Biocarburants pour le transport Une perspective internationale Pierpaolo

Biocarburants pour le transport Une perspective internationale Pierpaolo Cazzola Agence Internationale de l’Énergie Les biocarburants, le passage nécessaire de l’agriculture à l’industrie Paris, 18 octobre 2005

L'Agence Internationale de l'Énergie Un organisme coordonné créé en 1974 dans le cadre de l'OCDE …la France a rejoint l'agence en 1993 Piliers historiques • Faire partager par les gouvernements des États membres les meilleures pratiques de politique énergétique (sécurité d'approvisionnement, efficacité énergétique, protection de l'environnement) • Gestion des stocks stratégiques et préparation des crises • Diversification (géographique et énergétique) Activités principales • • Analyse du marché petrolier (Oil Market Report) Statistiques (Monthly Oil Statistics, Indicateurs énergétiques, émissions de CO 2…) Perspectives, modélisation (World Energy Outlook) Veille technologique • référence et centre de coordination pour la collaboration entre groupes de recherche nationaux dans le secteur des technologies énergétiques • expertises spécifiques (les biocarburants, l’hydrogène, le stockage du carbone) • Études politiques d’efficacité énergétique • consommation des appareils en veille, éclairage, transports • Revues de politiques nationales • Collaboration avec les "pays non membres"

Présentation • Situation actuelle • Coûts et bénéfices des biocarburants • • • Filières de fabrication des biocarburants Potentiel de réduction des gaz à effet de serre Compatibilité avec les véhicules, autres effets environnementaux Coût de production, comparaison avec les prix de l'essence et du diesel Coût de réduction des gaz à effet de serre associés à l'utilisation des biocarburants • Demande de disponibilité de terres par unité d'énergie livrée par les biocarburants • Potentiel disponible de terres pour la production de biocarburants • Politiques courantes et objectifs • Conclusions

La situation actuelle Les biocarburants contribuent à environ 1% de la consommation mondiale de combustibles pour le transport Les deux types de biocarburants pour le transport les plus répandus sont l'éthanol et le biodiesel Éthanol • production mondiale estimée à 46 milliards de litres (fin 2005), dont 80% (0, 78 EJ) pour le biocarburant • Principaux producteurs: • Brésil (40%), US (40%) et Europe (7%) Biodiesel • 3 milliards de litres (0, 1 EJ), produits principalement en Europe La croissance du prix du pétrole, combinée à l'importance accrue du débat sur le changement climatique a suscité un vif intérêt pour les biocarburants, qui peuvent offrir une contribution importante à la solution des deux problèmes

Coûts et bénéfices des biocarburants Les coûts des biocarburants peuvent être identifiés à partir d'une analyse de la productivité agricole, des technologies, du type des matières de base et des nécessités de transport. D'autres aspects, concernant les coûts mais surtout le bénéfices, sont bien plus difficiles à quantifier Bénéfices Coûts • Réduction des importations de pétrole (sécurité énergétique) • Réduction des émissions des gaz à effet de serre • Réduction de la pollution atmosphérique • Meilleure performance des véhicules • Contribution au développement rural • Réduction des déchets solides (biomasse, huiles végétales) • Effet positif sur la balance commerciale (production nationale) • Possibilité d'augmentation des prix des carburants • Modifications des véhicules • Augmentation de certains polluants atmosphériques • Augmentation des prix des produits agricoles • Impacts environnementaux sur la biodiversité, diffusion des engrais et des pesticides dans la nature Il est possible que les prix du marché de l'énergie ne reflètent pas la réalité de manière adéquate

Filières de fabrication de biocarburants (1) Filières traditionnelles Biodiesel (vegetable oil methyl esters, VOME; fatty acid methyl esters, FAME) Éthanol

Filières de fabrication de biocarburants (2) Nouvelles filières: biocarburants à partir de la cellulose Pas de production commerciale Méthode thermochimique (exemple: conversion Fischer-Tropsch, Biomass To Liquids, BTL): phase expérimentale (EU) Choren Industries (Allemagne), usine de production de BTL (démonstration) diesel est prévue pour 2007 (15000 tonnes/an), autres projets dans d'autres pays Méthode biochimique: phase de démonstration (Canada, USA) Iogen (Canada), capacité de 3 à 4 millions de litres d’éthanol par an à partir de résidus agricoles (paille), environ 15000 tonnes/an

Potentiel de réduction des gaz à effet de serre Émissions "Well to Wheel, WTW" (du puits à la roue), qui prennent en compte le cycle de vie du combustible, de sa production à sa consommation finale Les estimations peuvent varier considérablement en fonction • des technologies employées • de l'utilisation d'engrais • des crédits d'émission liés aux produits associés (e. g. glycérine, électricité…) • des facteurs d'émission (larges incertitudes pour N 2 O issu de l'agriculture) Parmi le filières traditionnelles… • la canne à sucre permet une plus grande réduction par km • le biodiesel est plus efficace que l'éthanol dérivé de l'amidon (maïs, blé) Les nouvelles filières sont très prometteuses, avec des valeurs d'émission par km qui, d'après certaines estimations, peuvent être négatives

Coûts de production des biocarburants Pétrole à 30$/bbl, 1€=1, 2$ Seul l'éthanol produit à partir de la canne à sucre est compétitif avec les coûts du produit pétrolier correspondant (l'essence) Pétrole à 60$/bbl, 1€=1, 2$ L'éthanol produit aux États Unis à partir du maïs (notamment la production des usines récentes de grande capacité) devient compétitif La production de biodiesel et éthanol en Europe reste plus chère que les produits pétroliers correspondant À moyen terme (coûts correspondant aux meilleures estimations actuelles), les nouvelles filières semblent compétitives. Le biodiesel (technologie bien connue) ne semble pas avoir le même potentiel Le coût des biocarburants traditionnels produits en Europe est sensiblement supérieur (le double) par rapport aux coûts de production dans des pays en développement

Compatibilité avec les véhicules, autres effets environmentaux Les biocarburants permettent de contourner les barrières traditionnelles à l'entrée parce qu'il sont des combustibles liquides et peuvent être mélangés avec les combustibles fossiles Éthanol mélangé à l'essence • indice d'octane de 120 (IOR, essence 95 -98) • mélanges E 5, E 10 pas de changements importants • mélanges supérieurs moteurs modifiés véhicules flex-fuel quelques incompatibilités (certains métaux et élastomères) • augmentation des COVs (volatilité) et des NOx (émissions agricoles) • réduction des émissions de CO (oxygènate) § Éthanol mélangé au diesel • bas indice de cétane, l'éthanol doit être utilisé avec des émulsifiants • émissions réduites, spécialement pour les particules § Biodiesel • il peut être mélangé au diesel sans aucune restriction • il ne contient pas de soufre • pouvoir calorifique légèrement plus bas par rapport au gazole, meilleures propriétés lubrifiantes • émissions réduites de CO, particules, COVs, légèrement augmentées pour les NOx

Coûts de réduction des gaz à effet de serre 30$/baril • Réduction des GES à coût négatif pour le diesel (meilleure efficacité des moteurs par rapport à l'essence) • Canne à sucre autour de 30 -35 €/tonne CO 2, avec un grand potentiel de réduction (85 -90% par rapport à essence et diesel) 60$/baril • Coût de réduction des émissions négatif pour la canne à sucre • Biodiesel (EU) autour de 120 €/tonne CO 2 • Maïs (US): incertitudes quant au potentiel de réduction de CO 2 (débat ouvert), coût compétitif Fort potentiel pour les nouvelles filières, à moyen terme

Production de combustibles par hectare Filières traditionnelles • La production de biodiesel demande une disponibilité de terres 2 à 3 fois supérieure, à parité d’énergie délivrée dans le biocarburant, par rapport à l’éthanol • Pas de surfaces agricoles nécessaires pour produire du biodiesel produit à partir des huiles végétales usagées • La canne à sucre permet la plus grande production par hectare OGM? Nouvelles filières • La production de biocarburants BTL (pas de données) nécessite un procédé intensif en termes d’utilisation d’énergie (Fisher-Tropsch), mais il peut utiliser des déchets de bois, qui peuvent réduire sensiblement la demande de terres • La production de combustibles à partir de la cellulose par voie biochimique est très dépendante du type de récolte (switchgrass, peuplier, autre). Elle peut aussi être obtenue à partir des déchets agricoles et peut bénéficier des recherches sur les OGM

Évaluation du potentiel disponible Long terme Les estimations à long terme (2050 ou 2100) sont conditionnées par d'importantes incertitudes • • • taux de croissance de la productivité agricole croissance de la population variation de l'apport calorifique par habitant évolution de la demande des biens dérivés de la production agricole hypothèses sur le changement d'utilisation des terres La difficulté augmente si on distingue potentiel technique et économique Horizon 2020 Une étude (Johnson, 2002), qui prend en compte • production probable de canne à sucre • demande compétitive (sucre) • viabilité économique estime que la production d'éthanol à partir de la canne à sucre peut atteindre 6 EJ (1018 J) et satisfaire, en 2020, 10% de la demande d'essence et 3% de la demande de gazole La canne à sucre est actuellement cultivée en Amérique latine, Inde, Chine, Asie du sud-est et dans certains pays d'Afrique…

Politiques gouvernementales récentes: quelques exemples EU 2010: 5. 75% du combustible moteurs (environ 0. 7 EJ), phase-in en 2005 (2%) imposition différenciée US 2012: obligation d'approvisionner environ 1 EJ d'éthanol (phase-in 2006, 0. 5 EJ) obligation pour l'éthanol dérivé de la cellulose pour 2016 "procurement programs", E 20 obligatoire au Minnesota, imposition différenciée Canada E 5 obligatoire à partir de 2007 dans la province de l'Ontario Japon E 3 en 2004, E 10 (objectif) pour 2008 (0. 3 EJ environ), avec des biocarburants importés (dialogue avec le Brésil) Inde E 5 obligatoire dans plusieurs régions, peut-être tout le pays Chine E 10 obligatoire dans 5 provinces et 27 villes (2005), dialogue avec le Brésil pour l'importation d'éthanol Colombie E 10 obligatoire en 2005 Pakistan E 10 obligatoire était en discussion au mois de Mars 2005 Thaïlande Collaboration avec le Japon, volonté d'accroître sensiblement sa propre production d'éthanol Ukraine Industrie de l'éthanol en sensible croissance …

Conclusions (1) • La production de biocarburants s'est sensiblement accrue et est poursuivie par nombreux gouvernements (sécurité énergétique, compétitivité avec le pétrole à 60 $/baril, réductions des gaz à effet de serre, développement rural) • Une croissance maintenue peut permettre d'atteindre les objectifs fixés par les pays OCDE et non OCDE • L'objectif de remplacer une partie des combustibles fossiles semble plus simple à atteindre Source: F. O. Lichts pour l'éthanol que pour le biodiesel, notamment pour le rapport entre production d'énergie et besoins de terres agricoles • Le coût des biocarburants traditionnels produits dans les pays de l'OCDE est sensiblement supérieur (le double) par rapport aux coûts de production dans certains pays en voie de développement

Conclusions (2) • Actuellement, le biocarburant qui offre les meilleures réductions d'émissions de gaz à effet de serre et, en même temps (!), les coûts les plus réduits, est l'éthanol produit au Brésil à partir de la canne à sucre. D'autres pays présentent aussi un potentiel important de production • La majorité des pays semble pouvoir produire une certaine quantité de biocarburant, et l'objectif de remplacement de 10% des combustibles fossiles utilisés pour le transport semble raisonnable (l'éthanol peut contribuer substantiellement pour remplacer l'MTBE avec l'ETBE) • Étant données les différences potentielles et les coûts de production, une augmentation du commerce des biocarburants (notamment pour l'éthanol dérivé de la canne à sucre) est souhaitable. Il pourrait devenir important déjà à court terme • Moyen terme: fort intérêt pour les nouvelles filières (éthanol à partir de la cellulose, BTL, bio-crude