Les percées dans les biocarburants rapprochent les « émissions négatives »

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5 octobre 2021

Andrew Hopkins, de l'Australian National University, explique comment les récentes recherches révolutionnaires sur les biocarburants ont rapproché l'humanité de la réalisation du rêve de réaliser des « émissions de carbone négatives ».

 

By Andrew Hopkins

Professeur émérite de sociologie, Australian National University


 

L'utilisation de biocarburants contribue à réduire les émissions humaines de gaz à effet de serre. C'est l'une des raisons pour lesquelles certains produits pétroliers entreprises proposer de l'essence contenant jusqu'à 10 % d'éthanol (un biocarburant). Mais si nous voulons avoir une réelle chance d'éviter un changement climatique catastrophique, il ne suffit pas de réduire nos émissions ; nous devons inverser le processus.

 

Il faut viser les « émissions négatives ». Cela signifie éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère et, idéalement, revenir aux niveaux de CO₂ atmosphérique préindustriels. C'est une tâche ardue : la concentration atmosphérique actuelle est 410 parties par million (ppm), comparé à environ 280ppm avant la révolution industrielle.

 

Curieusement, les récentes percées (voir ci-dessous) dans la recherche sur les biocarburants ont rapproché cette perspective. Pour comprendre pourquoi il faut d'abord en savoir un peu plus sur la production de biocarburants.

 

Passer aux algues

 

Depuis des années, l'industrie pétrolière produit des biocarburants, en utilisant des cultures vivrières telles que la canne à sucre, le maïs et le soja, qui sont transformés par fermentation ou d'autres procédés chimiques en éthanol ou en biodiesel. Cela a été controversé, en partie à cause des conséquences négatives de la monoculture à grande échelle de ces cultures.

 

Ainsi, les compagnies pétrolières sont désormais financer des programmes de recherche sur les cultures de biocarburants dites de deuxième génération - en particulier les algues, qui peuvent être cultivées dans l'eau plutôt que sur la terre. Cela contournera bon nombre des critiques à l'encontre des biocarburants de première génération.

 

Les algues sont nombreuses document. Les algues sont une forme bien connue de macro-algues et il existe également de nombreuses micro-algues, telles que la la prolifération d'algues qui se produisent de temps à autre dans les rivières et les lacs pollués.

 

Les algues sont relativement inefficaces pour la photosynthèse du CO₂. Mais des découvertes récentes contribuent dans une certaine mesure à résoudre ce problème.

 

Chercheurs financés par Exxon ont réussi à modifier génétiquement des algues afin de double le taux de réduction du carbone. Indépendamment, un groupe de chercheurs de la Washington State University vient de découvert comment faire pousser des algues en quelques jours plutôt qu'en semaines, ouvrant la voie à une production de biocarburant plus efficace.

 

Si nous pouvons cultiver le bon type d'algues, en quantités suffisantes, la prochaine étape sera de les convertir en biocarburant. Les cultures de biocarburants de première génération étaient riches en sucres et en amidon qui pouvaient être transformés en carburants par des processus tels que la fermentation. Les algues ne peuvent pas être transformées de cette façon. Il existe cependant un autre procédé qui peut être utilisé : pyrolyse.

 

Si vous chauffez de la biomasse telle que des algues en présence d'oxygène, elle brûle, ce qui signifie que le carbone se combine avec l'oxygène de l'air pour former du CO₂. Cependant, s'il est chauffé en l'absence d'oxygène, il ne peut pas brûler. Ce qui se passe à la place, c'est que divers pétroles et gaz sont chassés, laissant une forme de carbone relativement pure, connue sous le nom de charbon ou biochar. Le processus est connu sous le nom de pyrolyse et est pratiqué depuis des milliers d'années pour transformer le bois en charbon de bois.

 

Les brûlures de charbon de bois avec une intensité particulière et historiquement étaient appréciées partout où des températures très élevées étaient requises, comme dans la fabrication des métaux. Le processus est représenté dans le tableau ci-dessous. Le gaz, lorsqu'il est brûlé, produit beaucoup plus de chaleur qu'il n'est nécessaire pour faire fonctionner le pyrolyseur, et l'excès peut être utilisé pour produire de l'électricité. Plus important encore pour l'industrie pétrolière, les huiles produites sont facilement raffinées en carburants de transport. Pour cette raison, les compagnies pétrolières financent des recherches sur la pyrolyse.

 

Entrées et sorties de pyrolyse

 

En plus de brûler avec une chaleur intense, le biochar a deux autres caractéristiques très importantes. Premièrement, il s'agit d'un additif précieux pour le sol et, en fait, il est vendu aux utilisateurs agricoles à cette fin.

 

Deuxièmement, lorsqu'il est mélangé au sol, il survivra pendant des centaines d'années, peut-être même un millénaire. Produire du charbon et le séquestrer dans le sol est donc un moyen semi-permanent de capter le carbone. En revanche, les forêts sont plutôt moins permanentes, car les arbres finissent par mourir et pourrir, renvoyant du méthane et du dioxyde de carbone dans l'atmosphère ; ou brûler en renvoyant du CO₂ dans l'atmosphère. La pyrolyse offre donc la possibilité d'une séquestration du carbone à long terme - c'est une voie vers les émissions négatives.

 

La dernière chose à noter à propos de la pyrolyse est qu'en faisant varier les paramètres du procédé tels que la température et le type d'algues, on peut faire varier les proportions relatives de rendements. En particulier, on peut maximiser la production de charbon, ou en variante, la production d'huiles à utiliser pour les carburants de transport. Les chercheurs en biocarburants sont bien sûr intéressés à maximiser ce dernier, le charbon étant dans une certaine mesure un sous-produit indésirable.

 

Cependant, si la pyrolyse des algues devient un moyen commercialement viable de produire du biocarburant, le charbon peut être vendu pour enrichir le sol. Le résultat serait un flux constant – peut-être plus réalistement un filet – de carbone renvoyé dans le sol.

 

Tout cela nous rapproche d'une manière tentante de la production d'omble à grande échelle, pour son propre bien. La même recherche qui fournit des biocarburants de deuxième génération commercialement viables pourrait vraisemblablement être réorientée pour maximiser le rendement en charbon. Le biocarburant serait alors un sous-produit plutôt que l'objectif principal.

 

Malheureusement, le marché de l'omble n'est pas encore suffisamment développé pour en faire une proposition commerciale. Un prix significatif du carbone pourrait changer tout cela. Si nous voulons vraiment obtenir des émissions négatives, c'est peut-être le prix à payer. Et qui sait, une fois que les avantages de l'omble en tant qu'additif pour le sol deviennent mieux établi, la valeur commerciale de l'omble peut être telle que le prix du carbone ne sera plus nécessaire.

 

La production d'omble à grande échelle pourrait-elle avoir des effets secondaires indésirables ? Nous savoir que le biochar frais dans le sol peut désactiver rapidement les herbicides, ce qui entraîne un mauvais contrôle des mauvaises herbes. Ces résultats suggèrent que l'utilisation du biochar devra être soigneusement gérée dans les situations agricoles qui dépendent des herbicides appliqués au sol. Les avantages agricoles nets semblent toutefois être accablant.

 

Cet article a été initialement publié par La conversation, le 30 août 2017, et a été republié conformément à la Licence publique internationale Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0. Vous pouvez lire l'article original ici. Les opinions exprimées dans cet article sont celles de l'auteur seul et non de WorldRef.


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