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

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