Description et première analyse des filièresde carburants végétaux de 1ère génération

Tout d’abord la section I décrit les constituants et les enjeux relatifs à la biomasse et aux carburants végétaux. La section II analyse ensuite les études d’ACV existantes sur le sujet et met notamment en valeur les fortes disparités de résultats. Enfin la section III s’attache à déterminer les causes de cette importante variabilité des résultats et à proposer des recommandations de réalisation d’ACV en vue d’obtenir des valeurs plus pertinentes et précises.La biomasse énergie se classe parmi les énergies dites renouvelables, ou ENR, au même titre que l’énergie hydraulique, solaire ou éolienne. Cependant certaines de ses spécificités en font une ENR un peu à part des autres. L’objectif de la première section de ce chapitre est ainsi de donner les éléments caractéristiques de la biomasse et, plus particulièrement, des carburants végétaux liquides, afin d’exposer les enjeux de leur utilisation.La directive européenne 2001/77/CE du 27 septembre 2001 définit la biomasse comme « la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l’agriculture (y compris les substances végétales et animales), de la sylviculture et de ses industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux » [64]. Cette définition a depuis peu évolué ; en effet, la directive 2009/28/CE du 23 avril 2009 ne diffère que sur deux points : la précision que les produits, déchets et résidus sont d’origine biologique, et l’ajout des secteurs de la pêche et de l’aquaculture [65]. A ce titre la biomasse est intimement liée, directement ou à travers la chaine trophique, à l’activité photosynthétique. La section I.2 exposera donc les grands mécanismes régissant la photosynthèse avant d’aborder aux sections I.3 et I.4 les aspects de valorisation de la biomasse produite.

La photosynthèse

La photosynthèse est un processus de conversion de l’énergie solaire en énergie chimique. Elle permet ainsi à certaines plantes, algues et bactéries de produire leur propre matière organique à partir de dioxyde de carbone CO2 et d’eau H2O. D’une façon globale, l’ensemble des réactions impliquées dans ce processus est souvent schématisé par la réaction générale (4) suivante, relative à la production de glucose [66] :En réalité cependant cette réaction (4) couvre deux phases distinctes de réactions : une phase photochimique, dite « phase claire », de capture de l’énergie solaire, et une phase biochimique, dite « phase sombre », de synthèse de composés organiques.Les premières molécules impliquées dans le processus de photosynthèse sont les pigments.Les pigments photosynthétiques appartiennent à trois grandes familles : les chlorophylles, connues pour leur couleur verte et présentes chez tous les organismes photosynthétiques, les caroténoïdes, également très répandus, et les phycobilines, propres aux algues rouges et bleues, ces dernières étant également appelées cyanobactéries.

L’ensemble de ces pigments permet de valoriser une grande partie du spectre visible de la lumière, soit les longueurs d’onde de 400 à 700 nm si on exclut les bactéries (ou de 350 à 750 nm en incluant celles-ci). Cette gamme représente approximativement 50 % de l’énergie du rayonnement solaire global disponible au niveau du sol [66, 67].t NADPH / (NADPH + H+)11. Ainsi, le composé réducteur NADPH + H+ est régénéré tandis que de l’oxygène O2 est formé [66].Ces deux réactions de réduction et d’oxydation se réalisent de part et d’autre d’une membrane : le thylakoïde, à travers lequel se réalise un mouvement de protons H+. Le potentiel électrochimique ainsi créé implique une réaction dite de photophosphorylation, à l’origine d’un mouvement inverse de protons H+ à travers la membrane et tendant donc à annuler le gradient de pH. Cette réaction régénère, à partir d’ADP12 et d’un phosphate inorganique, une molécule d’ATP13, élément de base de la fourniture d’énergie du vivant [66].Ainsi, la phase claire de la photosynthèse permet la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique, sous forme d’ATP et du pouvoir réducteur de NADPH + H+. Ces deux composés interviennent par la suite au cours de la phase sombre.