Environnement

Biocarburants : Une alternative au gazole d’ores et déjà opérationnelle

21/12/2015 17:45:02
ECI - Mise à jour : le 21/12/2015 17:45:02 - Par
Environnement

Dans cette troisième partie de notre dossier consacré aux énergies alternatives au gazole dans le transport routier, nous vous présentons les atouts et les limites des biocarburants, suivis d’une revue des camions et bus fonctionnant à l’éthanol, au biodiesel, au bio-DME et au gazole synthétique.

Biocarburants : Une alternative au gazole d’ores et déjà opérationnelle

Historique et définitions

Les principaux marchés des biocarburants

Avantages et inconvénients des biocarburants

Revue des camions fonctionnant aux biocarburants

Le gazole synthétique homologué par Volvo Trucks

Le bio-DME développé par Volvo Trucks

Les autobus Scania éthanol et hybrides électrique-biodiesel

Les algocarburants, la filière de demain ?

 

Historique et définitions

A la fin du XIXe siècle, le premier moteurdiesel était déjà alimenté à l'huile d'arachide.
A la fin du XIXe siècle, le premier moteur
diesel était déjà alimenté à l'huile d'arachide.

Inventés avant l’apparition du pétrole sur le marché, les premiers moteurs des véhicules fonctionnaient à l’origine avec des biocarburants. Inventé par Nikolaus Otto en 1862, le premier moteur à combustion interne était conçu pour fonctionner avec de l’éthanol. Rudolf Diesel, inventeur du moteur éponyme dont le premier prototype a vu le jour en 1897, alimentait à l’origine ses moteurs avec de l’huile d’arachide. Produite de 1903 à 1926, la célèbre automobile Ford T roulait avec de l’alcool… A partir du milieu du XXe siècle, le pétrole abondant et bon marché explique le désintérêt ultérieur des constructeurs de véhicules industriels pour les biocarburants.

Suite aux chocs pétroliers de 1973 et 1979, le Brésil a été le premier pays à engager un vaste programme de production d’éthanol à partir de la canne à sucre, et de conversion de son parc automobile à cette énergie. Dans les années 2000, la hausse du prix du pétrole, la nécessité de lutter contre l’effet de serre, les menaces sur la sécurité d’approvisionnement en hydrocarbures et surtout la surproduction agricole, ont conduit les Etats-Unis et l’Union européenne (UE) à lancer eux aussi des programme de production d’éthanol.

 

Les filières alcool pour l’éthanol et huile pour le biodiesel

Un biocarburant ou agrocarburant est produit à partir de matières organiques non fossiles, donc renouvelables. Il existe aujourd’hui deux filières de production distinctes :

  •  alcool pour l’éthanol (ou bioéthanol), fabriqué à partir de la fermentation de sucres, d’amidon, de cellulose ou de lignine. L’éthanol de 1ère génération peut être produit à partir de la canne à sucre, de la betterave sucrière, du maïs, du blé ou de l’ulve. L’éthanol de 2e génération, c’est-à-dire issus de déchets agricoles ou de plantes qui ne servent pas à l’alimentation humaine, provient de la lignine hydrolysée ou de la cellulose des végétaux, tels que le bois ou la paille.
    L’éthanol peut être incorporé dans l’essence, dans des proportions pouvant aller jusqu’à 95% (carburant ED95). Mais l’alcool étant plus corrosif que l’essence, une proportion importante d’éthanol nécessite des adaptations sur les moteurs, alors appelés « flexfuel ». En plus de l’éthanol pur, l’ED95 est ainsi également composé à 5% d’un agent d’amélioration de l’allumage, d’un lubrifiant et d’une protection contre la corrosion. L’éthanol peut aussi être ajouté dans du gazole, donnant du gazole oxygéné, mais cette pratique est peu fréquente.

  • huile pour le biodiesel, fabriqué à partir d’huiles végétales ou animales, voire de micro-algues. Le biodiesel (appelé aussi diester en France) est obtenu à partir des huiles végétales issues du palmier à huile, du tournesol, du colza, du soja, du ricin, du jatropha, des huiles alimentaires usagées, des huiles de suif ou encore des déchets d’abattoirs (voir encadré).
    La transestérification (réaction chimique entre les matières grasses et l’alcool) de ces huiles avec du méthanol permet de produire des esters méthyliques d’huile végétales (EMHV, ou FAME en anglais : Fatty Acid Methyl Esters) ou animales (EMHA). Les molécules plus petites de ces huiles transformées peuvent ainsi être utilisées comme carburant dans les moteurs diesel à allumage par compression.
    Mélangé au gazole, le biodiesel peut être utilisé directement dans les moteurs diesels mais, en raison de sa viscosité relativement élevée, l’utilisation d’une fraction d’huile supérieure à 30% (carburant B30) nécessite elle aussi l’usage d’un moteur adapté. Le biodiesel peut également être fabriqué de manière synthétique (appelé HVO, huiles végétales hydrotraitées), avec d'excellents résultats en matière de combustion, mais il n'est pas encore produit à grande échelle.

Volvo Trucks développe aussi actuellement en Suède des camions fonctionnant au bio-DME (diméthyléther), un biocarburant produit à partir de la liqueur noire, un résidu hautement énergétique issu de la fabrication de pâte à papier (voir plus loin).

 

Les principaux marchés des biocarburants

En 2011, la consommation mondiale de biocarburants a atteint 58,8 millions de tonnes équivalent pétrole (41,6 Mtep d’éthanol et 17,2 Mtep de biodiesel), soit 3,1% de la consommation mondiale de carburant. Dans le secteur du transport, l’éthanol est aujourd’hui le biocarburant le plus largement utilisé dans le monde.

Les pompes à l'éthanol d'unestation-service aux Etats-Unis.
Les pompes à l'éthanol d'une
station-service aux Etats-Unis.

L’éthanol est à 75% produit et consommé aux Etats-Unis (24,6 Mtep) et au Brésil (10,5 Mtep), qui sont également les deux principaux pays exportateurs de ce biocarburant. En Europe, l’Allemagne est le premier consommateur d’éthanol (0,79 Mtep), suivi de la France et du Royaume-Uni. Ces consommations s’appuient sur des réglementations rendant obligatoires leur incorporation partielle dans les carburants des véhicules.

Le biodiesel est produit et consommé majoritairement en Europe, principalement à partir d’huile colza, ainsi qu’au Brésil et en Argentine, essentiellement à base d’huile de soja. L’Europe importe également du biodiesel d’Argentine et d’Indonésie. En 2012 en Europe, les principaux consommateurs de biodiesel sont la France (2,3 Mtep), l’Allemagne (2,2 Mtep), l’Espagne (1,7 Mtep) et l’Italie (1,3 Mtep), suivis de la Pologne et du Royaume-Uni.

En 2009, l’UE s’est fixé comme objectif que 10% des carburants destinés aux transports proviennent d’énergies renouvelables d’ici 2020. La révision de la Politique agricole commune (PAC) en 2008 a cependant donné un coup de frein au développement des biocarburants en Europe, en supprimant en 2010 l’aide aux cultures énergétiques de 45 euros par hectare. Fin février 2015, le Conseil de l’UE a révisé son objectif à 7% d’agrocarburants issus de cultures alimentaires dans les transports pour 2020, et à 0,5% la proportion des biocarburants avancés, issus d’algues ou de déchets.

 

Les avantages et les inconvénients des biocarburants

Contrairement aux carburants issus des ressources d’origine fossile, les biocarburants offrent une source inépuisable de carburant, du fait de la capacité de fixation du carbone par les végétaux via la photosynthèse. Utilisé pur ou mélangé à faible dose, l’éthanol est aujourd’hui le carburant le plus à même d'être produit à grande échelle. La filière de production de biocarburants de 2e génération n’entre pas en concurrence avec l’alimentation humaine. Publiée le 26 février 2014 par l’International Council On Clean Transportation, une étude estime le potentiel de production en Europe de biocarburants à partir de déchets urbains, agricoles et forestiers à 16% des carburants routiers qui seront consommés sur le Vieux Continent en 2030.

 

Des frais d’exploitation comparables au gazole

Les camions roulant aux biocarburants affichentune réduction significative des émissions de CO2.
Les camions roulant aux biocarburants affichent
une réduction significative des émissions de CO2.

Faciles à manipuler et à stocker, les biocarburants ne nécessitent que de faibles investissements en infrastructures. Ne contenant pas de soufre ni d’hydrocarbures aromatiques, ils sont non toxiques et hautement biodégradables. Leur prix d’achat est aujourd’hui à peine plus élevé que celui des véhicules diesel conventionnels, et les frais d’exploitation d’une flotte de poids lourds fonctionnant aux biocarburants sont comparables à ceux équipés de moteurs carburant au gazole.

Du puits à la roue, l’éthanol ED95 offre en moyenne 71% d’émissions de CO2 en moins que le gazole, et le biodiesel B100 jusqu’à 60%. Pour l’ED95 fabriqué à base de déchets forestiers, les rejets de CO2 peuvent même diminuer de 90%. Cette forte différence s’explique par le fait que lors de la carburation, les deux carburants émettent du CO2 d’origines différentes : pour l’ED95, ce CO2 est dit « biogénéique », c’est-à-dire issu du végétal et non comptabilisé dans l’indicateur de changement climatique, alors que pour le gazole, le CO2 d’origine fossile est comptabilisé. Issus de la biomasse, le bilan carbone des biocarburants semble ainsi nul, mais leur production requiert tout de même un travail humain, dont l’usage produit des gaz à effet de serre : il faudrait ainsi environ 1 tep pour arriver à produire 3 t d’équivalent biodiesel.

 

Oxydes d’azote élevés et recyclage des huiles usagées

Même si les émissions de particules sont réduites de moitié, les moteurs utilisant les biocarburants produisent en revanche davantage d’oxydes d’azote (Nox) que les moteurs diesel conventionnels. C’est pourquoi l’UE interdit les carburant diesel contenant plus de 7% de FAME car au-delà de cette proportion, les émissions de Nox sont trop élevées. En Europe, le biodiesel B7, adapté à tous les véhicules diesel, est aujourd’hui l’un des rares biocarburants actuellement disponibles à l’échelle commerciale.

Dans l'Union européenne, la part du biodieseldans le gazole est aujourd'hui limitée à 7%.
Dans l'Union européenne, la part du biodiesel
dans le gazole est aujourd'hui limitée à 7%.

Depuis 2004, McDonald’s France produit également à titre expérimental du biodiesel B100, en valorisant ses huiles de friture usagées, en Allemagne et dans l’usine Véolia de Limay (91). Le restaurateur et son prestataire logistique Martin Brower ont obtenu en 2009 l’autorisation, prolongée pour la 4e fois en juillet 2013, pour une durée de deux ans, de faire rouler 17 camions avec ce biodiesel 100% d’origine végétale. Cette expérimentation montre que, malgré une légère surconsommation, le bilan CO2 du puits à la roue reste favorable au B100, grâce au recyclage des huiles usagées. Mais ce test a aussi prouvé que le B100 ne peut pas être utilisé pur quand la température extérieure est inférieure à -2°C, car il peut se figer…

 

Déforestation massive et hausse des prix alimentaires

Les biocarburants ont également été très critiqués par de nombreuses études car ils augmentent la demande de terres cultivées, et donc la déforestation, en particulier pour la production de canne à sucre au Brésil et de palmiers à huile en Asie du Sud-Est, où elle s’avère massive. Ils réduisent ainsi la biodiversité et augmentent l’érosion des sols. D’autant qu’avec 25% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, la déforestation est l’un des principaux responsables de ces émissions, devant les 14% des transports… La mise en place de critères de durabilité des biocarburants au sein de l’UE devrait éviter à l’avenir que ne soient importés en Europe des biocarburants issus de zones déforestées.

Scania est un pionnier des camions éthanol ED95.
Scania est un pionnier des camions éthanol ED95.

Une autre critique concerne le déplacement éventuel de la production, de l’alimentation vers l’industrie, pouvant ainsi provoquer des hausses des prix alimentaires, voire une pénurie alimentaire, avec d’importantes conséquences sociales. Cette préoccupation ne concerne pas uniquement les pays en développement : en Allemagne par exemple, où 16% des surfaces sont actuellement destinées à la production d’agrocarburants, le prix du malt a doublé en 2006, entraînant une hausse du prix de la bière. Aux Etats-Unis en 2011, le maïs dédié à l’éthanol représentait 40% des surfaces totales cultivées de maïs, alors qu’en Europe, la production de biodiesel couvrait 62% des surfaces cultivées en colza. Les biocarburants de 2e génération devraient pallier cette difficulté majeure, mais l’utilisation des pailles et des déchets verts peut également priver les sols agricoles et forestiers de matière organique…

 

Revue des camions fonctionnant aux biocarburants

Les camions Scania éthanol et biodiesel

Leader mondial de l’utilisation de l’éthanol dans le secteur du transport lourd, Scania propose aujourd’hui la plus vaste gamme de moteurs du marché pouvant rouler à l’éthanol ED95. Ces moteurs éthanol offrent le même rendement énergétique qu'un moteur diesel standard, sans adaptation au niveau de l’exploitation et de la conduite du véhicule, à condition de respecter les intervalles de maintenance spécifiques. Aujourd’hui, une quarantaine de camions Scania fonctionnant à l’éthanol sont venus diversifier les flottes de transporteurs, comme Asko, le plus grand distributeur alimentaire de Norvège.

Les camions Scania roulant à l'ED95 ont étéexpérimentés en France avec la société STAF.
Les camions Scania roulant à l'ED95 ont été
expérimentés en France avec la société STAF.

En 2012, Scania a également testé 3 porteurs G 270 DB4X2 fonctionnant à l’éthanol avec la société STAF, basée à Villeneuve-le-Roi (94), pour la livraison de produits frais en région parisienne. Le bioéthanol ED95 était produit par la société Raisinor, basée à Libourne (33), à partir de marc de raisin, un résidu issu du pressurage des raisins de régions françaises. Parcourant 380.000 km, ces 3 camions d’un PTAC de 19 t, équipés d’un moteur DC9E02 de 270 ch avec EGR et filtre à particules, ont permis d’empêcher le rejet de 220 t de CO2 pendant un an.

En avril 2013, Scania révélait que l’analyse du cycle de vie de ce biocarburant, contenant 95% de bioéthanol produit à partir du marc de raisin, a permis une réduction de plus de 85% des émissions de gaz à effet de serre, depuis l’extraction des matières premières qui le composent jusqu’à sa fin de vie, en passant par les phases de distribution et d’utilisation. Le potentiel de production de ce bioéthanol par la coopérative Raisinor est de l’ordre de 40 millions de litres d’éthanol par an.

 

Une étude qui démontre la supériorité de l’éthanol sur les autres carburants alternatifs

En mars 2015, les résultats du projet « Clean Truck » ont démontré que les camions Scania roulant à l’éthanol se révèlent aujourd’hui la meilleure alternative au gazole en matière de respect de l’environnement. Ce projet, qui s’est déroulé à Stockholm, en Suède, entre 2010 et 2014, visait à tester en milieu urbain 50 poids lourds « verts » utilisant 3 carburants alternatifs différents : bicarburation méthane-gazole, hybride électrique-diesel et éthanol ED95.

Robert Barkensjö, directeur général deKyl-och Frysexpressen, a utilisé des camionsScania ED95 pour le projet Clean Truck.
Robert Barkensjö, directeur général de
Kyl-och Frysexpressen, a utilisé des camions
Scania ED95 pour le projet Clean Truck.

Ces véhicules ont été utilisés en conditions réelles, pour la collecte de déchets, la construction et le transport de marchandises dans la capitale suédoise. L’ED95 fabriqué à base de déchets forestiers a en effet permis jusqu’à 90% de diminution des rejets de CO2 par rapport au gazole, plaçant les camions Scania en tête du classement des PL respectueux de l’environnement.

Militant pour la traçabilité des biocarburants dans une perspective de développement durable, Scania demande à ce que soit mise en place une fiscalité adaptée au carburant ED95, par rapport au gazole, notamment en France. Le constructeur souhaite en effet que la fiscalité sur les carburants tienne compte de l’énergie délivrée, et non plus du volume fourni, et que l’ED95 ne soit plus considéré comme un carburant expérimental, préalables indispensables à sa diffusion commerciale en France et dans le monde.

 

1.500 camions Scania Euro 6 biodiesel livrés en 2014

Le constructeur suédois produit également 3 moteurs Euro 6, disponibles avec les systèmes de post-traitement des gaz d’échappement SCR et EGR, conçus pour être alimentés à 100% en biodiesel : les moteurs 5 cylindres en ligne de 9 litres depuis octobre 2013, 6 cylindres en ligne de 13 litres depuis février 2014, et les V8 de 16 litres, soit une puissance comprise entre 320 ch et 580 ch. Dans leur version de base, tous les autres moteurs diesel de Scania sont certifiés pour un ajout de biodiesel jusqu’à 10%.

Coop a été le plus grand preneur de camionsScania Euro 6 biodiesel en 2014.
Coop a été le plus grand preneur de camions
Scania Euro 6 biodiesel en 2014.

En 2014, Scania a livré 1.500 camions Euro 6 équipés de ce type de moteur biodiesel. La plupart de ces poids lourds sont utilisés par les clients de Scania dans le trafic longue distance ou dans la distribution. Ses marchés les plus importants sont l’Autriche, la Suède, l’Allemagne et la Suisse. Avec plus de 70 véhicules biodiesel, Coop, entreprise suisse de commerce de détail qui s’est assigné l’objectif d’être neutre en CO2 d’ici 2023, était en 2014 le plus grand preneur de camions Scania Euro 6 biodiesel.

Suite à l’introduction du moteur 13 litres à 6 cylindres en ligne de 450 ch, Scania a également livré, à partir d’avril 2014, 220 poids lourds Euro 6 biodiesel à l’entreprise de transport autrichienne Nothegger Transport Logistik GmbH : des tracteurs semi-remorques 4x2, surtout utilisés pour le trafic longue distance, ainsi que des châssis 6x2. En Autriche, l’utilisation de biodiesel est encouragée à l’aide d’allègements fiscaux et donc de prix bas à la pompe. Ainsi, pour une utilisation de 150.000 km par an, la réduction des frais par camion peut s’élever à environ 4.000 euros.

 

Le tracteur Iveco Trakker éthanol-diesel

L'Iveco Trakker éthanol-diesel est équipé dedeux réservoirs de carburant séparés.
L'Iveco Trakker éthanol-diesel est équipé de
deux réservoirs de carburant séparés.

Le développement du tracteur Iveco Trakker éthanol-diesel a été lancé par le constructeur italien au Brésil en 2010, en collaboration avec FPT Industrial et Bosch. Equipé du moteur Cursor 9 de 360 ch Common Rail, ce camion d’un PTR de 63 t en configuration 6x4 peut fonctionner avec un mélange de 40% d’éthanol et de 60% de gazole. Il a été conçu pour être utilisé par les producteurs de sucre de canne et d’éthanol dans le cadre de leur activité agricole et industrielle, pouvant notamment tracter des semi-remorques citernes pour le transport des liquides.

Testé en 2011 au Brésil, ce modèle a permis une réduction de 6% des coûts de carburant, ainsi qu’une baisse des émissions de CO2. Ce camion est muni de deux réservoirs, l’un pour le gazole, l’autre pour l’éthanol, avec un dispositif électronique de contrôle dédié pour chaque carburant. L’éthanol est directement injecté dans le collecteur pendant la phase d’admission. Après la phase compression, le gazole est injecté pour provoquer la combustion : aucun agent antidétonant n’est donc nécessaire. Pour faciliter sa revente, cette technologie biocarburant prévoit également la conversion du moteur au gazole seul.

 

Le MAN B100 biodiesel a été développé au Brésil.
Le MAN B100 biodiesel a été développé au Brésil.

Les camions MAN B100 et TGX biodiesel

En juin 2010, MAN Latin America a lancé ses premiers camions MAN fonctionnant à la fois au biodiesel et au gazole. Baptisé B100, ce camion MAN possède 2 réservoirs séparés permettant de basculer d’un mode à l’autre, en fonction des besoins. Grâce au biodiesel et aux systèmes électroniques embarqués, le constructeur revendique jusqu’à 90% d’émissions de CO2 en moins.

MAN Latin America a participé depuis 2003 à des programmes d’essai avec le ministère brésilien de la recherche et de la technologie et avec l’Etat de Rio de Janeiro. Depuis janvier 2010, le Brésil a en effet commencé à mélanger 5% de biodiesel à son gazole conventionnel. Les investissements de MAN ont permis à ses bus et camions de rouler au Brésil avec les carburants B5, puis B20.

En Europe, en janvier 2015, le constructeur PL allemand a annoncé qu’il allait livrer 350 tracteurs TGX Euro 6 biodiesel de 440 et 480 ch à la société autrichienne Quehenberger, basée dans les environs de Salzburg.

 

Les camions Renault Trucks D, D Wide et C biodiesel

Le Renault Trucks D Euro 6 biodiesel.
Le Renault Trucks D Euro 6 biodiesel.

En avril 2014, Renault Trucks a informé le public que les 3 modèles de sa gamme Euro 6 urbaine, c’est-à-dire les Renault Trucks D, Renault Trucks D Wide et Renault Trucks C, sont désormais compatibles avec le biodiesel. Les moteurs DTI5 de 240 ch et DTI8 de 320 ch admettent ainsi désormais le B30 et le B100. Côté performances, le constructeur assure que ces motorisations offrent les mêmes puissance et couples que leurs équivalents fonctionnant au diesel conventionnel.

En mai 2015, une flotte de 6 camions Renault Trucks D Euro 6 fonctionnant au biodiesel a été livrée à Airbus à Toulouse pour le compte du transporteur DHL : 2 porteurs Renault Trucks D en configuration 4x2 de 12 t et 19 t, dotés d’un moteur DTI 5 de 240 ch, et 4 tracteurs Renault Trucks D Wide de 19 t, équipés d’un moteur DTI 8 de 320 ch. Ces 6 poids lourds biodiesel effectueront des tournées quotidiennes dans l’agglomération de Toulouse entre les sites d’assemblage d’Airbus, son site de production à Saint-Eloi et son nouveau site logistique.

 

Le gazole synthétique homologué par Volvo Trucks

Le gazole peut être produit de manière synthétique, en gazéifiant des combustibles tels que la houille ou le gaz naturel. Ce carburant, produit pour l’instant de manière marginale, contient une faible quantité d’hydrocarbures aromatiques et présente d’excellents résultats en matière de combustion. Des travaux de recherche sont actuellement consacrés à la gazéification éco-énergétique de la biomasse (BTL : Biomass-To-Liquid), une matière renouvelable. Produit à partir des graisses animales et végétales, de l’huile de colza ou des déchets d’abattoir, les émissions de CO2 du gazole synthétique renouvelable (HVO, huiles végétales hydrotraitées) peuvent être réduites de 90%.

 

Le HVO utilise les mêmes pompes que le gazole.
Le HVO utilise les mêmes pompes que le gazole.

Des émissions d’oxydes d’azote et de particules inférieures au gazole fossile

Ce carburant est parfaitement adapté aux moteurs diesel à haut rendement et peut être librement mélangé au gazole ordinaire. Les émissions d’oxydes d’azote et de particules du gazole synthétique sont inférieures à celles du gazole fossile, mais sa teneur énergétique par litre de carburant est légèrement plus faible. Ce carburant peut être distribué par le biais des dépôts de gazole déjà existants, et fait appel au même type de réservoir et de pompe que le gazole classique. Il est également possible de mélanger sans problème du gazole et du HVO dans le réservoir des véhicules.

 

Tous les moteurs Euro 5 de Volvo Trucks déjà homologués

Volvo Trucks a homologué l’utilisation de ce carburant sur tous ses moteurs Euro 5, et prépare aujourd’hui son homologation sur ses moteurs Euro 6. En 2013, en collaboration avec Renova, DHL Freight et OKQ8, Volvo Trucks a lancé toute une série d’essais sur le terrain avec 6 camions Volvo Euro 5, qui ont parcouru environ un million de km pendant deux ans. Suite aux résultats positifs de cette expérimentation, Volvo Trucks a approuvé l’utilisation du HVO sur l’ensemble de ses moteurs Euro 5, tout en conservant la même périodicité d’entretien. En septembre 2015, le HVO fera l’objet d’une homologation générale WVTA sur les moteurs D5 et D8 conformes à la norme Euro 6. Volvo travaille actuellement à l’homologation de ce carburant sur ses moteurs D11, D13 et D16.

 

Le bio-DME développé par Volvo Trucks

Produit à partir de gaz naturel, le DME (diméthyléther) est une liaison moléculaire de carbone, d’hydrogène et d’oxygène, ordinairement utilisé comme gaz propulseur dans les bombes aérosols. Pour Volvo Trucks, le bio-DME est l’un des carburants de substitution au gazole les plus prometteurs. Ce biocarburant présente en effet des rejets de CO2 réduits de 95% par rapport au gazole, des émissions de particules de suie totalement nulles, de très faibles rejets de particules et d’oxydes d’azote, et un rendement énergétique global élevé, garantissant une faible consommation de carburant.

 

Le bio-DME testé par Volvoest issu de la liqueur noire.
Le bio-DME testé par Volvo
est issu de la liqueur noire.

Un moteur moins bruyant, avec un couple supérieur

Jusque fin 2012, Volvo Trucks a été le premier constructeur PL à avoir testé le bio-DME en conditions réelles, avec 10 camions Volvo FH 440 de 13 litres, dont les systèmes d’injection et de gestion moteur ont été modifiés. Le bio-DME est produit par Chemrec en Suède, dans l’usine pilote de Pitea, située à proximité de la fabrique de pâte à papier de Smurfit-Kappa Kraftliner.

Ce biocarburant est en effet fabriqué à partir de la liqueur noire, un résidu à forte teneur énergétique issu de la production de pâte à papier, déjà utilisé comme combustible pour alimenter ce type d'usines. Le processus de Chemrec prélève une partie de cette liqueur noire, la transforme en gaz à l’aide d’oxygène pur, puis la convertit en un carburant exploitable, avec une capacité de production d’environ 4 t par jour.

Dans le cadre des essais de terrain, ce biocarburant a été distribué par 4 stations-service implantées en différents endroits du territoire suédois. Le DME étant à l’origine un gaz, il est transformé à l’état liquide sous une pression de 5 bars : sa manipulation s’apparente ainsi à celle du gaz de pétrole liquéfié (GPL). La teneur énergétique du DME étant inférieure à celle du gazole, un volume de réservoir supérieur est nécessaire pour garantir la même autonomie du camion, jusqu’à 650 km. Les performances et les qualités de conduite sont identiques, mais le moteur du camion alimenté au DME possède un couple légèrement supérieur et son niveau sonore est réduit.

 

Le bio-DME pourrait remplacer la moitié du gazole utilisé

Un Volvo FH roulant au bio-DME en Suède.
Un Volvo FH roulant au bio-DME en Suède.

Le bio-DME est aujourd’hui le carburant diesel offrant la teneur énergétique la plus élevée par unité de matière première : par rapport au biodiesel, il multiplie par 5 l’autonomie par unité de terre arable cultivée. Selon Volvo Trucks, ce carburant alternatif issu de la pâte à papier « pourrait remplacer jusqu’à 50% du gazole actuellement consommé par les véhicules utilitaires en Europe dans les 20 prochaines années ». Le bio-DME peut également être produit à partir d’autres matériaux renouvelables, comme les résidus forestiers, les déchets ou le fumier.

En 2005, la Commission européenne estimait que d’ici 2030, le bio-DME pourrait remplacer la moitié du gazole actuellement utilisé pour le transport commercial lourd. Aujourd’hui, seule 1% de la liqueur noire produite à l’usine de Pitea est utilisée pour être convertie en carburant : « Si nous pouvions utiliser notre technologie pour convertir toute la liqueur noire en bio-DME, nous serions en mesure d’alimenter quelque 2.500 camions », assure Ingvar Landälv, directeur technique de Chemrec.

 

Les autobus Scania éthanol et hybrides électrique-biodiesel

900 autobus Scania éthanol dans le monde en 2013

Le constructeur Scania considère aujourd’hui l’éthanol comme le carburant renouvelable le plus viable pour les transports urbains, conjuguant meilleur rendement et disponibilité sur le marché. Pionnier de ce type de motorisation dans le transport lourd, Scania a réalisé ses premiers essais vers la fin des années 1970. Les premiers autobus Scania fonctionnant à l’éthanol ED95 ont été mis à l’essai à Stockholm, en Suède, en 1986, puis mis en service et produits en série à partir à partir de 1989. En 2013, Scania avait équipé environ 900 bus éthanol dans le monde, dont plus de 600 en Suède. On les trouve également en service à Madrid (Espagne), La Spezia (Italie), Slupsk (Pologne) et Sao Paulo (Brésil) ou encore en Australie.

Un autobus Scania OmniCity roulant à l'ED95.
Un autobus Scania OmniCity roulant à l'ED95.

De mai à juillet 2011 à Saint-Quentin (02), puis de novembre 2011 à février 2012 à Reims (51), Scania a également expérimenté en France le premier bus OmniCity fonctionnant à l’ED95. Le bioéthanol provenant de la filière betteravière était fourni par la société Téréos, basée à Origny-Sainte-Benoîte (02). Le moteur éthanol Scania de 3e génération DC9E02 de 270 ch, avec 5 cylindres en ligne et une cylindrée de 8,9 litres, possède un rendement thermique de 43%, presque comparable à celui des moteurs fonctionnant au gazole. C’est une adaptation du moteur 9 litres de Scania, avec suralimentation refroidie air-air et recirculation des gaz d’échappement EGR. Ce moteur fait partie de la gamme modulaire Scania, dans laquelle les modèles de différentes configurations se partagent un grand nombre de composants, facilitant grandement la fourniture de pièces et l’entretien.

 

Les autobus Scania hybrides électrique-biodiesel

En 2008, 3 autobus OmniLink et un OmniCity fonctionnant au biodiesel B30 ont été testés à Monaco, avec un biocarburant issu essentiellement de la transformation des huiles végétales de colza et de tournesol cultivés en France. Selon l’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie), le B30 restitue près de 2,2 fois plus d’énergie que l’énergie fossile qui a été nécessaire à son élaboration, et l’utilisation d’une tonne de biodiesel réduit de 2,6 t les émissions de CO2. Pour produire du biodiesel, les graines de colza et de tournesol sont pressées, fournissant 44% d’huile et 56% de tourteaux, qui sont ensuite utilisés pour l’alimentation des élevages. Chaque litre de biodiesel produit en France permet ainsi la fabrication de près d’1,5 kg de tourteaux de colza et évite l’importation, en équivalence, d'1,3 kg de tourteaux de soja.

A Monaco, Scania a livré en 2011 huit autobushybrides électrique-biodiesel.
A Monaco, Scania a livré en 2011 huit autobus
hybrides électrique-biodiesel.

Ces tests s’avérant concluants, 8 autobus hybrides Scania ont été livrés à la Compagnie des transports de Monaco (CAM) à partir de juin 2011. Cette technologie permet une réduction de la consommation de carburant de 20 à 25%. Le biocarburant provenant de la plante rejette du CO2 lors de sa combustion, mais la plante à l’origine du carburant a d’abord absorbé une quantité de CO2 dans l’atmosphère : avec 7% d’émissions de CO2 perdus pour la récolte et le traitement en usine, le gain offert par ce mélange à 30% de biodiesel est ainsi de 23%. L’association de ce biodiesel avec la technologie hybride, qui récupère l’énergie lors des freinages, permet une réduction de 40% des émissions de CO2, par rapport à un bus roulant au gazole conventionnel.

En juillet 2012 au Canada, la Société de transport de Montréal (STM), au nom des sociétés de transport du Québec, a également commandé 509 autobus à propulsion hybrides électrique-biodiesel, après les avoir testé à Montréal entre 2008 et 2009. Ces bus hybrides, dont 203 ont été réservés par la STM, seront livrés entre 2014 et 2016. Signé avec Nova Bus, le contrat prévoit également la possibilité d’acquérir 160 bus supplémentaires. Selon les calculs de la société, un bus hybride électrique-biodiesel parcourant 70.000 km par an permet une réduction des émissions de CO2 d’environ 36 t par an, soit l’équivalent du retrait d’un peu plus de 7 automobiles.

 

Des bioréacteurs expérimentaux de microalgues.
Des bioréacteurs expérimentaux de microalgues.

Les algocarburants, la filière de demain ?

L’éthanol et le biodiesel d’origine végétale restent controversés, car l’essor de leurs productions peut influencer les cours de matières premières et réduit les ressources disponibles pour l’alimentation humaine. Les biocarburants de 2e génération, qui n’entrent pas en concurrence avec l’alimentation humaine, n’empêchent cependant pas la déforestation et peuvent même priver les sols agricoles et forestiers de matière organique. C’est pourquoi de nombreuses sociétés innovantes travaillent actuellement sur la 3e génération de biocarburants, fabriqués à partir d’algues ou de microalgues, en théorie 30 à 100 fois plus efficaces que les oléagineux terrestres.

Ces algocarburants sont obtenus par l’extraction de lipides de microalgues ou par la photosynthèse d’algues hybrides, un procédé mis au point par la société américaine Algenol. La croissance des microalgues devant s’effectuer avec une concentration de CO2 d’environ 13%, leur production doit être couplée avec une source de CO2, comme une centrale d’électricité thermique, une unité de fermentation alcoolique ou une cimenterie.

 

Les Mousquetaires fabriquent déjà du biodiesel à partir de déchets d’abattoir

En novembre 2013, le groupement des Mousquetaires a inauguré la première usine en France spécialisée dans la fabrication de biodiesel à partir de déchets non comestibles de ses abattoirs. Baptisée Estener, cette usine basée au Havre (76) a été conçue en partenariat avec la filiale française de Saria, groupe spécialisé dans la valorisation de la biomasse, qui produit ce type de biocarburant en Allemagne depuis plus de dix ans.
Après les avoir purifiées, Estener mélange les graisses animales à du méthanol en présence d’un catalyseur. Ce biodiesel EMHA permet une réduction de 83% des émissions de CO2 par rapport au gazole (du puits à la roue), une diminution des émissions de monoxyde de carbone de 10 à 12% et une diminution des émissions de particules de suie. Avec 100 t de graisses, cette usine peut produire 96 t de biodiesel. Ce biocarburant est d’ores et déjà partiellement intégré au gazole vendu dans les 1.590 stations-service que compte le groupement.

 

Retrouvez la suite de notre dossier consacré aux carburants alternatifs au gazole :

Le gaz naturel (GNV, bioGNV et GNL)

Les véhicules électriques et hybrides

L’hydrogène (pile à combustible)

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