Cours_Energies Renouvelables

I. Définition

La biomasse est la matière organique d’origine végétale, animale ou fongique (champignons) utilisée comme source d’énergie.

L'énergie biomasse est la forme d'énergie la plus ancienne utilisée par l'homme depuis la découverte du feu à la préhistoire. Cette énergie permet de fabriquer de l'électricité grâce à la chaleur dégagée par la combustion de ces matières (bois, végétaux, déchets agricoles, ordures ménagères organiques) ou du biogaz issu de la fermentation de ces matières, dans des centrales biomasses.

L'énergie biomasse n'est renouvelable et durable qu'à certaines conditions :

II. Transformation de la biomasse en énergie

1) Transformation par combustion

    Brûler une buche constitue la plus ancienne méthode de valorisation énergétique de la biomasse. La combustion de biomasse solide (tels les résidus de bois) génère de l’énergie thermique. Celle-ci peut être utilisée comme tel pour alimenter par exemple un réseau de chaleur ou être transformée en électricité (par l’intermédiaire d’une turbine vapeur), voire les deux (grâce à un moteur à cogénération). La combustion de granulés de bois (ou pellets) constitue une alternative de chauffage économique et écologique en comparaison aux énergies fossiles polluantes, que ce soit à l’échelle d’un ménage ou d’une industrie. Les appareils de chauffage proposés sur le marché deviennent, quant à eux, de plus en plus performants en termes de rendement et d’émissions.

2) Transformation par gazéification

    La gazéification des matières organiques solides (résidus de bois) est un procédé thermochimique qui transforme la biomasse en un gaz de synthèse combustible, appelé syngas (un mélange de deux gaz combustibles : le monoxyde de carbone (CO) et l’hydrogène (H2)). Il s’agit d’un procédé à la frontière entre la prolyse (décomposition chimique d'un composé organique par une augmentation importante de sa température pour obtenir d'autres produits : (gaz et matière) qu'il ne contenait pas.) et la combustion en l’absence d’oxygène, lors duquel le carbone plutôt que de se combiner avec l’oxygène pour former du CO₂, va prendre de l’hydrogène ou une partie de l’oxygène qui traine et produire du monoxyde de carbone (CO). Cette transformation est considérée comme l'une des voies possibles pour produire des biocarburants de deuxième génération, la voie BTL (Biomass To Liquid). Le gaz est brûlé dans un moteur pour la production de l’énergie mécanique, de l'électricité ou de la chaleur.

3) Transformation par méthanisation

Le procédé de méthanisation est destiné à une biomasse généralement plus humide, du type résidus agricoles, déchets de l’industrie (ex : agroalimentaire) ou effluents ménagers.

Il consiste en la digestion des matières organiques en l’absence d’oxygène sous l’action combinée de microorganismes (fermentation). La méthanisation des matières organiques fermentescibles permet de produire du biogaz. Il peut ensuite être transformé en électricité et/ou en chaleur ou en biocarburant destiné au transport. Certaines installations de production du biogaz valorisent également les plantes et cultures dédiées à des fins énergétiques.

III. Les biocarburants

1) Les biocarburants de première génération

Il existe actuellement deux grandes filières de production de biocarburants : la filière éthanol, utilisé en direct ou transformé en ETBE (éthyl tertio butyl éther) pour les véhicules essence et la filière des huiles végétales, transformées en esters méthyliques d'huiles végétales (EMHV) pour les véhicules diesel.

a) Le bioéthanol : provient de la fermentation de sucres issus de céréales ou de plantes sucrières. L'utilisation d'un mélange riche en éthanol comme le E85 (85 % d'éthanol, 15 % d'essence) est pratiquée en plusieurs pays. Le moteur du véhicule nécessite alors des adaptations spécifiques (technologie dite Flexible Fuel).

b) L'ETBE : est obtenu par synthèse à partir de bioéthanol et d'isobutylène. Il peut être utilisé en mélange avec de l'essence dans une proportion allant jusqu'à 15 %, sans poser de problème de sécurité ni de logistique.

L'EMHV ou biodiesel est un ester obtenu par réaction du méthanol avec une huile végétale. Il peut être utilisé pur dans des véhicules adaptés ou mélangé au gazole à hauteur de 5 %. Il est produit essentiellement à partir de colza (une huile végétale que l'on obtient par trituration de graines de colza.) et, dans une moindre mesure, de tournesol. Il peut être fabriqué à partir d'autres végétaux tels que la palme ou le soja, ou encore à partir de graisses animales. Au niveau mondial, l’éthanol est le biocarburant dont l’usage est le plus répandu

1) Les biocarburants de deuxième génération

Il s'agit du biométhane (biogaz épuré), principalement issu de résidus et de déchets, ainsi que de cultures spécifiques.

Les autres biocarburants de 2ème génération sont produits par pyrolyse ou gazéification à partir de matières ligno-cellulosiques et non alimentaires.

2) Les biocarburants de troisième génération

Les biocarburants de 3ème génération qui sont encore au stade de recherche et qui visent à exploiter la biomasse algale par le procédé de bioconversion (modification génétique des algues).