1 ère édition ARA DOCUMENT D ORIENTATION SUR LES BIOCARBURANTS 2011

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1 1 ère édition ARA DOCUMENT D ORIENTATION SUR LES BIOCARBURANTS 2011

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3 SOMMAIRE 1. Résumé exécutif 2. Introduction et contexte 2.1 Contexte 2.2 Qu est-ce qu un biocarburant? 2.3 Transport: un secteur clé 2.4 Biocarburants actuels et avancés 2.5 Durabilité et certification 2.6 Industrie des biocarburants 2.7 Intérêt pour les Pays d Afrique et autres Pays en Développement 3. Incidence sur les consommateurs 4. Stockage, distribution, commerce de détail 5. Guide qualité 3.1 Biodiesel 3.2 Ethanol 6. Recommandations détaillées de l ARA 7. Annexes - disponibles sur internet (i) Rapport CONCAWE 3/08, Guide pour la manutention d essence à moteur contenant jusqu à 10% v/v d éthanol (ii) Rapport CONCAWE 8/09, Analyse documentaire sur la Volatilité et la Performance des Mélanges Ethanol/ Essence sur la Conduite des Véhicules a Literature Review (iii) Rapport CONCAWE 9/09, Guide pour la manutention et le mélange de EMAG 3

4 1 Résumé exécutif Ce document d orientation n a pas pour objectif de déterminer la rentabilité des biocarburants dans un pays africain donné, mais de fournir un cadre général pour l évolution des biocarburants en Afrique. Son but est notamment de proposer des systèmes de manutention adéquats pour ces carburants afin de minimiser les risques pour la santé et la sécurité de la population dans son ensemble, ainsi que le risque de contamination du carburant en raison d une mauvaise gestion des carburants liquides. Avant toute introduction des biocarburants sur un marché, l ARA recommande vivement de lancer des campagnes de sensibilisation globales et une formation spécifique, destinées à la fois au grand public et au commerce de distribution et de vente au détail des carburants. De nombreux problèmes opérationnels et de qualité des produits peuvent être évités grâce à ces méthodes «douces». La production de biocarburants (une source d énergie biodégradable produite à partir de sources renouvelables) est relativement facile à mettre en place, et elle crée de nouveaux emplois aussi bien dans les pays producteurs que dans les pays consommateurs, réduit la facture d importation de pétrole, et peut soutenir le développement du secteur agricole d un pays ainsi que l ensemble de son développement économique. Cependant, les avantages sociaux obtenus par l utilisation des biocarburants dans le secteur des transports (comme l amélioration de la sécurité énergétique, le développement rural, la réduction des gaz à effet de serre - GES), dépendent de la manière dont la biomasse est cultivée et transformée en biocarburants, c est-à-dire du système des biocarburants dans son ensemble. La production de biocarburants requiert souvent une intervention massive du gouvernement, sous forme de politiques d encouragement de la consommation et de subventions financières pour soutenir les producteurs. L utilisation de biocarburants peut également nécessiter des investissements dans des véhicules, des installations de stockage et des systèmes de distribution. Dans de nombreuses régions d Afrique, l humidité du climat crée des problèmes supplémentaires pour la manutention de l éthanol qui est un produit très soluble. Le Brésil a cependant clairement montré que de tels problèmes pouvaient être surmontés avec des procédures de manutention et de contrôles appropriées. Le développement d une industrie des biocarburants dans un pays est susceptible de faire augmenter le prix des denrées alimentaires et le prix des terres. L AIE a fait savoir que la corrélation entre l économie des secteurs agricole et pétrolier était tellement compliquée qu elle introduisait une grande incertitude dans les analyses coûts/ bénéfices du développement d une industrie des biocarburants, même dans le cas de projets spécifiques. Les avantages pour les économies de pays en développement dépassent peut-être les coûts, mais les conditions qui déterminent l équilibre sont différentes dans chaque pays. En conséquence, les projets de production de biocarburants doivent être considérés au cas par cas et appréciés à l aune de la situation: les conditions économiques, le climat, la disponibilité de la terre et de la main d œuvre, la taille du marché, l infrastructure de stockage et de distribution, ainsi que les caractéristiques de la flotte automobile. La biomasse est une ressource renouvelable mais limitée qui, même dans les scénarios optimistes, et compte tenu de la technologie actuelle, ne pourrait couvrir qu une modeste fraction des besoins énergétiques du monde. Si la réduction des gaz à effet de serre (GES) est l objectif premier, alors les instruments de politique gouvernementale doivent veiller à ce que la biomasse soit utilisée lorsqu elle permet d optimiser la prévention d émissions de GES dans toute la chaîne d approvisionnement, ou lorsqu elle représente la meilleure alternative possible au remplacement de produits à forte intensité carbonique. Cela ne peut être atteint qu en évaluant et comparant les différentes manières d utiliser les bio-ressources disponibles. Cellesci peuvent varier d un pays à l autre et d une région à l autre. 4 ARA BIOFUEL

5 La réduction des émissions de GES constitue la principale incitation à la croissance des biocarburants. Il est donc primordial de s assurer que ces biocarburants, qui sont encouragés (et souvent subventionnés par les gouvernements) conduisent réellement à des réductions substantielles des émissions de GES. Cela requiert des méthodologies d évaluation de «l empreinte GES» des biocarburants au cours de leur cycle de vie, transparentes et conventionnelles. Des biocarburants bien élaborés peuvent en effet permettre de réduire les émissions polluantes des carburants conventionnels. Selon l ARA, l élément déterminant pour atteindre de faibles niveaux d émissions est de produire, de manière durable, des composants de bonne qualité pour le mélange, puis de mélanger et distribuer les produits finis de manière à préserver leur qualité jusqu au consommateur. Dans certains cas, la production de biocarburants nécessite le défrichement de terres riches en carbone, ce qui peut réduire pour des décennies, voire inverser, tous les bénéfices de réduction des émissions de GES attendus d un système de biocarburants. Pour évaluer ces incidences de façon réaliste, il convient d apprécier la performance de biocarburants précis, et d évaluer également les impacts plus généraux du processus de production de biocarburants. Comme l indique l Organisation pour l Alimentation et l Agriculture des Nations Unies(i), la production de biocarburants comprend à la fois des opportunités et des menaces pour la sécurité alimentaire et l environnement. Afin de gérer efficacement l impact sur la sécurité alimentaire, l établissement de politiques publiques spécifiques pour la production et la consommation de biocarburants est nécessaire. et transparent, comme celui actuellement développé par la Table Ronde sur les Biocarburants Durables (Roundtable on Sustainable Fuels RSB)(ii), ou ceux en cours de discussion au sein des groupes de travail de l ISO (International Standards Organisation Organisation Internationale de Normalisation) ou du CEN (Comité Européen de Normalisation)(iii). Un tel système doit inclure, au minimum, une évaluation équitable et complète de l empreinte GES des biocarburants, des assurances sur la disponibilité des denrées alimentaires et la concurrence avec les cultures alimentaires, et une évaluation des enjeux environnementaux et sociaux associés à leur production. Ce n est que par ce processus que la durabilité des systèmes de biocarburants pourra être correctement évaluée. L ARA prend note également des travaux menés pour apprécier le bilan des émissions de gaz à effet de serre (GES) de la bioénergie (iv), et les effets éventuels, directs et surtout indirects, d un changement d affectation des sols (iluc - pour Indirect Land Use Changes) associé à la culture de matières premières de biomasse. Ces discussions se déroulent à l échelle mondiale, et l ARA attend les prochains développements dans ce domaine. (i) FAO (2008) Situation en matière d Alimentation et d Agriculture (ii) (iii) www. cen. eu/ cen/ Sectors/ Sectors/ UtilitiesAndEnergy/Fuels/Pages/Sustainability.aspx (iv) Institut pour l Ecologie Appliquée, Division de l Energie et du Climat Darmstadt, Allemagne, document de travail daté de juin 2010: «le facteur «iluc» comme moyen de couvrir les risques d émissions de GES liés aux changements indirects d affectation des sols.» L ARA soutient l élaboration, l adoption définitive et la mise en œuvre par les gouvernements d un système de certification reconnu sur le plan international, accepté 5

6 Recommandations détaillées sur les procédures de manutention et de contrôle pour les biocarburants et l éthanol en Afrique Les recommandations sont détaillées dans la Section 6, mais peuvent être résumées comme suit: Biocarburants un niveau maximal de 7% d esters méthyliques d acides gras (EMAG) en volume lors du mélange avec du diesel à base de pétrole (B7) la qualité du EMAG et des mélanges de biodiesel doit être étroitement surveillée tout au long de la chaîne d approvisionnement, car la qualité du biodiesel se modifie avec le temps, et ceci est inhérent à la nature de ce carburant. Les conditions de stockage, en particulier la température, ainsi que l exposition à l eau et à l oxygène (naturellement présent dans l air ambiant), influencent le taux d oxydation. L ajout d additifs antioxydants peut permettre de ralentir le processus de dégradation et améliorer la stabilité du carburant, mais il faut veiller à choisir le bon type d antioxydant et en utiliser la bonne quantité afin d obtenir une efficacité maximale. la teneur en acide des mélanges de biodiesel qui sont stockés doit être surveillée, y compris dans les stations-service: c est un indicateur de la dégradation du carburant. La présence d acides dans le carburant peut endommager les systèmes d injection et autres composants métalliques, notamment les bacs de stockage. le biodiesel ne doit pas être transporté par pipeline multiproduits. les fournisseurs de carburant doivent mesurer le point d inflammabilité du EMAG avant mélange avec le diesel fossile. Le point d inflammabilité du composant pétrolier étant nettement inférieur, il n est pas possible de se fier à la mesure du point d inflammabilité du mélange pour indiquer la présence de méthanol. Le point d inflammabilité est un paramètre essentiel de sécurité, et il est important de tenir dûment compte du point d inflammabilité du EMAG pour la manutention ainsi que pour la classification des dangers dans le transport. vraisemblablement en raison de l oxydation du carburant et de la croissance microbiologique, les mélanges de biodiesel peuvent encrasser et finir par obstruer les filtres à carburant, qui représentent la dernière «ligne de défense» pour assurer la distribution d un carburant adapté à l usage prévu au véhicule du consommateur. Les filtres doivent pour cette raison être en bon état et remplacés dès lors qu ils sont obstrués, avant de reprendre les livraisons de produits. le biodiesel doit être consommé dans un délai de SIX MOIS afin d éviter toute détérioration du produit. attention à la possibilité de combustion spontanée, sous certaines conditions, de chiffons saturés de EMAG. 6 ARA BIOFUEL

7 Essence contenant des mélanges d éthanol les mélanges d éthanol doivent avoir en permanence des propriétés uniformes pour garantir une qualité constante. livraisons de carburant, il convient de prendre en compte une marge supplémentaire de pression de vapeur, afin de garantir que les carburants commercialisés ne dépassent pas les spécifications de pression de vapeur à la station-service. les procédés de fermentation peuvent produire de petites quantités de méthanol. Certains pays en exigent une petite quantité comme dénaturant, mais le méthanol a des effets néfastes, la quantité utilisée doit donc être minimisée. l eau contenue dans le carburant peut favoriser la corrosion et la croissance microbienne. L eau peut se diffuser dans l éthanol pendant la production, ou par la condensation qui s opère pendant la distribution et le stockage du carburant. Si la teneur en eau est trop élevée, une séparation des phases peut se produire après mélange avec l essence. Avec de l eau non dissoute dans la tuyauterie d alimentation en carburant, le moteur risque de tourner de manière inégale ou de caler. le carburant contaminé avec de l eau ne doit pas être vendu aux consommateurs l éthanol pur a une pression de vapeur nettement plus faible (15-20 kpa) que l essence moteur. Cependant, lorsqu il est mélangé à l essence, des interactions intermoléculaires augmentent la volatilité du mélange hydrocarbures-éthanol, notamment lorsque les concentrations d éthanol sont faibles. Pour les les mélanges d éthanol doivent être clairement étiquetés lors de la distribution à la pompe. les mélanges contenant plus de 10% d éthanol ne doivent être utilisés que par des flottes dédiées ou des véhicules adaptés. les normes du CEN doivent être utilisées pour apprécier la qualité de l éthanol, et de l essence contenant des mélanges d éthanol, tout au long de la chaîne d approvisionnement. afin d éviter la corrosion et la croissance microbienne, la mesure et le contrôle du niveau de l eau doivent être soigneusement effectués à chaque étape de la chaîne d approvisionnement. Le carburant contaminé avec de l eau ne doit pas être vendu aux consommateurs l essence contenant des mélanges l éthanol doit être consommée dans un délai de SIX MOIS afin d éviter toute détérioration du produit. l éthanol ou l essence contenant des mélanges d éthanol, ne doit pas être transportée dans un pipeline multiproduits. 7

8 2 Introduction et Contexte 2.1 Contexte La forte hausse des prix du pétrole, le caractère «fini» des combustibles fossiles, les inquiétudes sur la sécurité des approvisionnements, les préoccupations environnementales croissantes ainsi que les objectifs d émission de dioxyde de carbone (CO2), ont encouragé la recherche de nouvelles sources d énergie renouvelables. Les biocarburants, carburants issus de la biomasse, peuvent constituer une alternative intéressante. L activité de biocarburants a augmenté très rapidement ces dernières années, alimentée par les facteurs mentionnés ci-dessus et par les politiques gouvernementales visant à encourager la production et la consommation de carburants provenant de sources renouvelables. Les biocarburants sont populaires car un grand nombre de personnes considèrent qu ils sont plus propres que les carburants fossiles (voir cependant la section 2.5 Durabilité et Certification) et parce qu ils soutiennent le secteur agricole, même si leur développement peut entraîner la hausse des prix des denrées alimentaires. Contrairement à la production de carburants traditionnels, où le développement de nouveaux projets se caractérise par de longs délais de mise en œuvre et nécessite des investissements considérables, les usines de biocarburants sont relativement petites, peu coûteuses, et peuvent être mises en production relativement rapidement. Pour les économies en développement, il s agit là d une opportunité pour augmenter leur autosuffisance dans le secteur de l énergie. 2.2 Qu est-ce qu un biocarburant? Un biocarburant est un carburant biodégradable produit à partir de sources renouvelables. Tout combustible avec une teneur minimale de 80% de matériaux dérivés d organismes vivants récoltés dans les 10 années précédant la fabrication peut être classé comme biocarburant. Les biocarburants sont produits à partir de la biomasse qui comprend de la matière organique disponible, renouvelable, comme les résidus forestiers et de scierie, les cultures et résidus agricoles, le bois, les déchets d origine animale, les résidus des exploitations d élevage, les plantes aquatiques, les arbres et les plantes à croissance rapide, et la portion organique des déchets municipaux et industriels concernés. Les plantes les plus adaptées à la production d énergie sont généralement celles qui poussent vite et produisent des matières ligneuses qui peuvent être facilement brûlées, comme le saule, l eucalyptus et le miscanthus ; celles qui produisent des huiles à forte valeur calorifique, comme les huiles de soja, de palme, de tournesol, de colza et de ricin ; ou celles qui ont une forte teneur en sucre suceptible d être fermenté. La culture du jatropha pour les biocarburants est devenue populaire récemment, car cette plante peut être cultivée sur des terres qui ne sont normalement pas considérées comme cultivables. Ses rendements, cependant, se révèlent variables. L éthanol est un alcool produit par la fermentation biologique d hydrates de carbone provenant de matières végétales. Il peut être utilisé directement dans les voitures conçues pour fonctionner à l éthanol pur (éthanol hydraté, avec habituellement une teneur en eau d environ 5%), ou mélangé à de l essence (jusqu à 25%) pour faire du «gasohol». C est de l éthanol déshydraté (anhydre) qui est nécessaire pour le mélange avec l essence. Habituellement, aucune modification du moteur n est nécessaire pour utiliser de l éthanol mélangé, et il peut être utilisé comme un additif améliorant l indice d octane et réduisant la pollution dans l essence sans plomb, en lieu et place d additifs chimiques comme le MTBE ou le manganèse. Le Brésil est à l heure actuelle l unique pays qui utilise l éthanol pour remplacer à 100% l essence et les mélanges. Dans tous les autres pays ou les biocarburants sont utilisés, l éthanol est mélangé à l essence dans des proportions variables. Le biodiesel est un carburant synthétique semblable au diesel produit à partir d huiles végétales, de graisses animales ou de graisses de cuisson recyclées. Il peut être utilisé directement comme carburant, ce qui nécessite quelques modifications du moteur, ou mélangé avec le diesel pétrolier et utilisé dans les moteurs diesel avec peu ou pas de modifications. Le biodiesel est typiquement 8 ARA BIOFUEL

9 obtenu par un procédé chimique appelé transestérification qui produit des esters méthyliques (EMAG) et de la glycérine, un sous-produit précieux utilisé dans les savons et autres produits. Ce qui précède suggère deux «méthodes» possibles pour introduire les biocarburants dans le transport : i) Les carburants traditionnels 2.3 Transport: un secteur clé Le transport consiste à transporter des personnes et des marchandises dans des véhicules, l espace et le poids jouant un rôle important. La forte densité énergétique des carburants liquides, biocarburants compris, est donc une caractéristique essentielle et, à ce jour, aucune source alternative d énergie non-liquide n a pu approcher cette densité énergétique. Une autre réalité fondamentale est que de larges flottes de véhicules et d infrastructures d approvisionnement sont déjà en place, et que cellesci ne peuvent être changées ou remplacées du jour au lendemain (ni même dans une période de temps bien plus longue). La chaîne d approvisionnement existe et doit continuer sans perturbations, même mineures, afin de ne pas interrompre l activité économique. Le renouvellement de la flotte de véhicules conventionnels, en particulier dans les pays émergents, peut nécessiter une longue période et peut être très coûteuse. Le biocarburant idéal pour le transport sera donc un liquide d une densité énergétique maximale, comme son homologue le carburant fossile classique. Il sera également fongible avec les hydrocarbures pour rendre possible un mélange en diverses proportions sans créer de problème majeur dans les infrastructures de distribution ou les véhicules. Et l on en revient là encore aux liquides avec des molécules semblables aux hydrocarbures. En outre, ces bio-composants auront, tout au long de leur vie, un bilan de gaz à effet de serre favorable par rapport aux carburants issus des hydrocarbures, l évaluation étant basée sur l énergie. De plus, les biocarburants ne devraient pas nécessiter une infrastructure de fabrication trop coûteuse et complexe. L optimisation de la chaîne d approvisionnement du carburant pour répondre à ces exigences rétrécit considérablement les options d utilisation du biocarburant. Si les biocarburants doivent faire partie des carburants traditionnels, ils devront être conformes aux exigences des carburants destinés au transport, et pouvoir être utilisés sans nécessiter de modification des véhicules. Les carburants contenant des biocarburants sont désormais courants sur de nombreux marchés : les exemples en sont l essence contenant 5% et 10% d éthanol (E5 ou E10 respectivement), et le diesel contenant jusqu à 5% de biocarburant (B5). Ces carburants sont actuellement vendus au détail comme carburants standards sur de nombreux marchés. Les nouveaux véhicules à technologie «flex fuel» pourraient permettre l intégration de biocarburants à concentration plus élevée au sein de la chaîne du carburant, car ils sont capables d accepter une teneur en biocarburant de 0 à 100%. ii) Marchés de niche Dans ce cas, des carburants ayant des propriétés ou des avantages particulièrement attractifs peuvent être utilisés, même s ils ne peuvent être présentés comme carburants standards. Les exemples sont l E85 (essence contenant jusqu à 85% d éthanol), le biodiesel pur (B100), et des mélanges de graisses végétales ou animales nonhydrogénées car ces dernières ne sont pas compatibles avec la totalité de la flotte de véhicules et pourraient nécessiter des véhicules spécialement adaptés. Un autre exemple est le DME (diméthyléther). C est un un carburant diesel qui peut être produit à partir de sources de biomasse présentant de gros avantages en terme d émissions (combustion propre et faibles émissions polluantes) mais il est gazeux à température ambiante et nécessite donc un système de livraison dédié comme le GPL. Des exemples de marchés de niche pour ces carburants sont les flottes «captives» de bus et de transport industriel, ou des véhicules de tourisme spécialement adaptés (dans le cas de l E85). 9

10 2.4 Biocarburants actuels et avancés (v) L éthanol et le biodiesel élaborés à partir de cultures vivrières sont souvent appelés biocarburants «de première génération» ou «de la génération actuelle», par opposition aux options futuristes (biocarburants «de nouvelle génération» ou «avancés»). La plupart des biocarburants actuels sont obtenus à partir de cultures vivrières qui n ont pas été initialement développées pour la production d énergie. Dans de nombreux cas, au cours de la fabrication, seule une partie de la plante est utilisée pour fabriquer du carburant, laissant de grandes quantités de matières qui peuvent être utilisées, par exemple, pour l alimentation, le fourrage ou la production d énergie. La recherche de biocarburants avancés est donc motivée par le désir d élargir la gamme des plantes, algues comprises, qui peuvent être utilisées, et de maximiser la production de biocarburant pour une parcelle de terre donnée tout en tenant compte des ressources en eau. Actuellement, une partie de la recherche de pointe dans le domaine des biocarburants porte sur la production de biocarburants à partir de micro-algues et d éthanol à partir de résidus ligno-cellulosiques. Les recherches sur la production de biocarburants de seconde génération se concentrent sur la biomasse ligno-cellulosique, c est-à-dire le bois, un large éventail de plantes «ligneuses» telles les graminées à croissance rapide, ainsi que des déchets comme la paille. Il existe deux directions principales : i) La première transforme la cellulose et l hémicellulose en sucres fermentescibles à partir desquels l éthanol ou d autres alcools peuvent être produits. ii) La seconde synthétise des molécules après gazéification de la biomasse en «syngaz» (gaz de synthèse). Le procédé est semblable à celui qui est appliqué au gaz naturel et au charbon pour produire des carburants liquides (procédé Fischer-Tropsch). Une gamme de composés comme le méthanol, le diméthyléther et le diesel de synthèse (ce dernier connu sous le nom de «BTL» pour «Biomass to Liquids») peut être produite. Il est également possible de produire du méthane ou de l hydrogène de cette manière. Bien que ces procédés nécessitent de l énergie, l essentiel de cette énergie peut être fournie sous forme de biomasse, de telle sorte que les carburants finaux auront une très faible empreinte carbone. (v) Biocarburants, durabilité et industrie pétrolière. IPIECA ARA BIOFUEL

11 PRODUCTION DE BIOCARBURANTS DE PREMIERE ET DE SECONDE GENERATION Comme pour les combustibles fossiles, l énergie tirée des composants des biocarburants provient de leur teneur en carbone et hydrogène. Dans les biocarburants, le carbone provient de la biomasse cultivée et donc de la conversion du CO2 atmosphérique par la plante d origine. Lorsque le carburant est brûlé, le carbone est retransformé en CO2 et le cycle est terminé. En théorie, le carbone n est ni ajouté ni enlevé de l atmosphère. L on pourrait donc conclure que les biocarburants sont totalement «neutres en carbone». En pratique cependant, ce n est pas le cas, car il faut de l énergie pour faire pousser les cultures, effectuer la récolte et fabriquer des biocarburants. Une partie de cette énergie provient souvent de sources non renouvelables comme les combustibles fossiles. D autres gaz à effet de serre (GES) peuvent être émis à différents stades du processus, en particulier du N2O, un GES puissant émis par les champs cultivés. 11

12 2.5 Durabilité et certification Les biocarburants résonnent comme la promesse d une sécurité énergétique améliorée, de développement rural et de réduction des émissions de CO2. Cependant, la discussion ci-dessus le met en évidence et la validité de ces déclarations dépend dans une large mesure de la manière dont les biocarburants sont produits. Pour être un succès, les biocarburants doivent être durables selon les normes sociales, économiques et environnementales en vigueur. Compte tenu de l émergence d un marché international des biocarburants, un système de certification pouvant être appliqué mondialement et imposé par les gouvernements constituera un cadre essentiel pour soutenir ce marché. D une manière générale, les producteurs de biocarburants certifieraient leur biocarburant tandis que les fournisseurs de carburant utiliseraient ces certificats des producteurs de biocarburants pour prouver leur conformité. La réduction des émissions de GES, principalement le CO2, est un des principaux moteurs de la croissance de l industrie des biocarburants. Il est donc primordial de s assurer que ces biocarburants, qui sont encouragés (et souvent subventionnés par les gouvernements) conduisent réellement à des réductions substantielles des émissions de CO2. Cela requiert des méthodologies transparentes, convenues à l échelle mondiale, d évaluation de «l empreinte carbone» des biocarburants au cours de leur cycle de vie. Les impacts environnementaux et sociaux potentiellement indésirables doivent également être abordés. Cela nécessite un accord sur les principes généraux à respecter, après examen minutieux de la manière dont ces principes peuvent être gérés pour le mieux au niveau macro (par des accords internationaux), et au niveau micro par des régimes de durabilité, dont beaucoup sont en cours d élaboration. Au nombre des initiatives dans ce domaine figurent la Table Ronde sur les Biocarburants Durables (RSB pour Roundtable on Sustainable Biofuels) ainsi que les groupes de travail de l ISO et du CEN. Dans de nombreux cas, sinon tous, les questions soulevées s appliquent non seulement aux biocarburants mais également au secteur agricole dans son ensemble, et même parfois au secteur forestier, avec notamment la production alimentaire. Réduire les questions soulevées au secteur des biocarburants, qui ne représentera jamais plus qu une faible proportion de l agriculture, serait en effet totalement inefficace. L un des enjeux consiste donc à s assurer que les principes et les règles sont admis et respectés par tous. Les aspirations des pays producteurs en termes de développement rural doivent également, au moment de l élaboration de ces principes et règles, être pleinement prises en compte. 12 ARA BIOFUEL

13 Ces besoins divers sont regroupés sous le terme générique de «durabilité» et plusieurs gouvernements, institutions et organismes internationaux travaillent sur des systèmes de certification pour évaluer la durabilité des biocarburants. Ils travaillent également sur des systèmes de vérification pour s assurer du respect des mandats, et de la mise en place dans toute la chaîne d approvisionnement d un système de gestion vérifiable ainsi que d un système d assurance. Elaborer des systèmes de certification est une mission longue et difficile, mais certains aspects peuvent être traités directement par des règles auxquelles doivent se conformer les producteurs et les divers acteurs de la chaîne d approvisionnement. Certaines des aspirations ne peuvent être satisfaites de manière réaliste que par des efforts coordonnés sur le plan national et international. Pour l ARA, si les biocarburants sont amenés à jouer un rôle significatif sur le marché, alors ils doivent être produits de manière durable, et l utilisateur final doit également être assuré que les biocarburants incorporés dans les mélanges de carburants ont été produits de manière durable. Il ressort de ces principes qu il est nécessaire d instaurer des systèmes permettant de veiller au respect des règles. Afin que ces systèmes améliorent les normes de production durable de biocarburant, ils doivent être largement disponibles, reconnus comme des indicateurs fiables du caractère durable des biocarburants, et appliqués. Avec cet objectif en tête, l International Petroleum Industry Environmental Conservation Association (IPIECA) a travaillé avec la Table Ronde sur les Biocarburants Durables (RSB) aux côtés de participants issus d universités, d ONG et des Nations Unies. La RSB a été créée en 2007 pour élaborer un système mondial de normes de durabilité des biocarburants qui serait accepté par toutes les parties prenantes. Les axes de travail de la RSB portent sur : Les critères environnementaux ; La méthodologie et les critères des GES ; Les critères sociaux; et Les modalités de mise en œuvre. L ARA appuie cette initiative et son application en Afrique, et attend les conclusions des groupes de travail de l ISO et du CEN. Elle s efforce de mettre en œuvre le principe d une méta-norme mondiale selon laquelle différents régimes, propres aux cultures ou régionaux, seraient approuvés comme répondant à des critères de durabilité spécifiques. Le système comprendrait des régimes pour les cultures, comme ceux développés par la Table Ronde pour l Huile de Palme Durable, la Table Ronde sur le Soja Responsable et l Initiative pour un Meilleur Sucre, qui constituent tous également des éléments de base pour la mise en place d un système international. 13

14 2.6 L industrie des Biocarburants Ethanol Au Brésil, l éthanol est produit principalement à partir de la canne à sucre. La production à l échelle commerciale a débuté en 1975 suite à l introduction de politiques gouvernementales destinées à développer ce secteur. Aux Etats-Unis, l éthanol est produit principalement à partir du maïs. Il a été utilisé comme additif aux carburants destinés au transport au début des années 80, mais ce n est que récemment que son usage a été autorisé et que la production domestique a été protégée par des barrières commerciales, bien que l on ne sache pas clairement à l heure où nous mettons ce document sous presse si cette protection est destinée à être poursuivie. La production d éthanol est limitée partout ailleurs dans le monde. Biodiesel (EMAG) Le biodiesel est produit principalement en Europe où son usage a été favorisé par la «diésélisation» du parc automobile, à partir de matières premières importées. En Europe, le EMAG est généralement utilisé en mélange (entre 5% et 20%) pour le diesel classique, mais un marché utilisant le biodiesel pur dans le secteur des transports est en cours de développement en Allemagne ainsi que dans d autres pays. Aspects économiques de la production de biocarburants Le coût de production des biocarburants varie largement selon la matière première utilisée et sa position concurrentielle relative (par exemple la canne à sucre au Brésil), les politiques gouvernementales (par exemple les subventions agricoles, l exonération du droit d accise, etc.) et la disponibilité de l infrastructure nécessaire sur les marchés concernés. Ce document n analyse pas les coûts relatifs des biocarburants par rapport au carburant conventionnel, car les aspects économiques sont propres à chaque pays et sa position sur les taxes et subventions, et dépendent aussi de la stratégie à plus long terme de chaque gouvernement sur les GES, la pollution atmosphérique et la sécurité énergétique. Ce document analyse cependant en détail les impacts du traitement de biocarburants en termes de santé, de sécurité et d environnement dans la chaîne d approvisionnement pétrolière de l aval. 14 ARA BIOFUEL

15 Améliorer la performance des véhicules, mais avec de nouveaux défis L éthanol a un indice d octane élevé, et est utilisé mélangé à l essence pour améliorer l indice d octane recherche (Research octane number - RON). Cela permet de remplacer des produits chimiques comme le MTBE et le MMT par un composant naturel et plus respectueux de l environnement. L éthanol pur a une pression de vapeur nettement plus faible que l essence à moteur (15-20 kpa). Cependant, lorsqu il est dissous dans un mélange comprenant majoritairement des hydrocarbures, comme l essence à moteur, les fortes interactions intermoléculaires, liées aux atomes d hydrogène, entre les molécules d éthanol, augmentent la volatilité du mélange hydrocarbures éthanol, surtout lorsque les concentrations en éthanol sont faibles. La chimie de l éthanol est très différente de celle des hydrocarbures. De ce fait, le mélange de l éthanol dans des hydrocarbures crée des défis spécifiques qui doivent être traités attentivement durant la production, le mélange, la distribution et la livraison d essence à moteur. Il faut également s attendre à d autres défis, au fur et à mesure que l utilisation de l éthanol augmente. Ces défis peuvent généralement être surmontés par des spécifications adaptées, des procédures, et de bonnes pratiques d entretien. De la même manière, la chimie et la composition du EMAG sont différentes de celles des carburants à base de seuls hydrocarbures. De ce fait, mélanger du EMAG dans des hydrocarbures crée des défis spécifiques, qui doivent être traités attentivement durant la production, le mélange, la distribution et la livraison de carburants diesel. Le EMAG a un meilleur pouvoir lubrifiant et un indice de cétane plus élevé que le diesel classique et peut donc améliorer la performance d un véhicule lorsqu il est mélangé à un diesel conventionnel. Ces questions sont abordées dans les Sections 3, 4, 5, 6 et 7 de ce rapport. 15

16 2.7 Intérêt pour les pays d Afrique et autres pays en développement Avantages des biocarburants La production de biocarburants peut potentiellement stimuler et soutenir le développement du secteur agricole et de régions rurales du pays producteur qui est aussi dans la plupart des cas le consommateur des produits finis (même si les marchés à l exportation peuvent également être favorisés, les pays de l OCDE étant souvent en mesure de payer des prix plus élevés pour les produits agricoles). Les autres avantages significatifs sont la création d emplois et la réduction de la facture d importation de produits pétroliers. Le développement d une industrie des biocarburants peut stimuler le développement économique des pays les moins avancés (PMA), mais comporte également des dangers, comme la concurrence pour la terre, la hausse des prix des denrées alimentaires, et l érosion des sols. Des politiques gouvernementales et des investissements supplémentaires sont également nécessaires pour couvrir les coûts additionnels liés aux modifications des véhicules et du système. Les voitures fabriquées en série ne sont pas destinées à utiliser de l éthanol pur (à l exception de certaines voitures au Brésil) ou du biodiesel pur (à l exception de certains bus et véhicules gouvernementaux en Allemagne et dans quelques autres pays européens). Coûts indirects: La consommation accrue de biocarburants se traduira par une augmentation de leur prix, et fera également monter le prix des matières premières. Cette matière première est aussi souvent utilisée comme nourriture, par exemple le sucre de canne, le maïs, les graines de tournesol, le manioc. Une plus grande utilisation des biocarburants peut alors entraîner des prix de produits alimentaires plus élevés portant ainsi préjudice à la partie la plus pauvre de la population dans les pays les moins avancés (PMA). 2.8 Problèmes potentiels liés à la production et la consommation de biocarburants Aspects économiques Coûts directs: La production de biocarburants est généralement plus coûteuse que celle des carburants traditionnels destinés au transport. Par conséquent, l industrie a besoin de politiques gouvernementales et de subventions pour soutenir son développement et son fonctionnement. Incertitude: Comme l Agence Internationale de l Energie l a observé, la relation entre les économies de l agriculture et du pétrole est compliquée. Elle introduit un degré élevé d incertitude dans les analyses coûts/ bénéfices du développement de l industrie des biocarburants, et même de projets spécifiques. Terres Le développement d une industrie de production de biocarburants dans un pays peut susciter une concurrence pour les terres, augmenter éventuellement le prix et réduire la disponibilité des terres arables nécessaires pour la production alimentaire. L exploitation intensive de la terre peut également entraîner l érosion des sols. 16 ARA BIOFUEL

17 Difficultés de manutention de l éthanol et du biodiesel en Afrique L éthanol est très soluble dans l eau et est donc très difficile à stocker, particulièrement dans les régions à fortes précipitations comme l Afrique de l Ouest. Une infrastructure particulière est nécessaire pour manipuler ce produit : des bacs séparés, des systèmes hermétiquement clos et des équipements de blending spéciaux. Pour absorber l éthanol dans l essence, les défis techniques impliqués et le fait de dépendre d une infrastructure commune doivent être pris en compte. L utilisation de composants de l éthanol et du biodiesel dans la production d essence et de diesel constitue un défi en termes de blending, stockage, distribution et utilisation. Bien que potentiellement problématiques, ces défis peuvent être surmontés s ils sont bien pris en compte et correctement traités. Un échec pourrait avoir de graves conséquences pour le marché et pour les émissions des véhicules, ainsi que des implications en termes de coût, de santé et de sécurité. L utilisation du biodiesel est beaucoup moins compliquée que celle de l éthanol. Autres considérations La politique des gouvernements sur les biocarburants a eu tendance à se concentrer sur leur utilisation dans le transport routier et les marchés domestiques. L utilisation de biocarburants dans les secteurs hors-route et industriel ne doit pas être négligée, car il pourrait être plus facile et plus rentable d atteindre les normes techniques et de qualité dans ces secteurs que pour le secteur des particuliers. La continuité de l approvisionnement en éthanol est particulièrement importante compte tenu des défis techniques particuliers liés au blending et la distribution de mélanges gasohol, notamment lorsque la teneur en éthanol excède 2%. Des précautions doivent être prises pour assurer une qualité acceptable du biodiesel et de l éthanol fournis pour le blending. Chaque lot de biocarburants fournis devra avoir une qualité dûment certifiée, conformément aux spécifications applicables lors du blending. Si les biocarburants répondent entièrement aux spécifications, ils doivent être fongibles (mixables) tout au long de la chaîne d approvisionnement. Le CONCAWE (Conservation of Clean Air and Water in Europe) qui représente l industrie pétrolière européenne, a émis plusieurs rapports proposant des lignes directrices pour le traitement de l éthanol et du biodiesel, et leur impact sur la performance des véhicules. Rapport CONCAWE 3/08, Guide pour la Manutention d Essence à Moteur contenant jusqu à 10% v/v d éthanol; 8/09, Rapport CONCAWE 8/09, Analyse Documentaire sur la Volatilité et la Performance des mélanges éthanol/ essence sur la Conduite des Véhicules; a Literature Review; Et Rapport 9/09, Guide pour la Manutention et le Mélange de EMAG. Tous ces rapports sont disponibles pour référence et constituent une part intégrante de ce document d orientation de l ARA. Ils sont disponibles sur internet : asp?pageid=569 Des biocarburants bien élaborés peuvent en effet permettre de réduire les émissions polluantes des carburants conventionnels. Selon l ARA, l élément déterminant pour atteindre de faibles niveaux d émissions est de produire, de manière durable, des composants de bonne qualité pour le mélange, puis de mélanger et distribuer les carburants finis de manière à préserver leur qualité quand ils parviennent au consommateur. Le problème du transport des mélanges d essences contenant 2% d éthanol et des mélanges de biodiesel à 5% dans un pipeline multiproduits, transportant également du jet fuel de manière groupée, n a pas été entièrement étudié. Il n est pas certifié que ce transport soit acceptable au regard des codes qualité en vigueur concernant le jet fuel. Ce sujet fait l objet d une analyse plus détaillée dans le Chapitre 6. 17

18 3 Incidence sur les consommateurs Quelques exemples de risques liés à la distribution de mélanges de biodiesel et d essences contenant des mélanges d éthanol sur le marché africain ont été identifiés par l ARA. Ci-dessus, la liste détaillée des difficultés potentielles que les consommateurs, détaillants, sociétés de stockage et de distribution peuvent expérimenter, même si le carburant final respecte les spécifications pertinentes: Mélanges de biodiesel: Obstruction des filtres (le EMAG est un excellent solvant) Détérioration des composants en caoutchouc/ polymère Réduction de la stabilité pendant le stockage (oxydation et croissance de champignons) Diminution de l intervalle entre deux vidanges Augmentation des émissions de particules (longues chaînes de molécules) Sensibilité à la température limite de filtrabilité (tendance à coaguler) Démarrage à froid (point d inflammabilité élevé) Problèmes liés au passage d un carburant fossile à long terme à des mélanges bio Variation de la performance, en fonction de l origine de l huile brute Mélange inégal Essence contenant des mélanges d éthanol: Consommation de carburant plus élevée Changements de réglage du moteur Augmentation des émissions totales d un véhicule, dont les émissions d échappement Défaillance potentielle des composants en caoutchouc et polymère Séparation des phases eau/ carburant (dans le bac ou le système de distribution) Manque de fongibilité de l essence de «même» indice d octane. 18 ARA BIOFUEL

19 4 Stockage, distribution et commerce de détails Il est prévu que les systèmes de pompe et de bacs existants, conçus et approuvés pour être utilisés avec de l essence et du diesel, soient utilisés pour l essence contenant des mélanges d éthanol et les mélanges de biodiesel dans toute la chaîne de distribution primaire et secondaire. L ARA signale que les entreprises de stockage et les points de vente doivent prendre des mesures préparatoires telles que décrites ci-dessous avant de lancer la distribution et la vente de biocarburants. être nécessaire, et donnera une bonne indication de la profondeur du nettoyage nécessaire dans le système de stockage. Les besoins peuvent varier, allant de l aspiration des dépôts d eau à un lavage sous pression pour enlever les boues et l eau au fond du réservoir, ou dans certains cas précis l entrée dans la cuve par une entreprise de nettoyage compétente pour nettoyer entièrement le réservoir. Les systèmes de stockage de bioéthanol doivent être étanches à l eau pour éviter une séparation de phases. 4.1 Compatibilité des matériaux Les métaux, le plastique renforcé de fibres de verre (PRV), le polyéthylène et les matériaux composites, y compris des combinaisons d autres plastiques, sont utilisés comme matériaux pour le stockage de carburant, les tuyauteries et les systèmes de distribution. Certains plastiques et polymères peuvent être soumis à des processus de vieillissement qui modifient le comportement du matériau et sa performance, et qui peuvent être exacerbés par l introduction de biocarburants. Le fabricant d origine des équipements du site (y compris les vannes, brides, joints, etc.) doit être contacté pour avis, sauf si l opérateur de l installation de stockage ou de la station-service a déjà été assuré par un contractant compétent que l équipement du site était compatible et dans un état adapté pour le stockage de biocarburants. 4.2 Stockage: avant la livraison de biocarburants Avant l introduction de biocarburants dans le système de stockage, l opérateur doit envisager les mesures suivantes: L inspection des réservoirs de stockage, tuyau de remplissage, adaptateurs et équipements associés, pour vérifier qu ils sont exempts de dépôts d eau, que la boue est retirée du fond des bacs, et que les matières détachées/ issues de la corrosion sont retirées des parois. Une inspection par caméra ou fibre optique par un entrepreneur spécialisé peut Si le réservoir de stockage est en acier avec un revêtement intérieur, le fabricant d origine du revêtement doit être contacté pour confirmer la compatibilité de celui-ci. Si le bac de stockage est en PRV, le fabricant d origine doit confirmer la compatibilité du PRV. Examiner tous les filtres de distribution. Les biocarburants ont des caractéristiques de solvants et de dispersants, qui se traduisent par un effet de nettoyage, provoquant le ramollissement et le relâchement de tous les résidus organiques, saletés ou dépôts calcaire présents dans le système de stockage. Avec ce relâchement, ces matériaux peuvent se retrouver à l état de suspension, et augmentent donc le risque d obstruction du filtre. Pour cette raison, le filtre de distribution doit être vérifié et remplacé si nécessaire avant l introduction de biocarburants dans le stockage. Avant toute première livraison de bioéthanol, réduire au maximum les produits exempts d éthanol dans le système de stockage. Ré-étiqueter le système de stockage. Mettre à jour les dossiers santé et sécurité du site, y compris la fiche signalétique du carburant mélangé. Vérifier avec le fabricant d origine la compatibilité des extincteurs avec l éthanol et avec les carburants mélangés à des EMAG. 19

20 4.3 Stockage Ethanol L éthanol pur peut être stocké dans des réservoirs à toit fixe, avec ou sans couverture flottante interne (IFC). Avec les réservoirs à couverture flottante externe, un peu d eau de pluie est susceptible d entrer dans le réservoir, et ceux-ci ne sont donc pas recommandés pour le stockage de l éthanol. La concentration de vapeur au-dessus de l éthanol liquide à 100% sera dans une plage d inflammabilité lorsque la température du liquide est comprise entre 12 et 43 º C environ. Les impuretés de l éthanol peuvent cependant modifier cette plage. Une bonne pratique consiste donc à considérer que la phase vapeur audessus de l éthanol-carburant est systématiquement dans la plage d inflammabilité, et à utiliser les procédures et l équipement de manière à garantir des conditions de stockage sûres. Le type d évent sur un réservoir à toit fixe n affectera pas grandement les conditions d inflammabilité moyennes, si les évents sont ouverts ou à pression/ dépression «P/V». Lorsqu il est utilisé pour stocker de l éthanol pur, un réservoir à toit flottant interne doté d un évent P/V sur le toit fixe est susceptible d être dans la plage d inflammabilité. Une couverture flottante interne avec prises d air (c est à dire des fentes dans les parois du réservoir pour permettre une ventilation libre, conformément aux directives API 650H, lorsqu elles sont autorisées) permettra probablement d être en dehors de la plage d inflammabilité tant que les joints d étanchéité du toit flottant seront en bon état, et que le nombre et la taille des évents seront appropriés. Pour cette raison, des procédures, semblables à celles utilisées pour le stockage d essence, doivent être utilisées pour se protéger contre l inflammation, en particulier lorsque des réservoirs à toit fixe sont utilisés pour stocker de l éthanol liquide. Ces procédures peuvent inclure l utilisation de systèmes à gaz inertes pour éviter un mélange inflammable dans l espace vapeur, mais cette approche peut ne pas être pratique dans toutes les situations. Le stockage de l éthanol et du carburant mélangé doit se conformer à la législation en vigueur. EMAG Le EMAG (B100) doit être conservé à une température d au moins 6 C plus élevée que le point de trouble (qui diffère selon le type de EMAG, généralement entre -5 C et +20 C). En Afrique, il s agit rarement d une contrainte, mais il convient d y prêter attention à plus haute altitude ou dans des régions avec des climats saisonniers. En Afrique, la plupart des installations de stockage souterraines sont par conséquent adéquates, mais les installations stockage en surface peuvent, selon le climat, devoir être protégées par des systèmes d isolation, d agitation, de chauffage, ou d autres méthodes s il est prévu que les températures tombent en dessous du point de trouble caractéristique. Ces précautions doivent englober la tuyauterie, les réservoirs, les équipements de pompage, et les camions utilisés pour le transport du EMAG. Si la température chute effectivement et que des cristaux commencent à se former, ceux-ci devraient se dissoudre à nouveau si le carburant est réchauffé, même si les mono-glycérides et stérols glucosides résiduels peuvent être difficiles à dissoudre à nouveau. Ce processus de re-dissolution peut cependant être lent, surtout si le carburant se réchauffe à peine ou très lentement. Les cristaux formés dans le EMAG ou les mélanges de biodiesel peuvent également se déposer au fond du réservoir et commencer à former une couche de gel. Une agitation lente peut empêcher les cristaux de s accumuler sur le fond du bac, et l agitation peut également aider à dissoudre à nouveau les cristaux une fois qu ils sont présents dans le combustible. Les recommandations évoquées ci-dessus pour le EMAG s appliquent aussi aux mélanges de biodiesel. Il existe certaines preuves que les propriétés du EMAG changent au cours d un stockage à température élevée (> 43 C). 20 ARA BIOFUEL