colza. Il existe des chaudières polycombustibles, pouvant, selon les constructeurs utiliser le tourteau en tant que combustible de chauffage. Si l’on valorise l’énergie contenue dans le tourteau au prix de l’énergie valorisée par le fuel (0,042 €/kW), le prix d’intérêt du tourteau est de 310 €/t. Cette hypothèse ne tient pas compte de la manutention, de l’investissement et de l’impact que peut avoir la combustion de tourteau sur la chaudière, ni des éventuels rejets de polluants dans les fumées. De plus, on peut supposer certains inconvénients liés à la forte teneur en matière grasse du tourteau, comme des problèmes de durée de conservation (moisissures ?) ou de tenue du produit (prise en masse). L’alimentation de ce type de chaudière se faisant principalement par vis dessileuse, on peut aussi envisager des problèmes d’ordre mécanique (bourrage…). L’Europe étant déficitaire en protéines, la valorisation des tourteaux en combustible peut paraître totalement aberrante aux yeux de la filière. Néanmoins à l’échelle microéconomique la question semble pertinente. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 51 Graphique n°13 Pourcentage de colza sur les terres arables en région Centre 12 17 7 14 12 9 Cher Eure et Loir Indre Indre et Loire Loire et cher Loiret Centre 16 Tableau n°29 : surface en colza dans la région Centre colza dont non alimentaire tournesol terres arables % colza % tournesol Cher 55 700 10 500 22 800 330 776 17 7 Eure-et-Loir 60 000 17 500 600 438 120 14 0 Indre 50 100 8 900 20 600 321 255 16 6 Indre-et-Loire Loir-et-cher 29 100 32 350 3 000 6 900 27 500 9 500 309 928 271 522 9 12 9 3 Sources : Agri’repères, Agreste Centre édition 2004 Loiret 26 500 6 000 11 500 355 752 7 3 Centre 253 750 52 800 92 500 2 077 353 12 4 Quelles exploitations sont le mieux adaptées à l’HVP ? 7. QUELLES EXPLOITATIONS SONT LES MIEUX ADAPTÉES À L’HVP ? L’utilisation de l’HVP en tant que biocarburant et/ou biocombustible, nécessite des conditions techniques et économiques particulières. De nombreuses variables jouent sur l’intérêt économique de cet atelier. La rentabilité du système implique la valorisation du tourteau, soit par autoconsommation (alimentation animale ou combustible) soit par vente entre agriculteurs (moyennant un prix de vente satisfaisant acheteur et vendeur). Schématiquement, en région Centre, deux cas s’opposent : • Le cultivateur qui valorise techniquement l’huile carburant (forte consommation, pleine puissance moteur…) et pour qui le tourteau risque de réduire l’intérêt économique, à moins de trouver une valorisation intéressante. • L’éleveur pour qui le tourteau est bien valorisé mais dont les quantités et les plages d’utilisation de l’HVP sont limitées (moindre consommation, tracteur de cours de ferme…). Les multiples possibilités d’utilisation de l’HVP (pure ou en mélange et sur tout ou partie du parc moteur) en tant que carburant rendent difficile la sectorisation des exploitations. En effet, cet usage étant à définir au cas par cas, il serait réducteur de faire une typologie classant les exploitations pouvant utiliser l’HVP et celles ne le pouvant pas. Ces deux grands cas type correspondent généralement à des zones géographiques distinctes (carte n°1). Il serait intéressant de mettre en relation les éleveurs demandeurs de tourteau fermier et les cultivateurs utilisant de l’huile. Quelques cultivateurs des zones de grandes cultures souhaitent mettre en place ce système et sont donc à la recherche d’éleveurs. Des impératifs de délai de livraison (contraint par les délais de stockage du tourteau) sont à prévoir, ainsi que des quantités minimales livrées (pour rentabiliser les livraisons). Les contraintes agronomiques de la culture de colza limitent le retour dans la rotation à 5 ans. La surface maximale de colza sur l’exploitation ne doit pas excéder 20 % de la SAU. Le graphique n°13 et le tableau n°29 nous montrent la marge de manœuvre dont chaque département dispose, il est encore possible de doubler les surfaces en colza (excepté pour le Cher qui est à 17 % de colza). Là encore, la situation est à regarder au cas par cas. Par ailleurs, le colza pressé sur l’exploitation peut venir en substitution du colza industriel ou alimentaire. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 52 Relativisation et critique de la méthode 8. RELATIVISATION ET CRITIQUE DE LA MÉTHODE Une part importante du travail mené dans le cadre de ce mémoire a consisté à collecter, recouper et synthétiser les informations issues d’expériences éparses (ressentis des agriculteurs utilisant des presses, essais menés par divers organismes, informations des constructeurs…). L’engouement pour le sujet étant récent, on peut déplorer le manque de données fiables, non basées sur des retours d’expériences particulières mais résultats d’expérimentations aux protocoles rigoureux. Ainsi, en l’absence de résultats techniques fiables et de recul par rapport à l’utilisation de ces outils, il a été choisi d’utiliser les données techniques indiquées par les constructeurs et revendeurs de matériel (capacité de presse, usure du matériel). Il est néanmoins vraisemblable que pour optimiser la qualité de l’huile, il faille utiliser la presse légèrement en deçà de sa capacité maximale (à 80 %, c’est à dire ne presser que 16 kg/h si la capacité maximale est de 20 kg/h). Ce faisant, le prix de revient serait supérieur (augmentation de la consommation d’électricité et de l’amortissement du matériel par unité pressée). De même, la non prise en compte de la main d’œuvre fausse partiellement les résultats. En l’absence d’évaluation rigoureuse, il a été choisi de proposer un prix de revient hors main d’œuvre et d’en déduire le temps pouvant être rémunéré par les gains. Aussi, dans la continuité de ce mémoire et pour affiner la connaissance des matériels, il pourrait être proposé de mettre en place un protocole rigoureux de mesures sur différentes presses et pour divers réglages. Le protocole devrait comprendre : • une évaluation de la qualité des graines à presser • un relevé précis des réglages des presses • une mesure de débit • une évaluation de la qualité des huiles et des tourteaux sortis de presse et de leur évolution dans le temps. De qualités distinctes, les huiles finement caractérisées pourraient être utilisées à la comparaison des performances des filtres, une part de chaque type d’huile étant filtrée par des techniques distinctes et caractérisée en sortie. L’évaluation des temps de travaux pourrait être réalisée au moyen de relevés systématiques chez divers utilisateurs, après caractérisation du système. Les changements réglementaires attendus pour 2006 (la loi d’orientation agricole prévoit l’autorisation de production et d’autoconsommation de l’HVP sur les exploitations agricoles) devraient permettre une mobilisation plus concertée (y compris avec les pouvoirs publics) autour de la thématique. De nombreux organismes para-agricoles souhaitent participer à l’acquisition ou à la diffusion de l’information sur l’HVP. La difficulté d’échange d’informations entre les structures n’aide pas à Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 53 Relativisation et critique de la méthode l’avancement du sujet. Parallèlement à la réalisation de ce mémoire, la mise en place d’un groupe de travail régional sur les énergies renouvelables a permis un meilleur partage des informations au sein des structures participantes. Les valeurs de prix du colza utilisé dans les simulations sont basées sur les prix de marché actuels (soit 200 €/t). Toutefois, en enlevant la part des intermédiaires, il est possible que l’agriculteur ne soit payé que 170 €/t, ce qui rend d’autant plus attractive la transformation du colza à la ferme. Le mémoire présente des études de cas figées et théoriques. Des tableaux ou données plus générales permettent de mesurer les grandes lignes de la rentabilité des projets (influence du prix du tourteau et de la graine, taux d’utilisation). La réalisation d’une feuille de calcul permet l’adaptation des calculs aux paramètres propres à chaque exploitation et matériel, y compris les prix de vente des produits. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 54 CONCLUSION Alors que les consciences s’éveillent au risque de réchauffement climatique et à la nécessité de trouver des alternatives à l’exploitation des produits fossiles, l’intérêt et le dynamisme que manifestent les agriculteurs pour la production d’huile végétale pure pour des usages de biocarburant et biocombustible s’amplifient. La flambée récente des coûts des carburants les conforte dans cette voie. Les efforts des agriculteurs pour prouver et justifier l’intérêt de cette utilisation des oléagineux (alors même que la pratique est actuellement interdite en France) et la politique de promotion des biocarburants menée par Bruxelles se traduisent aujourd’hui par la prise en compte de l’HVP dans le projet de loi d’orientation agricole. La production et l’autoconsommation d’HVP par les agriculteurs pourraient être autorisées dès 2006, d’autres marchés pourtant convoités (engins de travaux publics ou de transports, véhicules particuliers) en restent écartés. L’un des freins au développement de l’HVP en région Centre pourrait être la dissociation entre les zones de consommation des tourteaux et les zones de grandes cultures où le potentiel d’utilisation de l’huile est le plus grand. De plus en plus sollicitée, la Chambre régionale d’agriculture du Centre a souhaité se doter de moyens pour accompagner les porteurs de projet dans leur démarche. Les données synthétisées dans ce mémoire et les outils développés l’y aideront. Moins raffinée, plus visqueuse et moins inflammable que l’Ester Méthylique d’Huile Végétale et que le fuel, l’Huile Végétale Pure doit en effet faire l’objet d’attention particulière lors de sa production et de son utilisation. La rentabilité de l’HVP semble acquise actuellement (montée du cours du pétrole, cours du colza relativement bas) pour des unités dont le dimensionnement a été bien réfléchi et pour lesquelles la valorisation du tourteau est assurée. Toutefois, l’attrait du gain ne doit pas faire s’effacer les limites d’utilisation de ce carburant. La faisabilité technique de la carburation à l’HVP n’est plus à démontrer. Pour être acceptée, notamment auprès des concessionnaires ou assureurs, l’HVP doit néanmoins encore pouvoir répondre à un standard de qualité. La pérennité du système face à l’évolution technologique des moteurs peut quant à elle poser question, d’autant que les constructeurs automobiles orientent leurs travaux sur les biocarburants de deuxième génération et non sur l’HVP. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 55 Nous avons montré que la valorisation de l’huile en tant que biocombustible ne semble pas être la solution la plus pertinente comparativement à d’autres ressources disponibles pour l’agriculteur tel que le bois, la paille, les issus de triages ou encore les tourteaux. Confrontées à une demande sortant de l’ordinaire et à la multiplicité des domaines touchés par ce nouvel atelier, il apparaît que les Chambres d’agriculture ont peiné à désigner les interlocuteurs des porteurs de projets. Ceux-ci sont conseillers élevage, diversification, machinisme ou encore énergies renouvelables. Face à cette nouvelle fonction de producteur d’énergie (énergiculteur), se créent un nouveau métier et un nouveau champ d’acquisition de références pour les organismes agricoles. Mémoire de fin d’études Esitpa Johann Barthélémi Promotion 2000 56