Énergies renouvelables activité d

Énergies renouvelables
activité d
La NOIX de JATROPHA : à qui bénéficiera l'huile vivante du désert ?
Activité conçue pour les groupes de ST, STE, ATS et SE | 2e année du 2e cycle
DURÉE
APPROXIMATIVE : 50 MINUTES
Lieu : école secondaire ou cégep
DESCRIPTION DE L’ACTIVITÉ
Il est important, lorsque nous travaillons sur une nouvelle forme
d’énergie, de bien évaluer les impacts que pourrait avoir cette
technologie sur les populations et sur l’environnement. Pour bien
comprendre les enjeux des biocarburants et leurs répercussions dans
les pays émergents, nous allons aborder ici le Jatropha curcas, une
plante qui permet la production de biodiesel en milieu aride. À la suite
d'un court exposé et de quelques recherches, vous pourrez prendre
position sur la possible utilisation de cette plante et sur la façon de
la cultiver dans une perspective de développement durable. Puis, vous
aborderez les principes simples de la combustion du biodiesel et de sa
transformation en énergie motrice.
• Comprendre les principes hydrauliques grâce notamment à un
logiciel éducatif.
• Manipuler des pièces mécaniques.
• Concepts requis
- Univers technologique : mécanisme de transmission
du mouvement et mécanisme de transformation du mouvement
(1re année du 2e cycle).
Production attendue
- Univers vivant : étude des populations (2e année du 2e cycle).
- Terre et espace : facteurs influençant la distribution des biomes
(2e année du 2e cycle).
• Fiche de l’élève (texte argumentatif sur l’utilisation de la plante et sur
la façon de la cultiver).
• Concepts prescrits
• Recherche sur la plante de Jatropha curcas.
- Univers vivant : productivité primaire, dynamique
des communautés (perturbations) et empreinte écologique
(STE seulement).
Réalisations concrètes de l’élève
- Terre et espace : ressources énergétiques renouvelables
et non renouvelables et ressources énergétiques (lithosphère).
• Découvrir une nouvelle ressource énergétique et évaluer les impacts que
son exploitation entraînerait.
- Univers technologique : construction et particularités du
mouvement des systèmes de transformation du mouvement.
• Aborder la technique de transformation de l’huile en biodiesel, d’un point
de vue technologique, à l’aide d’un appareillage spécialisé.
• Comprendre le fonctionnement des moteurs diesels pour la
transformation du biodiesel en énergie motrice à l’aide, entre autres,
d’un tracteur miniature.
Activité D La noix de Jatropha : à qui bénéficiera l’huile vivante du désert ?
Ressources prévues dans le contenu
de formation
1
INFORMATIONS ESSENTIELLES
Les biocarburants de première génération peuvent être fabriqués à partir d’huiles extraites de plantes oléagineuses.
Bien que cette façon de produire du biocarburant n’ait généralement pas la meilleure cote environnementale, il serait
possible de produire une biomasse1 riche en huile dans un esprit de développement durable. Il est, entre autres,
envisagé de cultiver ces sources de carburants de façon sensée, en exploitant des noix ou des légumineuses inusitées.
Dans le cas des pays d’Afrique subsaharienne par exemple, les sols sont souvent très pauvres et les paysans ont peu
de moyens pour se procurer du carburant commercial. Faire fonctionner des pompes d’irrigation ou des instruments
aratoires motorisés devient pour eux un véritable défi! De plus, le pâturage incontrôlé des éleveurs de bétail cause
beaucoup de dommages aux cultures.
Cultivateurs sénégalais débroussa
illant leur champ.
Dans ces pays, une plante apparemment anodine pourrait avoir un avenir prometteur si elle était utilisée intelligemment.
Le Jatropha curcas est un arbuste qui porte des feuilles et des noix non comestibles (même toxiques !), que les animaux
domestiques et sauvages évitent. En plantant des haies de ce végétal autour des espaces cultivés, les paysans
pourraient contrôler les incursions des bêtes dans leurs potagers et leurs cultures. La beauté du procédé, en ce qui
nous concerne, est que les noix produites par le jatropha sont très riches en huile (environ 30 % du poids de la noix) et
qu’il est possible de transformer cette huile en biodiesel ! De plus, le Jatropha curas est très résistant à la sécheresse,
aux parasites et ne nécessite qu’un sol peu fertile. Dans certaines conditions, c’est une des plantes qui donne le meilleur
rendement en biocarburant, même en la comparant au soya, au maïs ou aux autres plantes couramment utilisées
pour produire du biocarburant, et ce, sans avoir leur fragilité et leurs exigences.
1
La biomasse est une certaine quantité de matière biologique produite pour une utilisation humaine, comme ici pour faire du biodiesel.
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Pour avoir plus d’informations sur la plante et son utilisation, nous vous recommandons de consulter
les sites suivants :
Journey to forever. (2012). <http://journeytoforever.org/biofuel.html>. Consulté le 31 mars 2012. (en anglais seulement);
Les agrocarburants, ça ne nourrit pas son monde. (s.d.). Les agrocarburants. Site téléaccessible à l’adresse
<http://www.agrocarb.fr/les-agrocarburants.php>. Consulté le 31 mars 2012;
Sciences et avenir. (2007). La production d’essence verte périlleuse pour l’Inde et la Chine. Site téléaccessible
à l’adresse <http://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/20071011.OBS9300/la-production-d-rsquo-essence-verte-perilleuse-pour-l-rsquo-inde-et-la-chine.html>. Consulté le 31 mars 2012;
Sciences et avenir. (2012). La course au biocarburant pour l'aviation s'accélère. Site téléaccessible à
l’adresse <http://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/20120326.AFP1400/la-course-au-biocarburant
-pour-l-aviation-s-accelere.html>. Consulté le 31 mars 2012;
Vesperi, M. (2007). Jatropha, le biocarburant venu du désert. Site téléaccessible à l’adresse
<http://www.zdnet.fr/actualites/jatropha-le-biocarburant-venu-du-desert-39367546.htm>. Consulté le 31 mars 2012.
MATÉRIEL
Un projecteur et un ordinateur relié au réseau Internet sont nécessaires pour les présentations.
Des appareils motorisés (préférablement démontables ou manipulables) sont utilisés pour
la démonstration :
• Petits moteurs
• Tracteur
EXPOSÉ SUR LE JATROPHA CURCAS
Dans les minutes qui suivent, vous participerez à un exposé suivi d’une discussion sur l’utilisation du Jatropha curcas
pour la production de biodiesel. Prenez des notes et conservez vos réflexions sur la Fiche de l’élève, à l’endroit
prévu à cet effet.
L’exposé abordera entre autres, mais non exclusivement, les notions qui suivent.
Ces informations ont été tirées du site Internet de l’encyclopédie libre Wikipédia. Elles sont ainsi facilement
accessibles et libres d’accès pour plus de détails.
• L’huile de jatropha est une huile végétale extraite des graines du Jatropha curcas, un arbuste originaire
d'Amérique centrale et qui s'est répandu en Afrique et en Asie;
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• L'arbre peut être utilisé comme haie pour délimiter les parcelles des agriculteurs. Les graines de jatropha
ne sont pas comestibles. L'arbre est réputé capable de se développer sur n’importe quel type de sol (même
ceux impropres aux cultures humaines) et ne nécessite aucun apport supplémentaire en eau;
•
L’huile n’est pas comestible, voire
toxique, à cause de sa teneur en
ester phorbélique, mais c’est
un excellent biocarburant, huile
lampante et matière première pour
la production de savon;
•
L’huile extraite des graines de
jatropha produit une huile qui
peut être utilisée après raffinage
par un véhicule diesel standard.
Les résidus peuvent être utilisés
soit par une centrale électrique
fonctionnant à partir de biomasse,
soit comme engrais naturel
épandu sur les champs;
•
Cette plante a un rendement à
l’hectare quatre fois supérieur au
soja et plus de dix fois supérieur
au maïs. Un hectare de jatropha
produit environ 1 900 litres de
carburant dans de bonnes
conditions (c'est-à-dire sur un
sol assez riche et irrigué, là où
il peut entrer en concurrence
avec les cultures alimentaires
traditionnelles), ce qui fait une
densité de puissance de
0,22 W/m2. Lorsqu'on cultive
le jatropha sur un sol considéré
comme inculte (où il n'entre pas
en concurrence avec les cultures
alimentaires), son rendement
Champ cultivé typique des pays d'A
tombe à moins de 600 litres de
frique subsaharienne.
carburant par hectare, ce qui
fait une densité de puissance
produite d'environ 0,06 W/m2
(à titre de comparaison, sur un bon site de désert tropical, une centrale solaire qui produit de l'électricité
atteint, voire dépasse, 10 W/m2 en moyenne sur l'année);
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•
Selon les ONG ActionAid Kenya et Peuples solidaires France, environ 30 000 hectares de forêts et
20 000 hectares de milieux naturels ou cultivés étaient en cours de destruction, en moitié d'année 2010,
pour y installer des plantations industrielles de jatropha à fin de production d'agrocarburant au Kenya dans
la région côtière de Malindi par l'entreprise Kenya Jatropha Energy Limited, et cela, sans consultation
des communautés pourtant demandée par la Constitution et les lois de la République du Kenya. Les terres
sont louées au prix dérisoire de 2 €/ha/an. Selon ActionAid Kenya, relayée par Agir ici, environ
« 20 000 personnes seraient affectées et éventuellement déplacées. Parmi elles, de nombreux paysans dont
les productions vivrières nourrissent la population et une communauté indigène, les Wa Sanya, qui vit
de la chasse et de la cueillette ».
TRANSFORMATION DU BIOCARBURANT EN PUISSANCE MOTRICE
Vous assisterez maintenant à un exposé et à des manipulations portant sur la transformation de l’énergie
chimique des biocarburants en énergie mécanique. Écoutez bien l’exposé puis, observez ou manipulez
attentivement les pièces ou appareils disponibles. Les questions sur la Fiche de l’élève permettront
d’approfondir votre réflexion.
• Présentation d’un moteur à combustion (tracteur, appareil motorisé).
• Présentation du réacteur à transestérification.
• Combustion du biodiesel, principe de fonctionnement d’un moteur diesel (vidéo sur Internet).
• http://www.youtube.com/watch?v=1hamvuWLomc.
• http://www.youtube.com/watch?v=r96tepCk17w&feature=related.
• Pompe à piston : http://www.youtube.com/watch?v=CksSdoG0w44&feature=related.
Transformation en énergie hydraulique et motrice pour faire avancer le minitracteur, principes hydrauliques
mis en cause et manipulation de pièces mécaniques.
• Moteur gérotor :
http://www.youtube.com/watch?v=Gw5ktE-ZZZU&feature=related.
Les questions 3 et 4 sont reliées à cette section sur la transformation
du biocarburant en puissance motrice.
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NOMS :
FICHE DE L’ÉLÈVE
PERSPECTIVES D’EMPLOI
Si vous avez aimé l’exposé et les enjeux soulevés par la culture du jatropha, le développement international, social et
environnemental vous intéressent. Plusieurs orientations de carrières et programmes de formations offrent des volets
ou des projets qui pourraient vous rejoindre. Si vous avez apprécié les démonstrations sur la puissance motrice,
le domaine de l’ingénierie mécanique vous intéresse. Des carrières en tant que technicien en techniques de génie
mécanique, de technicien en maintenance industrielle ou d’ingénieur en génie mécanique pourraient être des
cheminements d’avenir pour vous.
OBSERVATIONS
Complétez ce schéma, notez vos commentaires et réflexions sur ce dernier ainsi que dans l’espace plus bas prévu
à cet effet.
LES UTILISATEURS
DE L’ÉNERGIE
UTILISATION DE
L’ÉNERGIE NON
RENOUVELABLE,
SON IMPACT
LES TYPES
D’ÉNERGIES
UTILISÉES
ÉNERGIES
RENOUVELABLES
DÉFINITION
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SOURCES
D’ÉNERGIES
RENOUVELABLES
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LES PAYS QUI
CONSOMMENT
LE PLUS
LES PAYS
LES PLUS
DÉVELOPPÉS
EN ÉNERGIES
RENOUVELABLES
IMPACTS LIÉS
À L’UTILISATION
DE L’ÉNERGIE
RENOUVELABLE
1. Qu’est-ce qu’une énergie renouvelable ?
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2.
Selon l’exposé sur le Jatropha curcas et vos recherches personnelles, que pensez-vous de l’utilisation de cette
plante pour la production de biocarburants ?
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3.
Identifier les systèmes de transformation du mouvement dans les moteurs diesel.
4.
Expliquer le choix de ces mécanismes de transformation du mouvement dans le moteur diesel.
5.
Plusieurs paysans sénégalais ont un revenu annuel d’environ 200 $ par année. Mettez-vous dans la peau d’un de
ces agriculteurs pour quelques instants! Vous devez acheter 6 sacs de riz (1 sac pour deux mois) à 15 $ le sac.
Vous avez un motoculteur et une pompe d’irrigation fonctionnant au diesel (utilisant 50 l de diesel par année) pour
cultiver 1 hectare de produits maraîchers (céréales, légumes, etc.), qui vous aident à vous nourrir et constituent
votre revenu. Le diesel coûte 2 $ le litre. Vous devez également mettre un certain montant de côté pour les autres
frais et imprévus (médicaments, logement, vêtements, etc.), l’entretient des champs, les barrières pour maintenir
les animaux sauvages hors des
cultures, etc. Ouf ! Si vous
n’avez pas accès aux appareils
agricoles motorisés, le temps
que vous devez mettre à la
culture de subsistance occupe
toute votre journée et celle de
votre famille, et ce, pour ne
cultiver qu’une surface réduite !
En comparaison, une voiture
économique au Québec utilise
environ 2 000 litres de carburant par année et demanderait,
en huile de jatropha, la culture
intensive d’un hectare et demi…
Le village sénégalais où vous habitez...
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Faites une petite recherche sur ces réalités et, en groupe ou par un texte personnel, soulignez les impacts de cet
état de choses sur la vie de tous les jours, la présence en classe et la capacité à économiser des paysans
sénégalais. Mentionnez également si vous pensez que le jatropha, ou l’utilisation du biodiesel autoproduit
localement, sont des avenues intéressantes pour vous.
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RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Actu-environnement. (2012). Énergie renouvelable. Site téléaccessible à l’adresse < http://www.actu-environnement.
com/ae/dictionnaire_environnement/definition/energie_renouvelable.php4>. Consulté le 31 mars 2012.
Journey to forever. (2012). <http://journeytoforever.org/biofuel.html>. Consulté le 31 mars 2012.
(en anglais seulement).
Les agrocarburants, ça ne nourrit pas son monde. (s.d.). Les agrocarburants. Site téléaccessible à l’adresse
<http://www.agrocarb.fr/les-agrocarburants.php>. Consulté le 31 mars 2012.
Sciences et avenir. (2007). La production d’essence verte périlleuse pour l’Inde et la Chine. Site téléaccessible
à l’adresse <http://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/20071011.OBS9300/la-production-d-rsquoessence-verte-perilleuse-pour-l-rsquo-inde-et-la-chine.html>. Consulté le 31 mars 2012.
Sciences et avenir. (2012). La course au biocarburant pour l'aviation s'accélère. Site téléaccessible à l’adresse
<http://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/20120326.AFP1400/la-course-au-biocarburant-pour
-l-aviation-s-accelere.html>. Consulté le 31 mars 2012.
Vesperi, M. (2007). Jatropha, le biocarburant venu du désert. Site téléaccessible à l’adresse <http://www.zdnet.fr/
actualites/jatropha-le-biocarburant-venu-du-desert-39367546.htm>. Consulté le 31 mars 2012.
NOTES
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