2de édition Juillet 2005 Prix du diesel (€/litre)

Transcription

1,1
Prix du diesel (€/litre)
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Juin 2003
Juin 2004
Juin 2005
2de édition
Juillet 2005
Ce rapport a été réalisé dans le cadre des
projets "Filière Agriculture et Ressources
Renouvelables en Wallonie" (en abrégé
FARR-Wal) et "Facilitateur biocarburants",
avec le soutien du Ministère de la Région
wallonne
–
Direction
Générale
de
l’Agriculture – Direction Générale des
Technologies, de la Recherche et de l’Energie
Jean-Marc Jossart
Pierre Nijskens
Marie-Sylvie Remacle
UCL – Laboratoire ECAV
e
Les biocarburants en Wallonie – 2 édition – juillet 2005
Les biocarburants
en Wallonie
Avec le soutien du Ministère de la Région wallonne – Direction Générale de l’Agriculture –
Direction Générale des Technologies, de la Recherche et de l’Energie.
UCL – laboratoire ECAV – Croix du Sud, 2 bte 11 – 1348 Louvain-la-Neuve
Jean-Marc Jossart - [email protected] - Tél/fax : 010/47 34 55
Pierre Nijskens - [email protected]
Tél : 010/47 38 18
Marie-Sylvie Remacle - [email protected]
Web : www.valbiom.be
2
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Table des matières
Résumé ....................................................................................................................................... 8
1. Introduction .......................................................................................................................... 14
2. Aspects techniques ............................................................................................................... 15
2.1. Types de biocarburants.................................................................................................. 15
2.2. Biodiesel........................................................................................................................ 17
2.2.1. Extraction et raffinage industriels de l’huile .......................................................... 17
2.2.2. Composition des huiles et caractéristiques............................................................. 19
2.2.3. La transestérification .............................................................................................. 20
2.2.4. Utilisation dans les moteurs ................................................................................... 22
2.3. Huile végétale brute ...................................................................................................... 24
2.3.1. Extraction artisanale de l’huile............................................................................... 24
2.4. Bioéthanol ..................................................................................................................... 32
2.4.1. Production d’éthanol et d’ETBE ............................................................................ 32
3. Aspects environnementaux .................................................................................................. 36
3.1. Bilan énergétique........................................................................................................... 36
3.1.1. Colza – biodiesel .................................................................................................... 36
3.1.2. Colza – huile pure .................................................................................................. 40
3.1.3. Betterave – bioéthanol............................................................................................ 41
3.1.4. Froment – bioéthanol ............................................................................................. 42
3.2. Effet de serre ................................................................................................................. 43
3.2.1. Biodiesel................................................................................................................. 43
3.2.2. Huile végétale......................................................................................................... 45
3.2.3. Comparaison des biocarburants ............................................................................. 45
3.3. Impact des cultures agricoles ........................................................................................ 46
3.4. Emission des moteurs.................................................................................................... 47
3.4.1. Biodiesel................................................................................................................. 47
3.4.2. Ethanol ................................................................................................................... 48
3.4.3. Le programme Auto-Oil......................................................................................... 49
3.5. Analyse du cycle de vie................................................................................................. 51
4. Aspects économiques ........................................................................................................... 58
4.1. Prix des carburants fossiles ........................................................................................... 58
4.2. Biodiesel........................................................................................................................ 59
4.3. Ethanol .......................................................................................................................... 65
4.4. Rentabilité agricole ....................................................................................................... 68
4.4.1. Rentabilité de la culture du colza ........................................................................... 68
4.4.2. Huile pure carburant............................................................................................... 69
4.4.3. Rentabilité de la culture de froment ....................................................................... 74
4.4.4. Rentabilité de la culture de betteraves.................................................................... 74
4.4.5. Rentabilité comparée des cultures de colza, froment, betteraves et jachère .......... 75
5. Situation en Europe .............................................................................................................. 77
5.1. Aspects réglementaires.................................................................................................. 77
5.1.1. Energie ................................................................................................................... 77
5.1.2. Fiscalité .................................................................................................................. 78
5.1.3. Agriculture ............................................................................................................. 79
5.2. Production et utilisation en Europe et ailleurs .............................................................. 80
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6. Mise en œuvre en Région wallonne ..................................................................................... 93
6.1. Energie .......................................................................................................................... 93
6.2. Economie et emplois ..................................................................................................... 97
6.3. Agriculture .................................................................................................................... 98
6.3.1. Potentiel agricole.................................................................................................... 98
6.3.2. Intérêt de l’agriculture.......................................................................................... 101
6.4. Gaz à effet de serre...................................................................................................... 102
6.5. Défiscalisation ............................................................................................................. 104
7. Références .......................................................................................................................... 106
Unités, valeurs énergétiques................................................................................................... 114
Tableau 1 : Critères d’évaluation de carburants alternatifs [48]. ............................................. 16
Tableau 2 : Caractéristiques de l'huile et des methyl-esters en fonction de l'origine [108] ..... 20
Tableau 3 : Caractéristiques des carburants ............................................................................. 21
Tableau 4 : Prénorme DIN 51605 pour la production d’huile carburant ................................. 27
Tableau 5 : Analyse de l'huile produite dans le projet TriCof [117]........................................ 29
Tableau 6 : Rendement de production de diverses cultures [2] ............................................... 33
Tableau 7 : Caractéristiques des carburants [2, 78] ................................................................. 34
Tableau 8 : Intrants de la culture du colza ............................................................................... 37
Tableau 9 : Estimation de la consommation de carburant pour la culture du colza................. 37
Tableau 10 : Rendement du colza sur les cinq dernières années [34]...................................... 37
Tableau 11 :Données utiles au calcul du bilan et du ratio énergétiques du biodiesel .............. 39
Tableau 12 : Ratio énergétique d'usage pour la production de biodiesel à partir de colza ...... 40
Tableau 13 : Ratio énergétique d'usage pour la production d'huile de colza ........................... 41
Tableau 14 : Intrants de la culture du colza, émissions spécifiques et émission finale de CO2
de la culture ...................................................................................................................... 43
Tableau 15 : Emissions de CO2 ................................................................................................ 44
Tableau 16 : Emission et économie de CO2 du biodiesel par rapport au diesel (kg CO2) ....... 44
Tableau 17 : Emissions de CO2 pour la production de biodiesel ............................................. 44
Tableau 18 : Emissions de CO2 de l'huile ................................................................................ 45
Tableau 19 : Emission et économie de CO2 de l'huile par rapport au diesel (kg CO2) ............ 45
Tableau 20 : Emissions de CO2 pour la production d'huile de colza ....................................... 45
Tableau 21 : Gain en CO2 selon étude Ecobilan ...................................................................... 46
Tableau 22 : Limite légale d'émission pour des voitures de passagers (gr/km)....................... 50
Tableau 23 : Facteurs d'émission par rapport à la norme Euro 4 pour les véhicules de
passagers........................................................................................................................... 50
Tableau 24 : Coût des carburants alternatifs par rapport à la norme Euro 2, estimé après 2005,
pour les véhicules de passagers. ....................................................................................... 51
Tableau 25 : Résultats de l'étude CONCAWE – du puit au réservoir...................................... 52
Tableau 26 : Comparaison des émissions de CO2 équivalent, du coût total du transport et de la
réduction des émissions de CO2. ...................................................................................... 52
Tableau 27 : Chiffres clés de comparaison des deux filières selon Scharmer ......................... 53
Tableau 28 : Comparaison des deux scénarii équivalents........................................................ 53
Tableau 29 : Consommation de ressources non renouvelables................................................ 56
Tableau 30 : Toxicité du biodiesel et du diesel ........................................................................ 57
Tableau 31 : Hypothèses pour le calcul du prix de l’huile....................................................... 70
Tableau 32 : Calcul du prix de l’huile...................................................................................... 71
Tableau 33 : Sensibilité du prix de l’huile de colza HTVA (€/m³) par rapport aux prix de la
graine et du tourteau (4 000 heures de fonctionnement).................................................. 72
Tableau 34 : Calcul du prix de l’huile (100 kg/h) .................................................................... 73
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Tableau 35 : Comparaison du coût de production d'huile avec des expériences étrangères.... 73
Tableau 36 : Comparaison des marges brutes de différentes cultures dans 3 cas .................... 76
Tableau 37 : Synthèse de la réglementation sur la culture de colza jachère et colza ACE 45
[124] ................................................................................................................................. 80
Tableau 38 : Capacités de production de biodiesel et production en 2003 [107, 108, 109, 110,
114, 125]........................................................................................................................... 81
Tableau 39 : Production d’éthanol / ETBE en 2003 et capacité des usines (tonnes/an) [106,
112, 114, 125]................................................................................................................... 83
Tableau 40 : Réduction de taxes sur les biocarburants en 2004 (€/m3)[112, 107]................... 84
Tableau 41 : Consommation de carburants en Belgique et objectifs [15, 130, calculs
personnels] ....................................................................................................................... 94
Tableau 42 : Externalités environnementales du diesel et biodiesel (€/1 000 MJ) .................. 98
Tableau 43 : Externalités économiques et sociales (€/1 000 MJ) ............................................ 98
Tableau 44 : Chiffres clés de production par culture ............................................................... 99
Tableau 45 : Exemple de quantité de biocarburants et surfaces nécessaires en 2010 pour la
Belgique ........................................................................................................................... 99
Tableau 46 : Surface agricole en Europe en 2003 (x 1000 ha) [122]..................................... 100
Tableau 47 : Diminution des émissions de gaz à effet de serre ............................................. 103
Tableau 48 : Taux d'accise proposés dans l'avant-projet de loi programme (€/1 000 l) ....... 104
Tableau 49 : Comparaison des teneurs énergétiques des (bio)carburants.............................. 115
Figure 1 : Principales filières de production de biocarburants................................................. 15
Figure 2 : Scénario d'évolution des carburants selon VW, Daimler Chrysler et Shell ............ 17
Figure 3 : Schéma d'extraction industrielle de l'huile [126]..................................................... 18
Figure 4 : Acide oléique............................................................................................................ 19
Figure 5 : Unité de transestérification (gauche) et de purification de la glycérine (droite) de
OLEON à Ertvelde ........................................................................................................... 21
Figure 6 : Aperçu de la filière biodiesel ................................................................................... 21
Figure 7 : Standard EN 14214 pour les esters méthyliques d'acides gras [48] ........................ 23
Figure 8 : Presse à huile [116].................................................................................................. 25
Figure 9 : Schéma d’extraction d’huile .................................................................................... 25
Figure 10 : Unité de démonstration à Marchin (projet TriCof)................................................ 26
Figure 11 : Aperçu de la filière huile végétale pure................................................................. 26
Figure 12 : Variation de la viscosité avec la température ........................................................ 30
Figure 13 : La firme ATG propose des accessoires qui permettent un fonctionnement des
moteurs à l’huile pure....................................................................................................... 31
Figure 14 : Aperçu de la filière éthanol – ETBE...................................................................... 33
Figure 15 : Véhicule flexible Ford fonctionnant à 85% d'éthanol, ou E85.............................. 35
Figure 16 : Flux de matière et répartition énergétique ............................................................. 38
Figure 17 : Bilan énergétique de la betterave........................................................................... 41
Figure 18 : Bilan énergétique du froment ................................................................................ 42
Figure 19: Evolution relative des émissions moteurs [10]....................................................... 48
Figure 20 : Emissions des moteurs avec un mélange 85% essence – 15% ETBE................... 49
Figure 21 : Comparaison de différents biocarburants selon l'institut IFEU [101] .................. 55
Figure 22 : Prix maximum consommateur de l'essence et du diesel de 1999 à 2004 [20]....... 58
Figure 23 : Surfaces d'oléagineux en Europe en 2001/2002 [122]. ......................................... 60
Figure 24 : Prix de l'huile, la graine de colza et du tourteau [133, 134, APPO] ...................... 61
Figure 25 : Evolution du prix du froment rendu organisme stockeur (1995 – 2004) [138]..... 65
Figure 26 : Evolution des importations en Europe d'éthanol [140] ......................................... 68
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Figure 27 : Marge brute (€/ha) du colza, en fonction du rendement et du prix (hors droit et
hors frais fixes)................................................................................................................. 69
Figure 28 : Sensibilité du prix de l’huile par rapport au nombre d’heure de fonctionnement de
l’installation (prix du grain de colza : 240 €/t ; prix du tourteau de colza : 160 €/t)........ 72
Figure 29 : Analyse de sensibilité de la marge brute du froment par rapport au rendement et
au prix (hors droits et hors frais fixes) ............................................................................. 74
Figure 30 : Analyse de sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport au rendement
et au prix (hors droits et hors frais fixes) ......................................................................... 75
Figure 31 : Marché des biocarburants en 2003 et objectifs nationaux pour 2005 ................... 77
Figure 32 : Evolution de la production de biodiesel en Europe (tonnes)................................. 81
Figure 33 : En France, l’utilisation du biodiesel, vendu sous le nom de Diester, est généralisée
.......................................................................................................................................... 87
Figure 34 : Pus de 7 000 "Flexi Fuel Vehicle" roulent à l'éthanol en Suède ........................... 89
Figure 35 : Usine de Agroetanol AB et station-service à Stockholm ...................................... 89
Figure 36 : Consommation d'éthanol au Brésil ........................................................................ 91
Figure 37 : Usines de production d'éthanol au Etats-Unis ....................................................... 92
Figure 38 : Evolution de l'émission des gaz à effet de serre en Wallonie par secteur entre
1990 et 2001 [143] ......................................................................................................... 103
Figure 39 : Unités selon rapport CONCAWE (121) .............................................................. 114
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e
L’asbl ValBiom : promouvoir l’or vert wallon
L’asbl ValBiom est issue de la synergie, en
janvier 2002, de l’asbl BELBIOM et de l’asbl
VALONAL. Oeuvrant toutes deux pour la
valorisation non alimentaire de la biomasse,
elles ont décidé de fusionner pour mettre en
commun leurs points forts dans l’intérêt d’une meilleure coordination du secteur.
Les objectifs de l’asbl ValBiom sont le développement de filières non alimentaires de
la biomasse, la promotion de sa production non alimentaire en Belgique ainsi que sa
valorisation dans un souci de diversification agricole et dans le respect du
développement durable et de l’environnement. Ses programmes visent à encourager
et à promouvoir l’utilisation de produits d’origine végétale (lubrifiants, plastiques,
carburants, …) en informant tant les professionnels que les consommateurs sur les
potentialités des produits renouvelables.
ValBiom représente un large éventail d’acteurs des filières non alimentaires :
l’association compte actuellement 40 membres parmi lesquels des sociétés, des
instituts de recherche, des associations liées au monde rural et des particuliers.
Ses activités actuelles couvrent les secteurs de la biomasse énergie et des matières
premières renouvelables. Elle est active depuis l’amont – les cultures agricoles non
alimentaires, la forêt, les résidus organiques... – jusqu’à l’aval via des filières telles
que les biolubrifiants, les bioplastiques, les détergents à base végétale, l’électricité et
la chaleur verte, les biocarburants, le biogaz… Des groupes de travail, constitués de
membres de l’association représentant les diverses composantes de la filière nonalimentaire, du producteur de matières premières au consommateur final, se
penchent régulièrement sur des sujets liés au développement de la biomasse.
Enfin, ValBiom se positionne comme un lien entre les démarches wallonnes,
nationales et internationales afin d’assurer une meilleure visibilité de la filière nonalimentaire vers l’extérieur.
Dans cette optique , en plus d’être membre de l’AEBIOM (Association Européenne
pour la Biomasse), ValBiom fait également partie d’autres projets et associations
européens tels que ERRMA (ressources renouvelables), COBIO (biodégradabilité),
Eubionet (biocarburants et biocombustibles), LLINCWA (biolubrifiants) et
INFORRM-IENICA (réseau d’information).
Asbl ValBiom - Secrétariat
Chaussée de Namur 146
5030 Gembloux
Tél. : 08162 71 84 Fax. : 081 61 58 47
e-mail : [email protected]
www.valbiom.be
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e
Résumé
L'Union Européenne désire favoriser le développement des biocarburants en Europe
et une directive a été édictée en 2003 à ce propos. Cette directive recommande aux
Etats Membres de fixer un objectif de 2% de biocarburants en 2005, et 5,75% en 2010,
de l’ensemble de l’essence et du gazole vendus pour le transport. Une deuxième
directive permet la défiscalisation des biocarburants.
La Belgique et plus particulièrement la Région wallonne se sont actuellement
positionnées sur ce dossier. L'Arrêté Royal du 4 mars dernier reprend les objectifs
proposés par la Commission. Une loi-programme qui définit une fiscalité moindre
sur les biocarburants a été avalisée par le Conseil des Ministres et est en cours de
vérification auprès de la Commission européenne. Un ou plusieurs Arrêtés Royaux
fixeront ensuite les dates d'entrée en vigueur des mesures élaborées dans la loi
programme.
Les biocarburants sont donc à l'aube de démarrer en Wallonie et ce rapport permet
de donner une information sur les tenants et aboutissants complexes sur le sujet.
Principaux types de biocarburants
Parmi les biocarburants qui sont techniquement au point, on distingue trois grandes
filières dans ce rapport :
1. Ethanol et ETBE : des matières premières sucrées ou amylacées (provenant de la
betterave, du froment, voire du sorgho dans notre région) sont fermentées pour
obtenir de l'éthanol. L'éthanol est utilisé soit en faible proportion dans l'essence
(5-20%), soit en forte proportion (85%) ou pur (95-100%) dans des moteurs
adaptés. L'éthanol peut également subir une transformation en ETBE (éthyl tertio
butyl ether) qui est ajouté à hauteur de 15% à l'essence pour augmenter l'indice
d'octane.
2. Biodiesel : des graines oléagineuses sont triturées dans des unités industrielles
pour en extraire de l'huile végétale qui est raffinée. L'huile subit ensuite une
transestérification pour former de l'ester méthylique ou biodiesel. Celui-ci peut
être utilisé en n'importe quelle proportion dans les moteurs diesel.
3. Huile végétale pure : le colza est trituré dans de petites unités et l'huile produite
est filtrée. Celle-ci est utilisée directement comme carburant, soit en mélange avec
le gazole, soit pure dans des moteurs diesel modifiés.
Bilan énergétique et environnemental
Un biocarburant est une source d'énergie renouvelable mais il nécessite néanmoins
une consommation d'énergie pour sa fabrication. Le ratio énergétique est le rapport
entre la production d’énergie renouvelable et la consommation d’énergie, considérée
comme fossile, nécessaire tout au long de la filière de production. Lorsque le ratio est
8
e
supérieur à 1, la production d’énergie renouvelable est supérieure à la consommation
d’énergie fossile.
Les hypothèses de calcul sont prépondérantes dans les résultats obtenus. Toutefois,
on peut considérer que les ordres de grandeur des ratios énergétiques des
biocarburants sont:
-
Huile végétale brute : 3 – 4,7
Biodiesel : 2 – 3
Ethanol de betterave : 1,4 – 2
Ethanol de froment : 1,8 - 2
Sachant que les ratios énergétiques des carburants fossiles sont inférieurs à l'unité, on
peut interpréter le bilan énergétique de la manière suivante. Par exemple, pour un
ratio énergétique de 2,5 pour le biodiesel et 0,9 pour le gazole, et pour une
production de 100 "unités" énergétiques de (bio)carburants, on aura consommé 40
unités d’énergie fossile dans le cas du biodiesel et 111 dans le cas du gazole.
En ce qui concerne le CO2, principal gaz à effet de serre, on peut considérer que la
quantité émise lors de la combustion du biocarburant dans les moteurs est identique
à la quantité de CO2 que la plante a absorbé pendant sa croissance. Le cycle du CO2
est donc fermé. Toutefois, des gaz à effet de serre sont émis lors de la production du
biocarburant (utilisation d'énergie fossile lors de la culture, transformation, transport,
etc.). De la même manière, un carburant fossile émet du CO2 lors de sa production et
de sa combustion, mais à la différence du biocarburant, le CO2 émis est issu du
pétrole extrait de la croûte terrestre et non de l'atmosphère (cycle ouvert). Selon
l'étude ECOBILAN, l'économie en gaz à effet de serre est de l'ordre de 2,2 à 2,6
tonnes de CO2 par tonne équivalent pétrole (tep) de biocarburant ou de 2,4 à 7,5 t de
CO2 par hectare.
Outre le CO2, les autres émissions des moteurs utilisant des biocarburants sont assez
variables. D'une manière générale, le biodiesel permet de réduire les émissions
d'oxyde de carbone, d'hydrocarbures, d'oxydes de soufre, de suies (absence de
fumées noires). Par contre, les émissions d'oxyde d'azote et d'aldéhydes sont moins
favorables. L'éthanol quant à lui permet de réduire les émissions d'oxyde de carbone,
d'hydrocarbures, de benzène mais est également moins performant en ce qui
concerne les oxydes d'azote.
Les biocarburants sont issus de matières premières agricoles qui doivent être
produites durablement. L'agriculture évolue. Les méthodes culturales vont dans le
sens d’une diminution de la quantité d’intrants apportée, aussi bien des pesticides
que des fertilisants. L'encadrement technique, environnemental et économique des
agriculteurs est performant et en constante amélioration dans le domaine des
grandes cultures.
L'impact environnemental global des biocarburants peut être évalué au travers
d'analyses du cycle de vie, qui comparent des filières équivalentes, en considérant
tous les maillons de cette filière depuis l'extraction des matières premières jusqu'au
recyclage des matériaux en fin de vie. Ainsi, la filière biodiesel par exemple sera
comparée avec une référence qui est l'utilisation de gazole, l'importation de protéines
de soja, la fabrication de glycérine synthétique et la jachère verte. Les hypothèses de
calcul sont ici également importantes. D'une manière générale, les biocarburants sont
9
e
meilleurs que les filières fossiles en ce qui concerne le bilan énergétique, l'émission de
gaz à effet de serre, la toxicité humaine et écologique. Par contre, ils sont moins
performants pour l'acidification de l'air et l'eutrophisation des eaux, dû à l'impact
agricole qui est absent des filières fossiles.
Bilan économique
La compétitivité économique pour tous les maillons de la filière est primordiale pour
un développement équilibré des biocarburants. Plusieurs facteurs doivent être
considérés.
La tendance générale à l'augmentation des cours du diesel et de l'essence est un
facteur favorable qui devrait persister à terme, et qui pourrait permettre d'obtenir des
prix de plus en plus rémunérateurs pour les biocarburants.
En ce qui concerne le biodiesel, la rentabilité dépendra beaucoup du prix du marché
de l'huile qui a globalement augmenté ces dernières années (même si le prix du colza
est resté proportionnellement beaucoup plus stable). La forte demande européenne
en biodiesel explique de phénomène.
L'éthanol bénéficie d'un marché des céréales globalement à la baisse sur les dix
dernières années et sur un prix des betteraves également très bas, suite à la révision
de l'organisation de ce marché et de l'impossibilité d'exportation du sucre
excédentaire. Toutefois, l'éthanol peut être importé à très bas prix dans l'Union
européenne et une régulation de ces importations est une condition primordiale au
développement d'une industrie chez nous.
La rentabilité agricole dépend beaucoup des prix payés pour les matières premières
et des rendements. Une comparaison sur base des marges brutes montre que la
culture du froment serait à priori la plus intéressante et que la rentabilité de la
culture de betteraves peut être négative et moins intéressante qu'une simple jachère
verte.
L'huile végétale pure produite dans de petites unités dans un contexte de filière
courte mérite une attention particulière car elle permet à l'agriculteur de s'approprier
la valeur ajoutée. Mais les aspects techniques et commerciaux doivent être évalués
sérieusement, de même que l'importance du débouché pour les tourteaux.
Sans une suppression des accises, ou défiscalisation, les biocarburants ne sont pas
compétitifs au prix actuel des carburants fossiles. Cette fiscalité adaptée aux
biocarburants représenterait un manque à gagner pour les caisses de l'Etat. Toutefois,
des études macro-économiques montrent que le développement économique lié aux
biocarburants génère des recettes (TVA, cotisations sociales, etc.) qui compensent ce
manque à gagner à hauteur de 80% environ. Le coût réel n'est donc en réalité que
20% du montant des accises et il est contrebalancé par : une économie de CO2, des
emplois supplémentaires, des émissions moindres de polluants, la biodégradabilité
du biocarburant, moins de risque de cancer, moins de dépendance vis-à-vis du
Moyen-Orient pour l'approvisionnement en pétrole, moins de dépendance vis-à-vis
des protéines importées pour l'alimentation animale.
10
e
En Belgique, l'Etat sera doublement gagnant puisqu'une neutralité budgétaire a été
calculée pour compenser l'avantage fiscal aux biocarburants.
La défiscalisation des biocarburants est légitime si l'on compare avec d'autres
carburants qui en ont bénéficié. C'est le cas du LPG par exemple, un co-produit
pétrolier qui nécessite un système d'approvisionnement spécifique, des adaptations
coûteuses et souvent encombrantes des véhicules, tout en ne diminuant quasiment
pas les émissions de CO2.
Développement en Europe et ailleurs
En Europe, les biocarburants se sont fortement développés ces quinze dernières
années pour atteindre 2 millions de tonnes équivalent pétrole (tep), principalement
sous forme de biodiesel, mais avec une production croissante de bioéthanol. Il s'agit
surtout d'utilisation :
•
•
•
•
de biodiesel à 5% dans le gazole à la pompe (France, Allemagne, Autriche)
ou à 100% dans des pompes spécifiques (Allemagne, Autriche),
de biodiesel à 30% (France) ou 100% (Allemagne, Autriche) dans des flottes
de bus publics,
d'éthanol sous forme d'ETBE dans l'essence (France, Espagne),
d'éthanol en mélange direct à 5 ou 85% dans l'essence (Suède).
Notons que la défiscalisation est effective dans tous ces pays.
Le Brésil, où l'utilisation d'éthanol a plus de 20 ans, avait produit 6,2 millions de tep
en 2003 dans plus de 300 usines, consommés dans plus de 20 millions de véhicules,
soit l'équivalent de 40% de la consommation de carburants. Aux Etats-Unis, 4,2
millions de tep d'éthanol furent consommés en 2003 et tous les nouveaux véhicules
sont agréés pour un mélange contenant 10% d'éthanol.
Mise en œuvre en Wallonie
En Région wallonne, la mise en œuvre des biocarburants a fondamentalement du
sens.
Au point de vue énergétique, le secteur du transport routier est en pleine croissance
et totalement dépendant du pétrole. Les objectifs européens de 2% de biocarburants
en 2005 et 5,75% en 2010 adaptés à la Wallonie correspondent à 60 000 et 198 000 tep
de biocarburants environ.
Les trois types de biocarburants énoncés plus haut doivent être développés. Le
biodiesel pourrait assez vite prendre une importance considérable grâce au marché
croissante du diesel et à l'accueil favorable des pétroliers. Il devrait être utilisé en
mélange à la pompe et à plus haute concentration dans des flottes captives,
principalement dans les villes et les zones d'intérêt biologique. L'huile végétale pure
devrait se développer dans des marchés niches. La rentabilité pour les agriculteurs y
est la meilleure. L'éthanol est également une option intéressante car il permet la
11
e
transformation de grandes quantités de matières premières agricoles wallonnes.
L'éthanol est également une alternative séduisante pour l'utilisation du sucre dont le
régime est mis sur la sellette à l'OMC.
Au point de vue socio-économique, la production de biocarburants sera bénéfique
pour une série de secteurs économiques, tels que les industries de transformation et
l’agriculture (produits phytosanitaires, engrais, banques, etc.).
En appliquant des résultats d'études étrangères à la Wallonie et en supposant que
nous atteignions les objectifs européens, la création d'emplois grâce aux
biocarburants serait de l'ordre de 2000 unités en 2010.
La défiscalisation est nécessaire pour un développement des biocarburants à grande
échelle. Ce coût pour l'Etat et finalement pour les contribuables serait minimisé si les
biocarburants étaient fabriqués en Belgique et non pas importés.
Au point de vue agricole, le potentiel de production des matières premières est
limité en ce qui concerne le colza mais pas du tout négligeable en ce qui concerne la
betterave et le froment. Une importation de colza est donc inévitable.
Les biocarburants sont favorables au secteur agricole dans son ensemble, fournissant
un débouché de masse bien nécessaire avec la réforme de la Politique Agricole
Commune (PAC) et le récent élargissement à l'Est. La production de protéines
végétales qui va de pair avec les biocarburants permettra de diminuer les
importations, provenant en grande partie de soja génétiquement modifié. Le
caractère multi-fonctionnel de l'agriculture serait renforcé grâce à la production
d'une énergie renouvelable, à la diminution des gaz à effet de serre et à l'entretien du
paysage, répondant ainsi aux attentes de la société.
Pour l'agriculteur toutefois, la rentabilité des cultures est primordiale et la
production de matières premières ne permet pas de bénéficier de la valeur ajoutée
des filières; et les biocarburants ne font pas exception à cette règle générale.
La rentabilité des cultures agricoles reste en effet très faible actuellement pour
l'agriculteur, qui reçoit un prix pour sa matière première basé sur le marché mondial
ou sur l'objectif de prix des biocarburants (pour obtenir un prix de revient déterminé
de l'éthanol, en déduisant les frais de transformation, on aboutit au prix qui peut être
payé à l'agriculteur pour la betterave). Et l'évolution de la PAC tend encore vers une
diminution du prix à l'agriculteur. Les biocarburants sont toutefois bienvenus pour
augmenter la demande du marché (les besoins de matières premières sont
considérables) et avoir une influence à la hausse sur les prix.
Par ailleurs, il est possible de créer des filières plus courtes via la production et la
commercialisation d'huile végétale brute par des agriculteurs, coopératives agricoles,
ou négociants en produits agricoles. Dans ce cas, on peut espérer un revenu plus
élevé. C'est cette filière en particulier qui mériterait un soutien dans le cadre du
second pilier de la PAC sur le développement rural.
Au point de vue environnemental, les biocarburants permettraient de réaliser plus
de 10% de l'effort de réduction des gaz à effet de serre de Kyoto, s'ils se
développaient à concurrence de l'objectif européen proposé pour 2010.
En conclusion, les biocarburants ont toujours fait l'objet d'une polémique intense en
Belgique, parfois basée sur des éléments subjectifs, ce qui a empêché leur
12
e
développement jusqu'à présent. Pourtant les biocarburants offrent des perspectives
intéressantes aussi bien pour l'énergie et l'environnement que pour l'agriculture, et
de nombreux exemples à l'étranger en témoignent.
13
e
1. Introduction
La Commission européenne désire développer les énergies renouvelables en Europe
et intensifie ses propositions concrètes auprès des Etats Membres, notamment
concernant le développement des biocarburants (plus d'application vu que la
discussion est plus que lancée).
Ce document a pour objectif de donner une information sur les tenants et
aboutissants de ce dossier très complexe des biocarburants et finalement d'ébaucher
des pistes d'actions possibles en Région wallonne. Il faut noter que ces considérations
et propositions d'actions émanent de l'asbl ValBiom uniquement et n'engagent en
rien la Région Wallonne.
Notons encore qu’il existe une multitude de biocarburants envisageables. Nous nous
concentrerons dans ce rapport surtout sur les filières huile végétale pure, biodiesel,
éthanol et ETBE, filières qui sont matures techniquement et qui se sont le plus
développées en Europe et dans le monde ces dernières années.
14
e
2. Aspects techniques
2.1. Types de biocarburants
Il existe une multitude de matières premières et de procédés qui peuvent mener à la
production d'un biocarburant utilisable pour le transport (Figure 1). Les filières
détaillées dans ce rapport sont basées sur la transformation du colza en huile
végétale utilisée pure ou après transformation en biodiesel, et sur la transformation
de betterave et froment par fermentation en éthanol puis en ETBE. Ce sont les filières
qui ont atteint un développement commercial important en Europe.
Figure 1 : Principales filières de production de biocarburants
Légende :
ETBE = Ethyl Tertio Butyl Ether
GTL = Gas To Liquid
MTBE = Methyl Tertio Butyl Ether
DME = DiMethyl Ether
Source : JM Jossart
D'autres procédés font l'objet de R&D tel que par exemple la gazéification de matière
lignocellulosique suivie de la réaction catalytique de Fischer-Tropsch, qui abouti à un
biocarburant liquide substituable au gazole. La société allemande Choren par
exemple, en collaboration avec Daimler-Chrysler, a développé une technologie
spécifique de gazéification qui permet de synthétiser ensuite du méthanol pour pile à
combustible ou un carburant synthétique par réaction de Fischer-Tropsch (appelé
aussi Biotrol ou Sunfuel – marque lancée par le groupe Volkswagen [80, 103]). Une
unité pilote de gazéification a fonctionné pendant 5 000 heures à Freiberg et une
15
e
unité industrielle est prévue pour 2005 [79, 104]. Le coût de production prévu est de
0,58 •/l avec de la biomasse payée à 60 •/t [104]. A l'avenir, on pourrait aussi
considérer d'autres matières premières pour la production de biocarburants, tel que
les tiges de maïs, les feuilles de betterave, les papiers et cartons, …
La production d'éthanol à partir de lignocellulose fait également l'objet de
nombreuses recherches, notamment pour diminuer le coût des enzymes. L'utilisation
de fibres de grains pourrait être développée commercialement à partir de 2005 tandis
que l'utilisation de biomasse cellulosique n’est prévue commercialement qu’à partir
de 2012. La production d'éthanol atteint par exemple 0,3 l par kg de tige de maïs
(matière sèche) [100]. Il existe actuellement des unités pilotes d'éthanol
lignocellulosique au Canada, en Suède et en Espagne (groupes Choren et Iogen).
Le DiMethylEther (DME) est surtout utilisé comme propulseur de bombe cosmétique
et ne fut considéré que récemment comme un carburant alternatif. Ses propriétés le
rendent très proche du LPG. Sa production est très similaire à celle du méthanol et,
même s'il peut être fabriqué à partir de biomasse, actuellement c'est le gaz naturel
qui est la matière première la plus économique pour sa production. Le DME est plus
apte à être utilisé dans des moteurs de type diesel, mais cela nécessite entre autres
des modifications du système d'injection [85].
L'hydrogène est souvent aussi annoncé comme étant une solution séduisante pour
l'avenir. Le fournisseur d'énergie Sydkraft a ouvert une première station service à
Malmö (Suède), et l'hydrogène est produit par électrolyse de l'eau grâce à de
l'électricité éolienne [81]. General Motors/Opel a développé le prototype HydroGen
3 [81], mais d'autres constructeurs automobiles ont des projets dans ce sens.
Les biocarburants sont des alternatives parmi d’autres pour le transport routier. Le
Tableau 1 donne les critères évalués par Shell.
Tableau 1 : Critères d’évaluation de carburants alternatifs [48].
Technique
du
véhicule
Vente et
manipulatio
n
Ethanol
♦♦♦
♦♦♦
♦♦
♦♦
♦
Biodiesel
√
Hydrogène
Gaz naturel liquéfié
Gaz naturel comprimé
Gaz liquide
Véhicules électriques
Pile combustible à H2
Pile combustible à
2
essence
2
Sécurit
é
Autonomie
du réservoir
Rayon
d’action
Lubrificatio
n
Disponibilit
é
Coût
♦♦
♦♦
♦♦
♦♦
♦
√
√
√
√
√
♦♦
♦
♦♦
♦
♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦
♦
♦
♦
♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦
♦
♦
♦♦
♦♦
♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦
♦
♦
♦♦
♦♦
♦♦♦
♦♦♦
♦♦♦
√
√
♦♦♦
√ pas de restriction
♦ un peu de restrictions
♦♦ restrictions
♦♦♦ restrictions substantielles
♦
√
√
√
√
♦♦
♦♦♦
♦♦
♦♦♦
♦♦
♦
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
1. véhicule et carburant
2. en développement
16
1
e
Volkswagen, Daimler Chrysler et Shell prévoient d'ici 2030 un passage progressif des
carburants soufrés actuels, vers des carburants à teneur limitée en soufre, des
carburants de synthèse à partir de gaz naturel (GTL pour Gas to Liquid, aussi appelé
Synfuel), des biocarburants (BTL pour Biomass to liquid, ou Sunfuel issu des
réactions de gazéification puis de Fischer-Tropsch, éthanol, biodiesel) et de
l'hydrogène [103]. Pour VW, la mise sur le marché du Synfuel est prévue pour 2008
(production actuellement au Quatar et en Malaisie), du Sunfuel pour 2012, et de
l'hydrogène après 2020 [108].
L'hydrogène est vu comme un carburant d'avenir par VW, GM ou Toyota, grâce à ses
émissions pratiquement nulles lors de son utilisation et à ses rendements lors de
l'utilisation (30-60%, contre 15-25% pour l'essence et 20-30% pour le diesel). Mais le
coût des véhicules doit être diminué d'un facteur d'au moins 10 avant de pourvoir
arriver sur le marché. Les investissements dans l'infrastructure sont aussi énormes.
Par ailleurs l'hydrogène ne présente réellement un intérêt que s'il est produit à partir
d’énergies renouvelables [108].
Figure 2 : Scénario d'évolution des carburants selon VW, Daimler Chrysler et Shell
2.2. Biodiesel
2.2.1. Extraction et raffinage industriels de l’huile
Les grandes unités industrielles procèdent à l'extraction et au raffinage de l'huile en
plusieurs étapes. Les graines sont d’abord broyées par rouleaux pour rompre
mécaniquement les cellules et améliorer le contact avec le solvant. Un traitement
thermique léger (60-90°c) rend les graines plus plastiques, tue certaines bactéries,
dégrade certains produits toxiques, coagule les protéines des parois cellulaires qui
précipitent et abaisse la viscosité de l’huile.
17
e
L’huile est d’abord extraite mécaniquement, donnant de l’huile et un gâteau
contenant encore environ 10% d’huile. Un solvant (hexane) qui percole à contrecourant est utilisé pour extraire l’huile résiduelle du gâteau. Ce solvant est ensuite
éliminé par filtration et distillation pour être recyclé. Le taux d'extraction est
d'environ 98% [115], soit par exemple 41% d'huile en poids de la graine de colza
[communication orale De Smet, novembre 2004].
Viennent ensuite plusieurs étapes de raffinage qui consistent à éliminer les acides
libres, les phosphatides (triglycérides dont un acide gras est substitué par un acide
phosphorique – la lécithine par exemple -, mais aussi d'autres molécules très diverses
qui contiennent du phosphore) et autres matériaux mucilagineux.
-
Dégommage physique : en hydratant les phosphatides précipitent en gommes
qui sont séparées par centrifugation.
Raffinage acide : il consiste à ajouter de l’acide sulfurique qui va précipiter les
phosphatides non hydratables. On ajoute ensuite de l’eau et les différents
composants sont séparés par décantation.
Raffinage alcalin : il supprime les acides libres par saponification, par exemple à
la soude caustique, dans un procédé sec ou aqueux, en batch ou en continu.
Raffinage physique : par distillation à haute température et vide partiel, on
récupère les acides gras libres.
Blanchiment et désodorisation : pour l'huile alimentaire uniquement.
Figure 3 : Schéma d'extraction industrielle de l'huile [126]
Il est également possible d’effectuer un dégommage total en une seule étape
(mélange d’abord d’un acide et ajout d’un alcalin). Vandemoortele a breveté un tel
procédé, appelé TOP.
18
e
2.2.2. Composition des huiles et caractéristiques
Les huiles végétales sont essentiellement composées de triglycérides, composés
d’une molécule de glycérol (C3H5(OH)3) et de 3 acides gras HOOC-Ri (où i représente
le nombre d'atomes de carbone dans la chaîne carbonée R). Ces acides gras varient en
longueur et en degré de saturation (doubles liaisons entre atomes de carbone), leur
donnant des caractéristiques différentes. De plus, l'huile contenue dans une plante
est souvent un mélange de différents acides gras en diverses proportions qui peuvent
en outre varier selon les conditions pédoclimatiques, la génétique de la plante, … La
Figure 4 représente l'acide oléique (C18:1), le principal acide gras de l'huile de colza.
Figure 4 : Acide oléique
La graine de colza contient en moyenne 40% d’huile (38-42%).
Il existe une centaine de plantes oléagineuses dont 22 espèces sont largement
commercialisées. Beaucoup sont aussi cultivées pour leur teneur en protéines (les
plantes dites oléoprotéagineuses). Les principaux acides gras et les plantes qui en
contiennent beaucoup sont :
-
acides laurique et myristique (C12 et C14, saturés tous les deux, c'est-à-dire
sans double liaison) : coprah, palmiste, saindoux, suif
acide palmitique (C16 saturé) : palme, coton
acide oléique (C18:1 – une double liaison) : arachide, olive, colza
acide linoléique (C18:2) : tournesol, coton, soja, maïs
acide érucique (C22:1) : colza érucique
acide linolénique (C18:3) : lin, poisson
Les huiles brutes contiennent en outre environ 5% d’autres composés (phosphatides,
stérols, alcools, caroténoïdes, eau, silice, glycérides,…), qui peuvent influencer les
caractéristiques de l’huile (odeur, couleur,…) [1].
Les phosphatides sont les composés les plus gênants car ils polymérisent facilement à
partir de 60°C et forment des gommes. Les plus communs, la lécithine et la céphaline
sont des triglycérides dans lesquels un acide gras est substitué par un acide
phosphorique combiné à un composé azoté. Mais il ne s'agit pas toujours d'une
forme semblable à un triglycéride. La composition en phosphatides dépend aussi de
la méthode d'extraction de l'huile [1].
Les principales mesures que l'on peut effectuer sur l'huile, en relation avec son
utilisation comme carburant, sont :
19
e
-
-
-
3
Masse volumique ou densité (kg/m ) : elle augmente lorsque la masse
moléculaire, l'insaturation et la température diminuent.
Pouvoir calorifique inférieur – PCI (kJ/kg) : il augmente avec la longueur des
chaînes et la saturation.
Indice d'acidité (mg KOH/g) : nombre de mg de KOH pour neutraliser les
acides libres pour 1 gr d'huile. Les huiles peuvent s'altérer pendant le stockage
par hydrolyse et l'indice d'acidité permet de contrôler ce phénomène.
Indice d'Iode ou II (sans unité) : c'est le nombre de gr d'iode pour saturer 100
gr d'huile. Cet indice mesure l'insaturation des huiles et leur faculté
d'oxydation. On parle d'une huile siccative pour un II élevé. On peut
grossièrement lier l'II à l'indice de cétane; plus il est élevé, plus l'indice de
cétane sera bas, et plus l'huile sera fluide. L'II est aussi important car plus les
acides gras sont insaturés plus ils ont tendance à polymériser en gels,
notamment par l'action thermique.
Viscosité : elle augmente avec la saturation et la longueur des chaînes.
Point de fusion : il augmente avec la longueur des chaînes et avec la
saturation. L'huile de colza est solide en dessous de -10°C [63].
Indice de cétane – IC : c'est une mesure de la volonté d'inflammation du
combustible quand il est compressé. Plus l'IC est élevé, meilleur est le
carburant. L'huile de colza a un IC faible de l'ordre de 36 – 37,6, pour 49 – 51
pour le biodiesel et 53 pour le gasoil [63]. Cela peut induire des combustions
plus brutales (délai d'inflammation plus long) et plus bruyantes [1].
Point éclair : Un point éclair élevé est un avantage pour la sécurité de stockage
et de manutention.
Résidu carboné
etc.
En fonction de leur origine, les huiles et les esters n'ont pas les mêmes
caractéristiques (Tableau 2).
Tableau 2 : Caractéristiques de l'huile et des methyl-esters en fonction de l'origine [108]
Origine
Colza
Tournesol
Soja
Coton
Coco
Palme
Suif
Saindoux
(graisse porc)
Point de fusion
de l'huile (°c)
-5
- 18
- 12
0
20 - 24
30 - 38
35 - 40
Point de fusion du
methyl-ester (°c)
- 10
- 12
- 10
-5
-9
14
16
Indice d'iode
de l'ester
110 - 115
125 - 135
125 - 140
100 - 115
8 - 10
44 - 58
50 - 60
Indice de cétane
de l'ester
58
52
53
55
70
65
75
32 - 36
14
60 - 70
65
2.2.3. La transestérification
20
e
L'huile végétale est transformée en biodiesel par une réaction de transestérification.
Celle-ci consiste à déplacer le glycérol par un alcool, le méthanol par exemple. La
réaction est :
C3H5(OOCRi)3 +
Huile
3 CH3OH méthanol
3 CH3COORi +
biodiesel
C3H5(OH)3
glycérol
Les procédés sont toutefois plus compliqués puisque des triglycérides réarrangés,
des di-glycérides et des mono-glycérides sont produits. Des catalyseurs sont utilisés,
alcalins ou acides. La température et la pression de la réaction peuvent varier. Les
produits finaux doivent être purifiés (décantation, distillation,…)
Figure 5 : Unité de transestérification (gauche) et de purification de la glycérine (droite) de
OLEON à Ertvelde
Au lieu du méthanol, l'éthanol pourrait également être utilisé mais il semble que la
séparation de la glycérine soit plus difficile à réaliser [78].
La filière complète et les rendements globaux sont illustrés à la Figure 6.
Figure 6 : Aperçu de la filière biodiesel
Les caractéristiques des différents carburants sont décrites au Tableau 3 [1, 48].
Tableau 3 : Caractéristiques des carburants
21
e
Caractéristiques
Diesel
(Dir 98/70)
Huile colza
Masse volumique (kg/m3)
845 max
916
Indice de cétane
51 min.
36
Pouvoir calorifique inférieur – PCI (kJ/l)
35 350
34 300
PCI (kJ/kg)
42 335
37 445
Viscosité (cSt à 20°c)
4,5
78
Soufre (ppm – max)
50 max. *
< 10
Poly-aromatiques (% m/m)
11 max.
0
* 50 mg/kg à partir du 1 janvier 2005, 350 mg/kg auparavant.
Biodiesel
860 - 900
51 min.
33 175
37 699
7,5
< 10
0
Le tourteau de colza issu de l’extraction avec solvant est appelé « schroot », par
opposition au « schilfer » issu de la pression à froid ou à chaud. Ces tourteaux ont été
améliorés grâce à l’usage de variétés de colza 00, dont la faible teneur en
glucosinolates (permier 0) permet une incorporation dans l’alimentation des
monogastriques et des ruminants (le second 0 vaut pour une absence d'acide
érucique).
La glycérine est par définition un produit contenant plus de 95% de glycérol. Mais il
existe différents grades selon la teneur en glycérol, la couleur, l’odeur ou la teneur en
impuretés. Elle a une foule d’usages dans les antigels, encres, peintures, mastics,
colles, ciments, cosmétiques, nitroglycérine explosive, plastifiant,… La glycérine
purifiée dans des unités spécialisées peut aussi entrer dans l'alimentation humaine si
elle est produite à partir de matière végétale vierge. Elle est dite "cachère".
2.2.4. Utilisation dans les moteurs
La transestérification permet d’obtenir un carburant très similaire au diesel pour sa
viscosité et son indice de cétane (aptitude à l’auto-inflammation). Des essais en
moteurs à l’unité thermodynamique de l’UCL ont montré une puissance et un couple
identique à celui du gazole à moins de 3% près. Le biodiesel possède en outre une
vertu lubrifiante même à une très faible concentration dans le gazole ; ceci est
particulièrement utile car les gazoles désulfurés ne sont pas, eux, assez lubrifiants
[26]. Cette absence de soufre permet également d’accepter et d’améliorer le
fonctionnement des pots à filtres catalytiques [33, 49].
La qualité de l’ester est importante. Il peut en effet être plus ou moins pur (résidus de
catalyseurs, triglycérides, phosphatides). Le Comité Européen de Normalisation
(CEN) a édicté la norme européenne de référence pour les esters méthyliques d’acide
gras, la EN 14214 [45, 48] (Figure 7). Cette norme est également valable pour le
biodiesel produit à partir d'huile végétale recyclée.
22
e
Figure 7 : Standard EN 14214 pour les esters méthyliques d'acides gras [48]
Il est important de noter que l’acidité du biodiesel attaque certains vernis et les
conduites en caoutchouc naturel ou en styrène-butadiène. Une adaptation des
23
e
véhicules est donc parfois nécessaire, si elle n’est pas prévue d’origine. Ainsi,
"Renault Véhicules Industriels" et "PSA- Peugeot – Citroën" accordent une garantie
constructeur jusque 30% de biodiesel en France. En Allemagne, des partenariats ont
été conclus entre les producteurs d’esters et Mercedes, BMW, Volvo et Ford pour
introduire des modèles dans leurs gammes qui acceptent du biodiesel pur [26]. Les
marques du groupe VAG (VW, Skoda, Audi, Seat) ont adapté leurs voitures au
biodiesel pur depuis 1995 [48, 92].
Des essais menés par l’institut de recherche VITO à Mol avec du biodiesel produit
par recyclage d'huiles végétales usagées n'ont pas montré de différence avec le
biodiesel d'huile de colza. De plus, des essais à différents taux d'incorporation ont
conclu que 30% était un optimum au niveau de l'amélioration des performances
environnementales, sans entraîner les désavantages du biodiesel pur, à savoir
baisse de puissance, accroissement de la consommation, et augmentation des
émissions NOx [28].
En Belgique, la plus importante démonstration grandeur nature de l’utilisation du
biodiesel s’est tenue en 1991-92. Quinze bus du TEC Hainaut ont utilisé pendant 8
mois - 740 000 km - du FINAGREEN biodiesel 20 (mélange à 20% de biodiesel) et un
suivi scientifique fut effectué par l'unité Thermodynamique de l'UCL
(consommation, usure du moteur, encrassement, rejets,…). L’expérience fut
encourageante : pas de différence de consommation de carburant, baisse de 50% de la
consommation de lubrifiant moteur, pas de différence de puissance, diminution des
fumées noires (absence quasi totale de suie), chauffeurs satisfaits [8]. Il faut toutefois
signaler que, suite à un problème d’odeur, des adaptations ont du être réalisées sur
les bus (système de chauffage).
Des essais sur 30 bus à Geilenkirchen (Allemagne) ont montré que le lubrifiant
gardait ses propriétés de viscosité avec le biodiesel, que le biodiesel était apprécié par
les services de maintenance pour son innocuité et que la consommation n’avait pas
augmenté (différence positive ou négative selon les bus) [49]. D’autres par contre
estiment qu’il est plus juste d’affirmer qu’il y a une augmentation de consommation
de 5% [49].
Des expériences furent menées également à Charleroi (bus d'école, 20 m3),
Philippeville (bus) et Mol (recherche du VITO, voitures et camions).
2.3. Huile végétale brute
2.3.1. Extraction artisanale de l’huile
L’extraction de l’huile peut également être réalisée de manière beaucoup plus
artisanale (Figure 8), à froid et sans solvant. L’extraction n’est que de 80% maximum
(entre 77 et 87% selon [115]) de l’huile contenue dans la graine (soit max. 32% d'huile
extraite pour le colza, 28 - 32% selon [117], en fonction notamment de la vitesse de
rotation de la presse et du compromis débit/taux d'extraction) et le tourteau contient
encore 21-22% d’huile [117] 12 – 15 % [selon Mécanique Moderne], ce qui augmente
24
e
par ailleurs sa teneur énergétique mais réduit sa durée de conservation (rancissement
de l'huile).
Figure 8 : Presse à huile [116]
Le projet TriCof en Wallonie fut basé sur ce type d’extraction, avec une unité de
démonstration dans une ferme de Marchin (Figure 9, Figure 10).
Figure 9 : Schéma d’extraction d’huile
Source : Pierre Joye, projet TriCof [117]
25
e
Figure 10 : Unité de démonstration à Marchin (projet TriCof)
Visite de l’installation de Marchin le 20 novembre 2002 (photo : ValBiom)
La Figure 11 donne un aperçu de la filière complète de l'huile végétale pure.
Figure 11 : Aperçu de la filière huile végétale pure
En 1900 déjà, Rudolf Diesel fit tourner un prototype de son moteur avec de l’huile
d’arachide et jusque dans les années '40, les moteurs furent conçus pour tourner en
dual-fuel. Ensuite, l’abondance du pétrole et les efforts pour réduire les émissions
avec des moteurs plus pointus les orientèrent vers le diesel. Un renouveau de
l’utilisation de l’huile est dû à des considérations socio-économiques [65].
L’huile de colza est définie par la nomenclature combinée (NC 1514) : « Huiles de
navette, de colza ou de moutarde et leurs fractions, même raffinées, mais non
chimiquement modifiées ». Sa formule chimique est C3H5(OOCRi)3 (avec : R = Chaîne
carbonée ; i = nombre d’atomes de carbones dans la chaîne).
26
e
En Allemagne, la qualité de l'huile carburant a été définie dans un standard, le RKQualitätstandard – 05/2000 [73], actuellement mise à jour par la prénorme nationale
DIN 51605 (Tableau 4). Les sociétés qui développent des modifications sur les
moteurs se basent sur cette dernière. Le Erreur ! Source du renvoi introuvable.
présente la différence entre le standard et la prénorme.
Plusieurs critères sont importants. La contamination en impuretés en est un. Ces
impuretés bouchent les filtres et peuvent endommager la pompe d'injection. La
présence de substances susceptibles de polymériser à chaud risque d’encrasser le
moteur (gommes – phosphatides - et triglycérides). Les gommes sont les précurseurs
majeurs de gels qui bouchent les filtres, surtout lorsque la température descend en
dessous de 2°C [65]. L’huile doit donc être suffisamment raffinée. La teneur en
phospholipides est aussi proportionnelle à la température d’extraction, ce qui justifie
une pression à froid pour l’huile carburant. Cette teneur peut également diminuer
après stockage par décantation.
Tableau 4 : Prénorme DIN 51605 pour la production d’huile carburant
Propriétés/contenu
Valeurs limites
Unité
Min
Normes
Max
Propriétés caractéristiques de l'huile de colza
Densité (15°C)
kg/m³
900,0
930,0
DIN EN ISO 3675 ou
DIN EN ISO 12185
Point d'autoinflammation
°C
220,0
-
DIN EN ISO 2719
Viscosité cinématique (40°C)
mm²/s
-
36,0
DIN EN ISO 3104
Valeur calorifique
kJ/kg
36000
-
DIN 51900-1, -2, -3
Indice de cétane
-
39
-
-
Carbone résiduel
% (m/m)
-
0,4
(4000 ppm)
DIN EN ISO 10370
Indice d'iode
g iode/100g
95
125
DIN EN 14111
Contenu en soufre
mg/kg
-
10
DIN EN ISO 20884
DIN EN ISO 20846
Propriétés variables
Teneur en particules
mg/kg
-
24
(ou 24 ppm)
DIN EN 12662
Acidité
mg KOH/g
-
2,0
DIN EN 14104
Stabilité à l'oxydation
(110 °C)
h
6.0
-
DIN EN 14112
Contenu en phosphore
mg/kg
-
12
(ou 12 ppm)
DIN EN 14107
Contenu en calcium et en magnésium
mg/kg
-
20
(ou 20 ppm)
DIN EN 14538
Contenu en cendres
% (m/m)
-
0,01
(100 ppm)
DIN EN ISO 6245
Contenu en eau
% (m/m)
-
0,075
(750 ppm)
DIN EN ISO 12937
27
e
Version originale (en allemand) de la prénorme DIN 51605
Dans une expérimentation allemande sur la purification de l'huile [73], la
contamination de l'huile immédiatement après pressage variait de 7 000 à 40 000
mg/kg. Un procédé de sédimentation continue (4 réservoirs où l'on récupère à
chaque fois le surnageant) permis de diminuer la charge à 150-350 mg/kg alors
qu'un filtre presse était plus performant avec 50 mg/kg. Un filtre supplémentaire de
sécurité, de type filtre bougie en coton, a permis de descendre à 11 mg/kg.
Dans le cadre du projet TriCof [117] des analyses ont été réalisées (Tableau 5). On
remarque que le résidu en carbone et la teneur en phosphore sont légèrement
supérieurs au standard allemand (ancienne norme RK). L'indice d'acidité révèle
vraisemblablement une mauvaise qualité des graines.
28
e
Tableau 5 : Analyse de l'huile produite dans le projet TriCof [117]
Propriétés
Unité
Normes RK
min
max
930
Résultats obtenus avec
l'huile produite à la ferme
Densité
kg/m³
900
Point éclair
°C
220
312
35000
38911
Pouvoir calorifique inférieur kJ/kg
Viscosité cinématique
mm²/s
Température limite de
filtrabilité
°C
920
38
33
14
36
Indice de cétane
0,4
0,43
120
112
mg/kg
20
16
Contamination
mg/kg
25
Indice d'acide
mg KOH/g
Stabilité à l'oxydation
h
Teneur en phosphore
mg/kg
Teneur en cendre
Teneur en eau
Résidu carbone
% (M/M)
Indice d'iode
g/100g
Teneur en soufre
100
2
5
10 (*)
0,9
5,6
15
17
% (M/M)
0,01
0,008
% (M/M)
0,075
0,0744
(*): l'indice d'acide élevé s'explique par les mauvaises conditions de stockage des graines dont
est issue l'huile.
L’huile ne doit pas être acide car elle érode la pompe d’injection [63].
L’huile a une viscosité plus élevée que le diesel, ce qui peut poser problème au
niveau de la pompe d’injection. On peut toutefois augmenter la température de
l’huile à plus de 70-80°c (Figure 12) [116] ou la mélanger avec du diesel ou du
biodiesel.
29
e
Figure 12 : Variation de la viscosité avec la température
La viscosité élevée empêche également une bonne pulvérisation et peut donc mener
à une mauvaise combustion. Par temps froid, il y a risque de bouchage du filtre par
figeage.
Des essais moteurs furent effectués à l’unité thermodynamique de l’UCL au début
des années ‘90. La puissance et le couple sont globalement identiques à celles
obtenues avec le diesel, de même que la consommation spécifique. Les émissions de
polluants par contre montraient une augmentation du CO, des HC, des particules,
des aldéhydes, ce qui traduit une mauvaise qualité de combustion de l’huile. Les
fumées noires (indice Bosch) sont par contre réduites [1].
Les moteurs à préchambre (injection indirecte) posent moins de problèmes de dépôts
que les moteurs à injection directe pour lesquels la qualité de l’injection est
déterminante quant à l’efficacité de combustion. Chaque moteur reste toutefois un
cas particulier. Une mauvaise combustion occasionne des dépôts sur les injecteurs,
les soupapes, les parois des cylindres et les segments. Ces dépôts peuvent dégrader
la qualité du lubrifiant du carter, et il est recommandé d’en changer plus souvent.
Les dépôts peuvent aussi se stabiliser dans le temps car ils se cassent régulièrement.
La question du pourcentage d'huile pure dans le diesel est cruciale. A moins de 5%
d'huile, le mélange peut être utilisé dans n'importe quel type de moteur, sans
modification. L'institut fédéral autrichien de génie rural BLT a d'ailleurs montré
qu'un mélange à 2% d'huile respectait toujours la norme de qualité EN590 du diesel
[119].
Les essais de Mc Donnel montrent que l’on peut utiliser jusque 25% d’huile de colza
semi-raffinée (huile dégommée filtrée à 5 µm, moins de 0,2% de gomme contre 2%
dans l’huile brute) dans des moteurs à injection directe non modifiés (ancienne
génération) [65]. Selon l'Institut Français des Huiles Végétales Pures, on peut utiliser
30% d'huile dans les moteurs à injection indirecte et directe ancienne génération
[120].
Des expériences pratiques (6 millions de km parcourus en France) indiquent que
dans des moteurs à préchambre, on peut utiliser sans aucun problème technique
jusque 50% d’huile en mélange avec du gazole sans modification du moteur. A plus
30
e
de 50%, il faut faire des modifications (pompe injection Bosch, prégavage pompe,
préchauffage de l'huile, durée injection plus grande, augmentation du tarage des
injecteurs de 130 à 180 bars, bougies plus puissantes et augmentation de la durée de
préchauffage). Dans les moteurs à injection directe (surtout nouvelle génération de
HDI et common rail), l’utilisation d’huile est plus problématique (température plus
basse pour la combustion, réglage plus difficile,…). Une augmentation de la
consommation de 3 à 8% a été constatée [22]. Il est conseillé de changer le filtre à
carburant entre les 1 000 et 5 000 premiers km car l'huile est détergente et va nettoyer
le réservoir et les durites de l'encrassement dû au diesel.
Beaucoup d’entreprises allemandes [5, 6, 52, 63] proposent des modifications des
véhicules pour fonctionner à 100% à l’huile pure, pour tous les types de moteurs.
Cette huile doit être chauffée (70-80°C) afin de diminuer sa viscosité. Deux
possibilités sont offertes. D'une part un petit réservoir contenant du gazole est ajouté
pour démarrer avec du gazole. Une électrovanne permet de passer à l'huile pure
(réservoir principal) lorsque celle-ci est suffisamment chaude. Cela nécessite
également un passage au gazole pur avant d'arrêter le moteur pour rendre possible
un démarrage ultérieur au gazole. Un démarrage direct à l’huile est également
possible mais il faut alors attendre le préchauffage de l'huile avant de démarrer (petit
brûleur spécial situé par exemple dans le coffre). La firme ATG par exemple a ainsi
déjà modifié plus de 700 véhicules, voitures, camions, tracteurs ou bus [5, Figure 13].
La firme Elsbett a également développé un moteur spécifique, appelé EL-KO, pour
l’huile, et propose aussi des kits à installer soi-même ou à faire installer [22].
Figure 13 : La firme ATG propose des accessoires qui permettent un fonctionnement des
moteurs à l’huile pure
Source : [5]
31
e
2.4. Bioéthanol
2.4.1. Production d’éthanol et d’ETBE
La betterave et le froment sont les deux cultures les plus adaptées pour la production
d’éthanol en Wallonie, pour leur productivité respective en sucre et amidon, leur
aptitude aux conditions pédoclimatiques wallonnes et l’infrastructure existante
(traitement, stockage). D’autres cultures sont toutefois envisageables telles que le
maïs grain ou la pomme de terre par exemple.
La culture du sorgho sucrier (Sorghum bicolor) a également fait l'objet d'études
approfondies [66, 67]. Cette culture encore inconnue chez nous nécessiterait un
matériel spécifique de récolte et des unités décentralisées d'extraction des jus sucrés.
Par contre la production de bagasse (résidu lignocellulosique après extraction)
permettrait une production énergétique supplémentaire ou une valorisation
industrielle pour la pâte à papier, donnant ainsi un avantage énergétique et
environnemental au sorgho.
Le processus de production de bioéthanol passe d’abord par la production d’un jus
fermentescible. Pour les céréales, il existe deux possibilités : le traitement à sec et
humide. Le traitement humide est plus coûteux, pour une plus grande échelle et
produit plus de co-produits. Il consiste à broyer et hydrater la matière, à gélatiniser
l’amidon hydraté et à l'hydrolyser en maltose et dextrine.
Le procédé d’extraction du jus sucré par diffusion est bien connu pour la betterave.
L’éthanol est obtenu par fermentation alcoolique selon la réaction :
C12H22O11 + H2O
4 CH3-CH2OH + 4 CO2
Cette réaction se produit grâce à des enzymes secrétés par des levures (Kluyveromyces
et Saccharomyces). Toutefois les levures sont inhibées par le taux d’alcool et ne
supportent guère plus de 10% d’éthanol en masse.
L’éthanol doit ensuite être extrait du moût fermenté (ou vin) en deux étapes. Une
distillation permet d’extraire un azéotrope constitué de 95-96% d’éthanol. Une
déshydratation est ensuite nécessaire pour éliminer les 4% d’eau résiduelle. Ainsi,
une distillation azéotrope conduit à l’éthanol rendu anhydre par un tiers solvant
(benzène, cyclohexane). Des techniques utilisant des membranes ou par tamis
d’adsorption sont également possibles. Des vinasses sont produites lors de cette
opération en quantité importante (8-12 l/l éthanol, [66]). Elles doivent être valorisées
par épandage direct au champ, méthanisation ou après concentration, en
alimentation animale ou comme engrais.
32
e
Tableau 6 : Rendement de production de diverses cultures [2]
Production de matière première (kg/ha)
Matière première (kg/l éthanol)
Production d’éthanol (l/ha)
Sous-produits (kg/l éthanol)
Froment
7 000
2,70 – 2,85
2 500
1 (drèches)
0,34 (son)
Maïs (grains)
7 500
2,7
2 800
0,81 (drèches)*
Betterave
60 000
10
6 000**
0,51 (pulpes)
0,20 (vinasse)
* les produits sont différents selon le process. Avec un procédé à sec (40% de l'éthanol aux USA), on
produit du DDGS (distiller's dried grains with solubles, 27% protéine brute - PB), tandis qu'avec un
procédé humide (60% de l'éthanol américain) on produit du corn gluten feed (21,5% PB), corn
gluten meal (60% PB) et du corn germ meal (20% PB).
** théoriquement, 100 kg de sucre donnent 53,8 kg d’éthanol, mais en pratique on obtient 46 – 48 kg
d’éthanol.
L’éthanol peut être transformé en Ethyl-Tertio-Butyl-Ether (ETBE) par la réaction
suivante :
(CH3)2C=CH2
Isobutène (53%)
+
+
C2H5OH
éthanol (47%)
(CH3)3COC2H5
ETBE
Figure 14 : Aperçu de la filière éthanol – ETBE
Les caractéristiques des carburants sont reprises au Tableau 7.
33
e
Tableau 7 : Caractéristiques des carburants [2, 78]
Essence**
(Dir 98/70)
Formule globale
Masse volumique (kg/m3)
Pouvoir calorifique inférieur volumique (kJ/l)
Pouvoir calorifique inférieur massique (kJ/kg)
Indice d’octane recherche (RON)*
Indice d’octane moteur (MON)*
Soufre (ppm)
Benzène (% vol.)
Aromatiques (% vol.)
Oxygène (% poids)*****
Tension de vapeur (mbar)***
CH1,8
750
31 200
41 600
95 min
85 min
50****
1
35
2,7 max
600
éthanol
ETBE
C2H5OH
794
21 250
26 763
120-130
96-100
<1
0
0
34,8
2000
750
27 150
36 200
108-112
96-100
< 10
0
0
14,3
450
* RON pour les bas régimes (et aussi valeur utilisée usuellement) et MON pour les hauts régimes
** l'essence peut contenir 5% vol max d'éthanol, 2,7% max d'oxygène (directive 98/70)
*** les chiffres indiquent que l'éthanol est beaucoup plus volatil que les autres, ce qui peut poser
problème pour respecter les normes des essences (EN 228 pour l'Eurosuper), uniquement pour les
basses concentrations d'éthanol [95]
**** 150 ppm avant 1 janvier 2005
***** 2,7% d'oxygène correspondent à 7,7% d'éthanol en volume.
Le PCI de l’éthanol est très inférieur à celui de l’essence, ce qui implique une
consommation volumique plus grande. Toutefois, à faible concentration d'éthanol, le
rendement du moteur est meilleur et il n'y a pas de surconsommation
[communication orale E. Poitrat et Mr Leroudier]. Pour une utilisation à 85% (voir cidessous) la surconsommation est de 30% [59].
Son indice d’octane supérieur permet par contre à l’ETBE de remplacer le tétraéthyl
de plomb ou les composés cycliques actuellement utilisés dans les essences sans
plomb (de moins en moins toutefois grâce aux procédés de raffinage). Une directive
européenne autorise l’addition d’ETBE jusqu’à 15% en volume (85/536/CEE).
L’éthanol peut être utilisé dans un moteur à essence sous plusieurs formes :
- éthanol en mélange dans l’essence à faible (5%) ou forte proportion (85%)
- éthanol en mélange sous forme d’ETBE (15%)
- éthanol pur (95% d'éthanol et 5%d'eau - azéotrope)
Le mélange éthanol – essence exige l’absence d’eau pour sa stabilité. La présence
d’eau (condensation dans le réservoir par exemple) provoque la démixtion et la
décantation d’une couche d’eau et d’alcool dans le fond du réservoir (l'eau absorbe
l'éthanol). Cet inconvénient n’est pas présent avec l’ETBE. La proportion d’éthanol
varie de 21-22% au Brésil (avec optimisation du moteur), à 10% aux Etats-Unis et de
5% en Suède (sans modification du moteur) [66, 72, 85].
Si la proportion d’éthanol devient importante, 85% par exemple (E85), le problème
de démixtion est évité. Mais cela nécessite une adaptation du moteur (appelée "Flexi
Fuel"), ce qui est réalisé par exemple en Suède par Ford sur ses modèles Taurus et
34
e
Focus (voir chapitre sur situation en Europe, Figure 15). Plus de 2 millions (en 2004,
6,3 millions de flexifuels au Brésil) de véhicules utilisent cette technologie dans le
monde, principalement au Etats-Unis, au Canada, au Brésil et en Suède [97]. Une
incorporation de 15% d'essence se justifie pour améliorer le démarrage à froid [59].
En effet, la chaleur de vaporisation de l’éthanol est plus haute, ce qui est plus
défavorable à la combustion. Un senseur mesure la proportion d'éthanol et adapte le
débit et l'allumage. Ces voitures peuvent donc également utiliser l'essence, ce qui les
rend effectivement très flexible.
Figure 15 : Véhicule flexible Ford fonctionnant à 85% d'éthanol, ou E85.
L’utilisation d’éthanol pur (E95) ne nécessite pas la déshydratation du carburant
(utilisation de l’azéotrope E95) mais demande également une modification du
moteur. Le système de carburation ou d'injection doit pouvoir obtenir un plus grand
débit (l'éthanol contenant de l'oxygène, on a besoin de plus de carburant pour la
même quantité d'air puisée par le cylindre, ceci pour garder une stœchiométrie
correcte pour la réaction de combustion), l’air doit être réchauffé et le système de
démarrage doit être adapté.
L’éthanol peut même être utilisé pur (E95 azéotrope) dans des moteurs diesel
adaptés et moyennant l’adjonction d’un additif qui améliore l’inflammabilité (indice
de cétane). Des bus en Suède, au Brésil et au Mexique sont alimentés par ce
carburant.
L'éthanol peut aussi être mélangé au diesel (Ediesel). Ce carburant expérimental fait
l'objet de beaucoup d'attention aux Etats-Unis et ce devrait être le cas bientôt en
Europe. C'est en effet un moyen d'augmenter très sensiblement le marché potentiel
de l'éthanol plombé par la décroissance du marché de l'essence. L'Ediesel consiste à
ajouter 7,7 à 15% d'éthanol à l'essence, ainsi que 0,2 à 5% d'additif qui prévient la
séparation de phase. Les essais montrent des réductions substantielles d'émissions
polluantes (particules, CO, NOx). Des normes sont en développement [141, 142]. Cela
permet aussi d'augmenter la quantité d'oxygène du carburant [85].
35
e
3. Aspects environnementaux
3.1. Bilan énergétique
Le bilan énergétique compare la production d’énergie renouvelable à la
consommation d’énergie, considérée comme fossile, nécessaire tout au long de la
filière de production de cette énergie renouvelable. Le bilan peut être exprimé sous la
forme d’une production nette d’énergie (la production moins la consommation) ou
sous forme d’un ratio entre la production et la consommation. Lorsque le ratio est
supérieur à l’unité, la production d’énergie renouvelable est supérieure à la
consommation d’énergie fossile.
Mais, le calcul du ratio peut prendre diverses formes. Ainsi, le ratio global impute la
consommation d'énergie fossile au biocarburant et aux co-produits. Le ratio restreint
impute toute la consommation d'énergie fossile au seul biocarburant, et le ratio
d'usage impute une partie seulement de l'énergie fossile au biocarburant, soit au
prorata de la masse du biocarburant par rapport aux co-produits, soit au prorata du
contenu énergétique (une autre méthode consiste à prendre en compte l'énergie
économisée par la non production des produits substitués, mais la complexité de
l'analyse augmente).
L’énergie solaire utile à la croissance des plantes et finalement la source d’énergie qui
est à la base de cette énergie renouvelable est gratuite et n’entre donc pas en ligne de
compte dans le bilan.
On peut diviser les consommations d’énergie fossile en 3 stades : culture, transport et
transformation. On distingue également les consommations directes (ex : mazout des
tracteurs), facilement identifiables, et indirectes (énergie consommé pour
l’élaboration des produits intermédiaires et équipements mobilisés par la filière),
dont on retient les plus pertinentes.
3.1.1. Colza – biodiesel
Les consommations énergétiques proviennent essentiellement des intrants de la
culture du colza, de la trituration, de l'estérification et du transport vers le lieu
d'utilisation.
Les intrants directs de la culture, à savoir les engrais, les produits phytosanitaires et
les carburants sont évalués aux Tableau 8 et Tableau 9 d'après diverses sources, pour
retenir des valeurs représentatives des intrants.
Parallèlement, le Tableau 10 donne les rendements du colza sur les années 1998 à
2002 en Belgique. On prendra ici un rendement de 3 500 kg grains/ha comme
représentatif de la réalité.
36
e
Tableau 8 : Intrants de la culture du colza
N minéral (kg/ha)
P2O5 (kg/ha)
K 2O
Produits
phytosanitaires (kg
ma/ha)
Carburants (l/ha)
[1]
212
70
90
[34]
155 – 185* - 260
[12]
96 – 260
40 - 100
30 - 300
[87]
200 - 250
90
135
Chiffres retenus
185
90
135
5
2,37**
1 – 5,7
1,863
2,37
103
116
133,3 [Tableau 9]
* en gras, ce qui peut être considéré comme une situation belge moyenne (voir point 2.2)
** selon les traitements suivants (ma = matière active) :
Kg ma/ha
Butisan Plus, 2,5 l à 500 gr/l ma
1,25
Targa 1 l/ha à 50 gr/l ma
0,05
Horizon 0,75 l/ha à 250 gr/l ma
0,19
CCC 1 l à 460 gr/l ma
0,46
Karaté, 2 traitements à 0,25l/ha à 25 gr/l ma
0,13
Punch 0,8 l/ha à 375 gr/l ma
0,3
Total
2,37
Tableau 9 : Estimation de la consommation de carburant pour la culture du colza
Carburants
Epandage engrais de fond
Labour
Travail du sol
Semis
Epandage azote
Produits phytosanitaires (5 passages)
Récolte
Transport au lieu de stockage*
Transport vers usine d'estérification**
Durée
(h/ha)
1
1
1,5
1
0,5
1,25
1,5
0,33
0,125
Consommation Consommation
spécifique (l/h)
(l/ha)
10
10
20
20
15
22,5
10
10
10
5
10
12,5
30
45
10
3,3
40
5
Total
133,3
* 10 km aller retour, 1 h, 3 ha par chargement
** 100 km, 8 ha par chargement, 40 l/100 km
Tableau 10 : Rendement du colza sur les cinq dernières années [34]
année
Enquêtes APPO
Statistiques officielles
1998
4024
3600
1999
4332
3730
2000
3333
2990
2001
3895
3640
2002
3726
3430
Moyenne
3862
3478
37
e
Mais, comme expliqué plus haut et en toute logique, l'entièreté de la consommation
d'énergie ne doit pas nécessairement être imputée au seul biodiesel. La Figure 16
donne une répartition selon Scharmer et Gosse [12]. Ainsi, sur base de la valeur
énergétique de ces produits, 59,2% des émissions de la culture et de la trituration
doivent être imputées à l'huile ; et 95,9% des émissions de la transestérification
doivent être attribuées au biodiesel ainsi que l'entièreté du transport. Notons que la
paille est ignorée dans ce calcul, ce qui défavorise le biodiesel par rapport à la réalité.
Figure 16 : Flux de matière et répartition énergétique
Avec les consommations d'intrants, leur énergie unitaire et la répartition au prorata
du biodiesel et de ces co-produits (données au Tableau 11), il est possible de calculer
le bilan énergétique et les ratio énergétiques.
38
e
Tableau 11 :Données utiles au calcul du bilan et du ratio énergétiques du biodiesel
Quantité
(kg/ha)
Energie unitaire
(MJ/kg)
Energie
(MJ/ha)
N minéral
185
70 (36-104)****
12 950
P2O5
90
12 (8 –16)
1 080
K 2O
135
7,5 (5-10)
1 012,5
2,37
111,3 (133,3 l)
200
56,3
Produits phyto
Carburants
Sous-total culture
Trituration
Transestérification
Transport biodiesel***
Energie imputée
au biodiesel**
(MJ/ha)
474
6 265
21 782 (h)
12 903 (j)
3 609 (k)
6 092 [12] (i)
7 736
8 064 [12]
422 (l)
422 [12] (l)
Total
36 360 (b)
24 669 (c)
* ces chiffres tiennent compte de l'énergie nécessaire à la production de ces intrants,
selon [1] et [communication orale de Pépin Tchouate, UCL-TERM]
** selon les pourcentages de répartition de la Figure 16
*** pour un transport de 148 km selon [12]
**** la valeur de 46,40 est reprise dans [121]
Le bilan et les ratio peuvent s’exprimer de la manière suivante (lettres a, b et c en
référence au Tableau 11 et Figure 16) :
-
Bilan énergétique (ou production nette d'énergie) : extrants – intrants (en
GJ/ha) = (a + d + e + f – b) = 165047 – 36360 ~ 129 GJ/ha
Ratio énergétique global = = (a + d + e + f) / b) ~ 4,5
Ratio énergétique restreint = a / b ~ 1,3
Ratio énergétique d’usage = a / c ~ 2,0
Le ratio global n’est pas très réaliste puisque la paille, la glycérine et le tourteau n’ont
pas d’usage énergétique en condition normale. Le ratio restreint n’est pas réaliste non
plus puisque l’on attribue toute l’énergie consommée au biocarburant alors que si
celui-ci n’était pas produit, il aurait fallu dépenser de l’énergie pour produire ces coproduits. Le ratio d’usage est le plus logique. Les intrants sont ici alloués en fonction
de leur énergie (la masse aurait aussi pu servir de base d’allocation, comme c'est le
cas pour les produits pétroliers).
A titre d'information, si on avait imputé les intrants sur base massique, le ratio
d'usage aurait été de 2,62. Ceci signifie que l'on a appliqué ci-dessus la répartition la
plus défavorable au biodiesel. De même, si on avait pris la consommation
énergétique unitaire pour l'azote de [121], on aurait eu un ratio de 2,22.
Dans la littérature, différentes valeurs de REU sont disponibles pour la production
de biodiesel à partir de colza (Tableau 12).
39
e
Tableau 12 : Ratio énergétique d'usage pour la production de biodiesel à partir de colza
Référence
Ratio d'usage
ci-dessus
2,0
[1]
2,1
[88]
2,99*
[12]
2,15
[46]
2,56
* avec imputation massique
L'étude [1] des bilans énergétiques fut réalisée en 1992 à l’UCL – Unité
Thermodynamique pour le compte de la Région wallonne. Les hypothèses
principales de la culture du colza sont la fertilisation (212 – 70 – 90 de N – P- K) et le
rendement de 3 000 kg/ha de grains et 6 000 kg/ha de paille.
L'étude ECOBILAN réalisée par le bureau d'étude PriceWaterhouseCoopers pour le
compte de l’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie) en
France a comparé avec une méthodologie équivalente le biodiesel et le gazole. Le
ratio énergétique est de 0,905 pour le gazole et 2,96 pour le biodiesel [51]. Ces chiffres
sont confirmés par une deuxième étude ECOBILAN de septembre 2002 qui avait
pour but d'actualiser les chiffres [77 et 88], soit 0,917 pour le gazole et 2,99 pour le
biodiesel. Cette dernière étude est sans doute une des plus pertinente car elle a été
réalisée avec le concours de l'Institut Français du Pétrole et avec l'aide d'un comité
de pilotage constitué d'un large panel d'experts désigné par l'ADEME et le Ministère
de l'Industrie français.
Un projet européen (Altener 4.1030/E 94-002-1) a comparé 15 auteurs et 26 études de
cas à propos du bilan énergétique du biodiesel [12]. Les hypothèses, les méthodes de
calcul et la prise en compte des co-produits sont très variables. La fourchette pour le
ratio restreint est de 1,43 à 1,62 et le ratio d'usage énergétique de 2,49 à 2,81. Dans
une autre étude, Scharmer en Allemagne trouve un ratio d’usage de 2,56 [46].
On remarque donc que selon les hypothèses de départ et la manière de calculer, on
peut obtenir des chiffres très différents. On peut toutefois estimer que le ratio
énergétique (d’usage) du biodiesel est de l’ordre de 2 – 3. Cela veut dire que pour
une unité d’énergie fossile, on produira 2 à 3 unités d’énergie renouvelable.
Autrement dit, avec un ratio énergétique de 2,5 pour le biodiesel et 0,9 pour le gazole
par exemple (0,919 donné dans [88], et 0,862 dans [121]), et pour une utilisation de
100 unités énergétiques de (bio)carburant, on aura consommé 40 unités d’énergie
fossile dans le cas du biodiesel et 111 dans le cas du gazole.
Les calculs sont basés sur une utilisation d'énergie fossile pour la production du
biodiesel, mais rien n'interdit l'utilisation d'énergie renouvelable qui améliorera le
ratio.
3.1.2. Colza – huile pure
Les valeurs obtenues ci-dessus pour la culture du colza, la trituration et le transport
du biocarburant peuvent être retenues dans le cas d'utilisation d'huile végétale pure.
Les résultats sont les suivants :
-
Bilan énergétique : extrants – intrants = (f + g + d – h – i - l) ~ 135 GJ/ha
Ratio énergétique global = (f + g + d) /(h + i + l) ~ 5,8
40
e
-
Ratio énergétique restreint = g / (h + i + l) ~ 1,7
Ratio énergétique d’usage = g / (j + k + l) ~ 2,91
Différentes valeurs de ratio énergétique d'usage sont également disponibles dans la
littérature (Tableau 13). L’étude ECOBILAN donne un ratio de 4,58 pour l’huile [51],
4,68 selon [77 - 88]. Scharmer arrive à un chiffre de 3,06 [46].
Tableau 13 : Ratio énergétique d'usage pour la production d'huile de colza
Référence
Ratio d'usage
ci-dessus
2,91
[1]
3,1
[88]
4,68*
[46]
3,06
* avec imputation massique
On peut donc globalement considérer que le ratio d’usage de l’huile carburant varie
de 2,9 à 4,7.
3.1.3. Betterave – bioéthanol
Sur base de [1], deux modes culturaux sont pris en compte : 180 – 150 – 250 de N – P
– K et une production de 50 t à 16% de sucre, et 90 – 100 – 175 et une production de
60 t. Ces deux modes sont moyennés ensuite. 1 tonne de betterave donne 100 l ou 79
kg d’éthanol. Notons que cette étude a été réalisée en 1992 et que le rendement et les
méthodes culturales ont évolués favorablement.
Figure 17 : Bilan énergétique de la betterave
-
Production nette = 48 + 10,5 + 117 – 17 – 106 ~ 53 GJ/ha
Ratio global = (48 + 10,5 + 117)/(17 + 106) ~ 1,4
Ratio restreint = 117 / (17 + 106) ~ 1,0
Ratio d’usage = 117 / (67% de (17 + 106)) = 1,4
Dans le cas de la production d’ETBE, le ratio énergétique diminue puisque l’on
ajoute une part substantielle d’énergie fossile dont le bilan est forcément en dessous
de l’unité. Il est donc important de bien différencier la part du renouvelable dans
41
e
l’ETBE (47% en volume), qui sera comptabilisée comme la part réelle de renouvelable
dans le carburant total.
L’étude ECOBILAN donne des résultats de ratio énergétique de 2,05 pour l’éthanol
de betterave, à comparer à un ratio de 0,873 pour la filière essence [77].
Dans une étude sur la production d'éthanol à partir de sorgho [66], les résultats
suivants sont obtenus :
-
Ratio global = 10,25
Ratio restreint = 3,63
Ratio d’usage (massique) = 22,67
Ces chiffres bien supérieurs à ceux de la betterave s'expliquent par l'utilisation
énergétique de la bagasse qui couvre les besoins énergétiques des transformations.
3.1.4. Froment – bioéthanol
Les hypothèses de culture sont une fertilisation de 160 – 66 – 54 et un rendement de
7,5 t/ha [1].
Figure 18 : Bilan énergétique du froment
-
Production nette = 94 + 37,5 + 57,5 – 17 - 37 ~ 135,5 GJ/ha
Ratio global = (94 + 37,5 + 57,5) / (17 + 37) ~ 3,5
Ratio restreint = 57,5 / (17 + 37) ~ 1,1
Ratio d’usage 1 = 57,5 / (30% (17 + 37)) = 3,5Ratio d’usage 2 = 57,5 / (61% (17
+ 37)) = 1,8
Selon que l’on prend en compte ou pas la paille, le ratio énergétique est très différent.
Or la paille est très bien utilisée en Belgique et cela plaide en faveur du ratio le plus
élevé.
L’étude ECOBILAN [88] donne un ratio énergétique de 2,05 pour l’éthanol de
froment, soit un chiffre identique à celui de la betterave. Pas nécessaire
42
e
La production d'ETBE quant à elle, nécessite l'emploi d'isobutène fossile et le ratio
énergétique est forcément inférieur à celui de l'éthanol. ECOBILAN cite un chiffre de
1,02 pour les filières ETBE de blé et betterave, contre 0,76 pour la filière MTBE [77].
3.2. Effet de serre
Dans la première version de ce rapport sur les biocarburants de mars 2003, une
méthode simplifiée était utilisée pour calculer la réduction des émissions de CO2.
Cette méthode se basait sur le bilan énergétique des différentes filières, avec
l'hypothèse sous-jacente que tous les intrants avaient la même émission spécifique de
CO2. Une méthode plus exacte développée ci-dessous alloue à chaque intrant sa
propre émission de CO2.
3.2.1. Biodiesel
Le Tableau 14 reprend les minimum et maximum de ces intrants (Tableau 8) et les
multiplient respectivement par les minimum et maximum des émissions spécifiques
(celles-ci proviennent de [12] qui est elle même une revue bibliographique très large),
afin d'obtenir des valeurs extrêmes pour les émissions de CO2 par hectare. La
moyenne donne une émission de 1 097 kg CO2/ha.
Tableau 14 : Intrants de la culture du colza, émissions spécifiques et émission finale de CO2 de
la culture
Emissions spécifiques
(kg CO2/kg) [12]]
Min.
Max.
2,42
2,666
0,666
1,48
0,479
0,86
15,45
15,45
3,64*
3,64
Emissions
(kg CO2/ha)
Min.
Max.
Min.
Max.
N minéral
96
260
232,3
693,2
P2O5
40
100
26,6
148,0
30
300
14,4
258,0
K2O
Produits phyto
1
5,7
15,5
88,1
Carburants
86 (103 l)
111 (133,3 l)
313,3
405,5
Total
602,1
1592,7
Moyenne
1097,4
* avec 306 kg/MWh, 9,94 kWh/l et 0,835 kg/l (chiffre de la CWAPe équivalent pour les calculs de la
production d'électricité)
Intrants (kg/ha)
43
e
Tableau 15 : Emissions de CO2
Emission totale
(kg CO2/ha)
Culture
Trituration [12]
Transestérification [12]
Transport biodiesel [12]
Total
1 097
325
221
31
1 670
Pourcentage
d'imputation
(%)
59,2
59,2
95,9
100
Emission imputée
au biodiesel
(kg CO2/ha)
650
193
212
31
1 086
A titre d'information, si l'on avait effectué une répartition massique des intrants, on
aurait obtenu une émission de CO2 imputable au biodiesel de 790 kg de CO2, ce qui
aurait donc été plus favorable. (cf. remarque faite à ce point de vue à la page 39, point
3.1.1).
A partir de ce chiffre de 1 086 kg CO2/ha, on peut comparer avec l'émission du diesel
en fonction de diverses unités de référence (Tableau 16). Le biodiesel et le diesel sont
toujours comparés pour une quantité d'énergie équivalente (il faut une quantité de
1,12 kg de biodiesel pour atteindre le pouvoir calorifique de 1 kg de diesel).
Tableau 16 : Emission et économie de CO2 du biodiesel par rapport au diesel (kg CO2)
par ha
Emission biodiesel
Emission diesel
Ecomonie
Taux d'économie (%)
1 086
4 166
3 081
74
par litre de
biodiesel
0,72
2,82
2,10
74
par MWh
par tep
79,7
306,0
226,3
74
927
3 559
2 631
74
Les études [88], [12] et [46] indiquent des émissions de CO2 très proches de celle
calculée ci-dessus. L'étude de ECOBILAN a été réalisée pour l'ADEME selon le
standard ISO 14040 pour les analyses du cycle de vie. L'imputation massique a été
utilisée et l'émission des gaz à effet de serre CO2, CH4 et N2O a été prise en compte.
L'étude montre que les émissions diminuent avec le temps (amélioration du
rendement du colza et des performances techniques).
Une étude allemande [46] indique que les émissions de N2O de l'agriculture et des
fertilisants ne représenteraient que moins de 13% exprimées en CO2 équivalent par
rapport aux autres gaz à effet de serre.
Tableau 17 : Emissions de CO2 pour la production de biodiesel
Référence
Emissions en CO2 (kg CO2/MWh)
ci-dessus
79,7
[88]
85,3
[12]
79,0
[46]
77,1
44
e
3.2.2. Huile végétale
En se basant sur les mêmes principes de calcul que pour le biodiesel, on calcule
aisément l'émission par hectare (Tableau 18).
Tableau 18 : Emissions de CO2 de l'huile
Culture
Trituration [12]
Transport huile [12]
Total (kg CO2/ha)
Pourcentage
Emission totale
Emission imputée au
(kg CO2/ha)
d'imputation (%) biodiesel (kg CO2/ha)
1 097
59,2
650
325
59,2
193
31
100
31
1 453
874
A l'instar du biodiesel on peut calculer l'économie en CO2 grâce à l'huile végétale en
fonction de diverses unités et la comparer avec d'autres sources (Tableau 20).
Tableau 19 : Emission et économie de CO2 de l'huile par rapport au diesel (kg CO2)
Emission huile
Emission diesel
Ecomonie
Taux d'économie (%)
par ha
874
4 194
3 320
79%
par litre d'huile
0,60
2,92
2,32
79%
par MWh
63,7
306,0
242,3
79%
par tep
741
3 559
2 817
79%
Tableau 20 : Emissions de CO2 pour la production d'huile de colza
Référence
Emissions en CO2 (kgCO2/MWh)
ci-dessus
63,7
[88]
64,1
[46]
61,9
* REU avec imputation massique
3.2.3. Comparaison des biocarburants
Selon l’Institut Français du Pétrole, l’économie en CO2 du biodiesel est de 35% et celle
de l‘éthanol de 49% (blé, betterave) [11]. Une étude française d’impact écologique de
référence (41 études comparées entre elles) détermine l’économie en gaz à effet de
serre à 3 253 kg CO2 équivalent/1000 l de biodiesel [12], soit 2,56 t CO2/tep.
Les résultats de l'étude ECOBILAN sont donnés au Tableau 21 [77, calcul personnel].
Les économies unitaires sont ensuite multipliées par la productivité par unité de
surface. On constate que l'huile végétale pure a le meilleur taux d'économie, mais sa
faible productivité par ha pénalise fortement l'économie de CO2 par unité de surface.
L'inverse est vrai pour la betterave.
45
e
Tableau 21 : Gain en CO2 selon étude Ecobilan
Carburants
gr CO2
eq/MJ
gr CO2
eq/tep
Économie
(%)
Economie
(kg
CO2/tep)
Productivité
(tep/ha)*
gazole
79,3
3320
huile colza
17,8
745
77,55%
2575
0,94
biodiesel
23,7
992
70,11%
2328
1,26
essence
85,9
3596
éthanol froment
34,4
1440
59,95%
2156
1,58
éthanol betterave
33,6
1407
60,88%
2190
3,41
* selon les rendements donnés dans les schémas de filières donnés plus haut.
Economie
(kg
CO2/ha)
2418
2935
3397
7468
3.3. Impact des cultures agricoles
Les méthodes culturales évoluent et particulièrement au cours des 20 dernières
années, dans le sens d’une diminution de la quantité d’intrants apportée, aussi bien
des pesticides que des fertilisants. On utilise maintenant des techniques appelées
« raisonnées» qui se basent sur une évaluation de la présence des maladies et de
l'ampleur des pertes qu'elles peuvent occasionner pour décider de l'intérêt d'apporter
un traitement phytosanitaire. Cela se réalise en pratique via des services
d’avertissements (maladies du froment, pomme de terre, betterave ou colza). Un
principe similaire est appliqué pour la fertilisation via des services d’analyses (azote
minéral du sol,…). De plus, les produits phytosanitaires évoluent de plus en plus
vers des quantités de matière active plus faibles à l’hectare (quelques grammes par
hectare parfois) et les produits les plus nocifs sont progressivement retirés du marché
par une législation de plus en plus contraignante.
Le colza est une culture qui couvre le sol en hiver, a un fort système racinaire et
permet ainsi de réduire d’une part l’érosion et d’autre part le lessivage d’azote en
profondeur, c’est un piège à nitrates. Les pailles retournent au sol après la culture,
améliorant la structure du sol grâce à l’humus formé et limitant ainsi l’érosion des
terres.
La betterave est de moins en moins exigeante en pesticides et en engrais. Ainsi,
l'utilisation de produits phytosanitaires est passée de ∼ 1,15 kg de matière active par
tonne de sucre en 1980 à environ 0,4 kg en 2000. L'utilisation d'azote est passée de ∼
22 kg/tonne de sucre en 1980 à ∼ 8 kg en 2000, et les tendances sont très similaires
pour le potassium et le phosphore [68].
Comparer uniquement les cultures énergétiques à la jachère est trop réducteur. En
effet, si le biodiesel n’est pas développé, les protéines doivent de toute façon être
produites à partir d'autres cultures, chez nous ou ailleurs. Ces autres cultures
possèdent également des avantages et inconvénients. Actuellement, les protéines
sont majoritairement importées, notamment des Etats-Unis, du Brésil et de
l'Argentine à partir de soja dont la proportion de soja génétiquement modifié
dépasse 50% au niveau mondial.
46
e
3.4. Emission des moteurs
3.4.1. Biodiesel.
Les émissions moteurs, sans catalyseur, du biodiesel par rapport au gazole peuvent
se résumer comme suit [46] [49 pour les chiffres entre parenthèses]:
-
Monoxyde de carbone (CO) : similaire ou 10 – 30 % de moins (-11%, -53%
avec catalyseur)
Hydrocarbone (HC) : 10 – 40% de moins (-33% et – 81% avec catalyseur)
Fumée noire = 40 – 50% de moins
Particules : 0 – 40% de moins (-27% et – 61% avec catalyseur)
Oxyde d’azote (NOx) : 0 – 15% de plus (+5% et +3% avec catalyseur)
Aldéhydes : plus
Le biodiesel émet moins de substances mutagènes et carcinogènes que le gazole. Cela
fut démontré par des tests de mutation sur micro-organismes sous l’influence des
gaz d’échappement [46].
De plus, le biodiesel ne contient quasiment pas de soufre (max. 5-10 ppm), ce qui
garantit de faibles émissions de SO2. Le diesel quant à lui en contient quelques
dizaines de ppm. Une norme a été fixée pour la teneur maximale fixée à 50 ppm dans
er
le carburant à partir du 1 janvier 2005, ce qui va certainement augmenter les coûts
de production au fil du temps [22, 26]. De plus, l’enlèvement du soufre dans le gazole
diminue sa propriété lubrifiante, alors que celle-ci est précisément un point fort du
biodiesel [46].
Toutefois, ces effets sur les émissions sont à relativiser car d’une part l’ajout d’un
catalyseur et/ou d’un filtre à particules réduit ces émissions et d’autre part, les
améliorations techniques des moteurs vont dans le sens d’une diminution des
émissions (sauf le NOx qui nécessite un catalyseur de réduction, encore très rare
actuellement) (Figure 19). Ceci indique que les avantages (ou les désavantages) que
pourrait apporter le biodiesel sur les émissions du moteur seront de moins en moins
clairs à l’avenir. Il n’en reste pas moins que la plus faible quantité de particules avec
du biodiesel est plus favorable pour les catalyseurs, et ceux-ci éliminent en plus
l’odeur jugée parfois gênante pour le biodiesel. Par ailleurs, il existera toujours une
grande différence en ce qui concerne le CO2 à l'avantage des biocarburants (voir
point 3.2.).
Notons que les biocarburants ont un effet sur les émissions dès leur utilisation tandis
que les améliorations technologiques n’ont d’effet qu’au fur et à mesure du
renouvellement du parc automobile.
Une étude de l'institut de recherche technologique VITO montre que l’incorporation
de 20-30% de biocarburant dans le gazole est un bon compromis pour obtenir le
meilleur résultat en terme d’émission par rapport à un usage à 100%, qui n’apporte
qu’une faible amélioration et qui aura un marché forcément plus limité [35].
47
e
Figure 19: Evolution relative des émissions moteurs [10]
3.4.2. Ethanol
Des études françaises ont montré que l'utilisation de 5-7% d'éthanol dans l'essence
permet de réduire les émissions de CO de 15-40% et les hydrocarbures de 2 - 7%. Par
contre les NOx ont augmenté de 4-10% et doivent être diminués autrement [69].
Des tests ont également montré l'effet de l'addition d'ETBE avec ou sans catalyseur,
avec diminution du CO, HC et benzène, tandis que le NOx est maîtrisé par le
catalyseur (Figure 20) [70].
48
e
Figure 20 : Emissions des moteurs avec un mélange 85% essence – 15% ETBE
3.4.3. Le programme Auto-Oil
Dans le but de limiter la pollution des véhicules la Commission européenne a mis en
place le programme Auto-Oil dont le but est de fixer des normes d'émissions. Ces
normes portent les noms de Euro 1 à 4 (Euro 4 à respecter pour les voitures vendues
à partir du 1er janvier 2005). La norme Euro 2 fut déterminée sur base de résultats
expérimentaux tandis que Euro 3 et 4 sont des extrapolations sur base de critères liés
à l'amélioration technologique (Tableau 22).
Les polluants réglementés sont l'oxyde de carbone (CO), les hydrocarbures (HC), les
oxydes d'azote (NOx) et les particules (PM). Le CO2 n'est pas réglementé mais il
apparaît quand même dans les publications du programme, au niveau de
l'échappement du moteur mais aussi tout au long du cycle de vie. Les normes sont
différentes pour les véhicules de passagers et les gros véhicules de transport.
Pour les carburants alternatifs, des facteurs d'émissions sont calculés sur base de
résultats expérimentaux. Il s'agit du rapport entre l'émission d'un polluant spécifique
pour le carburant alternatif et l'émission de ce polluant pour le diesel ou l'essence
(selon que le carburant alternatif remplace plutôt l'un ou l'autre) (Tableau 23).
49
e
Tableau 22 : Limite légale d'émission pour des voitures de passagers (gr/km)
Essence
Diesel
Euro 2
Euro 3
Euro 4
Euro 1 (01.01.93)
Euro 2 (01.01.97)
Euro 3 (01.01.00)
Euro 4 (01.01.05)
CO
3,2
2,3
1,0
3,16
1,0
0,64
0,50
HC
0,341
0,2
0,1
1,13*
0,7*
0,56*
0,3*
NOx
0,252
0,15
0,08
0,50
0,25
PM
0,18
0,08
0,05
0,025
* HC + NOx
On constate au Tableau 23 que les carburants alternatifs ne sont pas égaux quant aux
émissions. Le GNC, LPG et DME sont très prometteurs pour réduire les émissions de
CO. Le LPG est le plus prometteur pour les émissions de HC. Le biodiesel et le DME
sont intéressants pour la réduction de émissions de particules. Quant aux émissions
de CO2, on peut considérer que c'est l'ensemble des filières qui compte et pas les
émissions à l'échappement. Ainsi uniquement les biocarburants permettent des
réductions substantielles de CO2.
Tableau 23 : Facteurs d'émission par rapport à la norme Euro 4 pour les véhicules de
passagers
Carburant alternatif
GNC (gaz naturel
compressé)
LPG (liquid petroleum gaz)
Ethanol 85%
ETBE 15%
DME (dimethyl ether)
Biodiesel 30%
Huile végétale 100% (testée
sur véhicule Euro 2) [118]
CO
HC
NOx
PM
CO2
véhicule
CO2
LCA
0,2
0,7 (0,1)
0,2
0,4
0,7
0,6
0,2
0,5
0,3
0,2
0,3
0,2
0,4
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,3
0,1
0,5
0,4
0,4
0,1
0,2
0,8
1,0
1,0
1,0
1,0
0,8
0,2
0,8
0,1 - 1,0*
0,7
0,87
0,98
0,90
0,74
* 0,1 si le DME est issu d'énergie renouvelable et 1,0 si il est produit à partir de gaz naturel.
De plus, les coûts ont été estimés pour les carburants, la consommation énergétique,
les transformations éventuelles des véhicules et la maintenance. Le Tableau 24
reprend les coûts relatifs des carburants alternatifs par rapport au carburant
remplacé, essence ou diesel selon les cas.
50
e
Tableau 24 : Coût des carburants alternatifs par rapport à la norme Euro 2, estimé après
2005, pour les véhicules de passagers.
Carburant
GNC
LPG
Ethanol
DME
Biodiesel ***
0,9
1,1 (0,5)*
1,2 (1,5)*****
3,5 (1,2)**
1,0 – 1,1 –
1,5****
Consommation
énergétique
0,9
0,8
3,5
Véhicule
Maintenance
1,05
1,0
1,0
1;0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
* basé sur les prix moyen avant taxation en Europe, entre parenthèse après (dé)taxation
** 3,5 si le DME est issu d'énergie renouvelable et 1,2 si il est produit à partir de gaz naturel.
*** pour les véhicules de transports et bus
**** pour des concentrations de biodiesel de 5 – 30 – 100%
***** 1,2 pour l'éthanol de cultures diverses et 1,5 pour l'éthanol issu de lignocellulose
3.5. Analyse du cycle de vie
a. Introduction
Il est également possible d’estimer l’impact sur l’effet de serre au travers d’études
plus complètes d’analyse du cycle de vie (ACV). Il s’agit de prendre en compte de
manière analytique, qualitative et quantitative tous les maillons des filières
(changement d’utilisation des terres, construction et démantèlement des usines de
production,…) et d’évaluer leur impact. Ce type d’étude mène à des résultats classés
par thème (épuisement des ressources, effet de serre, toxicité,…) qu’il serait aberrant
de pondérer en une seule valeur. Par contre, selon les priorités, notamment
politiques, de tels résultats peuvent être discutés.
Même si les ACV sont standardisées (ISO 14040) les résultats et leur interprétation
peuvent différer assez bien d'un auteur à l'autre.
b. Bilan énergétique et effet de serre
Le VITO a réalisé une étude dont les résultats sont forts mitigés pour le biodiesel
[27]. Celui-ci est meilleur pour l’utilisation des ressources fossiles et pour l’effet de
serre mais moins bon pour l’eau (eutrophisation), les résidus, l’acidification,
l’eutrophisation, le smog. Une autre approche basée sur l’effet économique des
émissions, selon la méthodologie reconnue « ExternE » (pour Externalities of
Energy), montre que ce sont les émissions de particules sur la santé humaine qui sont
les plus dommageables. Le diesel est un peu plus dommageable que le biodiesel
(env. 82 •/100 litres de coût externe contre env. 70). En additionnant le coût
économique de production et le coût du dommage externe, le « coût social » du
biodiesel est un peu plus cher que celui du diesel.
Une étude récente très détaillée a été réalisée par les industries automobile (EUCAR)
et pétrolière (CONCAWE) avec l'assistance du Joint Research Centre, de l'institut
51
e
allemand LB Systemtecknik et de l'Institut Français du Pétrole (IFP) [121]. Pas moins
de 80 filières de production de carburants sont comparées quant à leur bilan
énergétique et bilan de gaz à effet de serre, dont quelques unes sont reprises au
Tableau 25.
Tableau 25 : Résultats de l'étude CONCAWE – du puit au réservoir
Energie fossile
(MJ dépensé/MJ
final)*
Emission GES
(gCO2eq/MJ final)*
Crude oil to gasoline
0,14
13
Crude oil to diesel
0,16
14
EU-mix NG supply to on-site hydrogen production and
0,83
105
compression
Piped NG to synthetic diesel (EU plant)
1,04
45
Piped NG to methanol (EU plant)
0,69
31
Nuclear energy to electricity
2,74
4
Wind to electricity
0,03
0
Wood waste (200/10 MW) to compressed hydrogen
0,19
11
Farmed wood to compressed hydrogen via on-site electrolysis
0,19
31
Wind to compressed hydrogen via central electrolysis
0,19
9
Sugar beet to ethanol (pulp to fodder)
0,92
-20
Wheat to ethanol (no straw)
1,00
3
Farmed wood to ethanol
0,26
-50
Rape to FAME (RME)
0,39
-27
* uniquement pour la production des carburants, mais sans compter la combustion finale. Pour les
carburants issus de biomasse, le crédit CO2 est compté.
Une étude autrichienne de Jungmaier [3] compare ainsi 22 biocarburants (huile,
biodiesel, hydrogène,…) et 9 carburants fossiles, par km parcouru (Tableau 26).
Tableau 26 : Comparaison des émissions de CO2 équivalent, du coût total du transport et de la
réduction des émissions de CO2.
Carburants
Bioéthanol blé
Bioéthanol betterave1
Biodiesel huiles usagées1
Biodiesel colza
Biogaz lisier de porcs2
Essence
Diesel
Gaz naturel
CO2 émis
(gr CO2 équ./km)
138
- 127
- 6,9
110
-178
263
203
245
Coût du transport
3
(•/km)
0,33
0,35
0,27
0,29
0,31
0,28
0,27
0,29
Coût du CO2 épargné
4
(•/t CO2)
430
180
14
240
48
1 : le chiffre négatif est dû au fait que les co-produits substituent les aliments du bétail produits avec
du soja ou de la glycérine synthétique.
2 : le chiffre négatif provient de la substitution de la biométhanisation au stockage du lisier qui
entraîne actuellement des pertes de CH4 dans l’atmosphère.
3 : en prenant en compte la taxe sur les carburants fossiles et la défiscalisation des biocarburants.
4 : en comparant avec le carburant fossile remplacé.
Une étude allemande très explicite a été effectuée par Scharmer [46]. Il compare deux
filières : 1. la référence est l’utilisation du diesel, de protéine de soja, de glycérine
52
e
synthétique et la jachère verte et 2. le colza est cultivé sur jachère, le tourteau
remplace le soja, le biodiesel remplace le gazole et la glycérine remplace la glycérine
synthétique (Tableau 27).
Tableau 27 : Chiffres clés de comparaison des deux filières selon Scharmer
Scénario 1
Gazole
Soja
Glycérine synthétique
Jachère verte
Dépenses énergétiques
Emissions de gaz à effet de serre
50,60 MJ/kg*
3,676 – 5,12 MJ/kg tourteau
209,3 MJ/kg
2 512 MJ/ha
571 kg CO2 éq./t gazole
0, 567 - 0,676 kg CO2éq/t tourteau
9,0 kg CO2éq/kg
173 kg CO2 éq/ha
16,85 ± 1,5 MJ/kg
4,88 ± 0,9 MJ/kg
0,807 ± 0,1 kg CO2 éq
0,285 ± 0,05 kg CO2/kg
7,48 ± 1,5 MJ/kg
0,358 ± 0,08 kg CO2/kg
Scénario 2
Biodiesel
Tourteau colza
Glycérine de
transestérification
* avec une autoconsommation de 18,2% du contenu énergétique (exploration, transport raffinage, …)
Cette analyse débouche sur un bilan énergétique de 2,28 à 2,96 en fonction de
diverses hypothèses et avec une allocation des inputs énergétiques selon la valeur
énergétique.
Scharmer réarrange ensuite ces chiffres pour qu’ils correspondent à des filières
équivalentes, étalonnées sur 1 000 kg de biodiesel. Ainsi, pour ces 1 000 kg de
biodiesel, qui produiront 1 570 kg de tourteau, 93,7 kg de glycérine, le tout sur 0,76
ha de terre, il faudra 869 kg de gazole, … Ces deux scénarii sont présentés au Tableau
28.
Tableau 28 : Comparaison des deux scénarii équivalents
Scénario 1
1030 l (869 kg) gazole *
1103 kg tourteau soja
93,1 kg glycérine synthétique
0,76 ha jachère verte
Total
Scénario 2
1136 l (1000 kg) biodiesel
1570 kg tourteau colza
93,1 kg glycérine de
transestérification
Total
Dépenses énergétiques
fossiles (GJ)
Emissions de gaz à effet de
serre (t CO2 éq)
43,93
4,01
19,43
1,89
69,26
3,27
0,39
0,84
0,13
4,63
16,85
7,66
0,81
0,45
0,70
0,03
25,21
1,29
* avec au niveau du pouvoir calorifique, 1 030 l gazole (869 kg) = 1 136 l biodiesel (1 000 kg)
La production nette d'énergie, obtenue par différence entre les deux scénarii est de
42,8 MJ par litre de gazole remplacé (GR), ou 50,7 MJ/kg. La différence au niveau des
gaz à effet de serre est de 3,24 kg CO2 par litre GR (3,84 kg/kg GR). Ces chiffres sont
53
e
également du même ordre de grandeur à l’issue d’une étude de Reinhart en
Allemagne, au sein d’un groupe spécialisé dans les analyses du cycle de vie (avec
45,9 MJ/l GR et 3,25 kg CO2/l GR) [46].
La problématique du N2O émis par le sol est souvent abordée à propos des
biocarburants. Il s’agit d’un gaz émis par des bactéries du sol au sein du cycle de
l’azote de nitrification et dénitrification. Le N2O est un puissant gaz à effet de serre.
La quantification des émissions est toutefois très difficile car celles-ci dépendent de
conditions précises (favorisées par une grande quantité d’azote nitrique, la faible
disponibilité d’oxygène, la disponibilité élevée de matières organiques, des
températures supérieures à 5°C, la teneur en eau, un pH supérieur à 5). La mesure de
ce gaz nécessite un appareillage spécialisé, d’autant plus qu’il faut distinguer les
émissions de N2 et N2O.
Des mesures en Allemagne sur plusieurs années et sur différentes cultures couvertes
par des chambres de mesure et avec différents niveaux de fertilisation (0 à 210 kg
N/ha) pendant 3 ans ont mis en évidence une émission moyenne sur les sols non
fertilisés de 2,125 kg N2O-N/ha/an contre 2,405 sur les sols fertilisés. Une régression
linéaire a été déterminée [47] : N2O - N (en kg/ha/an) = 2 + 0,0048 N, avec N = azote
Il faut aussi tenir compte de l’approvisionnement en protéines par le soja, qui, quand
il intervient dans le scénario doit aussi être cultivé. Différentes études ont mesuré les
émissions de N2O de cette culture aux Etats-Unis avec des résultats comparables à
ceux cités ci-dessus [46].
En Allemagne, les nouvelles campagnes de mesures indiquent un impact climatique
de 0,00113 kg N2O/kg biodiesel, ou 0,415 kg CO2 eq/kg GR. En prenant un chiffre
conservateur pour le soja, on obtient une émission de 0,407 kg de CO2/kg de GR, soit
une différence très minime.
Mais du N2O est aussi émis dans l’atmosphère lors de la production des engrais, à
hauteur de 0,486 kg CO2 éq./kg GR (mais zéro si l’engrais est de l’ammoniac ou de
l’urée).
Le total des émissions de N2O est alors de 0,486 kg CO2éq/kg GR, moins de 13% de
l’économie en CO2 selon Scharmer [46].
En cumulant CO2 et N2O, on arrive à une économie globale de 2,82 kg CO2 éq/l ou
3,35 kg CO2éq/kg de gazole remplacé (GR) (ou 3,31 t CO2/tep).
Une autre institution de référence en matière d'analyse du cycle de vie est l'institut de
recherche environnementale et énergétique (IFEU) en Allemagne. La Figure 21 donne
un aperçu de différents biocarburants qui ont fait l'objet d'analyses de cycle de vie.
Les principales conclusions sont que tous les biocarburants sont favorables en ce qui
concerne le bilan énergétique et de gaz à effet de serre. Ils sont par contre
défavorables en ce qui concerne l'acidification et l'eutrophisation. Les résultats sont
divergents en ce qui concerne le photo smog, la destruction de l'ozone, la toxicité
humaine et écologique. En comparant les biocarburants entre eux, le biodiesel de
tournesol est meilleur que celui de colza. Le biodiesel est meilleur que l'huile pure
qui elle même est meilleure en unités centralisées que dans de petites unités
décentralisées. L'éthanol est meilleur que les filières oléagineuses et l'ETBE est
54
e
meilleur que l'éthanol pur. L'éthanol à partir de betterave est meilleur qu'à partir de
froment ou de pomme de terre. [101].
Figure 21 : Comparaison de différents biocarburants selon l'institut IFEU [101]
c. Autres effets
L’étude Scharmer s’intéresse également à d’autres effets sur l’environnement :
Acidification
L’acidification de l’atmosphère peut être causée par le SO2, le NO2 ou l’HCl. Les
études sont peu nombreuses à ce sujet et incomplètes. Scharmer arrive aux chiffres
de 16,216 g SO2éq / kg GR pour le biodiesel contre 12,315 g/kg de GR pour le gazole.
Reinhart présente aussi des chiffres en défaveur du biodiesel [75].
Eau et sol
Le biodiesel se dégrade à 98% en 21 jours et n’est pas un produit toxique, ce qui n’est
pas le cas du gazole. En France et en Autriche, le biodiesel est classifié comme non
dommageable pour l’eau.
Le transport et la conversion des huiles minérales mènent au déversement de 3 – 4
Mt d’huile minérale dans la mer, ce qui correspond à 0,8 à 1 kg/t d’huile extraite ou
0,94 à 1,18 g d'huile minérale/kg GR. Les accidents maritimes ne sont responsables
que d’une part très faible de cette pollution maritime (moins de 5%).
55
e
Le biodiesel n’a pas ces effets - la meilleure preuve est son utilisation pour vider les
cuves de l’Erika et pour nettoyer les rochers pollués par le pétrole - mais on
consomme quand-même des huiles minérales pour sa production et cela doit être
pris en compte. Son impact est évalué à 0,06 à 0,08 g d'huile minérale/kg GR.
Eutrophisation
Scharmer estime que le potentiel d’eutrophisation n’a pas encore été estimé
suffisamment. Selon Reinhart, il est en défaveur du biodiesel [75], mais il ne tient pas
compte de la culture du soja et de la jachère, et exagère les émissions industrielles et
agricoles [selon 46].
Consommation de ressources non renouvelables
Pour chaque kg de gazole remplacé, on économise 1,19 kg d’huile minérale (Tableau
29). Par contre, les fertilisants consomment des minéraux qui retourneront finalement
à la terre. La seule chose réellement consommée reste donc le pétrole.
Tableau 29 : Consommation de ressources non renouvelables
Ressources naturelles
(kg/kg GR)
Huile minérale
Chaux et argile
Phosphate de fer
Potasse brute
Sel minéral
Soufre
Biodiesel
Gazole
0,680
0,125
0,225
0,319
0,004
0,015
1,873
0,002
0,022
0,110
0,319
0,001
Toxicité humaine et écologique
Il s’agit des émissions de NOx, SO2, NH3, particules, formaldéhyde, benzène et
hydrocarbure poly-aromatique (PAH). Les effets de ces substances sont difficilement
comparables car certaines ont un effet local et d’autres un effet global, certaines sont
carcinogènes (particules, PAH), néfastes pour le système respiratoire (SO2) ou
mutagènes (formaldéhyde). Les émissions doivent en général répondre à des normes
maximales à ne pas dépasser.
En général, les émissions de la filière biodiesel sont plus toxiques pour les poussières,
le formaldéhyde et le NH3, et plus favorables pour les NOx, SO2 et particules. Les
dommages génétiques causés par une exposition à des gaz d'échappement des
moteurs sont 21 à 75% moins élevés pour le biodiesel (essais sur cellules).
Ces effets ont parfois des conséquences pratiques importantes. A titre d'exemple, la
société Kreiswerke Heinsberg qui gère un parc de bus en Allemagne a opté pour le
biodiesel notamment parce que la norme de concentration en polluants dans l’air du
hall fermé qui héberge la station de remplissage était dépassée. Après passage au
biodiesel, l’amélioration était de 85% et la société n’a pas dû faire les investissements
qui auraient été nécessaires pour répondre à la norme [47].
Une série de tests fut également menée en France à propos des aspects écologiques
(Tableau 30). Le biodiesel et le gazole sont tous les deux non toxiques oralement pour
les mammifères. Par contre, le biodiesel est beaucoup moins néfaste pour le milieu
56
e
aquatique et est bien plus biodégradable. Suite à ces tests, le biodiesel a été classé
WGK1 dans l’échelle allemande de risque pour l’eau et le gazole est à WGK 2
(l’échelle compte 3 niveaux, de peu dangereux à danger sévère) [51].
Tableau 30 : Toxicité du biodiesel et du diesel
Toxicité orale pour mammifères
Toxicité pour poissons
Toxicité sur algues
Toxicité sur bactéries
biodégradabilité ultime
Unités
DL50 (mg/kg)
DL50-48 h (mg/l)
EC50 – 72 h (mg/l)
EC0-16 h (mg/l)
%
Biodiesel
> 5000
> 100 000
73 700
5250
87,4
Gazole
> 5000
134
55
> 10
38,7
d. Huile pure ou biodiesel
L'institut allemand IFEU a réalisé une analyse du cycle de vie sur l'huile pure
comparée au biodiesel et au gazole [75]. Les résultats montrent un avantage pour le
biodiesel (bilan énergétique, effet de serre, acidification,…) grâce au remplacement
de la glycérine synthétique. Sans cela, et même si la glycérine avait une utilisation
énergétique, l'huile pure est plus avantageuse.
La production centralisée d'huile, par rapport à la production décentralisée dans des
fermes, nécessite du transport supplémentaire mais permet d'obtenir un meilleur
rendement d'extraction. L'étude montre que la centralisation est plus favorable pour
le bilan énergétique et l'effet de serre, mais moins favorable pour l'acidification,
l'eutrophisation, le "smog" et l'ozone.
57
e
4. Aspects économiques
Remarque importante : Les aspects économiques sont un sujet très sensible. Le but
de ce rapport n'est pas de fixer des chiffres économiques définitivement, mais de
donner un ordre d'idée sur les coûts et leur évolution. En réalité, chaque projet est
particulier et aura ses propres coûts et recettes.
4.1. Prix des carburants fossiles
Le prix consommateur des carburants consiste en un prix de base auquel s'ajoutent
un coût de distribution, accises, accises spéciales et cotisation énergie et une TVA de
21%.
Le prix de base varie en fonction du prix du baril de pétrole qui a fluctué ces
dernières années du simple au triple. Le prix fluctue également en fonction du cours
de change avec euro/dollar. Ce prix de base ne subit pas seulement le marché de
l'offre et de la demande mais aussi le contexte géopolitique. Les réserves prouvées de
pétrole sont actuellement équivalentes à la consommation d'une cinquantaine
d'année au rythme de consommation actuel [15]. Le coût depuis la raffinerie jusqu’au
client varie dans une moindre mesure car une marge maximale est fixée par l’Etat
quant au coût de distribution, et des coûts fixes d'accises, de cotisation énergie et de
TVA sont ajoutés au prix de base.
Figure 22 : Prix maximum consommateur de l'essence et du diesel de 1999 à 2004 [20]
Ainsi, le prix du diesel au consommateur (Figure 22) est passé de 0,59 •/l début 1999
à 0,94 •/l en novembre 2000 et plus de 1 •/l à la fin du mois d’octobre 2004, tandis
que l'essence sans plomb 95 passait de 0,85 •/l début 1999 à 1,16 •/l en juin 2000 et
58
e
1,21 •/l en octobre 2004 [20]. Une ligne de tendance globale sur les prix constants
montre une croissance du prix au consommateur.
4.2. Biodiesel
a. Matières premières
Les usines de production de biodiesel peuvent s'approvisionner soit en graines de
colza si elles comprennent une installation de trituration, auquel cas le prix de
revente des tourteaux est un élément prépondérant, soit directement en huile. Cette
huile est principalement de l'huile de colza, mais d'autres huiles telles que celles de
soja ou de palme par exemple peuvent être utilisées en partie tout en respectant la
norme de qualité du biodiesel. Le biodiesel peut également être fabriqué à partir
d'huiles végétales recyclées, mais cet aspect ne sera pas traité dans ce rapport.
Colza
Le colza est coté sur différentes places financières internationales en dollar ou en
euro (Hambourg, prix Moselle, etc.). Le prix est en général défini pour une cargaison
sur bateau (FOB : free on board, ou CIF : cost insurance free). Le colza est également
coté sur un marché à terme sur le Matif/Euronext, c'est-à-dire que des quantités
définies sont proposées à l'achat ou à la vente à des échéances futures.
L’Europe est la première région productrice de colza (11,5 Mt pour l'UE 15 en 2002),
devant le Chine (10,4 Mt), l’Inde (3,8 Mt), le Canada (3,2 Mt), les USA (0,7 Mt),
l’Australie (0,65 Mt) et les autres pays (1,3 Mt) [34]. Dans l'UE25, le colza est produit
surtout en Allemagne, France, Angleterre, Pologne et République tchèque (Figure
23, voir aussi Tableau 46).
59
e
Figure 23 : Surfaces d'oléagineux en Europe en 2001/2002 [122].
Le prix du colza dépend de l'offre et la demande sur le marché mondial. Il faut
signaler que l’on ne peut pas relier directement le prix des graines de colza au prix de
l’huile car il faut tenir compte de la valorisation des tourteaux. On peut voir sur le
graphique de la Figure 24 que le prix du colza a augmenté jusque début 2004. On
avait assisté à un déclin de l’offre mondiale de graines suite à des dégâts climatiques
défavorables au Canada (-35% en 2002), en Chine, aux Etats-Unis et en Australie (62% !), faisant monter les cours.
Toutefois, la bonne récolte en Europe de 2004 a entraîné une chute du prix du colza
qui est proportionnellement plus forte que la diminution du cours de l'huile, alors
que le cours des tourteaux se maintient et que la demande en biodiesel est forte
(Figure 25).
Il est important aussi de signaler que les prix du colza alimentaire et du colza non
alimentaire peuvent être différents, en fonction des conditions du marché. Le colza
non alimentaire souffre également de frais administratifs supplémentaires (contrôle,
garanties bancaires,…) qui sont répercutés sur le prix d’achat à l’agriculteur.
En France, des contrats sont signés entre Diester Industries et les organismes
stockeurs, pour couvrir environ 90% des besoins des usines et une prime
d'engagement pour ces surfaces est payée (25 •/t en 2003). Le reste provient de
surfaces non engagées. Entre 1999 et 2002, les prix du colza alimentaire et non
alimentaire sont restés quasiment à parité (avec toutefois des variation puisque le
prix du colza non alimentaire est plus stable que la cotation journalière du colza
60
e
alimentaire). Depuis 2002, le prix non alimentaires est un peu inférieur [107]. Il a
atteint 235 •/t en juillet 2003, avec majoration par quinzaine de 0,915 •/t.
En ce qui concerne le prix auquel les négociants vendent le colza, il peut être fixé en
fonction du Matif. Le Matif étant un marché à termes, le prix sélectionné est le prix à
la première échéance. La moyenne pour 2004 est de 247,2 •/tonne (201 à 338
•/tonne) (Figure 24).
Figure 24 : Prix de l'huile, la graine de colza et du tourteau [133, 134, APPO]
700
600
P rix (€/to n n e )
500
400
huile
tourteau
graine de colza
300
200
100
05
28
-m
a i-
.- 0
ov
-n
09
-a
vr
.- 0
4
4
3
23
06
-o
ct.
-0
03
sar
-m
20
01
-s
ep
t.-
.- 0
13
-fé
vr
i l .-ju
28
02
2
01
1
.- 0
09
-j a
nv
in -ju
23
06
-d
éc
. -9
9
00
-
Huile
Au niveau mondial, l'huile de colza reste minoritaire. La production mondiale
d’huile végétale était de 82 millions t en moyenne entre 1995 et 1999, dont 30% de
soja, 22% de palme, 16% de colza, 12% de tournesol et 20% d’autres (coco, coprah)
[18]. La croissance annuelle de l’huile de colza était de 7,4%/an en moyenne entre
1976 et 1998 [19].
La teneur en huile ou en protéine joue également une influence. L’huile de soja est la
plus influencée par le prix des protéines [18]. Or on s’attend à une plus forte
croissance de la demande en huile, ce qui devrait favoriser les grains à plus forte
teneur en huile comme le colza [19].
Le prix de l’huile de colza dépendait traditionnellement du prix mondial de l’huile
de soja car elles sont en partie substituables. Cette logique n'est plus nécessairement
respectée à l'heure actuelle avec une demande croissante en huile de colza pour la
production de biodiesel. En conséquence, le prix de l’huile de colza a varié quasiment
du simple au double en quelques années (Figure 24).
Notons qu'un taux de change euro/dollar élevé est favorable et que la densité de
l’huile étant de 0,915 kg/m3, le prix au litre est inférieur aux montants mentionnés en
unités de poids.
61
e
b. Extraction industrielle de l’huile
Pour une échelle de 30 000 t graines/an, une étude de faisabilité fut réalisée en 1992
[8, voir aussi ci-après]. Le coût de transformation était de 7,21 BEF/kg d'huile pour la
trituration et 4,56 BEF/kg pour le raffinage, soit un coût total de 11,77 BEF/kg huile
ou 291,8 •/t d'huile.
Une autre étude de pré-faisabilité fur réalisée pour le compte de ValBiom en mai
2003 pour une dimension de 10 000 t graines/an, qui correspond grossièrement à la
production de colza non alimentaire en Wallonie [84]. L'investissement prévoit un
stockage des graines, de l'huile brute, des tourteaux, un pont bascule, un labo, des
presses qui fonctionnent 24h/24 pendant 10 mois (pressage à froid, rendement
d'extraction de 30%), et les frais accessoires (fonds de roulement, etc), pour un total
de près de 2 millions d'euros. Le coût de trituration est évalué à 57,6 •/t graines ou
191 •/t huile, ce qui est moindre que pour l'étude de 1992 mais toujours relativement
élevé.
Selon Diester Industrie (communication orale de Mr Morin) le coût de trituration à
l'échelle industrielle devrait se situer autour de 30 – 32 •/t de graines.
c. Transformation en biodiesel
Le coût exact de transformation est une information confidentielle de la part des
industriels.
Ce coût a été estimé dans une étude de faisabilité réalisée en 1992 pour le compte de
la Région wallonne avec deux scenarii [8] :
-
une unité de 10 000 t/an de biodiesel avec pression de 30 000 t grains/an,
300 jours/an, 0,36 t huile/t grains, 0,61 t tourteaux/t grains, raffinage (0,96
t huile/t huile brute) et transestérification
une unité de 40 000 t/an avec raffinage et transestérification. L’huile brute
est achetée sur le marché (43 000 t/an).
Les chiffres clés sont les suivants :
a. unité de 10 000 t/an
Trituration :
• investissement : 170 MBEF
• prix colza : 6,5 BEF/kg
• coût huile : 18,22 BEF/kg
• valorisation tourteaux : 4,5 BEF/kg 7,7 BEF/kg huile
• coût transformation : 7,21 BEF/kg
• total prix de revient : 17,73 BEF/kg huile brute
Raffinage :
• valorisation gommes : 0,26 BEF/kg huile raffinée
62
e
•
total : 22,80 BEF/kg huile raffinée
Transestérification :
• valorisation de la glycérine : 3,7 BEF/kg biodiesel (37 BEF/kg)
• total prix de revient : 29,81 BEF/kg ou 26,24 BEF/litre (0,65 EUR)
b. unité de 40 000 t/an
Raffinage :
• prix rendu huile brute : 14 BEF/kg
• valorisation gommes : 0,26 BEF/kg huile raffinée
• total : 17,66 BEF/kg huile raffinée
Transestérification :
• valorisation de la glycérine : 3,7 BEF/kg biodiesel (37 BEF/kg)
• total prix de revient : 21,52 BEF/kg ou 18,93 BEF/litre (0,47 EUR)
La conclusion de cette étude de faisabilité à l’époque était que la petite unité n’était
pas rentable, le prix de revient de l’huile était supérieur au prix du marché et les frais
fixes étaient trop importants pour la taille. L’unité de 40 000 t est par contre rentable
sans soutien public autre que la défiscalisation du biodiesel, vendu "départ" à 20
BEF/l.
Le deuxième scénario donne un coût de transformation est de 186 •/t huile (21,52 –
14 = 7,52 BEF/kg) mais dépend de la valorisation des gommes et surtout de la
glycérine.
Selon la convention passé en 1993 entre la Région wallonne et FINA pour les essais
en Belgique, le prix convenu pour la transformation était de 6,4 BEF/kg (158 •/t).
Aujourd'hui ces capacités d'usines sont dépassées et les nouvelles unités de
production de biodiesel sont généralement de l'ordre de 100 000 à 200 000 tonnes par
an, sauf pour les installations qui travaillent l'huile recyclée.
Des informations récentes de sociétés belges et françaises actives dans l'estérification
indique des coûts d'estérification fort variables, allant de 50 à 150 •/t d'huile.
Pour donner une idée des montants d'investissement, le projet de l'usine à Sètes en
France pour la fabrication de 150 000 t de biodiesel, prévoit un budget de 20 – 25 M•
[113]. Le projet espagnol de Pontejos pour la même capacité prévoit 19 M•. Le
nouveau projet français de Diester industrie à Mériot annonce un budget de 25 M•
pour 200 000 t de biodiesel [123].
d. Produit final
63
e
Au vu de toutes les possibilités décrites ci-dessus et des incertitudes, il n'est pas
justifié de donner un prix de revient unique du biodiesel. Chaque installation aura
des coûts et des recettes différentes qui affecteront le résultat. En faisant varier
quelques critères importants qui influencent le plus ce coût tels que le prix du colza,
prix des tourteaux, la valeur de revente de la glycérine (à la baisse suite à l'offre
importante sur le marché), coût de la trituration et de l'estérification, coût du
transport vers la raffinerie, on peut estimer grossièrement le coût du biodiesel. La
fourchette varie de moins de 0,50 •/l dans des conditions favorables à plus de 0,70
•/l en conditions défavorables [calcul personnel].
Selon la Commission européenne, le coût de production du biodiesel basé sur un
coût moyen de la matière première, sur une grande installation de production et sur
un prix de la glycérine de 50 •/1 000 l de biodiesel, est de 500 •/1 000 l, contre 200250 • pour le diesel. Le coût supplémentaire est alors de 300 •/1 000 l pour un prix
du baril de 25 $. Le surcoût devient nul pour un prix du baril de 70 $ [4].
Le prix de vente du biocarburant est également différent selon l'acheteur. De grosses
quantités de biodiesel défiscalisé fournies à un pétrolier seront vendues à un prix
proche du prix du marché du diesel auquel on ajoute les accises. Si le biocarburant
est vendu directement à l'utilisateur final, le prix devra sans doute être du même
ordre de grandeur que le prix du diesel pour ce même consommateur. Ainsi, une
flotte captive payerait moins qu'un particulier par exemple. Par contre, les frais de
promotion ou distribution seront moins élevés pour quelques gros clients par
rapport à la vente directe aux particuliers.
La tendance comparative des marchés du pétrole et de l'huile végétale (et des graines
de colza) joue un rôle primordial dans la compétitivité des biocarburants. Ainsi, la
tendance actuelle est plutôt défavorable pour ce qui concerne le prix de l'huile (ce
n'était pas le cas entre mi-1999 et mi-2001, le cours de l'huile était alors inférieur à
400 $/t, permettant la production d'un biocarburant relativement bon marché),
tandis qu'elle est favorable pour ce qui concerne le prix du diesel qui augmente.
Il est extrêmement difficile de prévoir l'évolution du cours du pétrole. Par contre il
est possible de maîtriser le coût de la matière première pour la production d'un
biocarburant, grâce par exemple à des contrats d'approvisionnement avec des
agriculteurs.
Il est intéressant aussi de noter qu’une incorporation de biodiesel dans le diesel
réduit l’écart de prix pour le consommateur, rendant cet écart insignifiant par
rapport aux variations des prix pétroliers, et ce même si le biocarburant n'est pas
défiscalisé. Ainsi, si on incorpore 5,75% de biodiesel à 0,60 •/l dans du diesel à 0,30
•/l, le prix du mélange diesel - biodiesel passerait à 0,317 •/l, et le prix à la pompe
augmenterait de 0,021 •/l. Cette augmentation reste raisonnable pour le
consommateur qui verra par ailleurs les accises sur le diesel augmenter de 0,035 •/l
pendant quatre ans à partir de 2004 on est déjà en 2005 (voir plus loin).
Finalement, il faut aussi noter que le pouvoir calorifique du biodiesel est inférieur à
celui du diesel (de l'ordre de 7 – 8%), ce qui peut mener dans certains cas à une
augmentation de la consommation. Il faut en tenir compte dans le calcul du coût au
kilomètre du consommateur.
64
e
4.3. Ethanol
Le coût de l’éthanol à la sortie de l'usine dépend notamment du prix de la matière
première.
a. Matière première
Froment
Le prix du froment est un prix mondial coté sur différentes places boursières. Le prix
reçu par l'agriculteur est un prix rendu négoce inférieur au prix du marché puisqu'il
faut tenir compte des frais de stockage et transport (Figure 25). On peut voir que,
malgré un pic entre les années 2003 et 2004, le prix du froment a une tendance à la
baisse sur une période de 10 ans. Ce pic est dû à la sécheresse qui a sévit pendant
l’été 2003.
A l'instar du colza on peut imaginer que le prix du froment non alimentaire soit
encore un peu plus faible étant donné les formalités (garanties bancaires, etc.) dues à
la culture sur jachère et sur surfaces énergétiques (ACE 45).
Figure 25 : Evolution du prix du froment rendu organisme stockeur (1995 – 2004) [138]
Cela veut dire que la marge brute et donc le revenu agricole diminuent vu que les
frais fixes ne varient pas beaucoup au cours du temps.
Betteraves
Pour les betteraves le prix interne en Europe est jusqu'à présent sensiblement plus
élevé que le prix mondial grâce à des droits d'importation (quota A) et des
restitutions payées par les producteurs eux-mêmes (quota B). Le surplus par rapport
aux quotas est quant à lui vendu au prix mondial (sucre C). Enfin le sucre des ACP
(Afrique Caraïbes Pacifique) est importé préférentiellement et réexporté avec
65
e
restitutions financées par l'UE [86]. Mais une réforme du sucre est en discussion à
l'OMC, avec baisse du prix de l'ordre de 40% et interdiction d'exportation de sucre C.
Ainsi, si l'excédent de sucre C était transformé en éthanol, il pourrait permettre un
paiement plus élevé à l'agriculteur pour la betterave, passage de 9 •/t [86] à un prix
de l'ordre de 15 •/t (voir ci-dessous le prix payé en France).
En France, l'éthanol est produit à partir de betteraves achetées au prix de 15 •/t. Ce
prix est supérieur au prix du sucre C mais inférieur au prix actuel et au nouveau prix
avec 40 % de réduction
b. Transformation
Les coûts d'investissement pour la construction d'une usine d'éthanol dépendent de
nombreux facteurs tels que l'infrastructure déjà existante, la matière première traitée,
la technologie utilisée, etc. et les valeurs citées dans la littérature sont difficilement
comparables. Les exemples ci-dessous sont donnés à titre illustratif.
Selon [59], l’investissement dans une usine de 50 000 m3/an d’éthanol est de l’ordre
de 45 – 55 M•.
En 1992, une étude avait été faite par la Raffinerie Tirlemontoise à propos de la
production d’éthanol à la râperie de Waremme pour une production de 5 000
hectolitres par jour. L’investissement global dans une usine fut évalué à 100 M•, dont
¼ était déjà présent [61].
Plus récemment, plusieurs projets ont fait connaître le montant des investissements
dans la presse :
-
Zeitz (Allemagne), 200 000 t : 185 M•
Wanze, 300 000 m3 : 150 – 180 M•
3
Gand, 100 000 m : 50 M•
Ecoteo (Espagne), 100 000 t : 100 M•
Lacq (France), 180 000 t : 73 M•
Aux Etats-Unis, le coût d'investissement dans une usine de production d'éthanol a
été réduit à 0,344 •/l (près de deux fois plus dans les années 80) [105]. En comparant
avec les exemples en Europe cités ci-dessus, on remarque que le coût en Europe est
beaucoup plus élevé. Une comparaison plus poussée serait nécessaire avant de tirer
des conclusions hâtives (échelle de production, technologie, etc.).
66
e
c. Produit final
En Suède, un prix de 0,4 •/l éthanol à 95% (5% d’eau) est cité la fondation pour le
bio-alcool [59].
En 1993, le Mémorandum préparé en Belgique à l’attention de la présidence belge de
l’Union européenne présente les chiffres tirés du fameux rapport Levy. Le prix de
revient de l’éthanol ex-betterave est de 0,41 ECU/l (pour la betterave à 17,55 ECU/t)
et de 0,48 ECU/l pour l’éthanol ex-blé (acheté à 0,073 ECU/kg) [60].
Une étude de faisabilité réalisée par Sorghal (basé à l’ISI de Huy) en 1992 pour la
production d’éthanol à partir d’une combinaison de betterave et de sorgho [66]
aboutissait à un prix de revient compris entre 19,8 et 25,8 BEF/l, pour respectivement
l’éthanol ex-sorgho et ex-betterave (comptées à 1 000 BEF/t, et 33 BEF/l avec des
betteraves à 1800 BEF/t, et 19,5 BEF/l avec des betteraves à 400 BEF/t).
L’investissement dans une unité de 900 000 hl d’éthanol par an, y compris 4 unités
décentralisées pour l’extraction des jus sucré du sorgho, est estimé à 4,2 milliards de
BEF.
Dans cette même étude, différentes sources sont comparées à propos du prix de
revient de l’éthanol, avec des chiffres de 13, 14, 20 et 21 BEF/l.
Dans [86] le coût de production de l'éthanol pour une unité de 500 000 hl/an
approvisionnée pour 2/3 par du froment à 100 •/t et 1/3 par des betteraves à 26,7
•/t est de 0,55 •/l. Si la capacité était de 2 millions d'hl, le prix descend à 0,48 •/l et
peut encore théoriquement diminuer de 0,07 •/l [86].
En France, un prix de 0,52 •/l rendu raffinerie était cité en 1993 par le Président
[communication orale] de la société Bio-éthanol Nord Picardie (dont 0,27 pour la
matière première – le blé, 0,30 pour la fabrication, 0,07 pour la déshydratation, 0,13
de revenu des drèches), qui correspond à un achat du blé à 7,6 •/100 kg. En ajoutant
les frais de stockage et transport à ce prix du blé, on arrive à 9,5 •/quintal qui en
étant multiplié par 2,9 quintal par hl d'éthanol donne une part du blé dans le coût de
l’éthanol de 0,27 •/l.
Selon l'ADEME [communication orale de M Dohy, novembre 2003] le coût de
l'éthanol en France est de 0,45 •/l. Mais avec des unités de production plus grosses,
de 150 à 250 000 t/an, ce coût peut diminuer à 0,35 •/l.
Le prix de vente de l'éthanol aux Etats-Unis est de l'ordre de 0,28 $/l (0,31 •/l de
coût de production selon [105]) et 0,30 $/l pour le biodiesel [91].
d. Importations
L’éthanol peut également être importé. Le prix de base de l'éthanol brésilien est de
l'ordre de 0,20 – 0,30 $/l, auquel il faut normalement ajouter les taxes douanières
(0,192 •/l si l'éthanol est non dénaturé et 0,102 •/l si dénaturé) [96, 108].
De plus, avec l'initiative EBA (everything but arms – tout sauf les armes), le
bioéthanol des 49 PMA (pays les moins avancés) peut entrer en quantité illimitées et
à droit nul en Europe [86].
67
e
Il est assez clair que l'industrie européenne ne pourra jamais être compétitive vis-àvis de ces importations à bas prix et qu'il faut réguler celles-ci d'une manière ou
d'une autre, sous peine d'écraser dans l'œuf une industrie européenne naissante.
Figure 26 : Evolution des importations en Europe d'éthanol [140]
4.4. Rentabilité agricole
4.4.1. Rentabilité de la culture du colza
Le mid term review de la PAC change la donne en ce qui concerne les aides pour les
cultures agricoles. En effet, le régime du paiement unique est entré en fonction pour
la récolte 2005. Deux grands types d’aides peuvent être activés : les droits ordinaires
et les droits jachères [136]. Ces aides sont directement liées à la surface et donc
découplées de la production. Le colza peut se trouver dans 3 situations : il perçoit les
droits ordinaires, il ne perçoit pas les droits ordinaires, il perçoit les droits jachères.
Pour s’affranchir de ces situations, il a été décidé ne pas prendre en compte les droits
dans le calcul de la rentabilité. Il a été également décidé de ne pas prendre en compte
les frais fixes car ils sont les mêmes pour toutes les cultures.
Selon la Division de l’Analyse Economique Agricole - DAEA de la Région Wallonne
[135], la moyenne des frais variables pour la période 2000 – 2003 (semences, engrais
achetés, produits de protection, travail par tiers, autres charges indirectes)
imputables à la culture de colza, est de 474 •/ha (448 – 511 •/ha)Une réduction de
ces frais est peu envisageable car le rendement du colza est fortement affecté en cas
de négligence phytotechnique.
Pour information les charges fixes sont estimées à 759 •/ha [communication orale de
Mr Vanorlé, DAEA] :
-
matériel (amortissement, entretien, location) : 286 •/ha
charges foncières : 341 •/ha
68
e
-
autres (coût des bâtiments, frais généraux, frais d’amélioration de la structure
du sol) : 132 •/ha
Nous allons calculer pour cette culture la marge brute, qui est définie comme :
Marge Brute (MB) = (rendement*prix de vente culture) – frais variables
Il est à noter que le calcul de la marge brute se fait hors droits et hors frais fixes. Pour
obtenir le revenu agricole, il faut soustraire de la MB les frais fixes et rajouter les
aides.
Le rendement moyen de ces 5 dernières années est de 3,6 t/ha (3 à 4 t/ha) [138] et le
prix d’achat à l’agriculteur pour 2003 et 2004, de 210 •/t (prix moyen du colza rendu
négoce, calculs ValBiom) ce qui donne une marge brute de 282 •/ha (voir Figure 27).
Figure 27 : Marge brute (•/ha) du colza, en fonction du rendement et du prix (hors droit et
hors frais fixes)
900
ent :
Rendem
800
MargeMarge
brute
brute (€(€)
700
600
5 t/ha
4 t/ha
500
3,5 t/ha
400
3 t/ha
300
200
100
2 t/ha
0
-100180
190
200
210
220
230
240
250
260
-200
prix htva (€/t)
Prix htva (€/t)
La législation concernant les cultures énergétiques a été adaptées dans la nouvelle
réforme de la PAC. Cette nouvelle PAC autorise la culture de colza sur jachère si
certaines conditions sont remplies notamment l’établissement d’un contrat qui
implique un dépôt de 250 •/ha de garantie. La nouvelle PAC permet également de
soutenir la culture de colza hors jachère par une prime de 45 •/ha, un contrat devant
également être établi et une caution de 60 •/ha versée.
Si la culture de colza est emblavée en surface énergétique (45 •/ha), la marge brute
est majorée de 20 à 25 •/ha. En effet, il faut compter de 20 à 25 • de frais
administratif notamment pour la gestion de la caution. Notons que la culture du
colza présente des risques (maladie, verse, perte à la récolte,…) et exige plus de
travail que les céréales. Il faut donc que la marge brute compense cela, le choix étant
à l’appréciation de chaque agriculteur.
4.4.2. Huile pure carburant
69
e
La production d'huile végétale de colza mérite une attention particulière dans ce
chapitre car l'huile peut être utilisée comme carburant et en même temps être
produite à la ferme, instaurant ainsi une filière courte entre le producteur et le
consommateur.
La rentabilité économique de l’huile de colza est calculée en prenant compte des
d’hypothèses exposées dans le Tableau 31.
Tableau 31 : Hypothèses pour le calcul du prix de l’huile
Hypothèses
coût grain colza (moyenne 2000-2005)
prix vente tourteau (moyenne 2000-2005)
Rdt de trituration
Durée de fonctionnement
Débit limitant (presse)
Quantité d'huile produite
Quantité de tourteau produit
Durée de main d'œuvre
Coût main d'œuvre
Prix consommation électrique
Puissance de la presse
Consommation électrique
Légende :
Fct
t
Rdt
240
160
31
4000
0,05
62
138
€/t
€/t
%
heure/an
tonne/h
m³/an
t tourteau/an
113 heures/an
5 heures/sem
20 €/heure
0,1 €/kWh
2,2 kW
8800 kWh/an
Taux d'intérêt
Taux d'actualisation
Durée d'amortissement hors bâtiment
Durée d'amortissement bâtiment
5
2,6
6
20
%
%
ans
ans
Bénéfice
Nombre ha colza nécessaires
50 €/m³
56 ha
fonctionnement
tonne
rendement (en kg d’huile sur kg de graine au départ)
On prend également comme hypothèses que le grain de colza est acheté à un
négociant et qu’une infrastructure de stockage avec séchage n’est pas nécessaire.
Ces hypothèses nous permettent de calculer le prix de l’huile (voir Tableau 32).
70
e
Tableau 32 : Calcul du prix de l’huile
Matière première et co-produit
Achat culture
Vente Tourteau
Investissement
Achat bâtiment (200 m²)
Amortissement (20 ans linéaire)
Télescopique (30 %)
Amortissement (6 ans linéaire)
Frais d'aménagement
Presse + syst pellets + décantation statique
Stockage et traitement de l'huile
Filtre à plaques
forfait stockage (graines, tourteau, huile)
Tuyaux et accessoires
Cuves de décantation
Pompe de distribution
Imprévus
TOTAL sauf achat bâtiment, télescopique
Amortissement sauf bâtiment (6 ans linéaire)
Amortissement total
Intérêts
Intérêts bâtiment
Intérêts teléscopique
Intérêts hors bâtiment et teléscopique
Intérêts totaux
Coûts opérationnels hors main d'œuvre
Consommation Electrique
Coût de fct filtre à plaques
Coût fct presse
TOTAL
Coût total
Bénéfice
Revenu du travail
Revenu du travail +bénéfice
Prix de l'huile HTVA
Prix de l'huile TVAC (6 %)
778 €/m³
-358 €/m³
25 000
1 250
12 000
2 000
750
5 855
€
€/an
€
€/an
€
€
3 100
2 000
250
150
1 000
1 000
14 105
2 351
5 601
€
€
€
€
€
€
€
€/an
€/an
548
327
384
1 259
€/an
€/an
€/an
€/an
20 €/m³
32 €/m³
38 €/m³
9 €/m³
5 €/m³
6 €/m³
14 €/m³
3 €/m³
5 €/m³
22 €/m³
134
3 083
2 262
5 345
€/m³
€/an
€/an
€/an
0,679 €/litre
50 €/m³
37 €/m³
641 €/m³
679 €/m³
Il est à noter que ce calcul du prix doit être effectué pour chaque projet étant donné
que les hypothèses sont différentes d’un cas à l’autre.
Notons que ce calcul ne tient pas compte de frais éventuels de stockage et séchage du
colza.
Nous pouvons remarquer que l’investissement, les intérêts et les coûts opérationnels,
ramenés au volume produit sont faibles. Les facteurs qui influencent fortement le
prix de l’huile sont, dès lors :
-
le prix du tourteau et de la graine de colza,
le nombre d’heures de fonctionnement de l’installation.
71
e
Le Tableau 33 et la Figure 28 ci-dessous illustrent ce propos en montrant la sensibilité
du prix de l’huile par rapport aux prix de la graine de colza et du tourteau et par
rapport au nombre d’heures de fonctionnement. Les lignes en grisé représentent
l’hypothèse retenue au Tableau 31 (grain de colza : 240 •/t ; tourteau de colza : 160
•/t).
Tableau 33 : Sensibilité du prix de l’huile de colza HTVA (•/m³) par rapport aux prix de la
graine et du tourteau (4 000 heures de fonctionnement)
Prix du tourteau de colza (€/t)
Prix de la
graine de
colza (€/t)
180
190
200
210
220
230
240
250
260
80
625
658
690
722
755
787
820
852
885
90
603
635
668
700
732
765
797
830
862
100
580
613
645
678
710
743
775
807
840
110
558
590
623
655
688
720
753
785
817
120
536
568
600
633
665
698
730
763
795
130
513
546
578
611
643
675
708
740
773
140
491
523
556
588
621
653
685
718
750
150
468
501
533
566
598
631
663
695
728
160
446
479
511
543
576
608
641
673
706
Remarque importante : compte tenu de la difficulté du stockage à long terme du
tourteau gras (rancissement de l’huile), du fait que le prix du tourteau a une grande
influence sur le prix de l’huile, et du fait de la quantité de tourteau à valoriser (pour 1
m³ d’huile produit, production de 2 tonnes de tourteaux). Il est important de pouvoir
valoriser tout le tourteau à un prix convenable, soit en l’auto-consommant soit en le
vendant. La durée de fonctionnement est donc conditionnée par la quantité de
tourteau que l’on est capable de valoriser.
Figure 28 : Sensibilité du prix de l’huile par rapport au nombre d’heure de fonctionnement de
l’installation (prix du grain de colza : 240 •/t ; prix du tourteau de colza : 160 •/t)
72
e
On peut constater dans la Figure 28 que le prix de l’huile diminue d’autant plus
fortement que le nombre d’heures de fonctionnement est faible (le prix de l’huile
diminue plus entre 1000 et 2000 heures de fonctionnement qu’entre 3000 et 4000
heures). Il est donc clair qu’il vaut mieux avoir une durée de fonctionnement
importante durant l’année pour minimiser le prix de l’huile, le facteur limitant étant
l’élimination des tourteaux.
Notons également que la valorisation du colza comme huile carburant nécessite une
recherche des clients utilisateurs et une défiscalisation de l’huile carburant.
Le Tableau 34 montre la rentabilité d’une installation tournant avec une presse de
100 kg/h, les autre hypothèses restent les mêmes qu’au Tableau 31.
Tableau 34 : Calcul du prix de l’huile (100 kg/h)
Achat culture
Vente Tourteau
778 €/m³
-358 €/m³
Amortissement bâtiment
Amortissement teléscopique
Amortissement hors bât. et telé.
10 €/m³
16 €/m³
27 €/m³
Intérêts pour le(s) bâtiment(s)
Intérêts pour le télescopique
Intérêts hors bât et télescopique
4 €/m³
3 €/m³
4 €/m³
Coût opérationnel hors main d’oeuvre
15 €/m³
Bénéfice
Revenu du travail
Revenu du travail +bénéfice
50 €/m³
18 €/m³
Prix de l'huile HTVA
Prix de l'huile TVAC (6%)
568 €/m³
603 €/m³
6166 €/an
2262 €/an
8428 €/an
0,603 €/litre
Comparaison avec des expériences étrangères
Le cas allemand concerne une unité de trituration d’huile à la ferme à petite échelle.
Les capacités sont de 15, 130 et 750 kg/h, avec une durée de fonctionnement de 7500
h/an, les coûts totaux sont plus ou moins les mêmes pour ces différentes capacités,
suggérant qu’il n’y a pas d’économie d’échelle [52]. Si on compare cela avec le calcul
du Tableau 32 on remarque que les coûts totaux sont plus élevés, même si l’écart se
réduit lorsque l’installation tourne 7 500 heures par an.
Tableau 35 : Comparaison du coût de production d'huile avec des expériences étrangères
Calcul du Tableau 32
4 000 h/an
7 500 h/an
Coût en capital [•/m³]
(investissement + intérêts)
Coûts opérationnels [•/m³]
Coût total [•/m³]
110
59
59
163
59
113
Cas allemand [52]
Cas irlandais
80 - 90
36 (investissement
de 144 500 •)
82
118
73
e
Le cas irlandais concerne une installation avec un débit en graine de 2 500 t/an qui
utilise 200 t/an (4 000 h/an) ou 375 t/an (7 500 h/an). Dans le cas où l’installation
tourne 4 000 h/an, le coût total est supérieur à celui du cas irlandais, par contre, si on
considère un temps de fonctionnement de 7 500 h/an, on constate que les coûts
totaux sont plus ou moins égaux.
4.4.3. Rentabilité de la culture de froment
D’après la DAEA [135], les frais variables (semences, engrais achetés, produits de
protections, travaux par tiers, autres charges directes) peuvent être estimés pour la
période 2000 - 2003, pour la culture de froment, à 435 •/ha (414 – 451 •/ha). Les frais
fixes sont estimés à 759 •/ha. [135]
A partir de ces données, une analyse de sensibilité peut être établie (Figure 29).
Figure 29 : Analyse de sensibilité de la marge brute du froment par rapport au rendement et
au prix (hors droits et hors frais fixes)
Marge brute (€)
1400
1 t/ha
ent : 1
m
e
d
a
Ren
10 t/h
h
9 t/ a
8 t/h a
7 t/ha
6 t/ha
1200
1000
800
600
400
200
0
70
80
90
100
110
120
130
140
150
prix htva (€/t)
Prix htva (€/t)
Le rendement moyen des 5 dernières années est de 8,5 t/ha (8 – 9 t/ha) [137]. Si on
prend un prix départ producteur de 92 •/t et qu'on valorise la paille à 105 •/ha, on
obtient alors une marge brute de 452 •/ha.
4.4.4. Rentabilité de la culture de betteraves
Les frais variables (semences, engrais achetés, produits de protections, travaux de
tiers, frais divers) peuvent être estimés, pour la période 2000 - 2003 à 923 •/ha (910 –
933 •/ha) [135] et les frais fixes à 759 •/ha. La Figure 30 reprend une analyse de
sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport à son rendement et par
rapport à son prix.
74
e
Figure 30 : Analyse de sensibilité de la marge brute de la betterave par rapport au rendement
et au prix (hors droits et hors frais fixes)
Marge brute (€)
2000
t/ha
t : 90
n
e
m
e
Rend
80 t/ha
70 t/ha
1500
1000
60 t/ha
50 t/ha
500
0
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
-500
htva (€/t) (€/t)
Prixprixhtva
Le rendement moyen de ces 5 dernières années est de 66,4 t/ha (59 – 71 t/ha) [138].
On peut estimer le prix en fonction de l’exemple Français, 15 •/t, ce qui donne une
marge brute de 73 •/ha.
4.4.5. Rentabilité comparée des cultures de colza, froment, betteraves et
jachère
Hors jachère
Le Tableau 36 permet de comparer le colza, froment et la betterave. Cette
comparaison porte sur les marges brutes (Marge Brute (MB) = rendement*prix de
vente culture – frais variables) sans tenir compte des frais fixes.
ATTENTION à ces chiffres, l'agriculteur doit défalquer ses frais fixes propres
(759 •/ha, en moyenne, voir ci-dessus) et y ajouter les droits ordinaires pour la
surface activable auquel il a droit.
Trois scénarii sont comparés : un cas défavorable, un cas moyennement favorable et
un cas favorable. Pour chacun de ces cas, la marge brute est calculée pour des
hypothèses de rendement et de prix déterminés.
Comparaison des cultures sur jachère
Le même tableau permet la comparaison des cultures avec la jachère verte (couvert
herbacé). Notons que les betteraves devraient être éligibles prochainement sur
jachère.
A ces marges brutes, l'agriculteur doit déduire ses frais fixes et ajouter les droits
jachère qu'il détient.
75
e
Tableau 36 : Comparaison des marges brutes de différentes cultures dans 3 cas
Culture
Cas favorable
Cas moy. favorable
Cas défavorable
Colza
405 (4 t/ha* ; 220 •/t**)
225 (3,5 t/ha ; 200 •/t)
65 (3 t/ha ; 180 •/t)
Froment
870 (10 t/ha ; 120 •/t)
570 (9 t/ha ; 100 •/t)
310 (8 t/ha ; 80 •/t)
Betteraves
824 (70 t/ha; 25 •/t)
374 (65 t/ha; 20 •/t)
-26 (60 t/ha; 15 •/t)
Jachère verte ***
- 18
- 18
- 18
* Rendement en t/ha
** prix •/t
*** chiffre d’affaire (vente de fourrage après date limite) : 32 •/ha ; frais variables : 50 •/ha [135]
On peut voir que, dans tous les cas, le colza et le froment ont une marge brute
supérieure à la jachère verte. Il est donc plus intéressant de cultiver ces cultures que
de laisser la terre en jachère. Pour la betterave par contre, la marge brute du cas
défavorable est négative et très proche de la jachère verte. A ce prix et ce rendement,
la culture de betteraves sur jachère n'est pas intéressante vu les risques et le travail
demandé pour cette culture par rapport à une jachère verte.
Avec les hypothèses de rendement et de prix choisies ici, on peut remarquer que le
froment supplante le colza et la betterave dans les trois cas considérés. Toutefois,
chaque agriculteur peut avoir des références de rendement différentes pour chacune
de ces cultures. De même, le rendement relatif entre cultures peut varier d'une région
agricole à l'autre.
Comparaison des cultures sur surface ACE45
Dans le cadre de la mesure d'Aide aux Cultures Energétiques (ACE45), une aide de
45 •/ha est potentiellement disponible, dans une enveloppe de 1,5 Mha en Europe.
En réalité, les frais de gestion (administration, caution, etc.) réduisent le montant net
de cette prime payée à l'agriculteur à environ la moitié de celle-ci, ce qui rend ce
système relativement peu attractif.
Cette prime est simplement ajoutée aux marges brutes du colza, froment et
betteraves du Tableau 36, sachant que la betterave devrait bientôt être éligible pour
cette prime. Les surfaces en jachère ne sont pas éligibles pour cette prime ACE45. Par
contre les surfaces ACE45 peuvent toujours activer les droits ordinaires.
Par rapport aux productions alimentaires de colza ou de froment, l'agriculteur aura
intérêt à choisir cette possibilité ACE 45 si les prix sont identiques. En cas de prix
inférieurs pour le non alimentaire, le jeu n'en vaut sans doute pas la chandelle.
76
e
5. Situation en Europe
5.1. Aspects réglementaires
5.1.1. Energie
En novembre 1997, la Commission européenne a publié un Livre Blanc sur les
sources renouvelables d‘énergie (COM(97)599) qui fixe un objectif de doublement
pour 2010 des énergies renouvelables qui passeraient de 6 à 12% de la consommation
totale d’énergie, dont 18 Mtep de biocarburants.
En 1999 une « campagne de décollage » dans la foulée du Livre Blanc a été lancée par
la Commission avec un objectif intermédiaire de 5 Mt de biocarburants en 2003, pour
environ 1 million à cette époque.
Pour atteindre ces objectifs, deux propositions de directives ont été émises par la
Commission européenne le 7 novembre 2001 (COM(2001)547) [4], pour la promotion
et la défiscalisation des biocarburants. La Commission juge en effet que de tous les
combustibles alternatifs pour le transport, ce sont les biocarburants qui valent le plus
la peine d’être développés à court terme.
Le 8 mai 2003 la directive européenne 2003/30/CE visant à promouvoir l'utilisation
des biocarburants dans les transports est approuvée. Les Etats Membres devraient
veiller à ce qu'un pourcentage minimal de biocarburants soit mis en vente sur leur
marché et fixent à cet effet des objectifs indicatifs. Les valeurs de référence sont de
1
2% pour fin 2005 et 5,75% pour fin 2010.
Les Etats Membres devraient tenir compte du bilan climatique, du bilan
environnemental global, de la compétitivité et de la sécurité d'approvisionnement
des différents types de biocarburants. Un étiquetage spécifique doit être fourni au
public si la teneur en biocarburants dépasse la valeur limite de 5%.
Avant le 1er juillet de chaque année, les Etats Membres doivent adresser un rapport à
la Commission, d'abord sur les objectifs nationaux, ensuite notamment sur les
mesures prises pour promouvoir les biocarburants et le suivi des quantités vendues.
Si l'objectif national diverge des pourcentages cités ci-dessus, ce changement doit être
motivé sur base de critères précis tels que la limitation du potentiel de production ou
les autres utilisations énergétiques de la biomasse. La plupart des pays ont notifié
leurs objectifs pour 2005 (Figure 31) [128].
Les progrès accomplis seront évalués au niveau européen en 2006 et si les objectifs ne
sont pas atteints pour des raisons non justifiées, la Commission pourrait proposer
des mesures plus contraignantes.
Figure 31 : Marché des biocarburants en 2003 et objectifs nationaux pour 2005
1
Pourcentage calculé sur base de la teneur énergétique de la quantité totale d'essence et de gazole mis en vente
sur le marché à des fins de transport.
77
e
5.1.2. Fiscalité
En mars 1992, la directive Scrivener, du nom de la Commissaire Européenne à la
fiscalité, proposait un plafonnement des accises des carburants d’origine agricole à
10% de la valeur applicable aux carburants fossiles. Après moult débats, la directive
n’a jamais été adoptée, notamment en raison des pressions du lobby pétrolier.
Depuis le début des années '90, une loi permettait en Belgique l'exonération des
droits d'accise pour des biocarburants, « dans le cadre de projets pilotes visant au
développement technologique de produits moins polluants » [43]. En 1993-94, une
défiscalisation avait été attribuée au TEC avec une limitation de volume de 57 000
hectolitres de biodiesel, assortie de diverses conditions (durée, une seule société de
production du biodiesel, statut d’entrepôt fiscal de l’installation de production,
comptabilité séparée,…). Le projet TriCof financé par la Région wallonne (DGA) a
également bénéficié de ce type d’exonération jusque fin 2004.
Une directive européenne (2003/96/CE) a finalement été approuvée le 27 octobre
2003. Elle vise à restructurer le cadre communautaire de taxation, entre autres des
78
e
carburants. Ainsi, le niveau de taxation minimum du gazole routier en Belgique doit
être de 302 • par 1 000 litres avant le 1er janvier 2007 et de 330 • avant le 1er janvier
er
2012. Pour l'essence sans plomb la taxation minimum est de 359 • à partir du 1
janvier 2004. Des taux réduits spéciaux sont toutefois autorisés par dérogation pour
certaines utilisations (transport de passagers, navigation, agriculture, etc.) et certains
carburants (basse teneur en soufre, LPG, etc.).
Les biocarburants se voient offrir la possibilité d'exonération ou réduction d'accises,
sous contrôle fiscal, afin de permettre un meilleur fonctionnement du marché
intérieur et offrir une sécurité juridique aux Etats Membres et aux opérateurs. Ces
exonérations sont valables pour les projets pilotes de développement technologique
ainsi que pour un développement commercial à plus grande échelle.
L'exonération doit être modulée en fonction de l'évolution des cours des matières
premières agricoles et du prix de base des carburants fossiles afin d'éviter une
surcompensation des coûts additionnels des biocarburants. La réduction autorisée
n’est valable que pour 6 années consécutives, mais elle est renouvelable.
Si le droit communautaire imposait des obligations juridiquement contraignantes en
exigeant une part minimale de biocarburants, la possibilité d'exonération par les
Etats Membres serait interdite.
5.1.3. Agriculture
En mai 1992, la Politique Agricole Commune a été réformée, prévoyant des baisses
de prix des céréales liées à des aides compensatoires et une surface minimale à
mettre en jachère. Ces terres peuvent être utilisées pour la production de cultures à
usage non alimentaire.
Toutefois, la surface européenne d’oléagineux sur jachère est limitée par l’accord de
Blair House à une surface maximale équivalente à 1 Mt de tourteau de soja, ce qui
correspond grossièrement à 1,2 Mha de colza [46] (924 000 ha selon [47]). En fait, la
surface dépend de la productivité sachant que le tourteau de soja fait 48% de
protéines, le colza 32% (extraction de 56% de tourteau) et le tournesol 28%. Exemple :
à 3 tonnes par ha, il faudrait un peu moins de 900 000 ha pour produire 1 Mt
équivalent tourteau de soja.
Depuis 1992, la culture de soja s’est étendue aux Etats-Unis à hauteur de 6 Mha
environ [48].
Récemment on assiste à un changement radical de la PAC (encore un !) défini dans le
règlement 1782/2003. A partir de 2005, des droits ordinaires et des droits jachère sont
calculés et doivent être activés par des surfaces agricoles. Un système d'aide aux
cultures énergétique (ACE 45) avec une prime de 45 EUR/ha qui est allouée pour les
surfaces hors jachère, est agrémenté d'une superficie maximale garantie de 1,5 Mha.
Si cette surface européenne est dépassée, la superficie pour laquelle l'aide est
demandée est réduite proportionnellement. Sur jachère, la quantité de sous produits
pour l'alimentation humaine ou animale ne peut toujours pas dépasser 1 Mt.
En résumé, les cultures énergétiques peuvent trouver une place :
79
e
-
dans la surface de base
sous contrat ACE 45
sur jachère
En règle générale, c'est le premier transformateur qui garanti la transformation en
produits non alimentaires et doit entre autre fournir un contrat avec le producteur et
constituer une garantie bancaire (plus d'explication au Tableau 37). Pour le colza le
premier transformateur est par exemple le triturateur d'huile. L'agriculteur peut
également être lui-même premier transformateur et dans ce cas il doit assumer la
caution. Il doit aussi procéder à la dénaturation de l'huile afin d'éviter tout retour
dans la chaîne alimentaire.
Tableau 37 : Synthèse de la réglementation sur la culture de colza jachère et colza ACE 45
[124]
Colza sur jachère
Colza énergétique ACE 45
Intervenants
Demandeur
Collecteur
Premier transformateur
Demandeur
1er transformateur
Utilisations finales
Non alimentaire
Production d’énergie
(carburant, énergie électrique
ou thermique)
Contrat
Entre le demandeur et :
soit un collecteur
soit le 1er transformateur
Entre le demandeur et le
premier transformateur
Demandeur : idem
Dépôt du contrat
Demandeur : original à l’appui pour
demande d’aide
Collecteur ou 1er transformateur :
copie au plus tard à la date limite
de présentation de la demande
d’aide
Rendement représentatif
Oui
Oui
Pesée de la récolte
Oui
Oui
Nombre d’intermédiaires
3 maximum
2 maximum
Caution à déposer à la DGA
Dépôt par le collecteur ou le
1er transformateur à la date limite
de la présentation d’aide
250 €/ha
Dépôt par le 1er
transformateur à la date limite
de la présentation d’aide
60 €/ha
1er transformateur : idem
5.2. Production et utilisation en Europe et ailleurs
Dans l'Union européenne, la production de biocarburants croît exponentiellement
depuis 1992 (Figure 32) [125]. En 2003, la production était de 1 488 680 tep [114], soit
0,58% de la consommation de l’Union européenne à 15 (257,0 Mtep en 2001) [56]. En
2004, la production atteignait 2040 ktep, ou 0,7% de la consommation de l'UE25 [128].
L'objectif de la directive européenne 2003/30 est d'arriver à 2% au 31 décembre 2005
et 5,75% au 31 décembre 2010. Selon un taux de croissance annuel de la
consommation de carburant de 2%, l'objectif de 5,75% se traduit par un objectif de
production de biocarburants de l'ordre de 19 Mtep en 2010 [128].
80
e
Cette production de biodiesel qui a atteint près de 2 millions de tonnes en 2004 est
réalisée dans environ 60 usines, principalement situées en Allemagne, en France, en
Italie et en Autriche (Tableau 38). En 1998, la Belgique en avait produit 19 000 t, soit
5% de la production totale à l'époque [24], ce qui n’est plus le cas actuellement.
Le bioéthanol et l’ETBE sont produits en France, en Espagne et en Suède (Tableau 39)
à partir de froment, d’orge et de betteraves. Près de 500 000 tonnes d'éthanol furent
produites en 2004 [125].
Figure 32 : Evolution de la production de biodiesel en Europe (tonnes)
Tableau 38 : Capacités de production de biodiesel et production en 2003 [107, 108, 109, 110,
114, 125]
Pays
Allemagne
Société
2
ADM Oelmühle Leer Connemann
GmbH & Co.
ADM Oelmühle Hamburg AG
3
Biodiesel Wittenberge GmbH
4
Campa Biodiesel GmbH
5
Natur Energie West GmbH
1
6
7
Mitteldeutsche Umesterungswerke
GmbH & Co. KG
Thüringer-Methylesterwerke
GmbH & Co. KG
8
Biodiesel Schwarzheide GmbH
9
Bio-Ölwerke Magdeburg GmbH
10
Rheinische Bioester GmbH & Co.
KG
11
SARIA Bio-Industries GmbH & Co.
Verw. KG
12 Maschineringe SH
13 Petrotec GmbH
14 Hallertauer Hopfen-
Localisation usines
Leer /
Niedersachsen
Hamburg
Wittenberge /
Brandenburg
Ochsenfurt / Bayern
Marl / NordrheinWestfahlen
Greppin / SachsenAnhalt
Harth-Pöllnitz /
Thüringen
Schwarzheide /
Brandenburg
Magdeburg /
Sachsen-Anhalt
Neuss / NordrheinWestfalen
Malchin /
MecklenburgVorpommern
Briuitblittel
Capacité
Production
depuis
115 000
1991
150 000
2001
60 000
1999
75 000
1999
80 000
2002
100 000
2001
40 000
2002
80 000
2002
60 000
2001
80 000
2002
12 000
2002
Production Production
en 2003
en 2004
100 000
Südlohn / NRW
20 000
2001
Mainburg / Bayern
5 000
1996
81
e
Verwertungsgesellschaft mbH
Landwirtschaftliche ProduktVerarbeitungs GmbH
16 Elbeoel Kvntz
Verwertungsgenossenschaft
17
Biokraftstoffe e.G.
15
18 EOP Elbe Oel AG
19 Biodiesel Kyritz GmbH
20 Biodiesel Bokel GmbH
PPM Umwelttechnik GmbH &
Co.KG
22 BioWerk Sohland GmbH
21
23 BioWerk Kleisthöhe GmbH
24 BKK Biodiesel GmbH
Kartoffelverwertungsgesellschaft
25
Cordes & Stoltenburg GmbH & Co
26 Sauter
27 ADM Oelmühle Hamburg AG
28 Biodiesel Schwarzheide GmbH
29
30
31
32
33
34
35
Autriche
Bio-Oelwerke Magdeburg
(Erweiterung)
JC Neckermann Biodiesel GmbH
(Neubau bis Mitte 2005)
Marina Biodiesel GmbH (Neubau
bis Mitte 2005)
NEW GmbH (Neubau bis Mitte
2005)
BIO-Diesel Wittenberge GmbH
(Erweiterung)
NUW Neubrandenburger
Umesterungswerke GmbH & Co.
KG (Neubau bis Ende 2005)
Rheinische Bio-Ester GmbH & Co.
KG (Erweiterung)
Henningsleben /
Thüringen
Sothers
Großfriesen /
Sachsen
Falkenhagen /
Brandenburg
Kyritz /
Brandenburg
Bokel /
Niedersachsen
Oranienburg /
Brandenburg
Sohland / Sachsen
Uckerland /
Brandenburg
Rudolstadt /
Thüringen
Schleswig /
Schleswig-Holstein
Brandenbourg
3 000
1997
100 000
2003
2 000
1997
30 000
2003
28 000
2003
5 000
2002
5 000
2001
5 000
2002
5 000
2003
4 000
2001
10 000
2003
150 000
const.
Hamburg
Schwarzheide /
Brandenburg
180 000
const.
50 000
const.
Magdeburg
15 000
const.
Halle
60 000
const.
Brunsbüttel
100 000
const.
Marl
100 000
const.
Wittenberge
25 000
projet
Schwedt
150 000
projet
Neuss
50 000
projet
Total
2 054 000
1
Asperhofen
1 500
2
Starrein
1 000
3
Zistersdorf
8 000
4
Schönkirchen
1 000
5
Bruck
20 000
6
Güssing
1 000
7
Mureck
6 000
8
Arnoldstein
25 000
63 500
Belgique
Danemark
1
BASF
Feluy
2
Oleon
Ertvelde
40 000
3
Dow chemical
Kalo
100 000
Total
140.000
Otterup
35.000
1
Emmelev
démantelé
1 035 000
32 000
57 000
-
-
41 000
70 000
1995
2002
Total
Espagne
715 000
1
Bionet
Reus
40 000
2003
2
Bionor
Herantevila
12 000
2003
3
BDP Vila Stock
Montmelo
5 000
2003
82
e
4
Bavinorte
Asturias
4 000
2003
5
Biocarburantes Almaden
Almaden
10 – 20 000
Const.
6
Biodiesel production (Sauter)
Carthagène
250 000
Const.
7
General de Biocarburants S.A.
(Gebiosa)
Pontejos en région
cantabrique
150 000
const
Total
61 000
Finlande
1
Fortum
Porvoo
170 000
France
1
Cognis
Boussens
35 000
2
Robbe
Compiègne
80 000
3
Dico Grand Couronne
Rouen
250 000
4
Novaol
Verdun
60 000
5
Diester Industrie
Sète
150 000
projet
6
Diester Industrie
Compiègne
100 000
projet
7
Diester Industrie
Montoir-St Nazaire
100 000
projet
8
Diester Industrie
Mériot
200 000
projet
Total
425 000
317 500a
Birmingham
12 000
2001
Edinburg
40 000
2004
Newarthill
45 000 const,
Grande
Bretagne
Italie
1
Bill
2
Argent Energy
1
Bakelite
2
Cons Agr FF
3
Novaol
4
Fox Petroli
5
Estereco
6
7
8
Italbiol
9
Comlube
52 000
70 000
C.d.Castella
27 000
1995
Livorno
150 000
1993
Ancona
80 000
1995
25 000
1996
Defilo
Milano
20 000
1995
Distillerie Palina
Meapel
18 000
1995
Bari
50 000
1995
Brescia
20 000
2000
Total
460 000
Belfast
2 000
1999
Bratislava
60 000
2001
1
Biodiesel
Slovaquie
1
Palmo
1 000
1
53 000
2002
2
39 000
1993
3
30 000
1992
Total
13 000
-
-
357 000
348 000
9 000
9 000
273 000
320 000
1996
Umbertide
Irelande
Suède
République
tchèque
Total
Solbiate
projet
6 000
-
15 000
1.000
1 400
122 000
70 000
60 000
Lithuanie
1
3 000
-
5 000
Hongrie
1
20 000
Estonie
1
30 000
1 504 000
1 933 400
60
Grand total
3.528.500
Tableau 39 : Production d’éthanol / ETBE en 2003 et capacité des usines (tonnes/an) [106,
112, 114, 125]
ETHANOL
Allemagne
1 Sudzücker
Zeitz
Capacité (t)
Production
depuis
206.440
2005
Production
en 2003 (t)
Production
en 2004 (t)
83
e
2 Sauter
Swedt
142.920
3 Sauter
Zörbig
119.100
2005
4 Getreid AG
Platting
95.280
projet
5 Nordzücker
Espagne
1
2
3
4
2005
projet
Total
Abengoa/Ecocarburantes
espanoles
Abengoa/Bioetanol Galicia
Abengoa + Ebro
Puleva/Biocarburantes de Catilla
y Leon
Ecoteo
La Coruna
160 000
180 000
134.980
158.800
const.
100.044
const.
Saint-Louis Sucre (Sudzucker),
Sucrerie Distillerie des Hauts de
1
France, Vermandoise industries,
sucrerie de Souppes, Bourdon
24 000
2 Tereos
48 000
3 Cristal Union
20 000
4
Cristanol (Cristal Union,
Champagne Céréales, Chamtor)
Bazancourt
à Origny Sainte
Benoîte
à Lillebonne (près de
Rouen)
5 Tereos
6 BENP (Tereos, etc.)
7
AB Bioenergy France (Abengoa
Bioenergy
Lacq
280 000
projet
130 000
projet
200 000
projet
180 000
projet
Total
Suède
20 000
119.100
Total
France
0
1
Norkoping
40 000 t
2 Svensk Etanolkemi
82 000
102 000
52 000
52 000
60 430
35 840
14 000 t
Örnsköldsvik/Domsjö
const,
Pologne
République tchèque
30 000 t
5 000
Total
451 430
Production
en 2003 (t)
Production
en 2004 (t)
164.250
170.600
340.800
413.200
Pologne
67.000
nd
Total
572.050
626.300
ETBE
Capacité
Total 3 usines (Feyzin, Nord ETBE-Dunkerke, Ouest ETBELe Havre)
Algesiras
France
Espagne
219 000 t
(quota)
100000
Huelva
autres
283400
Allemagne
42.500
Angleterre
potentiel conversion MTBE (LOR)
110 000
Belgique
potentiel conversion MTBE RA
235 000
Tableau 40 : Réduction de taxes sur les biocarburants en 2004 (•/m3)[112, 107]
France
Allemagne
Biodiesel
330
470*
Ethanol
370
654*
ETBE
380
84
e
Italie
1
Autriche
Pologne
Espagne
Suède
2
Royaume Uni
Belgique3
405*
290*
245*
294*
344*
288
365
377*
390*
520*
288
592
* exemption total d'accises
er
1 : exemption complète pour une utilisation pure. A partir du 1 janvier 2005, en
3
mélange, réduction de 28 •/m pour le diesel qui contient min. 4,4% de biodiesel (ce
3
er
qui revient à un avantage comparatif de 636 •/m ). A partir du 1 octobre 2007,
3
réduction de 33 •/m pour l'essence qui contient min. 4,4% de bioéthanol (ce qui
3
revient à un avantage de 750 •/m ).
2 : réduction de 20 pence /l et taux de 1,44 •/£
3 : sur base des accises avalisées par le Conseil des Ministres, mais sous réserve de
l'accord de la Commission européenne. Voir par ailleurs dans ce rapport pour date
de mise en œuvre, etc.
En Autriche, les carburants renouvelables sont exemptés de la taxe sur les huiles
minérales depuis début 2000 s’ils étaient utilisés purs ou à moins de 5% dans
l’essence et à moins de 2% dans le diesel. Actuellement, ces taux sont fixés à 4,4%
minimum pour le biodiesel et l'éthanol. Une partie du biodiesel est produite à partir
d’huiles végétales usagées.
La ville de Graz est un exemple parmi d’autres. Les bus sont souvent accusés de
dommages environnementaux et la ville cherche donc des alternatives. En 1994, un
premier test sur 270 000 km avec du biodiesel produit à partir d’huile usagée est
mené avec succès. Huit nouveaux bus furent convertis en 1997 et encore dix autres en
1999, pour un total de 1,3 millions de km en juin 2000 [25]. En 2004, 112 bus roulent
au biodiesel et l'entièreté de la flotte des 135 bus sera convertie en 2005 [108].
En France, une loi de 1998 défiscalisait le biodiesel à hauteur de 0,35 •/l (soit une
partie de la Taxe Intérieure sur les Produits Pétroliers – TIPP – qui était de 0,38 •/l).
La loi des finances avait prévu une diminution de la défiscalisation à 0,33 •/l pour
2004 (la défiscalisation est liée à différents facteurs tels que le cours du pétrole, du
dollar, de la graine de colza) [107]. Le biodiesel est commercialisé en mélange à 2-5%
maximum dans le diesel. Ce mélange est homologué par des groupes pétroliers tels
que Total, Shell, Esso et des pétroliers indépendants. Le prix d'achat du biodiesel est
fonction du prix du gazole. Le biodiesel est aussi utilisé à plus de 5% et 30%
maximum dans des flottes captives de villes (Figure 33).
L’éthanol est essentiellement utilisé sous forme d'ETBE, incorporé à hauteur de 15% à
l’essence. L'éthanol était défiscalisé à concurrence de 0,502 •/l et l’ETBE à
concurrence de 0,223 •/l. Toutefois, La loi de Finances rectificative 2002 a réduit à
0,38 •/l cette exonération partielle de TIPP sur l'ETBE [76]. Pour l'année 2004, la
réduction de TIPP pour l'ETBE a été de 0,38 •/l (quota de 219 000 t) et de 0,37 •/l
pour l'éthanol [107].
Une nouvelle taxe intéressante a été instaurée en 2005, la TGAP (taxe générale sur les
activités polluantes), qui taxe le non-respect de la mise à la consommation de
biocarburants Depuis le 1er janvier 2005, tout distributeur est redevable d’une taxe
85
e
de 1,2 % de la valeur du produit. Ce taux correspond au taux souhaité
d’incorporation de biocarburants dans les carburants cette année. Aussi ce taux
augmentera chaque année pour atteindre 5,75 % en 2010. Ces taux s’appliquent pour
chacune des deux filières biocarburants : l’éthanol incorporé à l’essence et les esters
d’huiles végétales incorporés au gazole. En avril 2006, sera dressé le bilan de l’année
2005. Les distributeurs devront apporter individuellement la preuve que dans
chaque m3 livré a bien été incorporé 1,2 % de biocarburant. Sinon ils ne pourront
obtenir l’exonération relative au taux de TGAP dont ils sont redevables.
La France a mis en place un système de quota de défiscalisation par entreprise de
production, via appels d'offres. Le quota biodiesel était de 317 500 t, et fut augmenté
de 70 000 t en 2004, mais avec une application différée. 80 000 t ont été accordées en
2004 pour l'unité de Sète. Mi-2005 un nouveau quota de 420 000 t a été attribué à
Diester Industries pour 4 usines françaises et 60 000 t pour des entreprises étrangères,
fixant le quota total français à 947 500 t de biodiesel. En ce qui concerne l'éthanol, le
quota était de 219000 t d'ETBE en 2001. Le secteur tente de s’ouvrir progressivement
à l'incorporation directe d'éthanol. En décembre 2003, le principe d'incorporation
directe d'éthanol dans l'essence a été adopté et en 2004 un quota de 12 000 t est enfin
autorisé. Mi-2005 200 000 t d'éthanol ont été ajoutées pour 3 grosses usines et 120 000
t pour 36 petites installations, pour une mise sur le marché progressive jusque 2007
[127].
L'éthanol était produit à raison de 70% à partir de betteraves en 2003 (11 007 ha
majoritairement sur jachère) et le reste à partir de céréales (12 702 ha) [102]. Les 3
usines de production d’ETBE sont gérées par TotalFinaElf mais les agriculteurs sont
co-propriétaires dans deux d’entre elles. Pour répondre à la directive européenne,
l'éthanol devrait passer d'une production de 110 Ml en 2003 à 142 Ml en 2010 [102].
Pour garder une concurrence européenne et ne pas lier les biocarburants aux
jachères, des appels d’offres internationaux sont lancés pour répondre à un quota.
Le Club des Villes Diester, rebaptisé « Partenaires Diester », a été créé en janvier 1994
par 17 villes fondatrices, regroupe aujourd'hui une trentaine d’agglomérations dans
lesquelles près de 4 000 véhicules ont déjà parcouru plus de 200 millions de
kilomètres avec du biodiesel [33].
Pour l’utilisation d’huile pure par contre, l’association Valenergol qui produit et
vend de l’huile, a perdu un procès et son appel ce qui entraîne que la TIPP doit être
payée [58]. Selon Monsieur Juste, l'utilisation de l'huile dans les engins agricoles est
sur le point d'être acceptée officiellement. Il y aurait quelques 500 petits producteurs
d'huile pure en France.
86
e
Figure 33 : En France, l’utilisation du biodiesel, vendu sous le nom de Diester, est généralisée
Source : [33]
En Allemagne, suite à une loi de juin 2002, le biodiesel est défiscalisé totalement
lorsqu’il est utilisé pur ou en mélange (de début 2004 à fin 2009), alors que le diesel
est taxé à 0,47 •/l [107]. Il n'y a pas de quota sur la défiscalisation. En plein
développement, il est disponible dans plus de 1 700 stations-service, et directement
pour les flottes captives [109]. La capacité des usines approche deux millions de
tonnes par an.
La société Kreiswerke Heinsberg GmbH est la première société de transport en
Allemagne à avoir converti l’entièreté de sa flotte de 130 bus au biodiesel en 1999,
alors que la solution au gaz naturel avait été évaluée. En effet, le gaz naturel requiert
des investissements importants sur les véhicules (10 fois plus que pour le biodiesel)
et des changements dans l’approvisionnement qui font que cette solution était plus
chère [49]. Le choix du biodiesel leur a également évité des investissements
supplémentaires de 500 000 DM dans la mise aux normes des systèmes
d’approvisionnement [49].
Parallèlement, on constate un intérêt croissant pour l’usage d’huile pure ou en
mélange au diesel par des particuliers, des agriculteurs et des transporteurs routiers.
Des expériences sont en cours car les fabricants de moteurs émettent des doutes à ce
propos. Un programme d’introduction des biocarburants et biolubrifiants sur le
marché a été lancé en 2002, avec un budget annuel de 10,22 M•. Avec ce programme,
le coût d’installation de pompes à carburants est subsidié à 50% [23]. Plus de 5 000
moteurs de voitures et autres véhicules étaient adaptés à l’huile pure en 2003 [6, 82].
Quelques 180 unités de pressage à froid fonctionnent en Allemagne [58, 74].(109
selon [82]), contre 20 – 30 en Autriche [52], ainsi que quelques unes en France.
Le biodiesel était vendu jusqu'à il y a peu exclusivement sous une marque précise et
non pas sous forme banalisée comme en France. Cette forme de marketing offre des
avantages pour faire accepter le biodiesel par les consommateurs et par le monde
politique [45]. Avec la nouvelle législation de défiscalisation des mélanges, de plus
en plus de raffineries se convertissent pour pouvoir traiter les biocarburants.
87
e
Le potentiel de production du biodiesel en Allemagne est élevé. Sur 12 Mha, 20%
pourraient être couverts par du colza. Avec une productivité moyenne de 3,2 t/ha,
on obtient une production de 3 Mt d’huile, dont 2 Mt peuvent avoir une utilisation
non alimentaire. Sur une consommation de diesel de 27,1 Mt en 1998/99, cela
représente 7,4%. En 2001, le biodiesel représentait 1,3% du diesel [46] (1,6% en 2004),
et il a pu substituer 450 – 500 millions de litres de diesel, et éviter l’importation de
450 000 t de tourteau de soja. [13].
La production d'éthanol débute aussi en Allemagne, avec la mise en chantier de la
fabrique de Zeitz, dépendant de Sudzücker, avec une capacité potentielle de
production de 260 000 m³ devant commencer à produire en 2005, et celle de Zörbig
qui vient de commencer à produire ses 10.000 premiers m³ (capacité annuelle : 100
000 m³). Une troisième usine (225 000 m³, à partir de céréales, principalement du
seigle) est actuellement en fonctionnement à Schwedt, dans le Brandenbourg
(nouveau Lander) [144].
En Italie, le biodiesel est défiscalisé totalement (0,405 •/l selon [107]) pour un quota
de 125 000 t, passé à 300 000 t [112]. Il y a quelques années le biodiesel était surtout
utilisé pur ou avec 20-80% de diesel pour le chauffage (en Italie le mazout de
chauffage est taxé comme le diesel routier). Le Vatican est par exemple équipé d’une
chaudière alimentée au biodiesel. Une loi d’avril 2001 recommande l’intégration
généralisée de 5% de biodiesel dans le diesel, et à un niveau supérieur pour les
transports publics. Depuis lors l'utilisation en transport prend le pas sur le chauffage.
10 à 60 000 ha d’oléagineux, surtout du tournesol, sont cultivés principalement sur
jachère. Environ 70% de l’huile est importée, surtout de France et d’Allemagne.
En Suède, de l’éthanol est produit à partir de blé. La société Agroetanol possède une
usine de production de 50 000 m3/an d’éthanol (à 99,8%) à Norrköping. Elle est
détenue en partie par LRF (Association des agriculteurs suédois comptant 150 000
membres et employant 20 000 personnes) (Figure 35). Les chiffres clés sont : 2,65 kg
froment 1 l éthanol + 0,85 kg aliment, 33 emplois permanents. 12 000 t/an sont
produites par une usine de pâte à papier [59].
L’éthanol qui ne peut être produit en Suède est importé du Brésil (à 20 – 25 ct•/l,
plus la taxe douanière). Ces importations représentent en 2004 environ 75% de la
consommation, et les producteurs se plaignent amèrement de la compétition
déloyale car la fraude permet d'éviter les taxes douanières.
En Suède, l’éthanol sont distribués à la pompe, sous forme de :
-
-
-
E5 : 5 % d’éthanol et le reste d’essence, qui est en fait mélangé à la pompe
même, disséminé dans toute la Suède, acceptable pour la grande majorité des
voitures qui peuvent parfois accepter jusque 20% d’éthanol.
E85 : 85 % d’éthanol et 15% d’essence, plus de 7 000 voitures ont été vendues
entre 2001 et 2003 [98] (Flexible Fuel Vehicles, essentiellement développées par
Ford, modèles Focus, Figure 34). Des projets pilotes de ce type sont en cours en
Espagne, en Allemagne, aux Pays-Bas et en Autriche [98].
E95 additivé (pour renforcer l’indice de cétane) est aussi disponible pour les
bus (407 bus dans 15 villes [96]). Pour d’autres véhicules diesels légers, un
émulsifiant permet de mélanger 15% d’éthanol dans le diesel (en test) [26].
88
e
Figure 34 : Pus de 7 000 "Flexi Fuel Vehicle" roulent à l'éthanol en Suède
L’éthanol est exonéré totalement de la taxe sur les hydrocarbures, ce qui le rend
moins cher que l’essence. Les compagnies qui veulent desservir la ville de Stockholm
doivent obligatoirement proposer des pompes éthanol et biogaz dans les stationsservice. Une expérimentation grandeur nature fut lancée fin 2000, impliquant 6
pétroliers, 600 stations-service et desservant 750 000 véhicules [76].
4 000 véhicules tournent au biogaz en Suède. En juin 2004, il y avait 34 stationsservice au biogaz et 99 à l'éthanol [108]. En 2003, 158 000 t d'éthanol ont été
consommées [114].
Figure 35 : Usine de Agroetanol AB et station-service à Stockholm
Au Royaume-Uni, pays traditionnellement très opposé aux biocarburants,
notamment sous la pression de BP, un taux différencié de droits d'accise pour le
biodiesel a été accordé pour une utilisation pure ou à 5%. Cette réduction de 0,20 £/l
89
e
(0,307 • au 10/01/2003) depuis début 2003 par rapport au diesel - dont l'accise est de
0,2582 £/l (0,397 •) - est calculée pour compenser le surcoût du biodiesel. Un calcul
sera effectué chaque année pour ne pas avoir de surcompensation. Ce biodiesel
pourra être produit à partir d'huile de friture usagée [36].
La situation dans les dix nouveaux Etats Membres est aussi intéressante. Ces 10 pays
ont une part de l'agriculture dans le PIB double de celle des pays européens, et ils
exportent 60% de leur produit dans l'Union européenne. La production de biodiesel
en République tchèque a atteint 60 000 t en 2004 et 15 000 t en Slovaquie. La
Lituanie a produit 5 000 t de biodiesel en prévoit une capacité de 32 000 t pour 2006
[90].
En Pologne, le bioéthanol est utilisé en mélange depuis 1993 et 30% de l'essence en
contient. Le Parlement a décidé que tous les carburants en vente dans les stationsservice devront contenir des biocarburants, le pourcentage étant défini par le conseil
des ministres chaque année (3,5% d'éthanol pour 2003) [90]. Il semble toutefois que ce
processus politique ait quelque raté depuis 2004, ce qui a conduit à la baisse de
production.
A titre de comparaison, le Brésil, qui utilise de l'éthanol depuis quasiment un siècle
3
avait une production en 2003 de 12,2 Mm (environ 6,230 Mtep) [97], réalisées au sein
de 320 unités de production, impliquant 60 000 agriculteurs [97]. L’éthanol est utilisé
pur (en fait l’azéotrope à 96% d’éthanol, 2,3 millions de voitures adaptés), en
mélange à l’essence (environ 15% d'éthanol anhydre, 16 millions de véhicules), ou
encore à 85% dans l'essence (30 000 véhicules en 2003). L'éthanol représente environ
40% du total des carburants [97] (Figure 36).
L'évolution de la production et de la consommation dépend notamment du marché
du sucre et du prix de l'essence qui influence la consommation d'éthanol et la vente
de véhicules adaptés à l'éthanol [71]. En 2003, environ la moitié du sucre a été
transformé en éthanol (variation de env. 30 à 85% depuis 1975) [97].
Le coût de production est de 0,21 $/l pour l'éthanol déshydraté et 0,17 $/l pour
l'éthanol hydraté. Avec les taxes, ce dernier est vendu à la pompe à 0,48 $/baril,
contre 110 $/baril pour un mélange essence – 25% éthanol [97]. Des recherches sont
en cours pour produire de l'éthanol à partir de la bagasse (tige résiduelle de la canne
après extraction du sucre) et ainsi doubler la production d'éthanol par hectare et
diminuer encore le coût. Le Brésil étudie aussi la possibilité de production de
biodiesel à partir de soja, qui est très complémentaire à la culture de canne.
90
e
Figure 36 : Consommation d'éthanol au Brésil
Les Etats-Unis ont produit 3 573 000 t d’éthanol en 1998 [24] et 8,3 Mm3 en 2003 [97]
(4,220 Mtep). La taille des 74 usines en fonctionnement en 2003 varie de 150 à 300
millions de litres, mais la taille prévue des prochaines unités est de l'ordre de 10
milliards de litres/an. De nombreuses usines sont encore prévues à travers tous les
Etats-Unis [105]. L'éthanol est utilisé sous forme E10 (12% d’éthanol dans l’essence,
appelée gasohol) ou sous forme E85. Tous les véhicules vendus au Etats-Unis sont
garantis pour l'E10. L'éthanol bénéficie d’une réduction de taxe depuis … 1978 et
celle-ci est fixée dégressivement jusque 2007 (51 cents$/gallon). Le "Clean Air Act"
de 1970, et amendé en 1990, impose d’une part une concentration de 2,7% minimum
d’oxygène dans les essences vendues en hiver dans les zones où la qualité de l’air
n’est pas conforme aux normes fédérales et d’autre part, une essence reformulée à 2%
minimum d’oxygène pour réduire la teneur en ozone en été dans les zones les plus
touchées. Le "Energy Policy Act" de 2002 fixe un certain pourcentage de carburant
renouvelable jusque 2012 [26, 73].
Part ailleurs, les Etats-Unis appliquent également une taxe à l'importation de 0,54
$/gallon (0,1428 $/l) envers l'éthanol brésilien par exemple. Un accord prévoit
également des importations à droit nul pour une série de pays tels Honduras,
Nicaragua, El Salvador, Mexique, Canada, etc. [111].
91
e
Figure 37 : Usines de production d'éthanol au Etats-Unis
en bleu : usines existantes, en rouge en construction et jaune : prévisions
Les Etats-Unis commencent à s'intéresser également au biodiesel, avec 130 Ml
produit en 2001 (54 000 t vendu selon [45]) et 94,5 Ml vendus en 2003 dans plus de
200 flottes captives [93]. Le Minnesota a imposé par exemple l'incorporation de 2%
de biodiesel pour le 30 juin 2005 au plus tard [44], et 32 autres Etats sont aussi très
impliqués, notamment avec des exemption de taxes [93].
En Australie, de l'éthanol est produit à partir de froment et de mélasse, à hauteur de
43 Ml en 2000-01. En 1999-2000, 530 Ml furent vendus sous forme de E10 dans plus
de 200 stations-service. A partir de 2004 le MTBE sera interdit et cela devrait
favoriser l'utilisation d'éthanol pour augmenter l'indice d'octane [72].
La plus grande usine du monde de production d'éthanol est en construction en
Chine, pour une capacité de 600 000 tonnes par an. Le maïs sera la matière première
et l'éthanol sera utilisé à hauteur de 10% dans l'essence [99].
92
e
6. Mise en œuvre en Région wallonne
La mise en œuvre des biocarburants en Wallonie suscite beaucoup de questions.
Différentes considérations et propositions sont exposées ci-dessous pour alimenter
cette réflexion, classées par thèmes (Pour rappel, ce rapport reprend des propositions
des auteurs et n'engage en rien la Région Wallonne).
6.1. Energie
Le secteur énergétique a des raisons fondamentales de développer les biocarburants :
-
-
-
Dépendance énergétique : la dépendance de la Wallonie pour l’énergie est de
97% sur les 18,94 Mtep consommés (consommation intérieure brute, la
consommation finale étant de 13,8 Mtep) en 2001. Les 3% d’autoapprovisionnement proviennent du bois, de la récupération du charbon des
terrils et de l’hydroélectricité [143].
Objectifs wallons : le transport représente 21,6% de la consommation finale
d’énergie (+36% entre 1990 et 2001). L’objectif du « Plan pour la maîtrise
durable de l’énergie » est de diminuer cette consommation de 2,5% pour 2010
(En fait, à politique inchangée une augmentation de 10% est prévue - alors
qu’elle a été de 20% entre 1990 et 2000 ! - et le Plan prévoit une augmentation
de 7,5%, soit une différence de 2,5% [30]).
La Wallonie dans l’Union européenne : les documents se suivent, se
ressemblent et se font de plus en plus pressant auprès de la Région wallonne.
Après le Livre blanc sur les énergies renouvelables (COM(97)599) et le Livre
vert «Vers une stratégie européenne de sécurité d’approvisionnement
énergétique. » (COM(2000)769), la Wallonie a finalement un objectif ambitieux
pour les énergies renouvelables (de 2 à un peu plus de 4% entre 2000 et 2010),
maintenant essentiellement axé sur l’électricité (2,6 à 8%) et la chaleur (6 à 9
%) [30], mais rien (encore) pour le transport.
Le transport est en effet un secteur énergétique délicat car il interfère sur le secteur
de la mobilité (un carburant plus cher pourrait créer une discrimination sociale …).
Ainsi, le secteur des transports est quasiment absent du Plan pour la maîtrise durable
de l’énergie, et devrait faire l’objet d’un plan spécifique.
Au niveau belge, des objectifs ont été fixés par l'Arrêté Royal [129] paru au Moniteur
du 8 mars 2005. Ces objectifs sont de 2% de biocarburants au 31 décembre 2005,
calculé sur base de la teneur énergétique de la quantité d'essence et de diesel mis sur
le marché durant l'année civile précédente. Ce pourcentage est augmenté
annuellement de 0,75% pour atteindre 5,75% au 31 décembre 2010. Les biocarburants
éligibles sont ceux cités dans la directive européenne 2003/30 et doivent satisfaire
aux normes établies par le Centre Européen de Normalisation (CEN), sauf
dérogation par le Ministre de l'Energie et le Ministre de l'Environnement lorsque des
normes CEN n'existent pas (encore).
Sur base des consommation de diesel et d'essence (Tableau 41) on calcula aisément la
consommation totale de carburant en Belgique, en terme énergétique (tep = tonne
93
e
équivalent pétrole). Les projections pour les années 2005 à 2010 sont basées sur
l'évolution des consommations de 1994 à 2004 qui sont de -3,4% par an pour l'essence
et +4,9% pour le diesel. En multipliant par les objectifs pour les biocarburants cités
plus haut, on obtient la quantité de biocarburants à mettre sur le marché.
Sachant que la Wallonie consomme 33,95% de l'essence et du diesel belge [131], on
peut calculer la part de la Wallonie dans l'objectif national.
Tableau 41 : Consommation de carburants en Belgique et objectifs [15, 130, calculs
personnels]
1970
1975
1980
1985
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
projection 2005
projection 2006
projection 2007
projection 2008
projection 2009
projection 2010
Essence
(Ml)
Gasoil
routier
(Ml)
2 937
3 687
3 931
3 336
3 698
3 673
3 886
3 793
3 787
3 776
3 647
3 372
3 339
3 179
2 978
nd
2 896
2 869
2 683
2 592
2 504
2 420
2 338
2 258
2 182
1 189
1 342
2 112
2.813
4 096
4 160
4.247
4 515
4 681
4 706
4 963
5 287
5 544
5 794
6 108
nd
6 899
7 404
7 548
7 917
8 304
8 711
9 137
9 584
10 053
Total (tep)
Objectif (%)
Objectif
tep)
Part de la
Wallonie
(tep)
2
2,75
3,5
4,25
5
5,75
173 350
245 590
322 417
404 273
491 624
584 962
58 852
83 378
109 460
137 251
166 906
198 595
3 213 659
3 906 412
4 743 327
4 892 024
6 253 080
6 288 661
6 522 379
6 680 145
6 816 592
6 829 565
6 950 974
7 019 707
7 213 160
7 305 362
7 421 137
8 031 732
8 439 662
8 422 148
8 667 522
8 930 550
9 211 905
9 512 299
9 832 485
10 173 258
Pour la mise en œuvre, plusieurs types de choix sont possibles :
- Type de biocarburants Biodiesel, huile pure, éthanol ou ETBE ?
Les objectifs cités ci-dessus sont très ambitieux et il est donc nécessaire de mettre en
oeuvre l'ensemble des biocarburants existants (biodiesel, huile pure, éthanol/ETBE)
qui ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients.
- Production interne ou achat à l’extérieur ?
Un achat de biocarburants à l’étranger ne permettra pas de créer une nouvelle filière
socio-économique en Wallonie. Il faut donc d’abord se concentrer sur les possibilités
locales.
- Quelles possibilités pour le Biodiesel ?
94
e
Le biodiesel bénéficie d'un marché énorme, d'autant plus qu'il bénéficie d'une norme
européenne (EN14214) et d'une certaine reconnaissance de la part des pétroliers et
constructeurs automobiles. Le marché devrait être développé de la manière suivante
:
•
•
une incorporation généralisée à 5% dans le diesel (permis par la norme EN 590
du diesel), si possible avec marquage à la pompe. Il est probable que la norme
diesel évolue vers un plus haut pourcentage autorisé de biodiesel.
une incorporation de 30% à 100% dans des pompes spécifiques et pour flottes
captives (transport en commun, véhicules de société, taxi, etc.).
- Quelles possibilités pour l'éthanol et l'ETBE?
L'éthanol ne bénéficie pas de la faveur des pétroliers car son incorporation directe
engendre l'enlèvement par les raffineurs de la phase légère de l'essence afin de
respecter la norme de volatilité après incorporation de l'éthanol. L'ETBE est par
contre mieux accepté, en partie parce qu'il permet aux raffineurs de bien valoriser
l'isobutène. Toutefois, l'ETBE se mélange typiquement à 15% et contient 47%
d'éthanol, ce qui limite la quantité d'éthanol à 7,05% en volume. Une incorporation
directe est donc nécessaire pour dépasser ce pourcentage. Le mélange d'éthanol dans
le diesel devrait être envisagé sérieusement. En Wallonie, il faudrait permettre les
pistes suivantes :
•
•
•
•
•
une incorporation d'ETBE dans l'ensemble de l'essence vendue
E5 E10 : incorporation directe d'éthanol en fonction du pourcentage permis
par la norme essence EN 228 (5% actuellement). A l'avenir, augmenter ce
pourcentage d'incorporation (10% actuellement aux Etats-Unis) via une norme
européenne.
E85 : mise sur le marché d'un mélange 85% éthanol et 15% essence pour des
flottes de véhicules flexibles.
E 95 : mise sur le marché d'un mélange de 95% d'éthanol et 5% d'additif pour
des flottes captives adaptées.
E-diesel : intensifier le développement et la normalisation de ce nouveau
carburant qui contient 7,5 à 15% d'éthanol dans le diesel.
- Quelles possibilités pour l'huile végétale pure ?
L'huile végétale pure suscite la réticence du secteur pétrolier et en général des
motoristes notamment car elle nécessite une adaptation des moteurs lorsqu’elle est
utilisée à haute concentration dans le diesel. C'est un frein à tout développement à
grande échelle. Mais l'huile végétale brute peut se développer dans le cadre de
marchés niches. Le milieu agricole est très ouvert aux possibilités de filières courtes
car la valeur ajoutée potentielle est intéressante. En Wallonie, il faudrait permettre les
pistes suivantes :
•
•
•
•
Huile en toute proportion dans des véhicules adaptés ou non, avec
information des consommateurs
Utilisation possible par des particuliers, professionnels et transports publics
Favorisation des filières courtes entre l'agriculteur et le consommateur
Reconnaître une norme pour la mise sur le marché, basée sur la pré-norme
allemande DIN 51605.
95
e
- Etendue géographique Utilisation généralisée ou localisée sur flottes captives
ou sur un territoire précis ?
Compte tenu du potentiel relativement faible de développement des biocarburants
(en pourcentage des carburants totaux), il semble logique de d’abord cibler leur
utilisation sur des véhicules ou des zones où ils auront le plus d’effet. L'utilisation
pure avec marquage sur les véhicules ou sur les pompes spécifiques permet d'obtenir
un effet visuel et une sensibilisation du grand public qui serait absente avec une
incorporation généralisée dans les pompes sans marquage. Ainsi, l’utilisation en ville
dans des flottes captives publiques ou privées est séduisante. On peut imaginer une
utilisation dans les flottes captives suivantes :
•
•
•
•
•
•
•
Ministère de l'Equipement et des Transports (MET)
Ministère de la Région wallonne
Véhicules de voirie des communes
Véhicules de police
Taxis
Pompiers
Société Régionale Wallonne du Transport : composée de 5 TEC (Brabant
Wallon, Charleroi, Hainaut, Namur-Luxembourg, Liège-Verviers). 2076 bus
ont effectué 99 900 000 km et consommé 32 Ml de gazole en 1999 [32].
Au niveau privé, de nombreuses sociétés possèdent des véhicules et pourraient
utiliser des biocarburants si elles y voient des avantages, principalement au niveau
de leur image de marque.
Un territoire précis peut être une ville (toutes les pompes de Namur par exemple) ou
une zone d’intérêt biologique particulière (zones Natura 2000, parcs et réserves
naturels, lacs, canaux et cours d’eau).
Au delà du strict pourcentage de biocarburants, l’image des énergies renouvelables
et la conscientisation du public vis-à-vis de l’utilisation et de l’impact des carburants
est un avantage. Ainsi par exemple, si tous les bus du TEC arboraient un message au
public du style « Je roule au carburant vert », ils seraient vus par le grand public,
montrant du même coup l’exemple des transports en commun.
Que ce soit pour l'éthanol, le biodiesel ou l'huile végétale pure, des modifications des
véhicules sont nécessaires à haut pourcentage d'incorporation. L'information des
utilisateurs est donc essentielle à ce sujet, afin d'éviter des problèmes technique qui
pourraient porter préjudice à la crédibilité des biocarburants dans leur ensemble.
Toutefois, ces utilisations ciblées ne permettront pas d'obtenir des volumes de
débouchés importants nécessaires au fonctionnement optimal des grosses usines de
production. Une utilisation généralisée à la pompe offre le gros avantage de ce
volume important, des facilités de mise sur le marché ou encore de la non
modification de véhicules.
96
e
6.2. Economie et emplois
Emplois
Les filières biocarburants sont génératrices d’emplois. Une étude allemande [13]
estime que 18 230 à 19 720 emplois sont créés pour 955 500 t de biodiesel, soit 22
emplois par ktep. Une étude espagnole de l’IDAE donne le chiffre de 16 emplois par
ktep produite, par an [47]. L'ADEME cite des chiffres de 10,5 emplois par 1 000 t de
biodiesel de colza et 6,1 emplois par 1000 t d'éthanol de betterave [108].
En appliquent un chiffre de 10 emplois/1 000 tep à l'objectif de 5,75% de
biocarburants en Wallonie, on obtient un chiffre de 1985 emplois en 2010.
Notons que les biocarburants créent plus d’emplois dans l’industrie et les sociétés qui
sont actives en amont et en aval de l’agriculture, que dans les usines elles-mêmes. Le
nombre d’agriculteurs qui se maintiendraient grâce aux biocarburants pourrait par
exemple être calculé en fonction du revenu du travail lié à ces spéculations, au
prorata du revenu total d’un temps plein.
Le développement de la filière biocarburants génère une activité économique qui
alimente les caisses de l’Etat. En 1992, une simulation macro-économique pour la
Belgique a été réalisée en collaboration avec le Bureau du Plan. Si les biocarburants
satisfaisaient 5% de la consommation belge de carburants sur une période de 10 ans,
les emplois augmentent de 440 unités et le PIB s’accroît de 0,14% la première année.
Les recettes fiscales et sociales supplémentaires s’élèvent à 97 M•, ce qui équivaut à
78% du montant de la défiscalisation [9]. Toutefois cette estimation ne tient pas
compte des co-produits.
En prenant un autre scénario dans lequel les cultures énergétiques représentent 4%
des terres arables, 2,5% de la consommation en essence et 1% du diesel, la création
d’emplois est de 278 unités, la balance commerciale est améliorée de 22 M• et la
récupération fiscale et sociale pour le trésor public est de 27 M•, soit 80% du manque
à gagner.
Ces chiffres sont similaires à ceux obtenus dans une étude allemande [13], qui grâce
à une analyse macro-économique (input-output) estime la compensation à 73 – 83%
minimum, qui provient des taxes, des économies à l’intervention des céréales
remplacées, taxe sur l’apiculture, assurance sociale supplémentaire. Ce pourcentage
devrait en réalité être encore plus grand car d’autres activités économiques n’ont pas
été prises en compte par manque de données fiables, à savoir : transports et services
commerciaux liés au marketing du biodiesel, investissements dans les stations
services, investissements et emplois dans la transformation des moteurs. L’emploi
supplémentaire est évalué à 18 230 – 19 720 personnes (pour 955 500 t de biodiesel).
En France, une étude de PriceWaterhouseCoopers pour l'ADEME en 2003 a chiffré
les externalités environnementale, économique et sociale (Tableau 42, Tableau 43)
[108]. On remarque un chiffre final un peu en faveur du diesel, mais les hypothèses
sur le prix du CO2 et sur l'emploi sont dites basses par l'ADEME. Pour arriver à
égalité, il aurait fallu attribuer une valeur de 28,8 • à la tonne de CO2 [calcul
personnel], ce qui reste tout à fait raisonnable.
97
e
Tableau 42 : Externalités environnementales du diesel et biodiesel (•/1 000 MJ)
Diesel
- 1,07
- 0,01
- 0,15
- 0,03
0
0
- 0,04
- 0,35
0,01
-1,64
Gaz à effet de serre*
Acidification de l'air
Pollution photochimique
Dommage aux bâtiments
Eutrophisation
Toxicité humaine (effet carcinogène)
Toxicité humaine (autres polluants)
Toxicité humaine (poussières)
Fertilisation
Total
Biodiesel
- 0,32
- 0,03
- 0,12
- 0,02
- 0,01
0
-0,14
-0,35
0,02
-0,97
Différence
0,75
- 0,02
0,03
0,01
- 0,01
0
-0,10
0
0,01
0,67
* en valorisant le CO2 économisé à 13,44 •/t
Tableau 43 : Externalités économiques et sociales (•/1 000 MJ)
Externalités environnementales
Indépendance énergétique
Emploi
Revenus fiscaux
TIPP
Total
Diesel
-1,64
0
0
0
11,46
9,82
Biodiesel Différence
-0,97
0,67
0,59
0,59
3,56
3,56
3,15
3,15
2,64
-8,82
8,97
-0,85
Il va sans dire que si les biocarburants sont importés le nombre d'emplois créés chez
nous devient négligeable, limité à quelques emplois commerciaux et dans le secteur
pétrolier. Il en est de même pour les activités économiques et la "compensation" de la
défiscalisation.
6.3. Agriculture
6.3.1. Potentiel agricole
En fonction de l'objectif de mise sur le marché des biocarburants et de la productivité
des cultures (Tableau 44), il est possible de déterminer la surface nécessaire à la
production de matières premières. Le Tableau 45 donne un exemple de calcul et le
Tableau 46 donne les surfaces agricoles en Europe. Sur des hypothèses de quantités
mises sur le marché, on peut tirer quelques remarques :
-
La betterave est de loin la culture la plus productive par hectare.
la quantité d'éthanol choisie dans l'hypothèse représente 10% du marché de
l'essence. Il est donc essentiel dans ce cas de développer des marchés à haut
pourcentage d'incorporation.
98
e
-
les surfaces de froment et de betteraves représentent grossièrement 1/4 et
1/10 des surfaces actuellement cultivées en Belgique. On peut donc miser sur
un approvisionnement national pour l'éthanol. Par contre il n'est pas du tout
réaliste de penser à un pourcentage d'approvisionnement indigène important
en colza.
Il faut noter que la productivité par culture n'est pas la même dans toutes les régions
agricoles du pays et s'améliore avec les techniques culturales.
La surface disponible dépendra aussi des décisions individuelles des agriculteurs qui
sont essentiellement orientées par la rentabilité micro-économique.
La Wallonie a proportionnellement un potentiel plus important puisqu'elle dispose
grosso modo de la moitié de la surface agricole belge et ne consomme que le tiers des
carburants.
Tableau 44 : Chiffres clés de production par culture
Rendement (kg/ha)
Colza - huile pure
Colza - biodiesel
Betteraves - éthanol
Froment - éthanol
3 500
3 500
67 000
8 400
Biocarburant
(l/ha)
1 148
1 591
6 710
3 100
Biocarburants
(tep/ha)
0,94
1,25
3,40
1,57
Tableau 45 : Exemple de quantité de biocarburants et surfaces nécessaires en 2010 pour la
Belgique
Quantité
(m3)
Pourcentage du
marché en 2010
Quantité (tep)
Surface (ha)
53 226 froment*
8 197 betteraves*
Biodiesel
500 000
5%
393 021
314 286 de colza
Huile
100 000
1%
81 924
87 143 de colza
Total
586 395**
462 851
* chiffres à additionner, en supposant que l'éthanol soit produit pour ¾ à partir de froment et ¼ à
partir de betteraves
** ce chiffre est très proche de l'objectif de production de biocarburants pour 2010 repris au Tableau
41.
Ethanol
220 000
10%
111 450
99
e
Tableau 46 : Surface agricole en Europe en 2003 (x 1000 ha) [122]
3 375
1 390
144
56
5
0
20
0
0
45
96
0
493
233
50
105,4
26,2
0,0
Surface
moyenne cult.
énergétique
sur jachère
11,9
3,4
0,0
4 280
2 689
890
2 216
29 661
17 038
3 917
5 865
4 410
15 484
2 485
3 487
128
10
1 933
18 246
3 791
2 213
510
25 254
2 966
343
79
28
73
1 082
1 138
0
110
2
26
8
36
3
0
0
443
0
107
0
25
45
29
0
0
0
708
25
17
320
0
208
0
0
0
0
0
0
42
64
0
858
0
78
56
0
31
429
448
43
66
31
223
14
27
0
0
107
317
5
32
5
110
55
1 418
1 378
194
692
6 165
5 005
301
1 559
267
958
297
669
22
0
189
3 698
62
538
52
4 314
794
0,0
218,5
0,0
194,4
1530,1
1155,9
136,9
0,0
33,1
231,3
0,0
0,0
2,3
0,0
21,4
0,0
94,3
0,0
0,0
1455,9
274,1
0,0
22,6
0,0
0,5
378,7
338,4
0,0
0,0
0,2
22,1
0,0
0,0
0,8
0,0
1,0
0,0
2,6
0,0
0,0
49,2
21,8
15 722
129974
38130
168104
451
2985
1075
4060
0
1878
412
2290
177
1856
538
2394
2 880
23753
8476
32229
681,3
6161
0
6161
63,0
916
0
916
Surface
Colza Tournesol Betterave
Agricole Utile
Austria
Belgium
Cyprus
Czech
Republic
Denmark
Estonia
Finland
France
Germany
Greece
Hungary
Ireland
Italy
Latvia
Lithuania
Luxembourg
Malta
Netherlands
Poland
Portugal
Slovakia
Slovenia
Spain
Sweden
United
Kingdom
EU15
EU10
EU25
Froment
et orge
Surface
moyenne
en jachère*
* récolte 2001-2003
Mais le biodiesel peut aussi être produit à partir d’huiles végétales usagées, ce qui
serait un recyclage à priori séduisant pour ces déchets. L’institut VITO estime le
potentiel de ces huiles usagées à 200 000 t/an pour la Belgique [35], soit déjà une
bonne partie de la demande. Ce chiffre doit toutefois être vérifié (potentiel
disponible ?, coût de collecte et de traitement ?, qualité du produit ?, etc.)
Selon une étude autrichienne, où l'on a produit 35 000 t de biodiesel à partir de cette
ressource en 2004 [108], la consommation de graisse et d'huile atteint 30 kg par
habitant en Autriche, contre 62 kg en Belgique. Cette huile est collectée par la mise à
disposition de 550 conteneurs dans des collectivités et restaurants, et par un réseau
de 125 000 "« bidons » [108].
100
e
6.3.2. Intérêt de l’agriculture
D’une manière générale, le premier souci de l'agriculture n'est pas l'indépendance
énergétique ni la pollution des villes. Il s’agit par contre du développement de
débouchés qui donnent des perspectives au secteur agricole au sens large (c’est à dire
y compris les personnes et industries en relation directe avec l’agriculture –
négociants, producteurs de pesticides,…) et améliore le dynamisme économique en
milieu rural, tout en étant durable.
A ce propos, la production d’huile, de biodiesel ou de bioéthanol en Europe va de
pair avec la production de protéines végétales, réduisant la dépendance vis-à-vis de
l'extérieur (actuellement d’environ 75%, [47]) et fournissant une meilleure garantie
alimentaire. Le tourteau de soja importé est en grande partie produit à partir de
variétés OGM (organismes génétiquement modifiés). Une information sur ce sujet est
disponible dans les rapports d'activités de l'APPO [34].
L’élargissement à l’Est constitue un autre énorme défi pour l’Union européenne.
L’entrée des 10 pays candidats a augmenté la surface agricole de 38 Mha, dont 18
Mha rien qu’en Pologne (Tableau 46), et la main d’œuvre utilisée en agriculture a
augmenté de 116% [47]. La proportion de la population qui travaille en agriculture
est 4 fois plus élevée dans ces pays que dans l’UE [17]. La production de
biocarburants dans ces pays permettrait d'adoucir l'impact négatif de l'élargissement.
Avec les réformes de la PAC et le découplage progressif des aides (les aides
compensatoires ne sont plus liées au type de production), la loi du marché
gouvernera de plus en plus le choix et le prix des productions. A terme, il est fort
probable que les aides agricoles diminueront de manière substantielle. Il est donc
essentiel pour l'avenir de l'agriculture wallonne de développer le marché final de la
production qui est le seul moyen de soutenir les prix. Or, les biocarburants peuvent
avoir un impact prépondérant sur les prix car les débouchés sont très volumineux.
Le projet d'usine à Wanze par exemple prévoit une capacité de 300 000 m3 d'éthanol
et requerra à lui seul quelques 70-80 000 ha de froment et betteraves. En Europe,
l'objectif de 5,75% demanderait quelques 16 Mha (variation possible en fonction des
hypothèses de calcul), soit bien plus que les 6 Mha mis en jachère [128].
Toutefois, l’intérêt de l’agriculteur ne doit pas trop vite être confondu avec celui du
secteur agricole dans son ensemble. Pour l'agriculteur, la rentabilité microéconomique des cultures et des investissements est primordiale. Notons que dans le
contexte exposé ci-dessus, le volume du débouché est plus important que la valeur
ajoutée pour influencer le prix. On assiste en effet trop souvent en agriculture à une
répartition inégale de la valeur ajoutée au sein des acteurs des filières.
Pour bénéficier d'une partie plus importante de la valeur ajoutée, les agriculteurs
doivent être impliqués dans la filière de transformation. En Autriche, en Allemagne,
en France ou encore en Suède les agriculteurs sont en partie actionnaires des grosses
installations de production de biocarburants. Pourquoi ne serait ce pas possible en
Belgique ?
La filière dans laquelle l'agriculteur a le plus de chance de maîtriser l'ensemble de
la filière est la production d'huile pure. La technique est relativement simple et
l'investissement abordable. Ce genre de filière courte entre le producteur et le
101
e
consommateur devrait être favorisé, même s'il s'agit de marchés niches qui ne
produiront donc qu'un part négligeable des biocarburants. C'est pour les agriculteurs
qui s'y impliqueront une voie rentable au même titre que les ventes directes à la
ferme, le tourisme rural, etc.
Dans cette logique, l’utilisation d’huile pure en filières courtes mériterait un soutien
dans le cadre du second pilier de la PAC, car elle correspond bien aux objectifs de ce
volet de la PAC.
Au delà de l’importance quantitative des cultures énergétiques, l’image que
l’agriculture peut en retirer est aussi valorisante. Une agriculture pluri-fonctionnelle
qui participe à la production d’énergie renouvelable et diminue les émissions de CO2
cadre très bien avec les attentes de la société. La consommation finale d’énergie de
l’agriculture était de 97 ktep en 2001, dont 90% de produits pétroliers, ce qui
représente 0,7% de la consommation wallonne [30, 143]. Avec les biocarburants, le
secteur de l’agriculture pourrait donc devenir producteur net d’énergie (mais
attention, il faut idéalement tenir compte du bilan énergétique des carburants).
Pour résumer succinctement l’intérêt agricole, on peut dire que les biocarburants
sont favorables au secteur agricole dans son ensemble et à son image de marque,
mais que pour l’agriculteur, c’est un circuit court « huile pure » qui est l’option la
plus intéressante, alors que les biocarburants au sens large devraient plutôt être
« tirés » par les secteurs de l’énergie et de l’environnement.
6.4. Gaz à effet de serre
Les biocarburants ont souvent fait l’objet d’un procès d’intention quant à leur impact
environnemental. Ce chapitre tend à montrer que c’est un dossier pertinent pour la
diminution des gaz à effet de serre.
La Belgique a ratifié le protocole de Kyoto le 31 mai 2002 [62]. La Région wallonne a
émis 52,72 Mt de CO2 équivalent en 2001, soit 2,9% de moins que la référence de 1990
(54,3 Mt). 19,1% de ces émissions sont dus au transport [143].
Par principe, il est préférable de diminuer nos émissions chez nous plutôt que
d’acheter des permis de polluer ailleurs via les mécanismes de flexibilité du
protocole de Kyoto (c'est pourtant ce que la Région wallonne envisage !). Or, il est
bien reconnu qu’il n’existe pas un moyen unique pour diminuer ces émissions mais
que tout doit être mis en œuvre avec le meilleur rapport coûts – bénéfices possible,
aussi bien au niveau de l’offre que de la demande en énergie.
D'autre part, le secteur du transport a bien du mal à maîtriser ses émissions de gaz à
effet de serre) par rapport à d'autres secteurs.
102
e
Figure 38 : Evolution de l'émission des gaz à effet de serre en Wallonie par secteur entre
1990 et 2001 [143]
Le Tableau 47 donne un aperçu chiffré du potentiel des biocarburants. On constate
que les différences d'économie unitaire entre les biocarburants sont mineures à
propos de l’économie en CO2. Les biocarburants pourraient théoriquement réaliser
plus de 10% de notre effort envers Kyoto.
Tableau 47 : Diminution des émissions de gaz à effet de serre
Quantité (tep)
Ethanol
Biodiesel
Huile
Total
Pourcentage des
émissions 1990
Pourcentage de
l'effort Kyoto*
111 450
393 021
81 924
586 395
Economie (t
CO2/tep)**
2,16
2,33
2,57
Belgique
Economie (t CO2/an)
241 243
914 898
210 945
1 367 086
Wallonie
Economie (t CO2/an)***
81 902
310 608
71 616
464 126
0,93%
0,85%
12,46%
11,40%
* 7,5% des émissions de 1990 (146,24 Mt pour Belgique et 54,3 Mt pour la Wallonie [143])
** sur base chiffres du Tableau 21, avec 75% de l'éthanol issu de froment et le reste de
betteraves
*** avec une consommation théorique de biocarburants par rapport à la Belgique de 33,95%
On pourrait également comparer les économies de gaz à effet de serre pour le secteur
particulier du transport, avec forcément des pourcentages d’économie plus élevés
pour un secteur qui en a bien besoin.
Toutefois, ces calculs restent assez théoriques car en réalité, les analyses du cycle de
vie des biocarburants qui servent de base pour le calcul des réductions de CO2 ne
tiennent pas compte de l'endroit des émissions. Ainsi, pour être réellement prises en
compte, les réductions doivent être intégrées dans l'inventaire des émissions de la
Région Wallonne. A l'extrême, si une usine de production située en Wallonie exporte
103
e
du biocarburant, ses consommations d'énergies fossiles augmenteront les émissions
wallonnes tandis que le biocarburant ne remplacera pas de carburant fossile dans la
région et ne sera donc pas comptabilisé. Dans ce cas, les réductions d'émission
profiteront au pays importateur.
6.5. Défiscalisation
Les biocarburants sont actuellement plus chers à produire que les carburants fossiles
et sans intervention politique ou économique les biocarburants resteraient cantonnés
à des marchés niches de consommateurs prêts à payer un peu plus cher pour ces
produits.
Deux grandes possibilités sont envisageables, l'obligation et la défiscalisation, ou
même une combinaison des deux. L'obligation pure et simple d'incorporation de
biocarburants à la pompe ne doit pas être négligée pour l'avenir, tout en laissant une
place pour les utilisations à haut pourcentage comme cités plus haut. Même avec un
coût actuel sensiblement plus élevé du biocarburant par rapport aux produits fossiles
de base, l'incorporation à faible pourcentage a un impact mineur sur le prix à la
pompe (voir point 4.1.2. d). Cette obligation pourrait être liée à un système de
certificats à l'instar des certificats verts pour l'électricité verte.
Mais la Belgique a choisi la voie de la défiscalisation, et un avant-projet de loi
programme [131] a été accepté à ce sujet sur le principe par le Conseil des Ministres
du 13 mai 2005. Au moment de terminer ce rapport (fin juin 2005) ces valeurs doivent
toutefois encore faire l'objet d'un accord de la part de la Commission européenne et
d'un Arrêté Royal de mise en œuvre qui fixe la date d'entrée en vigueur de ces
mesures.
On voit au Tableau 48 que l'éthanol serait défiscalisé à hauteur de 592 •/1 000 l et le
biodiesel à hauteur de 366 •/1 000 l. L'huile de colza est traitée différemment par
rapport aux accises car elle est ajoutée à la liste des produits exonérés d'accises dans
la loi programme [132].
Le Gouvernement a par ailleurs décidé d'augmenter progressivement les accises par
un mécanisme de cliquets sur 4 ans à partir du début 2004. Ces augmentations
annuelles sont de 28 •/1 000 l sur l'essence et 35 •/1 000 l sur le diesel. Les
augmentations de l'année 2005 sont intégrées dans le Tableau 48. Pour 2006 et 2007,
les augmentations seront uniformes pour les carburants fossiles et les carburants
mélangés. Un autre mécanisme qui touche la TVA limitera toutefois la hausse du
prix à la pompe.
Il faut noter que dans l'état actuel du dossier, des taux d'incorporation supérieurs à
ceux repris dans le Tableau 48 ne donne pas lieu à une défiscalisation
supplémentaire, sauf dans le cas du biodiesel à concurrence d'une diminution
proportionnelle du droit d'accise spécial. On peut calculer que la défiscalisation du
biodiesel rapportée au produit pur reste identique jusque 44% d'incorporation.
Tableau 48 : Taux d'accise proposés dans l'avant-projet de loi programme (•/1 000 l)
104
e
Droit d'accise
Droit d'accise spécial
Cotisation sur l'énergie
total
Différence
Défiscalisation rapportée
au biocarburant pur
Essence à faible
teneur en soufre
Essence avec min.
7% d'éthanol
Diesel à faible
teneur en soufre
245,41
352,97
28,63
627,01
245,41
311,52
28,63
585,56
198,31
160,90
14,87
374,09
Diesel avec
min 2,45%* de
biodiesel
198,31
151,94
14,87
365,13
41,45
8,96
592,19
365,71
*le taux de 2,45% peut être augmenté de 0,92% par an pour tenir compte de l'objectif
belge, mais avec un pourcentage maximum de 5% (maximum admissible à la pompe
actuellement).
Deux principes doivent être respectés : la neutralité budgétaire et la non
surcompensation. La neutralité budgétaire consiste pour l'Etat à garder des recettes
inchangées suite à l'introduction des biocarburants (sauf pour l’huile pure). Les
accises des carburants fossiles ont donc été légèrement augmentées.
La règle de non surcompensation dit que la différence des taux d'accises entre le
carburant fossile et le biocarburant ne peut pas être supérieure à la différence de coût
entre ceux-ci. La différence de teneur énergétique peut être prise en compte dans ce
calcul. Un calcul devra donc être réalisé régulièrement pour vérifier cette règle. A
titre d'exemple, si le prix du pétrole augmente à l'avenir, la différence de coût peut
diminuer et la défiscalisation également. Si le prix des matières premières augmente,
la défiscalisation peut augmenter également. A terme, il est probable que les
défiscalisations soit uniformisées au niveau européen.
105
e
7. Références
Toutes les publications sont également disponibles au laboratoire ECAV de l’UCL.
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134. SCAM (mai 2005) communication personnelle. 16 Parc industriel; 5300 SEILLES (ANDENNE)
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112
e
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113
* tep = tonne équivalent pétrole
GN EU-mix GN (Rus) Methane Hydrogen
MJ/kg
44.8
49.2
50.0
120.1
kg/kWh
0.080
0.073
0.072
0.030
kWh/kg
12.44
13.67
13.89
33.36
MM, g/mol
17.7
16.3
16.0
2.0
kWh/Nm3
9.83
9.94
9.92
2.98
Contenu C
%m
68.9%
73.9%
75.0%
0.0%
Facteur émission CO2 (avec combustion totale)
g CO2/MJ
56.4
55.1
55.0
kg CO2/kg
2.53
2.71
2.75
kg
3.20
3.72
3.85
CO2/Nm3
Liquides
Brut (tep*) Essence
Diesel
Fuel lourd
Density
kg/m3
820
745
832
970
PCI
MJ/kg
41,868
43,20
43,10
40,50
MJ/l
34,33
32,18
35,86
39,29
kg/kWh
0.086
0.083
0.084
0.089
kWh/kg
11.67
12.00
11.97
11.25
Contenu C
%m
86.5%
86.4%
86.1%
89.0%
g CO2/MJ
75.5
73.3
73.2
80.6
kg CO2/kg
3.17
3.17
3.16
3.26
Solides
Charbon
Bois
Froment Betterave
% water
0
16
76.5
PCI
MJ/kg
29.4
18.0
17.00
3.84
kg/kWh
0.122
0.200
0.212
0.939
kWh/kg
8.17
5.00
4.72
1.07
Contenu C
%m
77.2%
50.0%
g CO2/MJ
96.3
101.9
kg CO2/kg
2.83
1.83
71.4
1.91
Colza
10
23.80
0.151
6.61
Ethanol
794
26,80
21,28
0.134
7.44
52.2%
ETBE
750
35,88
26,91
0,100
9,97
76.2
2.81
Biodiesel Huile végétale
890
916
36,80
37,45
32,75
34,30
0.098
0,096
10.22
10,40
76.5%
Figure 39 : Unités selon rapport CONCAWE (121)
Unités, valeurs énergétiques
Gaz
PCI
e
114
Directive 2003/17
DIN EN 14214
DIN EN 14214
RK Standard
RK Standard
brochure Total
[145]
[1]
[146]
[46]
[117]
[149]
[147]
[121]
Moyenne
min
max
EN 590
Source
35,55
35,30
35,70
35,70
42,70
43,1
42,78
42,60
43,10
42,70
42,60
PCI (MJ/kg)
Diesel
0,832
0,833
0,820
0,845
0,835
0,82
0,845
0,845 max
densité
32,91
32,70
33,18
0,926
33,18
32,80
32,70
32,80
33,18
32,80
PCI (MJ/l)
37,70
37,30
36,80
37,36
36,80
37,70
37,30
37,70
PCI (MJ/kg)
Biodiesel
0,890
0,88
0,86
0,90
0,88
0,860
0,900
densité
34,30
34,30
34,30
34,30
34,30
PCI (MJ/l)
Tableau 49 : Comparaison des teneurs énergétiques des (bio)carburants
PCI (MJ/l)
35,30
35,70
35,35
35,70
e
37,44
37,44
37,45
37,45
37,44
PCI (MJ/kg)
Huile pure
0,915
0,900
0,930
0,916
0,900
0,930
densité
115
6
PCI (MJ/kg)
Essence
31,90
31,00
41,30
32,02
42,69
34,8 (valeur éliminée)
31,20
31,00
41,30
43,20
31,42
42,12
31,00
41,30
32,02
43,20
PCI (MJ/l)
1 tonne équivalent pétrole (tep) = 41868 MJ
1 J (joule) = 1 W.s (watt.seconde)
3,6 MJ = 1 kWh (kiloWattheure)
1 calorie = 4,18605 J
1 baril = 158.98 l
1 gallon = 3.78 l
T = tera = 10
15
P = péta = 10
18
E = exa = 10
12
G = giga = 10
9
M = méga = 10
k=kilo=10
3
Norme suédoise
Nome allemande
brochure Total
[145]
[1]
[148]
[146]
[147]
[121]
Moyenne
min
max
EN 228
Source
e
0,745
0,748
0,720
0,775
0,75
0,72
0,775
densité
21,21
21,15
21,29
21,15
21,20
21,29
21,20
21,20
PCI (MJ/l)
0,794
0,794
0,794
0,794
0,794
26,40
26,80
26,60
26,40
26,81
0,79 max
0,788 max
densité
26,40
26,81
PCI (MJ/kg)
Ethanol
26,84
26,70
27,00
26,90
26,70
26,91
27,00
26,70
PCI (MJ/l)
36,00
36,00
36,00
36,00
36,00
PCI (MJ/kg)
ETBE
0,750
0,750
0,750
0,75
densité
116
e
Financé par
Le ministère de la Région Wallonne
La Direction Générale
de l’Agriculture
Direction Générale
des Technologies, de la Recherche
et de l’Energie
Partenaires
Université Catholique
de Louvain-la-Neuve
117

2de édition Juillet 2005 Prix du diesel (€/litre)

Transcription

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