La biomasse

     La biomasse

La biomasse comprend 3 familles principales: les bois énergie ou biomasse solide, le biogaz et les biocarburants. Nous allons surtout nous intéresser aux biocarburants.

                  Les biocarburants :   Le schéma des pays producteurs de bio-carburants

      Les biocarburants proviennent des huiles végétales, des gaz, des déchets agricoles, des micros algues... Toutes les pistes sont explorées par la recherche pour faire face à la fin annoncée des énergies fossiles. Ils sont généralement utilisés dans deux filières industrielles: le bioéthanol et le biodiesel.

Il existe plusieurs plantes qui peuvent intervenir dans la création des bios carburants :

-         betterave sucrière

-         canne à sucre

-         canola : variété de colza

-         colza

-         tournesol

-         soja

      Schéma de la séparation des biocarburants

   EMHV: (Bio-éthanol): 1 tonne d'huile(colza)+0.1 tonne de méthanol = 1 tonne (EMVH) + 0.1 tonne de glycérine

ETBE: Carburant obtenu par une synthèse chimique. 

On sait que 1 hectare de colza peut produire environ 572 L de bio-carburant ce qui soulève une question : Va t-on continuer à produire de l'essence pour enrichir les spéculateurs et les pétroliers ou va t-on recommencer à cultiver la terre pour produire de la nourriture quand on sait qu'une personne meurt de faim toutes les 4 secondes ? En même temps, en Inde , des ingénieurs ont crée une plante capable de subvenir à tous ces besoins. Cette canne à sucre peut produire de l'essence avec le jus, de la farine avec les graines,de la nourriture pour bétail avec le feuillage et du composte avec les racines.

Le schéma ici

 A.Bioéthanol

Le bioéthanol peut être considéré comme une alternative écologique aux carburants actuels. Le bioéthanol n’est que la concentration et la déshydratation d’un alcool obtenue principalement à partir de betteraves, céréales ou de canne à sucre.

Il peut être utilisé de trois manières :

-         Utilisation  tel quel en étant mélangé directement à l’essence avec une proportion de 10% sans apporter de modification en véhicule.

-         Comme carburant à part entière grâce à l’E85 constitué de 85% de bioéthanol et de 15% de Sans Plomb 95. Actuellement c’est une solution écologique envisageable car il produit beaucoup moins d’effet de serre que les carburants classiques mais ce carburant nécessite des véhicules adaptés.

-         Comme E1010 constitué de 100% d’éthanol. C’est la solution la plus écologique dans la catégorie des biocarburants car le CO2  rejeté  par la combustion contribue très peu à l’effet de serre en effet lors de sa croissance la plante a absorbée une certaine quantité de dioxyde de carbone.

Création du bioéthanol :

Le bioéthanol est obtenu  par la fermentation du sucre extrait des plantes sucrières (canne à sucre, betterave..) ou par distillation de l’amidon du froment ou du maïs.

La réaction de fermentation :       C6H12O6     2 C2H5OH + 2 CO2

                                                           sucre    éthanol + dioxyde de carbone

 

-On remarque qu’il y a formation de dioxyde de carbone, mais le CO2 libéré est en fait capté pendant la croissance du végétal. Il n’y pas de création de CO2 mais en quelque sorte rejet du CO2 absorbé par la plante. La création du bioéthanol ne pollue pas.

  Combustion du bioéthanol :

La combustion du bioéthanol est une réaction chimique caractérisée par l’équation bilan suivante :     C2H6O + 3 O2    3 H2O + 2 CO2                                                                    

                                                                                                                                                         éthanol + dioxygène → l’eau + dioxyde de carbone

 La combustion du bioéthanol produit du CO2  mais en plus faible quantité que la combustion de l’essence. On peut donc trouver un avantage à l’utilisation du bioéthanol.

 

 

 

 Schéma de la création du bioéthanol à partir de végétaux

 

L’éthanol est le premier carburant d’origine végétale à avoir été utilisé. C’est un alcool éthylique. 

B.  Le biodiesel :

 Le bio diesel, ou bio gazole est un carburant non toxique et biodégradable. C’est une alternative au carburant pour moteur diesel classique utilisant du gazole ou du petro diesel. Il est obtenu à partir d’huile végétale ou animale, transformé par un procédé chimique, la transestérification faisant réagir cette huile avec un alcool, le méthanol ou l’éthanol et un catalyseur tel que l’hydroxyde de sodium. Après filtration il peut être directement utilisé comme carburant dans un moteur diesel adapté du fait de ça viscosité assez élevée. En en France il n’y a qu’une seule façon d’utiliser du  bio diesel :

 

-         L’huile végétale subit une transestérification avec du méthanol pour donner de l’EMVH (Ester Méthylique d’Huile Végétale)

L’EMVH pur est rarement utilisé, il est généralement utilisé en mélangeant au diesel dans des proportions de 5 à 30% pour finalement donner du diester.

          Création du bio diesel :

 La transestérification est une transformation chimique qui a pour équation bilan :

 R3C6O6H5 + 3 COH4    3 RC2O2H3 + H8C3O3

huile + alcool (méthanol)    EMVH + glycérol

 On remarque que contrairement au bioéthanol, la création du bio diesel ne pollue pas. C’est une solution écologique.

                         Combustion du bio diesel :

 La combustion du biodiesel est une réaction chimique qui pollue, mais l’EMHV en lui-même ne pollue pas, en effet, si l’on brûle du bio diesel composé à 80% de gazole et 20% d’EMHV ; la pollution sera diminuée de 20%.

 

 

 

 

 

Schéma de la création de bio diesel à partir d’une huile végétale

 

 Mais est-ce que ces biocarburants polluent moins ?

 Même avec les progrès réalisé par les motoristes en matière de pollution, il est admis que les biocarburants ne diminuent pas sensiblement les pollutions locales. Sans prendre en compte tout le processus industriel de production, le bilan environnemental au niveau du pot d’échappement est globalement positif.

Les biocarburants contiennent de l’oxygène, qui assure une meilleure combustion et diminue le rejet d’hydrocarbures imbrûlés. Grâce aux biocarburants comme le bio diesel on peut obtenir une réduction de 11% à 14% de rejets de monoxyde de carbone. En outre la combustion du bio diesel ou du bioéthanol entraîne une légère augmentation d’émission d’aldéhyde, un composé chimique, mais ce problème peut être réglé grâce au pot catalytique.

Mais, la ou la différence avec les carburants classiques est la plus grande est sur le rejet dioxyde de carbone (CO2) qui contribue à l’effet de serre. Comme ceux sont des énergies renouvelables, le rejet de carburant est nul : lors de leur croissance les plantes absorbent le CO2 qui sera alors rejeté par la combustion du carburant. Ainsi, d’après les calculs de la Mission Interministérielle de lutte contre l’effet de serre (MIES) une tonne de biodiesel permet d’économiser 2,1 tonnes de CO2 et une tonne d’éthanol, 1,4 tonne de CO2.

Mais la biomasse a aussi ses inconvénients :

-         Le détournement de millions d’hectares arables sensées nourrir la population seraient mis au profil des biocarburants.

-         Une déforestation  intense au Brésil et en Asie du Sud qui sont les principaux producteurs de biocarburant.On sait que chaque jour environ 200 km2 de forêt sont détruites, ce qui fait environ 130 000 à 150 000 km2 de forêts rasées chaque année.

-         Risque d’épuisement des réserves d’eau car les cultures céréalières étant à l’origine des biocarburants sont gourmands en eau.

-         La culture à très grande échelle de la betterave ou du maïs nécessiterait de nombreux engrais chimiques dégageant des gaz à effet de serre comme par exemple le protoxyde d’azote, 296 plus polluants que le CO2.

 Les biocarburants sont donc une solution nouvelle, mais l'idéal serait de développer une énergie à la fois renouvelable et non-polluante.

Le schéma ici

 

Lucas Di Mauro, Arnaud Berger, Guillaume Higelin 1S3 Lycée TH.DECK

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