Chapitre 1. Faits et tendances

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1 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES 17 Chapitre 1. Faits et tendances Évolution du marché 1 Les biocarburants, qui sont des carburants liquides issus de la biomasse 2, suscitent un intérêt considérable dans de nombreux pays. La croissance de la production et de la demande de biocarburants a été stimulée par les niveaux élevés de soutien mis en place par les pouvoirs publics dans bon nombre de pays, ainsi que par les envolées récentes du cours mondial du pétrole. Le recours à des technologies de plus en plus éprouvées et pointues a entraîné une forte baisse des coûts de transformation inhérents à la production de biocarburants. Ce phénomène, conjugué à la hausse des prix des carburants fossiles, a permis de renforcer la compétitivité des biocarburants par rapport aux carburants conventionnels. La hausse concomitante des prix des matières premières nécessitera toutefois de réduire encore davantage les coûts pour que, dans bon nombre de pays, les biocarburants puissent concurrencer efficacement l essence et le gazole sans bénéficier de subventions. Par ailleurs, le manque de terres disponibles et le besoin de denrées alimentaires limiteront la croissance de la production de biocarburants conventionnels issus du sucre, des céréales et des oléagineux. Les nouvelles techniques de production de biocarburants actuellement en cours de développement, notamment l hydrolyse enzymatique et la gazéification de matières premières lignocellulosiques, devraient permettre aux biocarburants de jouer un rôle nettement plus important à long terme tout en restreignant les superficies utilisées et en limitant les répercussions sur l environnement. Toutefois, il n est pas certain que ces nouveaux biocarburants puissent être commercialisés sans subventions, hormis dans des créneaux bien spécifiques. Il existe plusieurs types de biocarburants et de nombreuses méthodes de production. À l heure actuelle, l éthanol et les esters, plus couramment appelés biogazole, constituent la quasi-totalité des biocarburants produits dans le monde. L éthanol est généralement produit à partir de plantes sucrières ou amylacées, telles que les céréales, tandis que le biogazole est principalement issu de plantes oléagineuses, comme le colza, le palmier à huile, le tournesol et le soja. D autres cultures et des déchets organiques (comme les huiles de friture usagées, les graisses animales et les effluents d élevage) peuvent également être utilisés. Chaque biocarburant a des caractéristiques, des avantages et des inconvénients qui lui sont propres. L éthanol anhydre (qui est pratiquement exempt d eau) est généralement mélangé à de l essence (qu il s agisse d essence pure ou de son dérivé, l éther de t-butyle et d'éthyle ou ETBE). 3 Le biogazole mélangé à du gazole conventionnel est assez facilement utilisable dans la plupart des moteurs à allumage par compression. Il peut également être utilisé dans des mélanges à forte concentration ou à l état pur moyennant une légère adaptation du moteur. L éthanol hydrique (qui contient jusqu à 5 % d eau) et certains types de biogazole ne peuvent être utilisés tels quels ou être POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

2 18 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES incorporés dans des mélanges à forte concentration sans adaptation du moteur. La plupart des biocarburants sont utilisés dans les voitures particulières et les camions, mais de petites quantités sont également utilisées dans les transports ferroviaires et aériens. La production mondiale de biocarburants a atteint 62 milliards de litres ou 36 millions de tonnes d équivalent pétrole (Mt) 4 en 2007 ce qui représente environ 1.8 % de la consommation mondiale totale de carburants en teneur énergétique. Le Brésil et les États-Unis assurent ensemble près des trois quarts de l offre mondiale (tableau 1.1). Le Brésil, qui était le premier producteur mondial de biocarburants, a récemment cédé la place aux États-Unis. L éthanol constitue la quasi-totalité des biocarburants produits dans ces deux pays, bien que la production de biogazole américain ait considérablement augmenté ces dernières années. La production d éthanol américain, qui est principalement issu du maïs, a récemment fait un bond sous l effet des incitations fiscales, des prescriptions légales et de la demande d éthanol destiné à être substitué au méthyltertiobutyléther (MTBE) 5 et mélangé au gazole. Au Brésil, la production d éthanol, qui s appuie entièrement sur la canne à sucre, a atteint son maximum dans les années 80 avant de diminuer parallèlement au cours mondial du pétrole. Elle connaît cependant une forte croissance depuis le début du XXIème siècle. La baisse des coûts de production, la hausse du prix du pétrole et la mise sur le marché de véhicules roulant indifféremment à l éthanol ou à l essence ont entraîné un nouveau bond de la production. En Europe, la production de biocarburants se développe rapidement grâce aux nombreuses incitations mises en place par les pouvoirs publics. La production européenne est largement dominée par le biogazole, qui représente près des deux tiers de la production mondiale. Ailleurs, la Chine et l Inde sont de grands producteurs d éthanol, tandis que la Malaisie et l Indonésie ont lancé d ambitieux programmes en faveur du biogazole. En 2007, les biocarburants représentaient environ 20 % de la demande totale de carburants au Brésil. Alors que les biocarburants représentaient environ 3 % des carburants de transport aux États-Unis, ce pourcentage était inférieur à 2 % pour l ensemble de l UE, même si les parts de certains États membres tels que l Allemagne et la Suède étaient plus élevées (graphique 1.1). Dans bon nombre de pays, ces parts augmentent rapidement avec la mise en service de nouvelles capacités. Tableau 1.1. Production de biocarburants par pays, 2007 Éthanol Biogazole Total millions de l MTep millions de l MTep millions de l MTep États-Unis Canada Union européenne Brésil Chine Inde Indonésie Malaisie Autres Monde Source : données extraites de F.O.Licht (2007). POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

3 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES 19 Graphique 1.1. Part des biocarburants dans la consommation totale de carburants de transport, valeurs exprimées en teneur énergétique, divers pays Inde Chine Canada Monde Union européene États-Unis Brésil 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14% 16% 18% 20% 22% Note : rapport entre les quantités de biocarburants enregistrées en 2007 et la consommation de carburants de transport enregistrée en Source : données extraites de EBB (2008), F.O.Licht (2007) et AIE (2007). L éthanol La méthode de production classique de l éthanol consiste à faire fermenter le sucre qui a été soit extrait de la canne à sucre ou de la betterave sucrière, soit obtenu indirectement par la transformation de l amidon des céréales. L éthanol ainsi produit est ensuite distillé et déshydraté pour produire un liquide ayant la qualité de carburant. Dans les pays de l OCDE, l éthanol est généralement issu de plantes amylacées telles que le maïs, le blé et l orge, mais il peut également être produit à partir de pommes de terre, de manioc, de canne à sucre, de betterave sucrière ou encore de mélasse (résidu laissé après l extraction du sucre). Dans les pays tropicaux comme le Brésil, toute la production d éthanol est fondée sur la canne à sucre. D autres pays utilisent la mélasse obtenue en tant que sous-produit de l extraction du sucre. L amidon des plantes amylacées doit d abord être transformé en sucre par le biais d un procédé enzymatique à haute température. Le sucre qui est ainsi obtenu ou qui est directement extrait de plantes sucrières est ensuite soumis à un processus de fermentation par des levures et autres microbes en vue de produire un alcool. Le processus de transformation des céréales en éthanol donne plusieurs sous-produits, parmi lesquels des aliments du bétail riches en protéines. Ces sous-produits permettent de réduire les coûts de production globaux de l éthanol. En outre et selon l utilisation qui en est faite, les résidus et sous-produits peuvent également améliorer le bilan des émissions de gaz à effet de serre émises sur l ensemble du cycle de vie (surtout si les résidus tels que la paille ou la bagasse sont utilisés pour produire la chaleur et l électricité nécessaires à la production de l éthanol). Les mesures visant à favoriser la commercialisation d éthanol destiné à être utilisé en tant que carburant de transport routier pour les moteurs à allumage par étincelle sont axées sur les mélanges à faible concentration, comme l éthanol E10, un mélange composé de 10 % d éthanol et de 90 % d essence (appelé gazohol au Brésil et aux États-Unis), ou l éthanol E5 utilisé dans certains pays européens. Ces mélanges, qui sont déjà POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

4 20 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES commercialisés dans bon nombre de pays, peuvent être utilisés dans des véhicules récents sans adaptation du moteur et peuvent être commercialisés parallèlement à l essence dans les points de vente au détail. Les mélanges à plus forte concentration, c est-à-dire qui contiennent plus de 30 % d éthanol, ou l éthanol pur, ne peuvent être utilisés sans adaptation du moteur. L éthanol a un indice d octane élevé et peut donc être avantageusement mélangé à de l essence. Ses performances sont généralement satisfaisantes, bien que sa teneur énergétique en volume ne dépasse pas les deux tiers de celle de l essence. La plus forte volatilité de l éthanol peut occasionner des problèmes et nécessite une adaptation de la formule chimique de l essence, surtout en période estivale. La demande d éthanol en tant que produit destiné à augmenter l indice d octane est en hausse dans plusieurs pays, notamment aux États-Unis, où l utilisation du MTBE qui était jusqu à il y a peu le composé oxygéné le plus répandu a progressivement cessé ou a été découragée pour des raisons liées à la santé et à l environnement. La consommation, mesurée en kilomètres par litre, d un véhicule dont le moteur a été adapté pour rouler à l éthanol pur, peut avoisiner celle qu aurait ce même véhicule s il était équipé d un moteur à essence et ce, malgré la moindre teneur énergétique de l éthanol 6. Des véhicules polycarburants, qui permettent aux consommateurs de passer indifféremment de l essence à des mélanges à forte teneur en éthanol et vice-versa, sont commercialisés depuis quelques années au Brésil et ont récemment été mis sur le marché dans plusieurs autres pays. Ils préservent le consommateur des hausses soudaines du prix de l éthanol qui seraient occasionnées par une rupture d approvisionnement ou une éventuelle chute du prix de l essence. Cette technologie renforce donc les interactions entre le marché de l essence et celui de l éthanol. La production d éthanol connaît une croissance rapide dans de nombreuses régions du monde, notamment sous l effet de la hausse du cours du pétrole qui, toutes choses égales par ailleurs, rend l éthanol plus concurrentiel. Les incitations mises en place par les pouvoirs publics et les réglementations définissant les spécifications des carburants ont également contribué à l expansion des biocarburants. La production mondiale a triplé par rapport au niveau de 2000, pour atteindre 52 milliards de litres (28.6 Mt) en 2007 (graphique 1.2). Les États-Unis sont à l origine d une bonne part de cette croissance de la production durant cette période. Dans la plupart des cas, l essentiel de l éthanol produit est consommé sur le marché intérieur, bien que les échanges soient en hausse. Le Brésil assure plus de la moitié de la production mondiale d éthanol (voir ci-après la section consacrée aux échanges de biocarburants). De nombreux travaux de recherche, tant privés que publics, ont été entrepris dans le domaine de la production d éthanol issu de biomasses autres que les plantes amylacées ou sucrières, comme la paille, les tiges et feuilles de maïs, les copeaux de bois ou les graminées. Ces biocarburants de deuxième génération sont produits à partir des parties cellulosiques, hémicellulosiques et ligneuses qui constituent le gros de la biomasse. Cette technique limiterait la concurrence par rapport aux terres affectées à la production de denrées alimentaires et d aliments du bétail, surtout si les matières premières utilisées sont des résidus de récolte. Les recherches n ont toutefois pas encore permis de mettre au point des procédés de production économiquement viables. Plusieurs usines ont été récemment mises en service en Amérique du Nord et en Europe, mais elles sont toujours en phase pilote ou en phase de démonstration, de sorte que les volumes d éthanol produits à l aide de ces nouvelles technologies restent négligeables. POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

5 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES 21 Graphique 1.2. Production mondiale d éthanol au cours de la période Milliards de litres % de croissance Autres Inde Chine Union européenne États-Unis Brésil Source : données extraites de F.O.Licht (2007). Le biogazole Le biogazole est généralement obtenu par transestérification d huiles végétales ou de graisses animales. Ce procédé consiste à filtrer la matière première pour en éliminer l eau et les polluants, puis à la mélanger avec un alcool (généralement du méthanol) et un catalyseur (généralement de l hydroxyde de sodium ou de potassium). Les molécules d huile (triglycérides) se brisent et se recombinent en esters (biogazole) et en glycérol, qui sont ensuite séparés et purifiés. Ce procédé permet également d obtenir de la glycérine, qui est utilisée dans de nombreux cosmétiques, médicaments et produits alimentaires 7. La production mondiale totale de biogazole reste modeste par rapport à celle de l éthanol, puisqu elle s est élevée à environ 10.2 milliards de litres (7.6 MTep) en L Union européenne assure près de 60 % de la production. L Allemagne et la France sont les principaux producteurs de l UE. La production américaine est en forte hausse depuis quelques années. En 2007, les États-Unis sont devenus le deuxième pays producteur derrière l Allemagne. L Indonésie et la Malaisie ont récemment commencé à produire du biogazole pour le marché européen. L Argentine a commencé à produire du biogazole en La production totale de biogazole a fortement augmenté ces dernières années, puisqu elle a progressé de 43 % en 2007 malgré un ralentissement de la croissance dans l UE (graphique 1.3). Comme l éthanol, le biogazole est généralement mélangé à du carburant conventionnel. Il est le plus souvent incorporé à hauteur de 5 % dans un mélange (B5) destiné aux véhicules conventionnels. Dans certains pays, il est également commercialisé sous forme de mélanges pouvant atteindre 30 % (B30) ou sous une forme pure (B100) utilisable dans certains véhicules équipés de moteurs au gazole spécifiquement adaptés. En Allemagne, le B100 est distribué depuis plusieurs années par plus de 700 stations service. Le biogazole peut être avantageusement incorporé à des mélanges puisqu il ne contient pas de soufre et possède des propriétés solvantes et lubrifiantes qui améliorent les performances du moteur et la durée de vie des pièces. Bien que la teneur énergétique du biogazole n atteigne que 90 % de celle du gazole, son onctuosité et son indice de cétane élevé (qui mesure l aptitude à l allumage du gazole sous pression) permettent d obtenir des résultats comparables en termes de consommation. POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

6 22 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES Graphique 1.3. Production mondiale de biogazole au cours de la période Milliards de litres Autres UE Malaisie Indonesie Brésil États-Unis Autres UE Italie France Allemagne Source : données extraites de EBB (2008), F.O.Licht (2007), AIE (2008) et Agra-Informa (2008). Les données relatives à 2007 sont des estimations préliminaires. Outre les huiles végétales, d autres matières premières peuvent être utilisées pour produire du biogazole. Les huiles de cuisson usagées recueillies auprès des restaurants et des ménages, pour lesquelles il est généralement difficile de trouver d autres utilisations 8, pourraient constituer une matière première concurrentielle. Bien que les coûts de collecte risquent d être élevés, ils devront néanmoins, pour des raisons écologiques, être mis en balance avec les coûts d élimination de ces produits. De nombreux travaux de recherche ont été entrepris en vue de produire des biocarburants de deuxième génération à partir d autres types de biomasses par gazéification et synthèse de Fischer-Tropsch, techniques utilisées au XXème siècle par plusieurs pays sous embargo pétrolier pour produire des carburants à partir du charbon. Comme dans le cas de l éthanol issu de matières cellulosiques, ces techniques permettent d utiliser non seulement les graines oléagineuses elles-mêmes, mais aussi d autres parties des plantes, voire de recycler des déchets. Toutefois, les coûts de production de ces biocarburants demeurent nettement supérieurs à ceux des biocarburants classiques et des carburants fossiles, et la production actuelle de plantes destinées à cet usage reste très modeste par rapport aux volumes destinés à la production de biogazole de première génération. Les échanges de biocarburants 9 Les échanges internationaux d éthanol et de biogazole restent limités. Selon les estimations, les échanges mondiaux d éthanol carburant, qui étaient inférieurs à un milliard de litres en 2000, ont atteint environ 3 milliards de litres par an ces deux dernières années (F.O. Licht, 2007). Les échanges internationaux d éthanol restent dominés par l éthanol non carburant destiné aux boissons, à l industrie chimique, etc 10. Selon les estimations, la part de l éthanol non carburant dans les échanges internationaux d éthanol, qui atteignait quelque 75 % au début du siècle, a régressé puisqu elle n a pas dépassé 50 % à 60 % ces dernières années. Il est cependant difficile d opérer la distinction entre l éthanol carburant et l éthanol non carburant dans les statistiques du commerce international, dans la mesure où ces deux produits sont souvent inclus dans la POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

7 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES 23 même ligne tarifaire 11. Ce sont donc les échanges totaux d éthanol qui seront examinés dans les paragraphes ci-dessous. Ces dernières années, le Brésil a été de loin le plus grand exportateur d éthanol. En 2006, il a exporté près de 3.5 milliards de litres, le volume total des échanges mondiaux étant très légèrement inférieur à 5 milliards de litres (échanges intracommunautaires non compris) (graphique 1.4). Les États-Unis ont, quant à eux, importé plus de la moitié des volumes d éthanol échangés. Sur les 2.7 milliards de litres importés par les États-Unis, environ 1.7 milliard de litres provenaient directement du Brésil, la plupart des volumes restants étant originaires de pays membres de l Initiative pour le Bassin des Caraïbes, qui bénéficient d un accès préférentiel au marché américain. Ces pays importent de l éthanol (hydraté) du Brésil, qu ils déshydratent avant de le réexporter vers les États-Unis. La Chine est également un pays exportateur net d éthanol depuis plusieurs années, même si les volumes concernés sont nettement inférieurs à ceux exportés par le Brésil. Bien que la plupart des grands marchés d exportation de l éthanol chinois soient situés en Asie (Corée du Sud et Japon, notamment), certaines exportations sont également effectuées vers les États-Unis et vers certains pays membres de l Initiative pour le Bassin des Caraïbes. L Union européenne est le deuxième marché importateur, plus de la moitié des importations enregistrées en 2006 étant originaires du Brésil. Avec un peu moins de 5 milliards de litres, les échanges mondiaux d éthanol représentent environ 9 % de la production mondiale d éthanol Graphique 1.4. Échanges mondiaux d éthanol, 2006 Miliards de litres Importations Exportations 0.0 Brésil États-Unis Chine Union européenne Autres Source : données extraites de F.O.Licht (2008). À l heure actuelle, l Indonésie et la Malaisie sont les principaux exportateurs de biogazole, tandis que l Union européenne est le premier marché d exportation (graphique 1.5). La législation américaine relative aux biocarburants (voir plus loin) permet également aux États-Unis de jouer un rôle de premier plan sur les marchés mondiaux du biogazole. En effet, le biogazole importé dans ce pays est additionné de faibles quantités (moins de 1 %) de gazole. Lorsqu il se présente sous cette forme, le biogazole peut bénéficier de l allégement fiscal accordé aux mélanges par la législation américaine. Ce mélange à haute concentration est ensuite réexporté vers l UE, où il bénéficie d autres incitations (réductions des droits d accise). En 2007, les exportations internationales de biogazole ont atteint environ 1.3 milliard de litres, ce qui représente près de 12 % de la production mondiale. POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009

8 24 CHAPITRE 1. FAITS ET TENDANCES 1,200 Graphique 1.5. Échanges mondiaux de biogazole, ,000 Millions de litres Importations Exportations Union européenne États-Unis Indonésie Malaisie Argentine Corée Source : données extraites de LMC (2007a). Évolution des prix et des coûts Indépendamment des fluctuations à court terme, les prix mondiaux de l éthanol sont plus ou moins liés aux prix des carburants fossiles et, partant, du pétrole brut (graphique 1.6) : la hausse des cours du pétrole brut s est accompagnée d une hausse des prix de l éthanol au Brésil, aux États-Unis et en Europe. Dans le passé, les prix au litre de l éthanol anhydre sur le marché brésilien étaient assez proches des prix du pétrole brut. Les coûts de production, les coûts de transport et les protections à la frontière étant plus élevés, les prix de l éthanol aux États-Unis et surtout en Europe ont nettement augmenté, même si l écart entre les prix américains et les prix brésiliens s est récemment atténué. Toutefois, les fluctuations à court terme liées à l équilibre régional entre l offre et la demande (et à l évolution des politiques de soutien aux biocarburants) sont loin d être négligeables, comme le démontrent la forte hausse des prix de l éthanol américain qui a suivi l élimination rapide du MTBE à la mi-2006, et la chute des prix intervenue en 2007 lors de la mise en service d importantes capacités de production supplémentaires. Ces marchés sont également influencés par les prix des matières premières: l évolution des prix du sucre, qui étaient bas durant la majeure partie de 2007 et qui sont repartis à la hausse à partir d octobre, transparaît dans l évolution récente du marché brésilien et, partant, du marché mondial de l éthanol. Bien que les prix des biocarburants soient inférieurs à ceux du pétrole brut et des carburants conventionnels, la viabilité économique de ces produits ne s est pas sensiblement améliorée ces dernières années. La hausse des prix des matières premières (les prix mondiaux du maïs, du blé et des huiles végétales ont respectivement augmenté de 86 %, 110 % et 91 % entre 2004 et 2007) a entraîné une augmentation des coûts de production des biocarburants dans la plupart des pays de l OCDE, de sorte que le décalage entre les coûts de production et la teneur énergétique du produit final s est bien souvent aggravé (graphique 1.7). Le blé et les huiles végétales restent des matières premières nettement moins concurrentielles que le maïs, la canne à sucre et la betterave sucrière. À cet égard, l écart s est encore creusé en POLITIQUES DE SOUTIEN DES BIOCARBURANTS : UNE ÉVALUATION ÉCONOMIQUE ISBN OCDE 2009