Biocarburant : un nouveau procédé plus efficace et plus vert

Dans de nombreuses réactions chimiquesréactions chimiques ou biochimiques, il arrive qu'il y ait production, en plus du produit principal, de plusieurs produits annexes appelés sous-produits. Ces sous-produits sont synonymes d'une transformation incomplète des réactifsréactifs et donc d'une baisse de rendement de la réaction. En outre, pour obtenir un produit pur, il faut le séparer des sous-produits par des étapes supplémentaires parfois complexes et coûteuses.

La transformation de la cellulosecellulose des déchets agricoles en biocarburant produit elle aussi des sous-produits. Les scientifiques tentent donc d'améliorer le rendement de la production de biocarburant à partir de cellulose, donc de produits agricoles non-alimentaires, pour rendre le procédé plus efficace et plus économique.

Les chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison se sont attelés à cette tâche et ont développé un procédé capable de transformer les sous-produits de cette cellulose en carburant. Non content d'améliorer le rendement de la synthèse de biocarburant, ce procédé produit des carburants conventionnels (essence et kérosènekérosène) plutôt que de l'éthanol et ce avec un meilleur bilan environnemental.

Cliquer pour agrandir. La paille, constituée de chaumes (tiges) de céréales, a des qualités nutritives très médiocres. Elle sert donc surtout pour faire de la litière pour le bétail. La filière ligno-cellulosique des biocarburants transforme cette biomasse en agrocarburant sans entrer en compétition avec la production agricole alimentaire. © Benoît Derrier CC by-nc-sa

Deux voies principales sont explorées, la voie biologique et la voie chimique. Dans la voie biologique, la cellulose, un sucre complexesucre complexe, est brisée en sucres plus simples qui peuvent être transformés par des bactéries ou des champignons en alcoolalcool et donc en biocarburant (éthanol).

Le problème du procédé biologique est que les agents de transformation sont des organismes vivants. Il faut donc les maintenir en continu dans des conditions de vie favorables (température, nutrimentsnutriments, etc.), ce qui peut se révéler difficile. En outre, la transformation de la cellulose en sucres simples produit aussi de l'acideacide formique et de l'acide levulinique comme sous-produits.

Transformer ses ennemis en alliés

« Plutôt que de lutter contre ces sous-produits, nous nous sommes demandés si nous pouvions partir de ces produits non désirés pour faire du carburant » explique James Dumesic de l'Université du Wisconsin-Madison. Son équipe a alors mis au point un procédé chimique moins contraignant que la voie biologique.

Dans ce procédé, les acides formique et levulinique produits lors de la dégradation de la cellulose sont convertis chimiquement en gamma-valerolactone. Ce composé est ensuite transformé par catalysecatalyse, à l'aide de silice et d'alumine (oxyde d'aluminiumoxyde d'aluminium) en gazgaz butène. Sous pressionpression et en présence d'un autre catalyseurcatalyseur, ce gaz produit des hydrocarbureshydrocarbures liquidesliquides, dont de l'essence et du kérosène. Lors de cette dernière étape, il y a production de dioxyde de carbone pure et sous pression, facile à capturer et potentiellement à séquestrer.

Selon James Dumesic, ce nouveau procédé converti 95% du gamma-valerolactone en carburant avec un bilan carbone favorable. Si le rendement et le bilan environnemental sont très positifs, il reste un problème. La clef du processus est le gamma-valerolactone, il faut donc désormais mettre en place un procédé efficace et à haut rendement pour produire ce composé ou ses réactifs (les sous-produits indésirables) à partir des déchets agricoles.

Ce n'est que lorsque l'ensemble de la chaîne des transformations de ces déchets en biocarburant sera finalisée que l'on saura si ce procédé peut concurrencer les autres procédés chimiques et la voie biologique.