Mise à l'essai et production de biocarburants : Une période de questions avec le Dr Raj Shah

Mise à l'essai et production de biocarburants :
Une période de questions avec le Dr Raj Shah

Cole-Parmer a demandé au docteur Raj Shah, expert de premier plan du secteur des biocarburants, de nous parler des opportunités et des enjeux actuels de ce secteur. Le Dr Shah est à l'emploi de Koehler Instrument Company, où il occupe des fonctions de directeur des ventes, de la commercialisation et des services techniques. Dr Shah, expert du secteur des biocarburantsIl siège actuellement aux conseils consultatifs du département d'ingénierie de la Hofstra University de New York et du département de génie chimique de la State University of New York at Stony Brook. Il est un membre actif d'ASTM International, de la STLE, du NLGI, de la SAE, de l'ACS et de l'AICHE, et assume la présidence de divers sous-comités de ces organisations. Il a signé et cosigné plus de 50 publications de même qu'un guide de référence à succès, le Fuels and Lubricant Handbook: Technology, Properties, Performance and Testing. Le Dr Shah est titulaire d'un doctorat en génie chimique de la Pennsylvania State University.

Q : À l'heure actuelle, les sujets liés aux biocarburants abondent dans les nouvelles. Des compagnies aériennes commerciales alimentant leurs avions au moyen de biocarburants jusqu'au débat « alimentation contre carburant », le dialogue est à la fois animé et passionné.

Quels sont, selon vous, les enjeux importants entourant les biocarburants à l'heure actuelle?

R : La plupart des enjeux liés aux biocarburants remontent à la source de ceux-ci : la matière première biologique (y compris l'huile végétale). Le coût des matières premières utilisées pour la production de biocarburants est élevé en raison de l'offre limitée. Car, en plus d'être utilisées comme source d'énergie, elles sont une source principale de nourriture pour l'alimentation de l'homme. Or, cela constitue l'essence même du débat « alimentation contre carburant ». Seule une fraction de l'huile végétale est disponible pour les secteurs non alimentaires. En raison du nombre restreint de terres cultivables, un dilemme surgit quant à la fraction de ces terres pouvant être réservée à la production de biocarburants.

Pendant des années, les coûts de production ont été le principal argument contre les biocarburants. Les prix du biodiésel doivent demeurer faibles, puisqu'ils sont tributaires du coût du diésel avec lequel ils sont mélangés. D'autre part, les matières premières biologiques utilisées pour produire le biodiésel sont des produits commercialisés sur les marchés mondiaux, et leur prix est régi par l'équilibre entre l'offre et la demande des marchés. Plus la production de biodiésel augmente, plus la demande pour ces marchandises croît, ce qui entraîne des pénuries. Afin d'équilibrer le tout, on hausse le prix des matières premières biologiques afin de réduire la demande. Ceci a pour effet d'augmenter les coûts de production, lesquels font déjà l'objet de critiques parce qu'ils sont trop élevés.

En outre, nous sommes confrontés à de nouveaux enjeux liés aux agrocarburants, par exemple en ce qui a trait à l'éthanol et au biodiesel, lesquels sont fabriqués à partir de récoltes cultivées à très grande échelle exclusivement pour servir à la fabrication de biocarburants. Ces agrocarburants ont été condamnés non seulement pour leur impact négatif sur le prix des aliments, mais aussi pour d'autres raisons environnementales, dont le besoin de milliers de litres d'eau douce pour les produire. La production de biocarburants à partir d'éthanol nécessite plus d'eau que d'essence. Cette consommation excessive pourrait placer un stress indu sur les ressources hydriques dans les zones plus vulnérables d'un pays producteur. On a pointé du doigt l'augmentation subite de la culture du maïs comme carburant pour la présence croissante de polluants atmosphériques comme les matières particulaires, l'ozone et les oxydes de soufre. La production d'éthanol a également eu des effets néfastes sur les eaux de surface et souterraines, notamment l'eutrophisation (un apport enrichi en matières organiques dans un écosystème), l'hypoxie (une baisse du taux d'oxygène dans un cours d'eau), et la prolifération des algues nuisibles.

Enfin, une grande incertitude règne quant à l'efficacité des biocarburants dans la réduction des gaz à effet de serre. En fait, cela dépend beaucoup de la façon dont les biocarburants sont produits et de l'usage qu'on fait de la terre. Il est fort possible que plus la demande en éthanol croîtra, plus des terres arables non cultivées auront besoin d'être exploitées. Ainsi, des plantes cultivées uniquement en vue d'être coupées et de produire du carburant remplaceront des plantes naturelles absorbant du dioxyde de carbone. Ceci aura pour effet d'augmenter la quantité de dioxyde de carbone dans notre atmosphère.

Outre ces enjeux liés à la production de biocarburant, il y a aussi le besoin de normaliser les essais de qualité à l'échelon mondial. Actuellement, les États-Unis ont leurs propres normes, l'Europe a les siennes, et ainsi de suite. Sans un ensemble définitif de normes mondialement communes, il pourrait y avoir beaucoup d'indécision quant à la qualité d'un échantillon particulier de biocarburant. Cette diversité constitue un enjeu pour la production et la distribution de biocarburants à l'échelle mondiale. Au cours des dernières années, l'ASTM s'est affairée à créer un ensemble de normes commun. Ces efforts continuent d'être déployés, mais le vent semble souffler dans la bonne direction.

Q : Selon vous, de quelle source de carburant les É.-U. dépendront-ils dans les prochaines années?

R : Le gouvernement américain a élaboré un article de loi exigeant des cibles de production de 36 milliards de gallons de biocarburant d'ici 2022. On prévoit qu'il s'agira de biocarburants surtout dérivés de l'éthanol de maïs (15 milliards de gallons), de l'éthanol d'origine autre que le maïs (4 milliards de gallons), de biodiésel de la biomasse (1 milliard de gallons), et de biocarburant cellulosique provenant du bois, d'herbes, ou de matières végétales non comestibles. À court terme, il est peu probable que les États-Unis prennent un virage qui les amènera trop loin des biocarburants de première génération, soit surtout l'éthanol et le biodiésel.

Dr. Raj Shah, Koehler Instrument Co.

Toutefois, les biocarburants cellulosiques seront la clé pour l'avenir. Ces carburants, produits à partir de matières végétales non comestibles, font partie des biocarburants de deuxième génération. Les biocarburants de deuxième génération neutralisent le dilemme de l'alimentation par rapport au carburant, en plus de présenter certains avantages du point de vue environnemental. Les biocarburants cellulosiques sont faits à partir de panic raide, de saule et d'autres plantes à croissance rapide et à haute teneur en cellulose. La biomasse des matières végétales est convertie en boue par pyrolise (un traitement thermique à 260 degrés Celsius). Ce mélange se stocke aisément et conserve environ 90 pour cent de sa bioénergie d'origine.


Il faudra plusieurs années pour que les biocarburants de deuxième génération, qui englobent également le biobutanol et les alcools à chaîne supérieure, supplantent leurs prédécesseurs de la première génération. De profondes lacunes existent dans les technologies nécessaires à leur production. Les coûts des biocarburants de la deuxième génération doivent être réduits de façon importante avant qu'il ne soit rentable d'en initier la production à grande échelle. Les producteurs comptent sur l'arrivée de nouvelles technologies de culture et de production de ces biocarburants pour voir ces coûts diminuer.

Dans l'intervalle, notre principale source de carburant continuera d'être le pétrole. Ensuite, ce sera au tour du gaz naturel, le charbon liquéfié constituant une autre option potentiellement intéressante. On constate également une bonne progression des gaz de schiste comme ressource énergétique aux États-Unis.

Q : Sur la scène internationale, qu'entrevoyez-vous pour l'avenir des biocarburants?

R : La réponse à cette question dépend de l'endroit vers lequel nous nous tournons. Prenons par exemple deux économies en voie de développement différentes.

En Inde, la culture du pignon d'Inde semble très prometteuse pour permettre au pays d'entrer dans la course aux biocarburants. Le pignon d'Inde est un biocarburant de deuxième génération ayant la capacité d'être cultivé en tant qu'agrocarburant. Le pignon d'Inde est une plante « miracle », puisqu'elle pousse sans problème là où aucune autre plante ne croît. Puisqu'il ne s'agit pas d'une plante comestible, son usage comme biocarburant ne nuit pas à l'approvisionnement alimentaire. La culture du pignon d'Inde ne nécessite qu'un minimum d'entretien. Pourtant, le coût de production de carburant à base de pignon d'Inde est actuellement près du double des autres sources. Il serait certainement très opportun de trouver une méthode pour fabriquer des biocarburants viables sur le plan commercial à partir du pignon d'Inde.

De plus, si l'on considère que l'Inde a toutes les raisons de rechercher de nouvelles sources de carburant, cette opportunité serait apparemment la bienvenue en Inde. À l'heure actuelle, on observe une hausse drastique des besoins de l'Inde en pétrole brut en raison du développement rapide que connaît le pays. Les biocarburants offrent à l'Inde une source d'énergie renouvelable et lui donnent l'opportunité de réduire grandement son empreinte écologique.

À l'échelle internationale, les États-Unis et le Brésil fournissent environ 80 % de tout l'éthanol du monde entier. Alors que les É.-U. produisent un éthanol à base de maïs, le Brésil, pour sa part, le dérive de la canne à sucre. La canne à sucre nécessite une moins grande superficie cultivable, moins de combustibles fossiles, procure de meilleurs avantages climatiques et nuit moins à l'environnement. À la fin de 2011, un tarif douanier imposé par les É.-U. sur l'éthanol importé est venu à échéance, ce qui a ouvert les options commerciales. Puisque ces tarifs augmentaient le coût de l'éthanol, leur élimination signifie que l'éthanol peut maintenant être vendu à parité avec les prix du marché.

Q : Comment l'usage des algues s'imbrique-t-il dans ce dialogue?

R : Les algues sont un biocarburant de deuxième génération. On prévoit une hausse drastique de la culture des algues dès l'arrivée de technologies nouvelles pouvant réduire les coûts de production. Les algues sont importantes pour l'avenir des biocarburants puisqu'elles offrent certains avantages environnementaux que les matières premières perfectionnées servant à produire le biodiésel n'ont pas. Premièrement, les algues peuvent être cultivées ailleurs que sur des terres arables - un énorme avantage qui pourrait résoudre le dilemme de l'alimentation par rapport au carburant. Les algues peuvent également se contenter de diverses sources d'eau, dont les eaux usées et les eaux de mer. On peut les cultiver dans de gigantesques et très hautes cuves. Contrairement aux biocarburants faits à partir de matières premières biologiques, lesquelles ne peuvent être cultivées ailleurs que sur terre, les algues peuvent offrir un rendement supérieur dans un espace moindre. Les algues se nourrissent de dioxyde de carbone, ce qui constitue un gros avantage sur le plan environnemental.

Les micro-algues supplanteront probablement les algues dans l'avenir. Bien que les micro-algues continueront d'être produites dans les grandes régions côtières, elles seront le premier élément de base des nouvelles technologies. Les micro-algues poussent rapidement et proposent d'intéressantes possibilités dans le domaine de la génétique aux cultivateurs voulant faire pousser des algues dans l'arrière-pays. D'ici 2012, l'Amérique du Nord et l'Asie du Pacifique projettent de produire au moins 50 millions de gallons de biocarburant à base d'algue par an.

De nouvelles compagnies ainsi que de nouveaux sites de culture émergent et viennent augmenter la production de biocarburants à base d'algues. Par exemple, une usine-pilote de production d'algues, a été construite par la Murdoch University et la University of Adelaide à Karratha, en Australie. L'un des plus grands fabricants de biocarburants au monde a également construit une usine de démonstration dans cette ville de l'Australie occidentale, et produit régulièrement de la biomasse algale. Pourtant, la technologie demeure coûteuse et on est loin de l'utilisation courante de ces biocarburants.

Q : Que fait Koehler Instrument Company, en collaboration avec Cole-Parmer, pour promouvoir la cause des biocarburants en tant que carburant de remplacement efficace?

R : Koehler Instrument Company s'est engagée à devenir un fournisseur de premier plan dans le secteur du matériel d'essai de biocarburants. Nous offrons actuellement une vaste gamme d'instruments pouvant être utilisés pour tester le biodiésel, le bioéthanol, et le mélange biodiésel. Koehler Instrument Company se tient informée des enjeux importants auxquels fait face l'industrie des biocarburants par l'entremise d'événements comme la National Biodiesel Conference, qui a lieu en Floride, et par sa participation active lors des comités de l'ASTM sur les biocarburants.

À titre de distributeur pour Koehler Instrument Company et de partenaire dans l'éducation sur les biocarburants, Cole-Parmer a réservé une section de son site Web, ColeParmer.com, à la recherche et aux essais sur les biocarburants. Ici, les laboratoires peuvent voir tous les instruments requis pour satisfaire aux trois spécifications de l'ASTM relativement aux biocarburants et apprendre à quoi sert chacun de ces trois tests. Cole-Parmer et Koehler Instrument Company s'efforcent de démystifier les exigences en fournissant des communications claires sur les spécifications requises lors des tests sur les biocarburants. Ces ressources s'adressent à une vaste gamme d'utilisateurs - du nouveau producteur de biocarburant au fabricant chevronné. Les experts techniques de Cole-Parmer peuvent conseiller les parties intéressées au sujet des exigences d'essai minimales et du meilleur équipement selon votre situation et votre budget.

Pour en savoir plus, visitez le site Biofuels ou composez le 800-323-4340 et demandez à parler à un spécialiste des applications.