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CO 2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées © IFP Ecole Energie & Recherche - Station Biologique de Roscoff 31-03-2010 Production de carburants à partir de Biomasse F. Monot - G. Ferschneider J-C.Viguié et L. Bournay

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CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées

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Ecole Energie & Recherche - Station Biologique de Roscoff 31-03-2010

Production de carburants à partir de Biomasse F. Monot - G. Ferschneider

J-C.Viguié et L. Bournay

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2

Sommaire

Contexte énergétique et réglementaire

Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits

Les biocarburants de 2ième

génération : voies de transformation et défis technologiques

La 3ième

génération de biocarburant : algues....

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3

Sommaire

Contexte énergétique et réglementaire

Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits

Les biocarburants de 2ième

génération : voies de transformation et défis technologiques

La 3ième

génération de biocarburant : algues....

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Contexte Demande en transports en forte croissance

Transport de marchandises

Étude «

The Sustainable

Mobility

Project

», WBCSD , 2004

Afrique

Amérique Latine

Moyen Orient

Inde

Autre Asie

Chine

Europe de l'Est

Ex-URSS

OCDE Pacifique

OCDE Europe

OCDE Amérique du Nord

Transport de passagers

+62%Trillion (1012) de Passager-km/An +131%

+100%

+200%Trillion (1012) de Tonne-km/An

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5

3.7% 1.1%

1.5%

37.7%

58.6%

1.1%

EssenceGazoleBiocarb.GPLGNV

Contexte Le marché

des carburants dans le monde

Représente 50% de la consommation de pétrole

Dépendance du pétrole à

96%

Nécessité

de diminuer les

GESConsommation mondiale

d'énergie dans le secteur routier en 2006

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Contexte Réglementation Européenne et Française

Directive européenne 2003/30/CE ...

2,00 % PCI fin 2005

5,75 % PCI en 2010

10,00 % PCI en 2020

La France s'impose:

5,75 % PCI en 2008

7,00 % PCI en 2010

10,00% PCI en 2015

Révision UE en 2008-09

20% énergie renouvelable en 2020 dont 10% pour le transport

Critères de durabilité

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Contexte Réglementation : Critères de durabilité

Critères de durabilité

définis dans le cadre de cette directive : Émissions de GES "du puits à

la roue"

Méthodologie de comptabilisation définie dans la Directive( préconisation du prorata énergétique pour allouer les émissions aux produits et coproduits)

Bilans GES des filières biocarburants existantes et futures

en annexe de la Directive (ne tenant pas compte de changement d'usage des sols)

Valeurs typiques

Valeurs par défaut

Seuils de réduction (vs. réf. fossile essence ou gazole)

et échéances

35% minimum

(dès mise en application pour nouvelles installations et à

partir du 1er Avril 2013 pour installations existantes en janvier 2008)

50% minimum

partir de 2017 pour installations existantes à

cette date)

60% minimum

(après 2017 pour nouvelles installations)

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Sommaire

Contexte énergétique et réglementaire

Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits

Les biocarburants de 2ième

génération : voies de transformation et défis technologiques

La 3ième

génération de biocarburant : algues....

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Biocarburants: Carburants produits à

partir d’une

matière première végétale

Biocarburants actuels:

Moteur diesel EMHV ( 5%

-

30% -100%)

Moteur essence ETBE (15%) Éthanol (5%-10%-85%-100%)

Les biocarburants aujourd'hui Les produits

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Les biocarburants aujourd'hui Production au niveau mondial

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

80.0

90.0

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

EthanolBiodiesel

Mt

Éthanol majoritairement

Capacité

modeste

Forte progression :

+15% depuis 5ans

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Les biocarburants aujourd'hui Éthanol à

partir de plantes sucrières

Plante

agro. t/ha

Sucres% pds

éthanolm3/ha

énergietep/ha

Betterave 70-75 15 6.5-7.0 3.0-3.5Canne 80-90 15 7.0-8.0 3.5-4.0

Lavage DiffusionBetterave

Pulpes

Canne à

Sucre

Bagasses

Broyage

PressageVinasses

Séparation Séchage

Drèches

Fermentation Éthanol 99,8%

Distillation

Déshydratation

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Plante

agro. t/ha

Amidon% pds

éthanolm3/ha

énergietep/ha

Maïs 7 -

8 70 3.0-3.5 1.5-1.7Blé 7 -

8 65 2.7-3.0 1.5-1.6

Vinasses

Séparation Séchage

Drèches

Fermentation Éthanol 99,8%

Distillation

DéshydratationCéréales Nettoyage

BroyageLiquéfaction

Hydrolyse

Les biocarburants aujourd'hui Éthanol à

partir de plantes amylacées

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Les biocarburants aujourd'hui EMHV : La

transestérification

R-COO-CH2 HO-CH2 R-COO-CH2CH3OHR-COO-CH R-COO-CH HO-CHR-COO-CH2 R-COO-CH2 R-COO-CH2

R-COO-CH3 CH3OH

R-COO-CH3

R-COO-CH3

HO-CH2 HO-CH2HO-CH2 CH3OH HO-CH R-COO-CHHO-CH

R-COO-CH2 HO-CH2HO-CH2

Triglycérides

catalyseur

+

Diglycérides

catalyseur

catalyseur

+

Monoglycérides

++

+ EstersMéthyliques

glycérine

1

2

3

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R-COO-CH2

R-COO-CH R-COO-CH2

+CH3

-OH

NaOHou

NaOMe

CatalyseurHomogène

CH3

-OH

R-COO-CH3 Biodiesel

HO-CH2

HO-CHHO-CH2

Étape de Neutralisation

HO-CH2

MeOHHO-CH

+

R-COOH

+

H2

OHO-CH2

Acides Gras

NaClGlycérine

NaO-CH2 + CH3

ONaHO-CH + R-COONaHO-CH2

Phase Aqueuse

HCl

Les biocarburants aujourd'hui EMHV : Technologies homogènes

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NaO-CH2 + CH3

ONaHO-CH + R-COONa

HO-CH2

R-COO-CH2

R-COO-CH R-COO-CH2

+CH3

-OH

NaOHou

NaOMe

Catalyseurhomogène

CH3

-OH

R-COO-CH3 Biodiesel

HO-CH2

HO-CHHO-CH2

HClAqueux

Étape de neutralisation

HO-CH2

MeOHHO-CH

+

R-COOH

+

H2

OHO-CH2

Acides Gras

NaCl

Voie hétérogène

Glycérine

Les biocarburants aujourd'hui EMHV : Technologies hétérogènes

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Les biocarburants aujourd'hui EEHV par éthanolyse

des huiles végétales

Mais

EtOH

est un meilleur solvant de la glycérine

Équilibres réactionnels défavorables

Catalyse basique => perte d'activité

par stabilisation de l'alcool

EtOH

est hygroscopique et azéotrope à

l'eau

purification de l'alcool est plus complexe/coûteuse

CH2 OOC R1

CH OOC R2

CH2 OOC R3

+ 3 CH3OH

R1 COOC2

H5

R3 COOC2

H5

R2 COOC2

H5 +

CH2 OH

CH OH

CH2 OH

cat

3 C2

H5

OH

éthanolester éthylique

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H2-C-OO-C CH3

H-C-OO-C

CH3

H2-C-OO-C

CH3

=

=

=

H2 Catalyseur

Triglycéride

CH3

CH2

CH3

propane

Paraffines linéaires

Paraffines ramifiées(ind. cétane # 70)

+CO2

et / ou

H2O+

Les biocarburants aujourd'hui Hydrotraitement des Huiles Végétales

CatalyseurHydro isomérisation

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Les biocarburants aujourd'hui Bilan GES des filières

0 50 100 150 200 250 300 350 400

conventional gasoline

from wheat (DDGS to animal feed)

from sugarbeet

from sugarcane

from wood residus

from short rotation coppice

from wheat straw

conventional diesel

FAME from rapeseed

FAME from imported soybeen

FAME from palm oil

hydrotreated rapeseed oil

BtL from wood residus

BtL from short rotation coppice

GTL

CTL

CTL + CCS

LPG

CNG

CBG from Municipal waste

DME from NG

Ref

eren

ceEt

hano

l 1st

gene

ratio

nEt

hano

l 2nd

gene

ratio

nR

efer

ence

Biod

iese

l 1st

gene

ratio

nSy

nthe

tic D

iese

l Fue

l

Gaz

eous

fuel

dedi

cate

dve

hicl

e

gCO2/km

JRC-EUCAR-Concawe, 2007

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Les biocarburants aujourd'hui Bilan : amélioration de l'existant 1

Degré

de maturité

élevé

des technologies de production, les améliorations viennent de l'intensification des procédés

Éthanol :

Diminuer la conso énergétique (séparation H2

O/EtOH)

Esters :

Amélioration des rendements énergétiques

Diminuer empreinte CO2 :

Esters éthyliques

Procédés verts : diminution de conso de produits chimiques et des rejets aqueux

Améliorer de la qualité

des sous produits (glycérine) Technologie hétérogène

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20

Les biocarburants aujourd'hui Bilan : amélioration de l'éxistant

2

Biocarburants 1G disponibles en quantité

limitée.

Matières 1ière

représentent une faible fraction de la plante.

Sont en concurrence avec la filière alimentaire.

Éthanol :

Limiter les pertes de productions par contamination

Esters et HDT HV :

Amélioration des rendements matière

Utilisation des huiles usagées, ou moins raffinées

Utilisation d'huiles non alimentaires : jatropha

=>La diversification des ressources est nécessaire

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Sommaire

Contexte énergétique et réglementaire

Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits

Les biocarburants de 2ième

génération : voies de transformation et défis technologiques

La 3ième

génération de biocarburant : algues....

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1GGRAIN DE BLE

2GPLANTEENTIERE

PULPE DE BETTERAVE

DRECHES

LUZERNE

FORET,CULTURES

SPECIFIQUESTTCR

MISCANTHUS

Biocarburant de 2G La biomasse ligno-cellulosique (BLC)

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Introduction Biomass compared to fossil resources

Diagramme Van Krevelen Biomasse, Charbon, Précurseurs de pétrole

Huiles Végétales

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2Ratio Atomique O/C

Rat

io A

tom

ique

H/C

Anthracite

Lignite

Biomasse

Tourbe

Charbons sub bitulineux

Charbons bitumineux

Cellulose

Lignine

Charbon

Bois

PailleHerbe

Brut / Produits pétroliers

Kerogènes(Précurseurs de

pétrole)

Type III (swamp/woody

source)

Type II (marine+inland

source)

Type I (alga-marine

source)

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Biocarburant de 2G La biomasse

ligno-cellulosique

Voie biochimique = hydrolyse enzymatique et fermentation de sucres (éthanol)

Voie thermochimique : -

Pyrolyse

- Hydro liquéfaction-

Gazéification

Cellulose (C6

H10

O5

)n

Polysaccharide linéaire

LigninePolymère amorphe réticulé Hemicellulose

Polysaccharide linéaire/ramifié

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Biocarburant de 2G Éthanol : Principe de la Libération des Sucres

Action des enzymes CBH

LignineHemicelluloseCellulose microfibrilles

cellulose

Conditionnement Prétraitement Hydrolyse

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Biomasse BLC

1000 kg MS

Condt.

PréTrt.

Séparation

HemicelluloseC5: ~250 kg

Liquéfaction

Hydrolyse

Séparation

Lignine~200 kg

Éthanol 99,8%pds

~220kg 279 l

Drèches

Vinasses

Distillation

Déshydratation

Séparation Séchage

Éléments de différenciation 1G/2G:

Pas de réalisation industrielle

Ressource

Prétraitement

Hydrolyse

Coproduits

Bilan énergétique positif

Économie : 1G ~ 0.50€/l 2G ~ 1.00€/l État de l 'art

Fermentation

C02

~210 kg

Biocarburant de 2G Éthanol : Schéma de procédé

et enjeux

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Introduction Bilan GES des filières

0 50 100 150 200 250 300 350 400

conventional gasoline

from wheat (DDGS to animal feed)

from sugarbeet

from sugarcane

from wood residus

from short rotation coppice

from wheat straw

conventional diesel

FAME from rapeseed

FAME from imported soybeen

FAME from palm oil

hydrotreated rapeseed oil

BtL from wood residus

BtL from short rotation coppice

GTL

CTL

CTL + CCS

LPG

CNG

CBG from Municipal waste

DME from NG

Ref

eren

ceEt

hano

l 1st

gene

ratio

nEt

hano

l 2nd

gene

ratio

nR

efer

ence

Biod

iese

l 1st

gene

ratio

nSy

nthe

tic D

iese

l Fue

l

Gaz

eous

fuel

dedi

cate

dve

hicl

e

gCO2/km

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Biocarburant de 2G Éthanol : Prétraitement 1

Problématique

Améliorer la réactivité

des substrats lignocellulosiquesà

l'hydrolyse enzymatique :

en favorisant l'accessibilité

des enzymes

en améliorant la réactivité

de Cellulose

en limitant la production d'inhibiteurs par dégradation des sucres

Objectifs

Séparation totale ou partielle de H et L entourant C

Réduction du DP et de IC

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Défibrage par cisaillement

Couplage avec des traitements mécaniques Déstructurer la L et l'accessibilité

Explosion des fibres à

la vapeur

Biocarburant de 2G Éthanol : Prétraitement 2

cliché

IFP/Saf-Isis

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30

Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 1

ProblématiqueTransformation de la lignocellulose

en sucres simples

fermentescibles:

Cellulose Sucres simples C6

Hemicellulose Sucres simples C5

Objectifs

Réalisation d'une hydrolyse enzymatique en COP douces

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zone cristalline

zone amorpheFibres de cellulose

Glucose

EndoglucanasesEgs

-glucosidase

CellobiohydrolasesCBHI

CBHII

Sécrétome

Trichoderma reesei

Cellulose Cellobiose

Cellobiose Glucose

Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 2

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Biocarburant de 2G Éthanol : Hydrolyse Enzymatique 2

Challenges

Haute teneur en MS par un procédé

en 2 étapesLiquéfaction (fed

batch) + saccarification (continu)

Production in-situ des enzymes à

partir des sucres en C5

coûts de 40% 60% du coût de production de EtOH

Amélioration de la production des enzymes

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33

Biocarburant de 2G Éthanol : Fermentation 1

ProblématiqueTransformer les sucres simples en éthanol

Objectifs Fermentation éthanoïque

C6

H12

06 2C2

H5

OH + 2CO2

H > 0+ glycérol, acide succinique, huiles de fusel,..

th = 51 g EtOH/100g de glucoseop

= 90-92% th

Saccharromycescerevisiae

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34

Biocarburant de 2G Éthanol : Fermentation 2

Opération maîtrisée en 1G à

l'échelle industrielle

Challenges

Adaptation des levures

la productivité

, effets inhibiteur et coproduits

transformer les pentoses

Technologie de fermenteur

Haute densité

cellulaire

Étagement, recyclage

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35

Biocarburant de 2G Éthanol : Intégration Procédé

ObjectifsLimiter les consommations:

Réactifs : optimiser la mise en oeuvre et les cond

opératoires

Eau : limiter les apports, produits plus concentrés

Énergie : valoriser les sous produits (lignine)Sans inhibition pour le procédé

Challenges

Assèchement des L et production d'énergie

Optimisation des recyclages

Valorisation des coproduits

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Budget : 74 M€

avec un soutien d'Oséo

Porté

par la société

Procéthol

2G

11 Partenaires

ACTEURSACTEURSR&DR&D

ACTEURS ACTEURS INDUSTRIELSINDUSTRIELS

ACTEURS ACTEURS FINANCIERSFINANCIERS

Partenariat

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37

Biocarburant de 2G Trois voies thermochimiques

Gazéification

Gaz

de synthèse

Purification Fischer TropschBiomasse

H2

O, O2

Pyrolyse HydrotraitementBiomasse

Liquefaction "critique" Hydrotraitement

Biomasse

H2H2

O

Bio-Oil

CO/H2

H2

Biocarburant

Une voie indirecte plus avancée mais qui reste à

démontrer

Deux voies dites directes encore prospectivesBio-Crude

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Pyrolyse rapidePyroliquéfaction

Bio-huiles

400T°C

300 1000800

Vitesse de chauffe

°C/s

1000

1

Gazéification

CO-H2

Gaz de synthèse

H2

O O2

hydrothermale

Bio-

crude

H2

O

P~200 bar

Traitements nécessaire (HDO,HDC)

Carburant synthétique via le Fischer-TropschGazole et Kerosène

Biocarburant de 2G Conversion thermochimique de la biomasse

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39

Biocarburant de 2G Bilan sur les voies Thermochimiques directes

Voies thermochimiques directes :

Produits liquides instables (polymérisation) délicats à

mettre en oeuvre (transport, process)

Besoin d'étapes d'hydrotraitement sévères

Besoin de recherche pour comprendre les phénomènes

Besoin de développement des outils analytiques

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40

ASU -

Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Charge

Biomasse Ligno-

cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Filtration

Lavage à

l'eau

Water Gas

shiftPurification finale

Acid

Gas

Removal

Purification du Syngas + ajustement H2

/CO

Gaz de tête FT

Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

Biocarburant de 2G Voie thermochimique indirecte : BTL

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Biocarburant de 2G Bilan GES des filières

0 50 100 150 200 250 300 350 400

conventional gasoline

from wheat (DDGS to animal feed)

from sugarbeet

from sugarcane

from wood residus

from short rotation coppice

from wheat straw

conventional diesel

FAME from rapeseed

FAME from imported soybeen

FAME from palm oil

hydrotreated rapeseed oil

BtL from wood residus

BtL from short rotation coppice

GTL

CTL

CTL + CCS

LPG

CNG

CBG from Municipal waste

DME from NG

Ref

eren

ceEt

hano

l 1st

gene

ratio

nEt

hano

l 2nd

gene

ratio

nR

efer

ence

Biod

iese

l 1st

gene

ratio

nSy

nthe

tic D

iese

l Fue

l

Gaz

eous

fuel

dedi

cate

dve

hicl

e

gCO2/km

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42

Biocarburant de 2GChallenges de la chaine BTL : Gazéification

Challenges Contraintes Solutions

Eviter charbons et goudrons

Conversion carbone du gazéifieur

> 99%

T gazéification ~ 1200 / 1400°C

Etape de compression du gaz très coûteuse

(FT op P = 20 –

30 barg)

Gazéification à

haute pression Pgazif

~ 30 to 40 barg

Taille des étapes de purification

Capture du CO2

Pas d'azote dans le gaz de synthèse

Gazéification sous O2

pur

Alimentation du gazéifieur

Débit de charge constant

Injection slurry

ou par transport pneumatique

Facteur de marche Fragilité

des réfractaires Paroi refroidie

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43

Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Gazéification

Réacteur à

flux entrainé

Oxygène pur

Paroi refroidie

Alimentation : pressurisation + transport pneumatique

Gazéification : technologie existante sur charbon

ASU - Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Système d'alim Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Gaz de tête FT

Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Prétraitement

Challenges Contraintes Solutions

Obtenir une poudre adaptée à

la fluidisation

et au transport pneumatique

Charbon : 50-80 µm particules sphériques

Traitement thermiqueBroyage biomasse brute génère des particules de

forme allongéeMinimiser la

consommation énergétique

Broyage biomasse brute à des tailles de 50-100µm :

très coûteuxMinimiser la perte en

masse Température basse Torréfaction sous atmosphère inerte

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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Prétraitement

Torréfaction : doit être adaptée aux charges biomasses

Traitement thermique à

220-280°C

Absence d'oxygène (éviter la combustion)

Rendre la biomasse fragile/friable

ASU - Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Système d'alim Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Gaz de tête FT

Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Traitement Syngas

Challenges Contraintes Solutions

Ajustement H2

/CO Catalyseur FT (Co) : H2

/CO2 Water Gas

Shift

Enlever les particules entrainer (bouchage)

Catalyseur FT (Co) : Particules ~ 0 Filtration

Teneur gaz inertes aussi faible que

possible : limiter la taille de la section FT

Présence de CO2 généré

dans Gazéifieur

et WGS Acid

Gas

Removal

Catalyseur FT (Co) sensible vis à

vis des

impuretés

Enlever les composés halogénés (HCl, HBr, HF,…) +

HCN&NH3

.Lavage à

l'eau

«S», HCN , NOx, «Cl», Métaux, alcalins : qques

ppb

Purification finale étape catalytique

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Biocarburant de 2G Challenges de la chaine BTL : Traitement Syngas

Enchainement optimal des étapes de purifications pour éliminer les impuretés liées à

la biomasse

Filtration

WGS : en présence de S

Lavage à

l'eau

AGR

Purification finale : catalytique

ASU - Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Système d'alim Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Gaz de tête FT

Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

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Biocarburant de 2G Challenge de la chaîne BTL

Etat de l'art :

Chaîne complexe de procédés

Rendement Masse ~ 15-20%

Capex

and Opex

élevés

Jouer sur le facteur d'échelle pour diminuer le coût de production : mobilisation de grandes quantités de biomasses

Flexibilité

vis à

vis des charges

Challenges :

Améliorer les mat / éner

par intégration de la chaîne

ASU - Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Système d'alim Gazéifieur

Système d'alim Gazéifieur

Quench or

Chaudière

Distillation AirAir N2

O2

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Charge

Biomasse Ligno-cellulosique

Broyage Séchage

Torréfaction

Prétraitement

Pyrolyse

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Filtration

Lavage à l'eau

Water Gas shiftPurification finale

Acid Gas Removal

Purification du Syngas + ajustement H2/CO

Gaz de tête FT

Biocarburant : Bio Diesel + Bio Kerosene

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

Upgrading

Hydrocracking

Fischer Tropsch Up-grading

Fischer Tropsch

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Biocarburant de 2G Avantages du B-XTL : Industrialisation

du BTL

Cas français :

Capacité

raisonnable de biomasse LC ≈

540 kT/y (sèche)

( Rayon de collecte = 250 km max. )

BTL: 100% biomasse

540 kT/y BM sèche

2000 bpd

produit FT C5+

B-XTL :

75-50 % biomasse + 25-50 % fossile

540 kT/y BM sèche + 181-540 kT/y fossile

4300 bpd

-

6500 produit FT C5+

optimisation & intégration

dans une raffinerie

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Biocarburant de 2G Avantages du B-XTL : Coût de production

CasCapacité

kt/yProduction

bpd

Coût de production pour 1

litre de C5+

100% Biomasse 544 2000 100

75% Biomasse25% Fossile

544181

4300 60 -

70

50% Biomasse50% Fossile

544544

6500 50 -

60

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Chaîne de procédés complexes

Développer et adapter des technologies à

la biomasse

Besoin de passer par des étapes de pilote et de démonstration

Nécessité

d'améliorer les rendements massiques et énergétiques

Mobilisation de quantités de biomasses très importante

Nécessité

d'obtenir une grande flexibilité

vis à

vis des charges

Extrapoler vers de hautes capacités

Obtention d'une base carburant gasoil d'excellentes qualité

Gazoles à

haut indice de cétane (70-75) sans soufre et aromatiques

Réduction significative des émissions (CO, HC, particules)

Diminution très importante des émissions de CO2

Biocarburant de 2G Bilan sur la voie thermochimique indirecte

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Sommaire

Contexte énergétique et réglementaire

Les biocarburants aujourd'hui : marchés, produits

Les biocarburants de 2ième

génération : voies de transformation et défis technologiques

La 3ième

génération de biocarburant : algues....

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53

Biocarburant de 3G Intérêt des micro algues

Les rendements en biomasse

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54

Biocarburant de 3G Différents systèmes de production

Réacteurs ouverts

Raceway

pond

Réacteurs tubulaires

horizontaux

verticaux

triangulaires

Hélicoïdaux

puitsDistributeur de gaz

Cloison centrale

bassin

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55

Biocarburant de 3G Une chaîne de production multi-carburants

Valcent, Global Green Solution

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Biocarburant de 3G Une chaîne de production biodiesel

-

centrifugation

- floculation

-

réacteur ouvert

-

PBR

-

hydrogénation?Méthanol

Glycérol

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Potentialités offertes par les algues semblent séduisantes :

Rendements en biomasse élevés

Production des produits valorisables à

partir du CO2 des fumées de combustion

Cependant cette voie reste très prospective :

Certains rendements annoncés, issus d'expérimentations à

l'échelle laboratoire, peuvent se révéler optimistes

Procédés complexes de traitement/séparation des produits :

Connaissances sur matières 1ière

et produits visés

Challenge sur l'extrapolation à

grande échelle

Coût en énergie et investissement

Biocarburant de 3G Bilan sur l'intérêt des algues

=> Fort besoin de R&D pour investiguer cette voie

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Conclusions

La première génération est en place et joue son rôle de complément à

l'offre des hydrocarbures :

Diversification des ressources vis à

vis des hydrocarbures

Renouvelable

Réduction des GES dont le CO2

Les futures générations de biocarburant :

Complémentarité

à

la 1G : Produits -

Ressources

Développement de voies alternatives pour convertir les ressources existantes ou nouvelles(biomasse marine) en carburant

Recherche de solutions catalytiques et procédés flexibles capables de répondre aux besoins de diversification des charges.

Validation des avancées via des pilotes ou démo dédiées

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