concept de biocarburant

concept de biocarburant (Petmal, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Les avantages et les inconvénients des biocarburants

Krysta Levac et Parlons sciences
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Lisibilité
8.07

Résumé

Les biocarburants : de la lutte contre les changements climatiques à l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre. Surprenant!

Nous consommons de l’énergie tous les jours. Nous en utilisons pour nous éclairer, pour chauffer nos maisons et pour faire rouler nos voitures. La majeure partie de l’énergie produite dans le monde provient de la combustion des combustibles fossiles. Cependant, les scientifiques et les ingénieurs cherchent des solutions de rechange plus durables.

Les biocarburants sont en train de devenir une solution populaire pour remplacer les combustibles fossiles traditionnels. Cependant, comme pour toute nouvelle technologie, il est important de peser leurs avantages et leurs inconvénients. Nous allons examiner quelques-uns de ceux-ci.

Les biocarburants sont des combustibles solides, liquides ou gazeux provenant de végétaux vivants ou morts récemment, ou de déchets animaux. Le biocarburant le plus courant est l’éthanol. Celui-ci représente environ 90 % du total des biocarburants utilisés. Il est fabriqué à partir de biomasse. Cette biomasse provient généralement de plantes cultivées. Elle sert de charge d’alimentation, ou matière première. Autrement dit, une charge d’alimentation inclut toute matière pouvant servir à fabriquer du biocarburant.

Le biodiésel est un autre biocarburant courant. Lui aussi peut être fabriqué à partir de plantes cultivées. Cependant, ce ne sont pas les plantes elles-mêmes que l’on utilise, mais les huiles extraites de ces plantes. Ainsi, l’huile de colza et d’autres huiles végétales font partie des charges d’alimentation qui servent à fabriquer du biodiésel.

Quels sont les avantages des biocarburants?

L’éthanol est considéré comme une source d’énergie renouvelable. En effet, il suffit de faire pousser de nouvelles cultures pour obtenir la charge d’alimentation nécessaire à la fabrication d’éthanol. En revanche, les combustibles fossiles mettent des millions d’années à se former. Ils sont considérés comme des sources d’énergie non renouvelable, parce qu’une fois que leur réserve est épuisée, nous ne pouvons pas la reconstituer.

L’un des principaux avantages des biocarburants est que leur utilisation réduit nos émissions de gaz à effet de serre. En 2017, le secteur du pétrole et du gaz et le secteur des transports ont représenté plus de la moitié des émissions totales de gaz à effet de serre du Canada. Ces émissions étaient principalement constituées du dioxyde de carbone (CO2) produit par la combustion de combustibles fossiles, comme l’essence.

Le cycle du carbone

Le cycle du carbone correspond à la manière dont le carbone circule dans l’environnement. Toutes les matières organiques contiennent du carbone. Quand un végétal ou un animal meurt, son carbone est piégé dans le sol et il se transforme en combustible fossile. Cela signifie que les combustibles fossiles sont des puits de carbone. Lors de la combustion de combustibles fossiles, du carbone est libéré dans l’air sous forme de dioxyde de carbone (CO2).

Le cycle de carbone
Le cycle du carbone (source : Parlons sciences, œuvre dérivée : FischX [Public domain] via Wikimedia Commons).

Le CO2 libéré dans l’atmosphère lors de la combustion des combustibles fossiles est un puissant gaz à effet de serre. Les gaz à effet de serre contribuent aux changements climatiques. Malheureusement, il n’existe aucun moyen de retransformer le CO2 en combustible fossile. 

Du CO2 est aussi émis quand on brûle du biocarburant. Cependant, grâce au processus de photosynthèse, une partie du CO2 libéré lors de la combustion des biocarburants est absorbée par les cultures destinées à servir de charge d’alimentation pour la future production de biocarburants. Le CO2 est intégré dans les molécules de sucre que les plantes produisent. Ces plantes seront au bout du compte transformées en biocarburant. C’est pour cela que l’on considère que l’éthanol est neutre en carbone

Le savais-tu? 

L’éthanol fournit 25 % plus d’énergie que celle utilisée pour le produire. Pour le biodiésel, ce taux est d’un impressionnant 93 %!

Quels sont les inconvénients des biocarburants?

Les biocarburants présentent aussi des inconvénients. Parmi ceux-ci figurent leur bilan énergétique, le débat « nourriture ou combustible » qu’ils suscitent, et leur disponibilité.

Le bilan énergétique des biocarburants est-il positif ou négatif?

On considère que l’éthanol en lui-même est neutre en carbone. Par contre, son procédé de fabrication ne l’est pas. En effet, on utilise souvent des combustibles fossiles durant tout le processus de fabrication des biocarburants. Par exemple, les tracteurs des agriculteurs roulent au diésel. Les camions qui transportent les charges d’alimentation jusqu’aux bioraffineries aussi. Les bioraffineries elles-mêmes fonctionnent parfois aux combustibles fossiles. Si la quantité d’énergie utilisée pour fabriquer un combustible est supérieure à celle que le combustible lui-même fournira, ce combustible a un bilan énergétique négatif. C’est une mauvaise chose. Si la quantité d’énergie fournie par le combustible est supérieure à celle nécessaire pour le fabriquer, celui-ci a un bilan énergétique positif. C’est une bonne chose.

Les scientifiques doivent réaliser des analyses du cycle de vie afin de parfaitement connaître les incidences des biocarburants en matière d’émissions de gaz à effet de serre par rapport à celles des combustibles fossiles. Aux débuts de la production d’éthanol, de nombreuses analyses ont conclu que ce biocarburant avait un bilan énergétique négatif. Cependant, d’après de récentes analyses américaines et canadiennes du cycle de vie, l’éthanol de maïs a un bilan énergétique légèrement positif. L’amélioration de ce bilan est essentiellement due à des bioraffineries plus modernes offrant un meilleur rendement énergétique. 

En quoi consiste le débat « nourriture ou combustible »?

La production de biocarburants soulève certaines préoccupations économiques et éthiques. Plus précisément, que se passe-t-il si l’on fait pousser des cultures pour fabriquer des combustibles plutôt que nourrir les gens? Cette question touche à la sécurité alimentaire. Les détracteurs des biocarburants de première génération affirment que l’utilisation de cultures alimentaires pour produire du combustible fait augmenter le prix des aliments. Par conséquent, manger sainement coûte de plus en cher.

Un produit de base est un produit ayant une valeur marchande qui peut être acheté, vendu ou échangé. Prenons l’exemple du maïs. 

Le maïs est une charge d’alimentation renouvelable. Certaines années, ses récoltes sont plus abondantes que d’autres. Cela signifie que l’offre en maïs peut varier. Quand les conditions agricoles sont bonnes, le maïs est abondant. Les quantités sont donc suffisantes non seulement pour nourrir les êtres humains et les animaux, mais aussi pour produire du biocarburant. Parfois, les cultures pâtissent de mauvaises conditions comme la sécheresse, les inondations et le gel. Dans ce cas, les quantités de maïs baissent. Quand l’offre d’un produit de base diminue, les prix grimpent.

Bien sûr, dans ce débat « nourriture ou combustible », d’autres personnes ont un autre avis. Ainsi, d’après certaines études, le gaspillage de nourriture dans le monde est un problème bien plus grave pour la sécurité alimentaire que la concurrence livrée par les biocarburants. Certains scientifiques ont même suggéré de fabriquer des biocarburants en utilisant la nourriture qui aurait autrement fini à la poubelle.

Les biocarburants ont aussi des incidences sur les aliments et les ressources d’autres organismes. Ainsi, pour cultiver les plantes destinées à leur fabrication, il faut beaucoup de terres agricoles. Le défrichage à des fins agricoles peut avoir d’immenses conséquences sur l’environnement et sur les végétaux et animaux qui y vivent. 

Biocarburants : des carburants respectueux de l’environnement? (2018) par France 2 (1 min 17 s)

Résumé

Il n’existe pas de réponse simple au débat sur les combustibles fossiles et les biocarburants. La chaîne alimentaire mondiale et l’industrie des biocarburants ont des interconnexions complexes. Cependant, les gens sont de plus en plus conscients des inconvénients possibles des biocarburants de première génération fabriqués à partir de cultures alimentaires. Il existe aussi un mouvement grandissant en faveur des biocarburants de deuxième génération, qui sont fabriqués à partir de matières premières non alimentaires comme les déchets provenant de l’agriculture, des restaurants et des municipalités.

Points de départ

Faire des liens
  • Tes parents ou toi avez-vous déjà fait halte à une station-service pour faire le plein d’éthanol avec votre voiture? Pourquoi?
  • Une station-service de ta ville propose-t-elle de l’E85 à la pompe? À quelle fréquence vois-tu des gens faire le plein d’éthanol?

 

Faire des liens
  • Tes parents ou toi avez-vous déjà fait halte à une station-service pour faire le plein d’éthanol avec votre voiture? Pourquoi?
  • Une station-service de ta ville propose-t-elle de l’E85 à la pompe? À quelle fréquence vois-tu des gens faire le plein d’éthanol?

 

Liens entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement
  • Selon toi, devrait-on faire pousser des cultures pour la production de biocarburants plutôt que pour l’alimentation humaine et animale? 
  • Quels sont les risques possibles d’utiliser des cultures riches en amidon pour la production de biocarburants?
  • Est-il courant que les gens investissent dans l’achat d’une voiture acceptant de l’éthanol comme carburant? En quoi la disponibilité de pompes distribuant de l’éthanol (p. ex., E85) dans les stations-service influe-t-elle sur les ventes et les achats de véhicules à l’éthanol? 

Liens entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement
  • Selon toi, devrait-on faire pousser des cultures pour la production de biocarburants plutôt que pour l’alimentation humaine et animale? 
  • Quels sont les risques possibles d’utiliser des cultures riches en amidon pour la production de biocarburants?
  • Est-il courant que les gens investissent dans l’achat d’une voiture acceptant de l’éthanol comme carburant? En quoi la disponibilité de pompes distribuant de l’éthanol (p. ex., E85) dans les stations-service influe-t-elle sur les ventes et les achats de véhicules à l’éthanol? 

Explorer les concepts
  • Quelle est la différence entre les combustibles fossiles et les biocarburants? 
  • En quoi la production du biodiésel diffère-t-elle de celle du bioéthanol?
  • Que signifie « neutre en carbone »?
  • Pourquoi une analyse du cycle de vie est-elle nécessaire pour savoir si un type de biocarburant précis contribue réellement à réduire les émissions de gaz à effet de serre?
  • Comment la production de biocarburants peut-elle contribuer aux émissions de gaz à effet de serre?
  • Quel effet l’utilisation de carburant E85 dans un véhicule a-t-elle sur le rendement énergétique de celui-ci (c.-à-d. la consommation au kilomètre)? 

Explorer les concepts
  • Quelle est la différence entre les combustibles fossiles et les biocarburants? 
  • En quoi la production du biodiésel diffère-t-elle de celle du bioéthanol?
  • Que signifie « neutre en carbone »?
  • Pourquoi une analyse du cycle de vie est-elle nécessaire pour savoir si un type de biocarburant précis contribue réellement à réduire les émissions de gaz à effet de serre?
  • Comment la production de biocarburants peut-elle contribuer aux émissions de gaz à effet de serre?
  • Quel effet l’utilisation de carburant E85 dans un véhicule a-t-elle sur le rendement énergétique de celui-ci (c.-à-d. la consommation au kilomètre)? 

Littératie médiatique
Littératie médiatique
Suggestions pour les enseignants et les enseignantes
  • Cet article peut servir pour des activités d’enseignement et d’apprentissage dans les catégories « Chimie », « Biologie », « Sciences de l’environnement » et « Changements climatiques » afin d’aborder des sujets comme les biocarburants, le cycle du carbone, les gaz à effet de serre, les changements climatiques et la sécurité alimentaire. Parmi les concepts présentés, citons les combustibles fossiles, la durabilité, les biocarburants, l’éthanol, le biodiésel, la charge d’alimentation, l’amidon, la fermentation, la transestérification, l’E10, l’E85, les énergies renouvelables, les ressources non renouvelables, les gaz à effet de serre, l’essence, le cycle du carbone, le puits de carbone, les changements climatiques, la photosynthèse, la neutralité en carbone, le bilan énergétique négatif, le bilan énergétique positif, l’analyse du cycle de vie, la sécurité alimentaire, les biocarburants de première génération et les produits de base.
  • Après la lecture de cet article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’appliquer la stratégie d’apprentissage de la Toile de définition du concept afin d’aider ceux-ci à mieux comprendre le concept de biocarburant. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Toile de définition du concept sont disponibles dans les formats Document Google et [PDF]. 
  • Pour examiner les enjeux liés à la production et à l’utilisation de biocarburants, les enseignants peuvent demander aux élèves d’appliquer la stratégie de l’Organisateur du pour et du contre afin de débattre des avantages et des inconvénients des biocarburants. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’Organisateur du pour et du contre sont disponibles dans les formats [Document Google] et [PDF]. 

Suggestions pour les enseignants et les enseignantes
  • Cet article peut servir pour des activités d’enseignement et d’apprentissage dans les catégories « Chimie », « Biologie », « Sciences de l’environnement » et « Changements climatiques » afin d’aborder des sujets comme les biocarburants, le cycle du carbone, les gaz à effet de serre, les changements climatiques et la sécurité alimentaire. Parmi les concepts présentés, citons les combustibles fossiles, la durabilité, les biocarburants, l’éthanol, le biodiésel, la charge d’alimentation, l’amidon, la fermentation, la transestérification, l’E10, l’E85, les énergies renouvelables, les ressources non renouvelables, les gaz à effet de serre, l’essence, le cycle du carbone, le puits de carbone, les changements climatiques, la photosynthèse, la neutralité en carbone, le bilan énergétique négatif, le bilan énergétique positif, l’analyse du cycle de vie, la sécurité alimentaire, les biocarburants de première génération et les produits de base.
  • Après la lecture de cet article, les enseignants peuvent demander aux élèves d’appliquer la stratégie d’apprentissage de la Toile de définition du concept afin d’aider ceux-ci à mieux comprendre le concept de biocarburant. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Toile de définition du concept sont disponibles dans les formats Document Google et [PDF]. 
  • Pour examiner les enjeux liés à la production et à l’utilisation de biocarburants, les enseignants peuvent demander aux élèves d’appliquer la stratégie de l’Organisateur du pour et du contre afin de débattre des avantages et des inconvénients des biocarburants. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’Organisateur du pour et du contre sont disponibles dans les formats [Document Google] et [PDF]. 

En savoir plus

Les biocarburants: une filière pas si bio (2018) 

Suite à une controverse à propos de l’importation en France d’huile de palme pour fabriquer du combustible, cet article de L’Express explique certaines des critiques envers les biocarburants.

Quel avenir pour les biocarburants 

Cet article d'Énergies Nouvelles explique en détail ce que sont les biocarburants, leur provenance, leur coûts et impacts.

Des microalgues dans nos moteurs (2014) 

Enquête en France et en Espagne pour prendre la mesure du potentiel des biocarburants, de l’essence produite à partir de végétaux par Futuremag (ARTE) (14 min 34 s)

Les énergies fossiles (2019)

Cette page avec animation et fiche de révision des Explorateurs de l’énergie offre de l’information détaillée sur les carburants fossiles.

Références

Energy Community.org. (n.d.). Energy balance tables.

European Technology. (n.d.). Food vs. fuel debate.

Gerpen, J. V. (2019, avril 3). Farm energy. eXtension.

Grain Farmers of Ontario. (2011, avril). Food vs. fuel.

Lardon, L., Helias, A., Sialve, B., Steyer, J. P., & Bernard, O. (2009). Life-cycle assessment of biodiesel production from microalgae. Environmental Science & Technology, 43(17), 6475-6481. DOI: 10.1021/es900705j

Natural Resources Canada. (2018, décembre 19). Ethanol.

PennState College of Earth and Mineral Sciences. (n.d.). How corn is processed to make ethanol.

United States Department of Agriculture. (2016, février). 2015 energy balance for the corn-ethanol industry.