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BIODIÉSEL – TRANSFORMER LE GRAS EN BIOCARBURANT
Il est peu probable que le sport automobile reçoive une médaille vu son caractère peu écologique. Elle
dépend essentiellement de carburants fossiles non renouvelables comme l’essence et les dérivés du
pétrole tels que le nitrométhane (utilisé dans les courses d’accélération). Pourtant, quelques exceptions
sont peut-être en train d’ouvrir une voie écologique dans l’avenir de la course automobile. En septembre
2012, une voiture de course construite par une équipe de l’Utah State University a établi un nouveau
record de vitesse (103 km/h) dans la catégorie des véhicules profilés à petit moteur (longs, bas,
aérodynamiques et personnalisés). La voiture a établi le record officiel en brulant du diésel dérivé du
pétrole, cependant elle a atteint la même vitesse en utilisant du biodiésel renouvelable. C’est en Alberta,
au Canada, que se trouve la première automobile à réaction (voiture de course d’accélération avec un
moteur à réaction) qui ne fonctionne qu’avec du biodiésel, nommée Prairie Gold. Cette voiture à réaction
de 7 500 chevaux-puissance peut atteindre 400 km/h en utilisant du biodiésel fabriqué à partir de l’huile
de colza.
Le biodiésel est un biocarburant liquide renouvelable qui peut être utilisé exactement comme du diésel
de pétrole dans des moteurs à combustion interne à allumage par compression. Tout comme le diésel, le
biodiésel s’enflamme spontanément quand il est mélangé à de l’air comprimé. Les moteurs exploitent
l’énergie libérée pendant la combustion pour propulser le véhicule. Le diésel à base de pétrole est
devenu le principal carburant pour les moteurs à allumage par compression, mais le modèle original,
construit par Rudolph Diesel il y a plus de cent ans, a été conçu pour bruler de l’huile végétale, une
matière première pour le biodiésel moderne.
La clé de la composition chimique du biodiésel, c’est les esters
Le diésel traditionnel est un mélange de chaines hydrocarbonées de différentes longueurs,
généralement de 10 à 18 atomes de carbone par chaine. Le cétane (ou n-hexadécane) est un
hydrocarbure diésel prédominant, sa formule moléculaire est C16H34. (Voir figure 1.) Le biodiésel est
chimiquement semblable au diésel de pétrole, mais il est composé d’esters méthyliques d’acide gras
(EMAG) plutôt que de chaines hydrocarbonées. Les esters sont composés d’un acide organique, dans
ce cas un acide gras, et d’un alcool, dans ce cas le méthanol. Les EMAG (biodiésels) sont
généralement produits à partir de triacylglycérols tirés des graisses animales ou d’huiles végétales. Les
triacylglycérols ont trois molécules d’acide gras fixées sur une molécule de glycérol (un alcool), ils sont
donc une autre sorte d’ester. La réaction de transestérification convertit les esters triacylglycérols en
esters méthyliques d’acide gras. Tout ce qu’il faut pour une réaction de transestérification, c’est un alcool
et un catalyseur chimique. Le méthanol est l’alcool le plus utilisé, et la base d’hydroxyde de sodium est le
catalyseur le plus utilisé. La réaction de base est :
Hydroxyde de sodium
Triacylglycérols + méthanol
Esters méthyliques d’acide gras + glycérol
La figure 1 (page suivante) illustre les formules chimiques de la production de biodiésel de façon plus
détaillée. Le glycérol, aussi appelé glycérine, est le seul sous-produit de la réaction de transestérification.
Dans le cadre de la production commerciale de biodiésel, il est économiquement envisageable de
purifier la glycérine pour en faire d’autres usages. La glycérine est un ingrédient qui entre dans la
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fabrication de nombreux biens de consommation, comme les savons, les lotions pour le corps, les
produits cosmétiques, les bonbons, les boissons gazeuses, la cellophane, la mousse d’uréthane et les
explosifs à la nitroglycérine.
Figure 1 : Composition chimique du biodiésel
A) Résumé du processus de production de biodiésel typique.
B) Description chimique plus détaillée de la réaction de transestérification qui convertit les triacylglycérols
(esters d’acide gras du glycérol) en biodiésel (esters méthyliques d’acide gras, EMAG). Les liaisons
chimiques d’ester sont surlignées en jaune. La production de trois EMAG pour un triacylglycérol se produit
en fait de façon séquentielle pour chacun des trois acides gras.
C) Un EMAG biodiésel typique est affiché à côté d’une chaine hydrocarbonée de diésel de pétrole typique.
L’EMAG est un ester méthylique de l’acide palmitique (palmitate de méthyle), et l’hydrocarbure de diésel
est un cétane (hexadécane).
Les matières premières grasses : de la ferme à la friteuse
Les triacylglycérols sont des constituants de toutes sortes de graisses et d’huiles, qui sont toutes deux
des lipides. Les graisses sont des lipides solides à température ambiante et les huiles sont des lipides
liquides à température ambiante. De nombreuses graisses et huiles sont utilisées en tant que matière
première pour le diésel. Au Canada, les matières premières les plus utilisées sont l’huile de colza, le suif
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et la graisse consistante. Le colza, plante oléagineuse de grande valeur, est cultivé essentiellement
dans l’ouest du Canada. Aux États-Unis, le soja constitue la culture de matière première destinée à la
production de biodiésel la plus répandue. Le suif est de la graisse de bœuf fondue provenant des
abattoirs et des tanneries de cuir. Les autres graisses animales comme le lard de porc ou la graisse de
volaille sont aussi utilisées. La graisse consistante est de l’huile ou de la graisse de cuisson récupérée
provenant des friteuses de restaurant et d’usines de transformation des aliments. Peu importe la source
de la matière biologique, la réaction de transestérification qui génère le biodiésel est la même. Les
usines canadiennes produisent environ 236 millions de litres de biodiésel par année.
Le biodiésel – Un carburant renouvelable dans les stations d’essence partout au Canada
La norme canadienne en matière de carburant renouvelable exige que le diésel contienne en moyenne
2 % de matière renouvelable (depuis 2011), et le biodiésel répond à cette exigence. Les cultures de
colza, les graisses animales et la graisse consistante sont des matières biologiques renouvelables. Le
biodiésel le plus commercialisé est vendu mélangé à du diésel de pétrole, généralement dans une
proportion de 2 à 20 %. Comparable à l’essence à l’éthanol, le diésel qui contient 2 % de biodiésel est
appelé B2. Lorsqu’il contient 20 % de biodiésel, il est appelé B20, et le biodiésel pur est appelé B100.
Contrairement à ce qui se passe pour l’essence à l’éthanol, tous les moteurs diésel modernes peuvent
fonctionner avec n’importe quel mélange de biodiésel, avec de quelques modifications, voire aucune.
L’utilisation de mélanges de haut niveau (supérieurs à B20) demande des durites et des joints différents
puisque le biodiésel est un solvant beaucoup plus puissant que le diésel traditionnel. Les mélanges de
haut niveau risquent également de geler à basse température.
Réductions impressionnantes des gaz à effet de serre grâce au biodiésel
Le transport contribue pour beaucoup aux émissions de gaz à effet de serre (GES); il compte pour 28 %
des émissions au Canada en 2010 (Environnement Canada). Le GES le plus directement associé au
transport est le dioxyde de carbone (CO2). Les carburants fossiles, comme le diésel traditionnel,
emmagasinent du carbone sous forme non renouvelable. Quand ils sont brulés, le CO2, un sous-produit
de la combustion, est relâché et devient un GES dans l’atmosphère. Il est impossible que le carbone
contenu dans le CO2 revienne à sa forme de carburant fossile originale en moins de centaines de
millions d’années.
En revanche, les matières biologiques contenues dans le biodiésel sont des sources de carbone
renouvelables. Les cultures de colza augmentent chaque année, et on continue à faire l’élevage du
bétail. L’avantage des matières premières renouvelables réside dans le fait que le CO2 émis par la
combustion du biodiésel est utilisé la saison suivante par les cultures de colza et de plantes fourragères
pour la photosynthèse. Le carbone est essentiellement recyclé.
Bien sûr, tout comme pour le carburant à l’éthanol, la production de biodiésel utilise des carburants
fossiles à plusieurs de ses étapes. Il faut faire une analyse des cycles de vie pour comprendre à fond
l’impact du biodiésel sur les réductions de GES. Même en prenant en compte les émissions de GES en
amont, le biodiésel est impressionnant. Pour les trois principales matières premières canadiennes (huile
de colza, suif et graisse consistante), les émissions de GES occasionnées par du B100 sont réduites
d’au moins 90 % par rapport à celles produites par le diésel de pétrole. Les réductions de GES avec
l’utilisation du B5 se situent à 4 ou 5 %. (Modèle GHGenius de Ressources naturelles Canada, analyse
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de 2010) Le biodiésel est plus performant que l’éthanol de maïs en matière de réduction de GES, en
grande partie à cause du faible besoin en énergie du processus de transestérification.
Le bilan énergétique du biodiésel : tout est dans la matière première
Le bilan énergétique d’un carburant est la proportion entre la quantité d’énergie libérée par sa
combustion et la quantité d’énergie consommée par sa production. Un bilan énergétique positif signifie
qu’un carburant contient plus d’énergie qu’il n’en a pris à produire. Le diésel traditionnel a un bilan
énergétique de 3,9 à 4,3, ce qui signifie qu’il contient environ quatre fois l’énergie nécessaire à sa
production. Le biodiésel de colza a un bilan énergétique très semblable de 3,9 à 4,2. Le biodiésel de suif
n’est pas tout à fait aussi performant, avec un bilan énergétique d’environ 1,6. La graisse consistante est
largement gagnante dans cette course au bilan énergétique, avec un ratio de 11,1 à 16,1.
Le débat nourriture et carburant – Deuxième partie
L’une des principales critiques au sujet de l’éthanol de maïs utilisé en tant que biodiésel est le
détournement des cultures alimentaires au profit de la production de carburant (voir Documentation sur
l’éthanol de maïs pour plus de détails). En principe, le même débat « nourriture et carburant »
s’applique au biodiésel qui utilise des cultures alimentaires riches en huile, comme le colza ou les
germes de soja, en tant que matières premières. Cependant, l’industrie du biodiésel de colza affirme qu’il
y a généralement des surplus de colza au Canada et que seulement une petite partie des récoltes de
colza est utilisée pour la production de biodiésel. C’est l’éthanol de maïs qui fait l’objet des critiques les
plus négatives, surement parce que le maïs est une céréale de base dans bien des régions du monde et
que l’industrie du carburant à l’éthanol est beaucoup plus imposante que celle du biodiésel.
Tout comme l’éthanol cellulosique est présenté comme une alternative plus responsable que l’éthanol de
maïs, il existe plusieurs matières premières cultivables non alimentaires qui pourraient être utilisées pour
faire du biodiésel. L’huile de cuisine recyclée ou la graisse consistante sont déjà utilisées
commercialement. Le jatropha, une graine oléagineuse non comestible, pourrait avoir un bel avenir en
tant que matière première du biodiésel. Certaines espèces d’algues sont aussi cultivées comme matière
biologique destinée au biodiésel à cause de leur capacité à accumuler rapidement de l’huile. (Voir
Documentation sur le biodiésel algal pour de l’information supplémentaire.)
En apprendre davantage :
Aperçu général sur le biodiésel :
http://oee.rncan.gc.ca/transports/carburants-remplacement/carburants-faits/biodiesel/6785
http://auto.howstuffworks.com/fuel-efficiency/alternative-fuels/biodiesel.htm (Anglais)
http://www.biofleet.net/about-biodiesel-mainmenu-45/about-biodiesel (Anglais)
Détails supplémentaires sur l’aspect chimique de la production de biodiésel :
http://www.collectivebiodiesel.org/presentations/2008presentations/JohnBush_chemistry.pdf (Anglais)
Vidéo au sujet de la production de biodiésel, présentant un fabricant canadien :
http://www.youtube.com/watch?v=xLa83KIaEyw (Anglais)
Références supplémentaires :
Fiche d’information sur le biodiésel de l’Association canadienne des carburants renouvelables :
http://www.greenfuels.org/uploads/documents/biodiesel-fact-sheets.pdf (Anglais)
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Information sur les voitures de course au biodiésel :
http://canola.ab.ca/biodiesel_jet_car_to_race_at_drag_wars_news_08_04_2011.aspx (Anglais)
http://www.usu.edu/science/htm/usu-biofueled-race-car-sets-land-speed-record/ (Anglais)
Liste des usines de biodiésel et de leur matière biologique :
http://www.biodieselmagazine.com/plants/listplants/Canada/ (Anglais)
Rapport technique sur les GES et le bilan énergétique du biodiésel, produit par Modèle GHGenius de
Ressources naturelles Canada: http://www.ghgenius.ca/reports.php (Anglais) (source des émissions de
GES et données sur le bilan énergétique, lien « 2010 Biofuel Analysis », inscription gratuite requise)
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