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Les biocarburants:
État des lieux et potentiel de développement en France
Laëtitia BOISSIER
E.N.S.A.I.A.
Spécialisation S.G.E.
1février 2007
« Il y a de l’essence dans toute matière végétale qui peut être fermentée » (Henry Ford en 1906)
« L’usage des huiles végétales comme carburant automobile est aujourd’hui insignifiant. Mais à l’avenir ces huiles pourraient devenir aussi importantes que le pétrole ou le charbon aujourd'hui » (Rudolf Diesel en 1912)
Introduction-Contexte
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusions
Une histoire qui commence dès les débuts de l’industrie automobile…
Puis le pétrole fit son trou…
1973 & 1979
Les chocs rouvrent la portent aux biocarburants…
1986
Contre-choc
1992
PAC instaurant gel obligatoire de 1/6 des terres labourables avec possibilité de cultures non alimentaires
Introduction-Contexte
Des problématiques énergétiques
Des problématiques environnementales:
Réchauffement climatique (protocole de Kyoto)
Pollution atmosphérique (O3, …)
Débouchés agricoles
Différentes prises de consciences
I.Contexte
1,75Gtep pour le transport
Transport responsable de 21% des émissions mondiales de CO2, derrière l’électricité (41%)
Introduction-Contexte
Situation en France
92,8Mtep de pétrole consommés par la France en 2004 dont 48Mtep pour la route
Introduction-Contexte
Prise de conscience environnementale
Sécurité et niveau des ressources pétrolières
Déprise agricole
Importance du secteur des transports dans la consommation énergétique et sur les impacts environnementaux
Évolution des politiques en faveur des biocarburants
Introduction-Contexte
directive 2003/30/CE sur la promotion de l’utilisation des biocarburants dans le transport
directive 2003/96/CE sur la taxation des produits énergétiques
2004: Plan Climat suite au protocole de Kyoto Plan biocarburant
2005: la France devance ses obligations européennes en décidant d’atteindre 5,75% dès 2008
+ instauration d’une TGAP spécifique
Introduction-Contexte
Or en 2005, les biocarburants représentaient 1% des carburants…..
Introduction-Contexte
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusions
DEFINITIONCombustible liquide ou gazeux utilisé pour le transport et produit à partir de la biomasse (art. 1 directive 2003/30)Bioéthanol, EMHV, biogaz, biohydrogène, biométhanol, huile végétale, biodiméthyléther, biocarburant synthétique, bio ETBE, bio MTBE
Colza
Tournesol
Soja
Palme
Noix de coco
….
Les biocarburants issus d’oléagineux
Les biocarburants produits à partir
d’oléagineux
Fabrication de l’huile végétale pure
trituration
l’extraction (extraction de l’huile du tourteau souvent à l’aide d’un solvant apolaire à bas point d’ébullition)
le raffinage
Les biocarburants issus d’oléagineux
100kg de graines à 42% d’huile 41kg d’huile brute (40.2kg huile neutre) et 59 kg de
tourteaux.
Propriétés des HVB et quelques problèmes:
Forte température limite de filtrabilité (viscosité trop importante)
Indice de cétane trop faible
Formation de dépôts, gommage des pistons
Usure du moteur
Oxydation du carburant
certains polluants
Les biocarburants issus d’oléagineux
Réaction globale:
1t HV + 100kg méthanol 1t EMHV + 100kg glycérine
Les biocarburants issus d’oléagineux
Une alternative:
les Esters Méthyliques d’Huiles Végétales (EMHV)
Source: IFP
Caractéristiques des EMHV:
Produit normé CEN14241
Pallient les inconvénient des HVB
Toxicité plus faible et meilleure biodégradabilité
Pouvoir lubrifiant
Mais
PCI EMVH<PCI gazole de 11% en masse et 7% volume
(1L EMHV = 0,92L gazole)
<10-350Teneur en souffre ppm
Caractéristiques comparées du gazole, HVB colza et EMVH colza
Source: IFP
37.4-42.3PCI (MJ/kg)
170-180Décomposition après 320°C
>100Point d’éclair °C
5035>49Indice de cétane
4.530.22-4.5Viscosité à 40°C (mm²/s)
880-885920820-860Densité spécifique (kg/m3)
EMVH colza
Huile de colzaGazoleCaractéristiques
Les biocarburants issus d’oléagineux
Utilisation moteur courant:
Incorporation à 5% (volume)
Incorporation à 30%
Utilisation pur (modification moteur)
Les biocarburants issus d’oléagineux
BetteravesBlé
Canne à sucre
Sorgho
Maïs
OrgeTubercule
Les biocarburants issus de plantes saccharigènes et amylacées
Les biocarburants produits à partir de plantes
saccharigènes et amylacées
1t betterave = 70kg éthanol + 54,5kg pulpes soit 0,78t pulpes/ t éthanol
1t blé = 370l éthanol + 370kg drèches (100kg drèches/hl éthanol)
1t maïs = 400l éthanol + 320kg drèches (80kg drèches/ hl éthanol)
Les biocarburants issus de plantes saccharigènes et amylacées
Source: IFP
Propriétés:
Indice octane élevé
Présence oxygène
diminue les émissions d’hydrocarbures imbrûlés ou de produits tels que HC et CO
Contenu énergétique plus faible (1,5L éthanol = 1L essence)
Formation acide acétique: problème de compatibilité matériaux
Miscible dans l’eau
Forte volatilitéPropriétés physiques de l’éthanol et de l’essence
Source: IFP
8592MON
95111RON
14.58.95Rapport stoechiométrique
32 02021 285PCI volumique (kJ/l)
42 09026 285PCI massique (kJ/kg)
30-19078.4Point d’ébullition (°C)
289854Chaleur latente de vaporisation (kJ/kg)
735-760794Masse volumique (kg/m3)
034.7O (%poids)
13.513.1H (%poids)
86.552.2C (% poids)
102.546.07Masse moléculaire (g/mol)
EssenceÉthanol
Les biocarburants issus de plantes saccharigènes et amylacées
Utilisation :
A faible teneur : 5 ou 10%, (jusqu’15% sans adaptation moteur)
A forte teneur : E85 (véhicule type Flex fuel)
Une alternative: les Éthers carburants
MTBE : méthyl tertio butyl étherTAME : teramylMéthylEther ETBE : éthyl terio butyl éther
Alcool + hydrocarbure
Les biocarburants issus de plantes saccharigènes et amylacées
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusion
Consommation biocarburants 2004: 20,6Mt
Consommation totale de carburants: 1,5Gt
Soit 1%
II.Le marché
Production en 2003
(source: IFP)
Le diester: une affaire européenne
II.Le marché
Production 2003
(source: IFP)
Outre atlantique:
tenant du titre pour le bioéthanol
II.Le marché
L’UE en progression…
Évolution 2003-2004 biodiesel: jusqu’à +116% dans certains pays
II.Le marché
Production française biodiesel atteint 377 000t/an en 2004
(1993: 5000t)
Agréments supplémentaires accordés suite plan biocarburant
production pour 2010 de ~2,3Mt.
(x 6/ 2004)
II.Le marché
Production française (4ème producteur mondial):
102 000t éthanol en 2004 contre 3000t en 1992
170 600t ETBE en 2004 contre 7000t en 1992
Agréments supplémentaires accordés suite plan biocarburant:
production de ~900 000t de bioéthanol en 2010
(X~9/ 2004)
De nombreux autres pays se lancent dans l’aventure des biocarburants:
Inde, Chine, Argentine
Thaïlande a l’objectif de produire 90 000t éthanol
Australie: objectif de production de 280 000t d’éthanol à l’horizon 2010 soit 2% de la consommation d’essence
Canada: objectif de production de 1.3Mt d’éthanol en 2010
Malaisie, Indonésie, Philippines se lancent dans l’huile de palme ou de coco
II.Le marché
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusions
Estimation du coût moyen de production de l’éthanol (€/hl) à partir de blé-betterave en France
Source: IFP d’après AIE, FO Litch
43-63Coût total
~7Crédit des co-produits
20-30Coût de production
30-40Matière 1ère
Estimation du coût de production de l’éthanol aux Etats-Unis ($/hl) sept. 2005
Source: AIE
29Coût total de production
11Crédit co-produits
23Coût de la matière 1ère
13Coût net de la matière 1ère
Coût de production de l’éthanol au Brésil ($/hl) et coût livré en Europe en 2004 (€/hl)
Source: FO Litch
39.68Coût livré en raffinerie (€/hl)
1Transport en France (€/hl)
19.20Taxe d’importation sur l’éthanol non dénaturé
(€/hl)
19.48Coût d’import (€/hl) (cif Rotterdam)
23.37Coût d’import (cif Rotterdam)
18.37Coût d’export (fob Sao Paolo)
16.37Coût de production net
1Crédit vinasse
17.37Coût de production brute
11.76Matière 1ère
III.Bilan économique
22Éthanol France ex-betterave
20Éthanol France ex-blé
18Éthanol brésilien importé France
14Éthanol USA
8Éthanol brésilien
15Essence (baril 60-65$)
7Essence (baril 25-30$)
Coût de production en $/GJ
III.Bilan économique
Coût de production du biodiesel (€/t)Avec un prix moyen de l’huile de 600€/t
Source: Lurgi
497.8506.5530.1554.4Coût du biodiesel
~46~46~4646Vente glycérine
543.8552.5576.1600.4Coût global
460460460460Huile
100 00070 000
35 000
10 000
Capacité (t/an)
Conclusions identiques
10,5€ EMHV VS 6€/GJ gazole
III.Bilan économique
Un petit coup de pouce de l’état et de la PAC…
Directive 2003/96/CE: permet une défiscalisation totale de la production, sans restriction de
production
+ Aide aux cultures énergétiques hors jachère de 45€/ha
Limitée à 1,5Mha pour l’UE25
III.Bilan économique
Récapitulatif des réductions fiscales accordées à l’usage des EMVH comme
carburant en Europe
41.3100Italie
29.639Royaume-Uni
3380France
40.2100Suède
47100Allemagne
29.4100Espagne
€/hl% de la taxe
sur les carburants
Pays
Récapitulatif des réductions fiscales accordées à l’usage de l’éthanol comme
carburant
29.639Royaume-Uni
37 (éthanol) à 38 (ETBE)60France
54.7100Suède
65.4100Allemagne
39.6100Espagne
€/hl% de la taxe
sur les carburants
Pays
Distorsion de concurrence intracommunautaire
III.Bilan économique
Coût pour l’État en 2004: 119,5M€
Mais externalités positives
88% de l’exonération concédée par l’état seraient restituée directement ou indirectement:
•Emploi (10 emplois/ktep)
•Environnement
•Recettes fiscales
•Indépendance énergétique
Balance commerciale: impact positif de 151M€
III.Bilan économique
Niveau de compétitivité avec carburants pétroliers difficile à évaluer
Plusieurs éléments à prendre en compte:
Taux de change des monnaies (baril en $)
Cours des matières 1ère et des co-produits
Marché des co-produits
Glycérine: marché saturé avec 5,75% production UE ex-biocarburant = production actuelle mondiale
Tourteaux: Production avec 5,75%: ~4,3Mt tourteaux colza en France
Source: FAO
III.Bilan économique
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusions
2 approches:
Bilan énergétique
Bilan émission gaz à effet de serre (GES)
IV.Bilan environnemental
Étude Ecobilan Pricewaterhouse Cooper de 2002:
ADEME, DIREM, ministère de l’agriculture, MEDD
ITCF, ITB, CETIOM
INRA
IFP, Total, PSA ...
III.Bilan environnemental
Efficacité énergétique des carburants
0
1
2
3
4
5
6
Essence Éthanol blé Éthanolbetterave
ETBE blé ETBEbetterave
Gazole Huile colza Huiletournesol
EMVHcolza
EMVHtournesol
Energie restituée/énergie non
renouvelable mobilisée
Source: Étude Price Water House Coopers
IV.Bilan environnemental
Bilans GES avant et après combustion
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Essence Ethanol blé Ethanolbetterave
MTBE ETBE blé ETBEbetterave
Gazole Huile colza Huiletournesol
EMHVcolza
EMHVtournesol
g éq. CO2/MJ
g eq. CO2/MJ du puit au réservoir
g eq. CO2/MJ du puit à la roue
Source: Étude Price Water House Coopers
IV.Bilan environnemental
Émissions GES évitées avec une introduction à 5.75%:
2,3 Mteq CO2 grâce à l’éthanol
5,5Mteq CO2 grâce à l’EMVH
Permettant diminution de 5.2% des GES dus aux transports
Transports (2003):
149Mteq CO2
IV.Bilan environnemental
Efficacité énergétique et environnementale reconnues par tous les acteurs
IV.Bilan environnemental
Introduction-Contexte
I.QUI SONT ILS?
II.LE MARCHE
III.BILAN ECONOMIQUE
IV.BILAN ENVIRONNEMENTAL
V.BILAN SPATIAL
Conclusions
Surfaces actuelles dédiées aux biocarburants 324 000ha en 2004:
300 000 ha colza (2004) 27%
20 000 ha de tournesol 7%
28 000 ha de betterave 2006 8%
14 000 de blé 0,3% L’agriculture française en Chiffres 2004 (source agreste)
SAU 29,6 Mha
Surface arable 18,3Mha soit 62% SAU
SCOP 12Mha
Jachère 1,2 Mha soit 4% SAU
5,2 Mha blé
1,8 Mha mais
1,2 Mha colza
0,6 Mha tournesol
0,4 Mha betterave sucrière
V.Bilan spatial
Consommation actuelle de carburant en France ~50Mtep
0.6
1.1
0.4
5.2
Surface cultivées en 2004 (Mha)
7583%
3245%
3200%
532%
% de la surface (2004) de la
culture correspondante
154%45.51.11.1Tournesol
121%35.71.41.4Colza
43.2%12.83.95.8Betterave
94%27.71.82.5Blé
% de la SAU actuelle
(29,6Mha en 2004)
Surface nécessaire
pour 50Mtep (Mha)
Rendement énergétique
(tep/ha)
Rendement biocarburant
(t/ha)
V.Bilan spatial
Le tout biocarburant
mission impossible
V.Bilan spatial
Estimation des surfaces nécessaires pour 2008 (incorporation 5,75%)
Source Recommandations pour un développement durable des Biocarburants en France Rapport du groupe de travail Sur les biocarburants
L’agriculture française en Chiffres 2004 (source agreste)
SAU 29,6 Mha
Surface arable 18,3Mha soit 62% SAU
Jachère 1,2 Mha soit 4% SAU
5,2 Mha blé
1,8 Mha mais
1,2 Mha colza
0,6 Mha tournesol
0,4 Mha betterave sucrière
V.Bilan spatial
~2Mha nécessaires dès 2008
Compétition rapide avec les productions alimentaires
UE25: disponibilités sans compétition13% carburants
V.Bilan spatial
Conclusions
Efficacité environnementale et énergétiqueReconnue mais:
Pas de bilan pour des échanges internationaux,
Pas de bilans des autres polluants
Mise en place de chartes des bonnes pratiques
Contingenter la production pour éviter perte de biodiversité
Dépendance énergétique et sécurité d’approvisionnementLe chemin est encore longAléas climatiques
Efficacité économiqueDérèglement des marchés
Saturation des co-produits
Difficulté de prévision
Distorsions commerciales
Encore des pressions des lobbies pétroliers
Nouvelles sources de revenu pour les agriculteurs
Élaborer des processus de transformation plus indépendant du pétrole
Emplois au profit du secteur agricole
Valeur ajoutée au profit des industriels
Impact sur le paysage et les surfacesLutte contre désertification rurale
Rapide concurrence avec les filières alimentaires
Problème de la diésélisation du parc européen
Source IFP
Estimation : France 1,5Mtep fourni par ¼ de la production annuelle de paille
toute biomasse: 10-20Mtep disponible en France
UE25 : 23à 32 Mtep/an de biocarburants potentiels ex matières lignocellulosiques
Monde ~3Gtep/an
Bilans énergétiques et gaz à effet de serre des filières de production de biocarburants en France, note de synthèse, Ecobilan PricewterhouseCoopers, décembre 2002.
Réflexions sur la valorisation non alimentaire de la biomasse, Observatoire économique, social et territorial de la Vendée février 2006.
Industrie et technologies, « Quelle filière pour les biocarburants? », n°871Environnement et techniques, « MTBE et ETBE: les contaminants du sol oubliés », n°256 « Le bioéthanol E85 prêt au départ », n°261Planète agriculture, Dossier sur le bioéthanol, février 2005Agro Magazine, « Les bioénergies: alternatives réelles ou utopie pour nos campagnes »
janvier-mars 2006 « Les territoires ruraux: permanence et mutations » juillet-août-septembre
2006 BIMAGRI janvier 2006, avril 2006Perspectives Agricoles, Dossier Bioéthanol, n°329, décembre 2006Agro performances n°99, n°101, n°105Agreste Primeur, « Quelles surfaces pour les carburants verts? »,n°185, novembre 2006Rapport sur L’optimisation du dispositif de soutien à la filière biocarburants, Septembre
2005 Conseil Général des Mines Inspection générale des Finances Conseil général du Génie rural des eaux et forêts
Rapport du groupe de travail sur le soutien au développement de la filière E85, septembre 2006, Etabli par Alain PROST Président du groupe de travail Bruno DURIEUX Inspecteur général des finances Bruno SAUVALLE Ingénieur en chef des mines Alexandre MACAIRE Inspecteur des finances
Recommandations pour un développement durable des Biocarburants en France, Rapport du groupe de travail Sur les biocarburants, Commission Interministérielle pour les Véhicules Propres et Économes janvier 2006
Les Biocarburants: État des lieux, perspectives et enjeux du développement, Daniel BALLERINI, avec la collaboration de Nathalie ALAZARD-TOUX Éditions TECHNIP, IFP publications.
L’ambivalence des filières biocarburants, J-C Sourie, D. Téguer et S. Rozakis, département Sciences Sociales, Agriculture et Alimentation, Espace et Environnement de l’INRA, décembre 2005.
L’intérêt des biocarburants pour l’environnement, IFEN, novembre-décembre 2005Les technologies des moteurs de véhicules lourds et leurs carburants, Gabriel Plassat,
ADEMEÉvaluation des prix de revient des biocarburants en France : prise en compte des
externalités et comparaison avec le prix de revient du gazole et de l’essence sans plomb 95, mémoire de recherche, Alexandre Proy.
www.ifp.frwww.fao.orgwww.prolea.frwww.adeca.frwww.ademe.frwww.industrie.gouv.frwww.environnent.gouv.fr
Merci de votre attention
Des questions??