Technologie

Il existe plusieurs processus de production de bioénergie allant des utilisations conventionnelles de la biomasse comme le brûlage de bois pour cuire et chauffer, aux processus modernes de production comme la transformation de sucre et de féculents en éthanol, à des technologies plus avancées comme la gazéification de coupeaux de bois pour la production de carburants pour les transports. La manière de produire du carburant à partir de matériaux de la biomasse peut dépendre de plusieurs facteurs dont les matières premières utilisées, la technologie de transformation de la biomasse appliquée, et le support d'énergie souhaité. 

Matières premières

AFP/PORNCHAI KITTIWONGSAKULLe développement des bioénergies est étroitement lié au type de ressources de la biomasse et de matières premières pouvant être utilisées comme énergie ou converties en énergie. Chaque matière première présente ses avantages et désavantages en termes de quantité de matière énergétique utilisable, de zones où elle est cultivable, de niveaux d'énergie requis, d'intensité d'utilisation des ressources naturelles (par ex. terres et de l'eau), et de concurrence avec les cultures à vocation alimentaire. Les sources de la biomasse destinée à la production d'énergie comprennent: les cultures traditionnelles dont la canne à sucre, la betterave, le maïs, le manioc et le blé et des cultures oléagineuses dont le soja, le colza et le pourghère; et les matières ligno-cellulosiques provenant d'herbacées, de cultures ligneuses à courte rotation, de déchets agricoles et du bois. 

Transformation
La biomasse est convertie en carburants et en énergie grâce à des processus biochimiques ou thermochimiques. Les différentes options technologiques peuvent être rapprochées en termes de rendement énergétique, d'impératifs des matières premières, de frais d'établissement, d'émissions de carbone, d'intensité de main-d'œuvre ou de toute autre catégorie de dépenses et bénéfices. Les filières de production doivent explorer le potentiel usage avantageux des sous-produits sur les marchés locaux.

Première génération contre deuxième génération

FAO/A.ContiLes technologies de transformation énergétique de la biomasse sont couramment regroupées en première et deuxième génération. Les technologies de première génération sont déjà anciennes et comprennent la transestérification de huiles végétales, la fermentation de plantes sucrières et de féculents pour la production de biocarburants liquides, la fermentation anaérobique de déchets organiques pour la production de biogaz, et la combustion de matériaux organiques pour les systèmes de récupération de la chaleur ou de production combinée de chaleur et d'électricité (PCCE). Les technologies de deuxième génération, ou technologies avancées, font souvent référence à la conversion de matières ligno-cellulosiques en carburants. Elles comprennent une série d'alternatives comme la production enzymatique d'éthanol ligno-cellulosique, les carburants dérivés du gaz de synthèse, les biocarburants dérivés de l'huile de pyrolyse, la gazéification et d'autres encore. Ces technologies, toutefois, ne sont pas encore économiquement viables et certains aspects techniques sont encore en cours de développement.

Recherche et développement: cultures bioénergétiques et technologies de conversion
Actuellement, l'attention se concentre surtout sur la production de biocarburants liquides réalisés avec les technologies de première génération qui font appel aux matières premières dérivées des cultures à vocation alimentaire. Ce phénomène a augmenté la nécessité d'identifier et de travailler sur le potentiel agronomique des cultures bioénergétiques alternatives dont les cultures oléagineuses non comestibles comme le pourghère, les graines de ricin, et le karanja qui peuvent pousser sur des terres inadaptées à la culture vivrière, ainsi que des cultures polyvalentes telles que sorgho doux, qui donne des aliments sous forme de graines, du carburant sous forme d'éthanol par fermentation, et du fourrage à partir des feuilles et de la bagasse.

Le déploiement des technologies de deuxième génération offre l'opportunité de développer le type de matière première et de mettre à profit les ressources ligno-cellulosiques actuellement inutilisées. Il facilite également l'utilisation des cultures énergétiques pouvant pousser sur des terres inadaptées à la culture vivrière. Ces technologies présentent aussi une production plus performante parce qu'elles utilisent une plus grande partie de biomasse végétale à des fins énergétiques que les matières premières de première génération. Cependant, il est encore nécessaire de faire avancer la recherche et le développement sur les technologies de conversion bioénergétique afin de surmonter les obstacles techniques qui les empêchent actuellement de constituer une option viable. 

La biotechnologie appliquée à la production de bioénergies
Plusieurs outils biotechnologiques sont actuellement appliqués, à des fins différentes, dans le secteur agricole (par ex. l'amélioration génétique de variétés de plantes et de populations animales ou la caractérisation et conservation des ressources génétiques) et peuvent être également adoptés pour la production bioénergétique. 

FAO/G. Blaak
Ces applications comprennent, entre autres, la fermentation, la sélection assistée par marqueurs, la modification génomique et génétique impliquant l'application aux cultures, aux graminées, aux arbres des forêts et aux micro-organismes (bactéries, levures, micro-algues). Les applications comprennent les systèmes de production bioénergétique qui sont actuellement une réalité incontournable (biocombustibles de première génération et biogaz) ainsi que les systèmes qui en sont encore au stade expérimental (biocombustibles de deuxième génération et biodiesel produit à partir de micro-algues). 

La biotechnologie appliquée à la production bioénergétique peut augmenter l'efficacité des deux étapes du cycle de production: la production de biomasse pour les bioénergies et la conversion de la biomasse en biocombustibles. 

Le travail de la FAO

L'information sur les cultures bioénergétiques et leurs impératifs écologiques est disponible dans EcoCrop, un outil de gestion des connaissances développé par la FAO. Cet outil d'aide à la décision contient plus de 2500 espèces, dont 451 sont utilisées comme matière première pour le bois de chauffage et 44 sont classées comme produits de substitution du carburant/pétrole. Une fonction cartographique est actuellement mise en place pour permettre l'accès simplifié aux cartes géographiques indiquant les sites où les cultures seront bien adaptées.

Les connaissances sur les ressources génétiques des cultures bioénergétiques sous-utilisées seront également mise à disposition à travers une plateforme des connaissances dont la base de données est reliée à EcoCrop et à l'Initiative de partenariat mondial pour le renforcement des capacités de sélection végétale (Global Partnership Initiative for Plant Breeding Capacity-Building (GIPB)). Cet outil permettra aux parties prenantes d'identifier et de partager les meilleurs matériaux végétaux et génétiques pour la domestication de nouvelles cultures bioénergétiques.

La FAO, l'Institut international de recherche sur les cultures des zones tropicales semi-arides (ICRISAT) et le FIDA ont récemment organisé une consultation technique à Rome sur les trois cultures proposées pour exploitation par les petits producteurs: le sorgho doux, la betterave à sucre tropicale, et le pourghère. Les résultats de cette réunion seront publiés conjointement par la FAO et ses partenaires. D'autres consultations techniques sur le manioc et le palmier à huile tolérant au froid, seront organisées en 2009.

En outre, le 12 octobre 2007, un séminaire FAO intitulé «The role of agricultural biotechnologies for production of bioenergy in developing countries» (Le rôle des biotechnologies agricoles pour la production de bioénergie dans les pays en voie de développement) s'est tenu à Rome. Le séminaire se concentrait sur les opportunités et les défis offerts par les biotechnologies pour surmonter les conflits entre production de bioénergie et production alimentaire, y compris entre différentes affectations des terres, par le développement de biocombustibles de deuxième génération fondés sur la transformation biotechnologique de la biomasse ligno-cellulosique. Les travaux ont porté sur la génomique et la post-génomique, la modification génétique, les technologies de fermentation, l'enzymologie et d'autres technologies connexes utilisant des organismes vivants.

Par ailleurs, les Groupes de travail de la FAO sur les biotechnologies et les bioénergies ont organisé conjointement une conférence email, du 10 novembre au 7 décembre 2008, pour examiner le rôle que l'application de biotechnologies agricoles peut jouer dans la production de bioénergies dans les pays en développement. La conférence se concentre sur l'application des biotechnologies pour la production de biocarburants liquides de première et deuxième génération et, de façon mineure, sur la production de biogaz et de biodiesel à partir de micro-algues. Tous les messages électroniques postés durant cette conférence sont consultables sur le site Internet du Forum. Soixante pour cent des messages ont été postés par des participants des pays en développement. Un document faisant l'état des lieux de la question a été préparé avant la Conférence. Tous les messages relatifs à la Conférence sont disponibles ici.