Voici une brève introduction aux douze principales méthodes de production de carburant durable à partir de la biomasse et une analyse.

Estérification des déchets gras

Produit principalement un biodiesel similaire au diesel. Pour 1 tonne de matière sèche, il produit 10,7 MWh de carburant liquide et 0,15 tonne de glycérine . Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 0,5 MtMS .

Hydrogénation des déchets gras

Produit de l'huile végétale hydrotraitée (HVO), un carburant de haute qualité, similaire au diesel et au kérosène. Il produit 11,5 MWh de diesel + kérosène et 0,88 tonne de produit par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 0,5 MtMS .

Pyrolyse rapide

Produit de la bio-huile, qui peut être raffinée en diesel et en kérosène. Le rendement est de 2,5 MWh de diesel + kérosène et de 0,2 tonne de produit par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 38 MtMS .

‍

Liquéfaction hydrothermale

Produit un bio-brut qui est ensuite valorisé en diesel et en kérosène, ainsi qu'en naphta. Il produit 3 MWh de diesel et de kérosène et 0,2 tonne de produit, ainsi que 0,5 MWh et 0,08 tonne de naphta par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 40 MtMS .

Gazéification hydrothermale

Produit un gaz de synthèse riche en méthane (biométhane). Il produit 3,3 MWh de méthane et 0,3 kg de méthane par kg de matière sèche, ainsi que 0,25 kg de CO2. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 40 MtMS .

Pyrogazéification (Fischer- Tropsch )

Produit un gaz de synthèse qui est converti en divers hydrocarbures, dont le diesel, le kérosène et le naphta. Il produit 2,6 MWh de diesel + kérosène , 0,2 tonne de produit, 0,4 MWh et 0,03 tonne de naphta, et 1,2 tonne de CO2 par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 38 MtMS .

‍

Pyrogazéification (méthanisation)

Produit un gaz de synthèse qui est ensuite converti en biométhane (CH4). Il produit 3,3 MWh de méthane et 0,2 kg de méthane par kg de matière sèche, ainsi que 0,9 kg de CO2. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 37 MtMS .

‍Pyrogazéification ( méthanolation )

Produit un gaz de synthèse converti en méthanol, lequel peut ensuite être utilisé pour produire du diesel et du kérosène (via la conversion de méthanol en kérosène). Il produit 2,3 MWh de diesel et de kérosène , 0,17 tonne de produit et 0,24 tonne de CO2 par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 38 MtMS .

‍Fermentation

Produit de l'éthanol à partir de biomasse lignocellulosique, qui peut ensuite être transformé en kérosène et en diesel synthétique (par conversion d'alcool en carburant pour avions). Il produit 1,5 MWh de diesel + kérosène et 0,11 tonne de produit, ainsi que 0,2 tonne de CO2 par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 33 MtMS .

Méthanisation ( méthanolation )

Utilise le biogaz (méthane et CO₂) issu de la digestion anaérobie pour produire du biométhanol , qui peut ensuite être transformé en diesel et en kérosène (via MTJ). Il produit 2,3 MWh de diesel + kérosène , 0,18 tonne de produit, 0,17 tonne de CO₂ et permet de restituer au sol 0,5 tonne de matière organique par tonne de matière sèche apportée. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 63 MtMS .

‍

Méthanisation (épuration)

Produit du biométhane (CH4) et du CO2 par digestion anaérobie suivie d'une purification des gaz. Il produit 2,5 MWh de méthane, 0,16 tonne de méthane et 0,32 tonne de CO2, et permet de restituer au sol 0,5 tonne de matière organique par tonne de matière sèche. Le potentiel de ressources accessibles en 2050 est de 63 MtMS .

‍Combustion

Produit directement de la chaleur à partir de biomasse sèche. Le rendement est de 4,9 MWh de chaleur par tonne de matière sèche introduite. Ce processus de conversion directe d'énergie ne produit pas de rendement massique de combustible. Le potentiel de ressources accessible en 2050 est de 43 MtMS .

‍Analyse

Plusieurs tendances clés se dégagent de l'analyse de ces filières de valorisation de la biomasse. Premièrement, une distinction claire est établie entre les technologies plus matures, comme l'estérification, l'hydrogénation des déchets gras et la combustion (TRL 9), et celles encore en démonstration ou aux premiers stades commerciaux, comme les différentes voies de pyrogazéification et la liquéfaction hydrothermale (TRL généralement inférieur à 8). La fermentation, bien que disposant de technologies matures, se heurte à des défis économiques lors de son déploiement à grande échelle.

Deuxièmement, l'usage prévu du vecteur énergétique influence significativement la voie choisie. De nombreuses voies de production de carburant (estérification, hydrogénation, pyrolyse, liquéfaction, Fischer- Tropsch , méthanolation , ATJ) ciblent principalement les secteurs aéronautique et maritime, caractérisés par une utilisation extraterritoriale. En revanche, la production de biométhane par gazéification hydrothermale ou méthanisation (suivie d'une purification) dessert un marché plus local et territorial grâce à l'injection dans les réseaux de gaz et au bioGNV . La combustion a également une forte dimension locale à des fins de chauffage.

Troisièmement, le potentiel de ressources accessibles en 2050 varie considérablement. Les filières utilisant des cultures énergétiques dédiées et des résidus forestiers (pyrolyse, liquéfaction hydrothermale, gazéification, fermentation, combustion) présentent un potentiel nettement plus important (de l'ordre de 33 à 43 MtMS ) que celles s'appuyant sur des flux de déchets tels que les déchets gras (0,5 MtMS ) ou des sous-produits industriels spécifiques. Cela suggère que les stratégies de transition énergétique à long terme doivent se concentrer sur des filières offrant un potentiel de matières premières plus important et plus durable.

Quatrièmement, le retour sur investissement énergétique (RET) et le rendement massique diffèrent considérablement. Par exemple, l'hydrogénation des déchets gras présente un rendement énergétique élevé, tandis que la pyrolyse présente un rendement massique plus faible par rapport au vecteur combustible souhaité. Des voies comme la méthanisation , bien qu'ayant un rendement massique limité en méthane, offrent une coproduction significative de CO₂ et un potentiel de retour de nutriments et de carbone au sol via le digestat, indiquant une approche plus circulaire. La possibilité de valoriser les coproduits du CO₂ dans les procédés de conversion d'énergie en X est une autre tendance importante mise en évidence dans plusieurs voies de pyrogazéification et de méthanisation .

Enfin, le coût de production demeure un facteur critique. Les sources indiquent que les technologies plus matures présentent généralement des coûts mieux définis, tandis que celles dont le TRL est plus faible présentent des coûts estimés plus variés et souvent plus élevés. La réalisation d'économies d'échelle apparaît cruciale pour réduire les coûts, en particulier pour les filières moins matures comme la filière Fischer- Tropsch pyrogazéification .

Conclusion

L'avenir de la valorisation de la biomasse pour la transition énergétique impliquera probablement un portefeuille diversifié de technologies, chacune jouant un rôle en fonction de la matière première disponible, du vecteur énergétique souhaité et de l'application spécifique. Si les technologies matures peuvent apporter des contributions immédiates, des travaux de recherche, de développement et de déploiement supplémentaires sont nécessaires pour développer des filières prometteuses, mais moins matures, capables d'exploiter un potentiel de ressources plus important et d'offrir une meilleure intégration environnementale grâce à la valorisation des coproduits et au recyclage des nutriments. La viabilité économique de ces filières sera cruciale pour leur adoption généralisée.

‍