Production d’éthanol à partir de la plante sucrière
La fermentation alcoolique est le fruit de l’activité d’organismes tels que les bactéries ou les levures. Cette fermentation est à l’ origine de la fabrication d’éthanol La fermentation est un processus exothermique, c’est à dire qui dégage de la chaleur. Il convient donc de surveiller la température parce que le processus de fabrication du rhum se passe sous climat chaud. Il est ainsi indispensable que la température ne dépasse pas 35° C sous peine de freiner l’activité des levures. Cette régulation se fait en arrosant les cuves avec de l’eau. De même pour éviter un trop grand dégagement de chaleur, les jus sont dilués avec de l’eau lors de la fermentation alcoolique les glucides tels que le glucose; le fructose et le saccharose sont convertis en éthanol et dioxyde de carbone avec production de faible quantité énergie métabolique sous forme d’ATP. Lors de la formation de l’éthanol , le pyruvate CH3COCOO–issu de la glycolyse est d’abord décarboxylé en acétaldéhyde CH3CHO avec libération d’une molécule de dioxyde de carbone CO2, puis réduit en éthanolCH3CH2OH par l’alcool déshydrogénase avec oxydation d’une molécule de NADH en NAD+.
Limite de l’utilisation d’éthanol comme carburant
Les limites au développement de ce type de biocarburant sont essentiellement liées à la concurrence à court terme entre les usages alimentaires et énergétiques des terres agricoles. En effet l’accroissement de la population et de son niveau de vie deviendra vite incompatible avec les objectifs, visant à substituer une partie des carburants fossiles par l’éthanol ceux-ci requièrent de détourner d’importantes surfaces vouées à l’agriculture de subsistance.
L’indice de cétane très faible du bioéthanol entraine une auto inflammation lente. L’indice de cétane d’un carburant est mesuré sur un moteur diesel CFR. Il définit l’aptitude du carburant à s’auto enflammer dans les conditions normale par comparaison au cétane .
La viscosité faible du bioéthanol entraine d’importantes fuites au niveau des pompes et des injecteurs. Ce problème peut être amplifié lorsque le moteur est chaud entrainant ainsi une baisse de sa puissance .
Production d’esters méthylique à partir d’huile végétale
Une transéstérification est la réaction d’un ester sur un alcool pour donner un autre ester. En ce qui concerne le biodiesel c’est principalement la transéstérification de triglycéride par le méthanol (CH3OH) et l’on obtient de l’ester méthylique d’huile végétale(EMHV) et du glycérol (C3H8O). Les molécules plus petites du biodiesel ainsi obtenus peuvent alors être utilisées comme carburant dans les moteurs allumages par compression .
Pour augmenter la vitesse de réaction il faut chauffer le liquide vers 50 c et ajouter une dose de catalyseur (catalyse homogène catalyse solubles dans le milieu réactionnel tels que l’hydroxyde de sodium en solution méthanoïque ou le méthylate de sodium catalyse hétérogène), on peut aussi choisir de laisser simplement réagir sans chauffer, la réaction prenant alors quelques heures. Il faut approximativement 100kg de méthanol pour transéstérifier une tonne d’huile végétale (ester d’acide gras) de colza en présence d’un catalyseur alcalin on obtient alors une tonne d’ester et 100kg de glycérine réutilisable dans l’industrie chimique .
La vitesse de la réaction chimique peut être améliorée par ultrasonification augmentant ainsi le rendement de la transéstérification des huiles végétales et des graisses animales en biodiesel. Ceci permet de changer la production de batch à débit continu et de réduire le cout d’investissement et d’opération .
Impact du dioxyde de carbone CO2
L’homme émet chaque année 24 milliards de tonnes de CO2 dans l’atmosphère. Les émissions massives de ce gaz à effet de serre sont à l’origine du réchauffement climatique.
La combustion des énergies fossiles (pétrole et gaz naturel) conduit à la libération de CO2 dans l’atmosphère, carbone qui était piégé dans le sous-sol depuis des millions d’années (d’où le terme d’énergie fossile). Il provient de la décomposition de la faune et de la flore qui ont vécu sur la Terre auparavant. La consommation de ces hydrocarbures dégage dans l’atmosphère du CO2 qui était sorti du cycle du carbone depuis des millions d’années.
Les biocarburants sont aujourd’hui présentés comme une alternative durable au pétrole. En effet le carbone que l’on retrouve dans le biocarburant (filière huile ou filière éthanol) a préalablement été fixé par les plantes (colza, blé, maïs…) lors de la photosynthèse. Le bilan carbone semble donc, a priori, neutre. Selon le Réseau Action Climat, dans une étude publiée en mai 2006, les résultats de la filière éthanol présentent une économie énergétique limitée, voire négative pour l’éthanol de blé, et le bilan carbone est meilleur que celui des énergies fossiles.
Toujours selon la même étude, la filière oléagineuse est beaucoup plus intéressante surtout en ce qui concerne l’huile pure. En effet, le bilan énergétique ainsi que le bilan carbone sont toujours bien meilleurs quand on adapte le moteur à l’huile végétale pure (moteur Elsbett par exemple) plutôt que d’adapter l’huile végétale (transformation chimique en biodiesel, processus lourd) à des moteurs conçus pour fonctionner avec des dérivés du pétrole.
Biomasse lignocellulosique
La biomasse lignocellulosique représente une des ressources renouvelables la plus abondante sur terre, et certainement une des moins coûteuses. Sa conversion en éthanol à usage carburant devrait permettre de subvenir à une partie des besoins énergétiques, couverts jusqu’à présent essentiellement par les produits dérivés du pétrole, tout en générant de nouvelles opportunités pour le monde agricole .
La ressource de biomasse lignocellulosique provient aussi bien des résidus agricoles et forestiers ou des sous-produits de transformation du bois que de cultures dédiées, qu’il s’agisse de plantes ligneuses ou de plantes herbacées .
La matière lignocellulosique est le constituant principal de la paroi cellulaire des plantes. Elle est la source de carbone renouvelable la plus abondante de la planète. Elle est constituée de trois éléments majeurs qui sont la cellulose, l’hémicellulose et la lignine .
Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : LES BIOCARBURANTS DE PREMIERE GENERATION
I.1. FILIERE BIOETHANOL
I.1.1. Production d’éthanol à partir de la plante sucriere
I.1.2. Production d’éthanol à partir de la plante amylacée
I.1.3. Limite de l’utilisation d’éthanol comme carburant
I.2. FILIERE HUILE VEGETALE ET CES DERIVEES
I.2.1 Production d’ ésters méthyliques à partir d’ huile végétale
I.2.2 Production d’huile végétale hydrotraitée
I.2.3 Limite au développement de cette filière
CHAPITRE.II : LES BIOCARBURANTS DE SECONDE GENERATION
II.1. BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE
II.2. VOIE BIOCHIMIQUE
II.3. VOIE THERMOCHIMIQUE
CHAPITRE.III : LA COMBUSTION DES BIOCARBURANTS
III.1. LA COMBUSTION DU BIOETHANOL
III.2. COMBUSTION DES ESTERS METHYLIQUES
III.2.1 la combustion du palmitate de méthyle
III.2.2 la combustion de l’ oléate de méthyle
CHAPITRE.IV : IMPACT DE LA COMBUSTION DES BIOCARBURANTS SUR L’ENVIRONNEMENT
IV.1. IMPACT DU DIOXYDE DE CARBONE CO2
IV.2. IMPACT DES COMPOSES AZOTES
IV.3. IMPACT DU MONOXYDE DE CARBONE
IV.4. IMPACT DES HYDROCARBURE IMBRULES
IV.5. IMPACT SUR LA BIODIVERSITE
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
