Esteban ChornetEnerkem inc. et CRB Innovations inc.

Professeur (émérite), génie chimiqueUniversité de Sherbrooke

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Les biocarburants et les bioproduits : leur importance pour la réduction

des GES et de la pollution atmosphérique

Points focaux de cette présentation

• Les biocarburants améliorent les performances des véhicules• Réduction des émissions de VOCs • Réduction du “smog”• Augmentation des indices d’octane dans l’essence (gasoline)• Réduction des emissions de petites particules (diesel)• Apporter du C biogénique au “pool” des carburants ( l’effet est de ralentir l’augmentation des

émissions des GES grâce au recyclage de ce C dans la production de biomasse)• Le secteur des biocarburants doit bénéficier du couplage avec de l’electricité

• Au Québec, et dans d’autres provinces canadiennes, c’est l’hydroélectricité qui prévautpermettant ainsi que la réduction des GES soit plus importante par GJ de carburant que dansdes endroits où l’electricité est produite par des combustibles fossiles

• Les biocarburants et les bioproduits (qui les accompagnent) :• Sont générateurs de “bons emplois” dont une bonne partie en région• Font partie de l’économie circulaire d’un futur qui n’est plus le même qu’il était

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Le contexte historique des biocarburants

• 1970: Clean Air Act• Interdiction du TetraEthyl de Plomb• Introduction du MTBE: solution des pétrolières et des raffineurs => un fiasco

• 1973: Crise pétrolière• Cartel de l’OPEP => augmentation du coût des combustibles fossiles• Sécurité énergétique => programmes énergétiques (Brésil, USA, Canada,

Scandinavie et UE)• 1990: Reformulated Gasoline (RFG)• 1995: Renewable Fuel Standards• > 2000: • Dé-carbonisation [ H2 et “Low Carbon Fuels” ]

• Voitures électriques (hybrides et 100% électriques)

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ScopeofBiofuels

Biomass(= biogenic C)

SteamFractionation

Platform

SyngasPlatform

Intermediates:Sugars,Furans,

Oxy-aromatics

Intermediate:CO + H2

UpgradingTechnologies(bio- & thermo

catalysis)

Marchés:Biocarburants

&Bioproduits

Homogeneous &

Quasi-Homogeneous(agro-forest residues)

Quasi-Homogeneous(agro-forest residues)

&Heterogeneous

(waste & biogas)

PyrolysisFractionation

Platform

Intermediates:Bio-oil

Bio-char

Sous-produitsCO2

Eau / bouesCendres

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Quel est lagrandeurdumarché desbiocarburants ?• AuCanadaest unmarché issu demandats: 5%dumarché delagasolineet2%dumarché dudiesel.Seul pourle

Québecle5%réprésente 450millionsdeLitres d’éthanol/an

• Producteurs auQuébec:• Ethanol:EGF(Varennes)produit 175millionsdeLitres/and’éthanol de1èreGen• Biodiesel: •Rothsay (VilleSte.Cathérine),45millionsdeLitres/an

• Evoleum (St.JeansurRichelieu),19millionsdeLitres/an• Innoltek/Oleotek (ThetfordMines),6millionsdelitres/an

• Projets en cours auQuébec:• Varennes:EGFinitie ladémonstration delaproductiond’éthanol cellulosique (2ièmeGen)en été 2017,avecdes

sucres cellulosiques provenant deCRB(Westbury),entreprise devalorisation delabiomasse parvoie desadéconstruction etfractionnement en intermédiaires convertiblesen carburants,commodités etspécialités

• PortCartier(consortiumArbec,Rémabec,Ensyn):usine depyrolyse pourproductionde40milliondeLitres/ande“biocrude”,à être utilisé comme biocombustible pourdeschaudières à partir de2017-2018

• LaTuque:étude defaisabilité (consortium).Lecarburantà produire seraidentifié parl’étude

• Développer etimplanterunprojet exige deréponses à desquestionsimportantes:• Quel typedebiomasse est disponible ?• Quelles quantités peuvent être contractuellement assurées,pourcombien detempsetà quel prix?• Quels produits etquels marchés etquelle technologie ?

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Matières premières– Leur coût en Amérique duNordMATIÈRE PREMIÈRE US$/TONNE

DRYBASISUS$/GJ

Gaznaturel(Nymex HenryHubFutures)(sanscoûtdetransport,distributionettaxes) +160 +3.0

Résidusmatières résiduelles(déchets:domestiques,ICIetCRD)sanspréparation,transportettaxes

-40 -2.2

-20 -1.1

Résidusdebiomasseindustrielle(bois) (FOBàl’usine)0 0

+20 +1.1

Résidusforestiersetagricoles(FOBàl’usine)+60 +3.3

+80 +4.4

Biomassehomogèneforestièreetagricole(FOBàl’usine) 100 +5.5

Biomasse àcroissancerapide (FOBàl’usine) +120 +6.6

Pétrole(à50$US/bbl,0.94kg/L,43MJ/kg LHV)(sanscoûtdetransport,distributionettaxes) +334 +7.8

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• Déchets:partie non-recyclabledesmatières résiduelles,boisCRD,ICI,• Matière est triée,déchiquetée (~ 5cm)etpréparée convenablement pourréduire lesinorganiques• Terme technique:RefusedDerivedFuel(RDF)ou SecondaryRecoveredFuel(SRF)• Composition:plastiques non-recyclables,textiles,bois,cartonsetpapiernon-recyclables,résidus denourriture (incluant emballage)

• Spécifications désirées:• Humidité:max20wt%(w.b.)• Carbone:45- 55wt%(d.b.)• Inorganiques:max20%m(d.b.)• LHV:>18wt%MJ /kg(d.b.)• Densité (bulk): typentre200– 500kg/m3

Quels déchets ?

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• Leplanénergétique 2030auQuébecest bati sur:• L’électricité etlegaznaturelfossile + biogaz• Augmentationde50%delaproductiondebioénergie(H&Petbiocarburants)

• L’électricitédansletransportalacontraintedurechargementdesbattéries pourla« longueroute ».Ceciunobstaclepourquel’electricité pénétre lesecteurdutransportsoitparcamion,ferroviaire,aérienoumaritime

• UneapprocheinnovanteauQuébec(etdansquelquesautresprovincescanadiennes)estutiliserl’hydroélectricité(renouvelable)enlacouplantaveclaconversiondelabiomasseetdesdéchetsenbiocarburantsetbioproduits:• LebutestdevaloriserleCbiogéniquequi« estperdu »commeCO2 :l’onpeutdoublerlaproductionenbiocarburantsetbioproduitsutilisantleH2produitparelectrolyse.

• Un« winner »carleQuébecaunsurplusd’hydroélectricité(del’eaudesbarragesperdue)etsoncoûtd’opportunitésetrouvedanslaplagequirendunetelleapprochefaisable.

• Lesbiocarburantstraditionnels,l’éthanoletlebiodiesel,fontpartiedéjàdenosoptionscourantes.D’autres biomolécules,offrantdesperformancessupérieurespourlagazoline(Octane>112:triptanes etMTHF)etpourlediesel(PM2.5:POMDME),s’yajouteront.

Stratégies deréduction desGES– lecas duQuébec

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BiologicalUpgrading+Séparations

Biomass(incl.MSW)Gasification

SteamMethaneReforming

ReverseShift

Reaction

CO,H2

CO,H2

Couplerélectricité etbiomasse =doubler rendements en biocarburants/bioproduits

CH3OHou

derivésH2

Biocarburantset

Bioproduits

+

CO2 résiduel(peut aussi êtreconverti en COpuis en CH3OHavecduH2)

CO2

CO, H2

Biogaz CH4

CO2

Electro-lysis

O2

O2

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• Fontpartie intégrale delabioéconomie.• Lecouplage biocarburant – bioproduits permet desmeilleurs rendements économiques• Rentrentdansdessecteursquiontdesmarchésimportantsetquibénéficierontdel’étiquette« bio ».Entreautres:• Bio-Surfactants• Bio-monomèresetbio-polymèresdérivés(ex.PEF)• Bio-Lubrifiants• Bio- Pesticidesetbio-fungicides• Bio-agentscosmétiques• Bio-arômes(fragrancesetalimentaires)

• Défis:Volumesdeventeslimités,présencede »brokers »,prixenfonctiondeleurpurété,etc.• Opportunités:desprocédésinnovantsdedéstructuration,deséparationetdepurificationfontquelesprécurseursdesbio-produits puissentêtreconsidéréscommedesintermédiaires

Lesbio-produits:biocommodités etbiospécialités

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• Ilfaut misersurlesbiocarburants dont lesperformancesaméliorent cellesdescarburants fossiles• Unensembledematières premièresest à notre dispositionmais leuraccessibilité,disponibilité,caractéristiques etcoût sont à considérer• Lesmarchés existentgrâce,principalement,à desmandats quivisent laréduction desGESetdesémissions decontaminantsatmosphériques• Lesbioproduits accompagnant lesbiocarburants ont uneffet positif surlesrendements économiques.Deux modèles sont possibles:• Lesbio-raffinéries “imitant”lesraffinéries depétrole etlescomplèxes chimiquesgaziers:leur “talond’Achilles”est ladisponibilité debiomasse

• Laproductiondebio-intermédiaires dans desusines satellitesetleur conversionenproduits commercialisables,dans desusines definition (nouvelles ou bolt-onà desusines existantes)permettant d’atteindre deséconomies d’échelle

Remarques finales

Le monde corporatif se rallie à une nouvelle économiecentrée sur les ressources renouvelables

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Merci devotre attention

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