QUE SONT LES BIOCARBURANTS VS. AVANCÉS CONVENTIONNELS BIOCARBURANTS LIQUIDES PRIMAIRES

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1 QUE SNT LES BICARBURANTS? BIFUEL- Combustible solide, liquide ou gazeux fabriqué à partir de biomasse ex: bois ex: éthanol ex: méthane BIMASS- Matière d origine biologique excluant celle incrustée dans des formations géologiques ou transformée en fossiles ÉTANL BICARBURANTS LIQUIDES PRIMAIRES L éthanol est un carburant renouvelable pour les automobiles munies d un moteur à combustion interne et est généralement fabriqué à partir de matière végétale. BIDIESEL Le biodiesel est un carburant renouvelable pour les camions et autres automobiles fonctionnant avec un moteur diesel et est généralement fabriqué à partir d huile végétale ou animale. BICARBURANTS CNVENTINNELS VS. BICARBURANTS AVANCÉS Soya Fabriqués à partir des sucres et des huiles de plants comestibles Maïs Cultures énergétiques sur des terres peu productives Fabriqués à partir de matières non alimentaires Résidus forestiers et agricoles Canola Blé Déchets urbains uiles non comestibles Éprouvés et utilisés au niveau commercial Problèmes environnementaux et de sécurité alimentaire potentiels En recherche et développement Utilisation durable des terres et des ressources Chercheuse consultée : Dre Joann Whalen (Université McGill) Consultez nos autres fiches d information pour en savoir plus ou visitez 1 de 7

2 Fabrication du biodiesel grâce à la TRANSESTÉRIFICATIN de Base Au cours de la transestérification, les molécules d huile grasse sont chauffées et réagissent avec le méthanol pour créer un carburant de transport appelé biodiesel. Glycérol Acides gras K Les huiles végétales sont composées de molécules de glycérol et de longues molécules d acides gras. Une huile végétale (par ex. l huile de canola) peut être transformée en biodiesel grâce à une simple réaction chimique avec un alcool et un acide fort ou un catalyseur basique. Une des méthodes consiste à chauffer l huile végétale en présence de méthanol et d hydroxyde de potassium. Biodiesel (séparation des esters méthyliques) La chaleur et l hydroxyde de potassium libèrent les acides gras du glycérol (en formant de la glycérine brute) et permettent à une molécule de méthanol de s attacher à chaque acide gras pour former des esters méthyliques, une forme de biodiesel. Les esters méthyliques se forment dans le mélange, mais ont besoin d être séparés de la glycérine, de l excédent de méthanol et des autres impuretés. Séparation et lavage du biodiesel Biodiesel non lavé Glycérine brute Biodiesel lavé Eau Les esters méthyliques du biodiesel sont moins denses et se sépareront naturellement de la glycérine. La phase de biodiesel est retirée et mélangée avec de l eau. L eau dissout l excédent de méthanol et les autres impuretés, et, encore une fois, le biodiesel se sépare naturellement en une phase plus légère. Une fois que l eau et les autres impuretés sont extraites du biodiesel, celui-ci peut être utilisé comme carburant de transport. Chercheur consulté : Dr Kevin Vessey (Université Saint Mary s) Adapté à partir de renseignements fournis par l Energy Systems Research Unit de l Université de Strathclyde et par Utah Biodiesel Supply. de 7

3 Fabrication de l éthanol grâce à a la FERMENTATIN de Base Au cours de la fermentation, les microbes transforment les sucres contenus dans les molécules végétales en un carburant de transport appelé éthanol. C C C C Amidon Enzymes Les amidons se décomposent facilement et peuvent être fermentés pour produire des biocarburants. Au début de ce procédé, la biomasse amylacée est moulue et mélangée à de l eau pour former le moût. Des enzymes sont ajoutées pour dégrader l amidon en sucres simples, dont le. n utilise notamment des enzymes communes d alpha-amylase, comme celles que l on retrouve dans la salive humaine. Entre 40 et 50 h Fermenteur C Glucose C C + C Éthanol Dioxyde de carbone Levure Le moût est placé dans un cuiseur à température élevée afin de réduire les niveaux de bactéries. Puis, le moût est refroidi et transféré dans des fermenteurs. n y ajoute de la levure pour convertir les sucres en éthanol et en C. Ce mélange est fermenté entre 40 et 50 heures. L éthanol est distillé des autres substances contenues dans le mélange, puis concentré et déshydraté. L éthanol est souvent mélangé à une autre substance qui le rend impropre pour être bu. Il est maintenant prêt à être utilisé comme carburant de transport. Chercheur consulté : Dr Donald Smith (Université McGill) Adapté à partir de renseignements fournis par la Renewable Fuels Association. 3 de 7

4 Utiliser la fermentation pour fabriquer de l ÉTANL CELLULSIQUE Avancés L éthanol cellulosique est un biocarburant avancé. Il n entre pas en concurrence avec l approvisionnement en aliments et est fabriqué à partir de ressources non alimentaires, comme les résidus provenant de l industrie forestière. Cellulose émicellulose Lignine xylose mannose arabinose galactose La cellulose et l hémicellulose sont des sucres complexes qui se trouvent à l intérieur des parois cellulaires de certaines plantes. Celles-ci sont entourées d une matière non fermentable appelée lignine. Avant la fermentation, la biomasse végétale doit être moulue et prétraitée avec un acide chaud dilué. Cela permet de libérer les matières cellulosiques de la lignine et de décomposer l hémicellulose en quatre sucres individuels. La cellulose n est toujours pas dégradée. Cellulose Cellulase Un procédé appelé hydrolyse de la cellulose est utilisé pour dégrader la cellulose. L acide sulfurique est éliminé et des enzymes nommés cellulases dégradent la cellulose en sucres de individuels. Ce mélange formé de sucres fermentables est mis sous cuve avec des microbes. Les sucres sont convertis en éthanol (voir la fiche sur la fermentation). Éthanol Divers La séparation a lieu. Tout ce qui n est pas de l alcool se dépose au fond de la cuve et l éthanol reste sur le dessus. L alcool cellulosique est distillé. Une fois purifié, il est prêt à être utilisé comme carburant de transport. Chercheur consulté : Dr Donald Smith (Université McGill) Adapté à partir de renseignements fournis par le US Department of Energy. 4 de 7

5 Utiliser la gazéification pour fabriquer de l ÉTANL CELLULSIQUE Avancés L éthanol cellulosique est un biocarburant avancé. Il n entre pas en concurrence avec l approvisionnement en aliments et est fabriqué à partir de ressources non alimentaires, comme les résidus provenant de l industrie forestière. <5 cm Gaz de synthèse C + Biomasse sèche xygène limité Les matières renouvelables non alimentaires à base de carbone sont séchées puis taillées en petits morceaux. n y retrouve généralement des résidus forestiers ou agricoles, et même des déchets urbains. La biomasse sèche est «gazéifiée», ou chauffée à des températures extrêmement élevées en présence d oxygène limité pour produire du gaz de synthèse. Ce gaz contient principalement du monoxyde de carbone (C) et de l hydrogène ( ). Goudron Reformeur de goudron Filtre de synthèse Filtre à gaz La gazéification produit également du goudron et du soufre, qui peuvent contaminer l éthanol cellulosique. Le reformeur de goudron convertit le goudron en davantage de gaz de synthèse par oxydation catalytique. Le gaz est nettoyé afin d en retirer les autres contaminants, puis est compressé. Catalyseur 6 C + 6 C 3 C + C Un catalyseur métallique permet de combiner le monoxyde de carbone à l hydrogène pour former de l éthanol cellulosique. Un procédé appelé la séparation des phases isole l éthanol cellulosique, qui est maintenant prêt à être utilisé comme carburant de transport. Chercheur consulté : Dr Jean-Michel Lavoie (Université de Sherbrooke) Adapté à partir de renseignements fournis par le US Department of Energy. 5 of 7

6 Utiliser la pyrolyse rapide pour fabriquer de la Avancés BI-UILE La bio-huile est un biocarburant avancé qui est similaire au pétrole brut. Il peut être brûlé directement pour produire de la chaleur et de l énergie, ou raffiné pour produire du carburant de transport, comme de l essence, du diesel et du carburéacteur. ~10 % d humidité Entre et 6 mm Les résidus ligneux, les graminées et d autres types de biomasse peuvent servir à fabriquer du biocarburant à l aide d un procédé appelé pyrolyse. Avant de pouvoir déposer la biomasse dans un réacteur, il faut en réduire la teneur en humidité et la moudre en fines particules pour améliorer l efficacité du procédé. Gaz brut + biochar Gaz brut + biochar Gaz brut Biomasse prétraitée Cendre La biomasse est soumise à une pression et à une chaleur élevées dans un réacteur exempt d oxygène, ce qui permet de produire du biochar solide, du gaz non condensable et des gaz qui peuvent être condensés en bio-huile liquide. Biochar Le biochar solide est retiré des gaz. Le biochar est un biocarburant solide qui peut être brûlé pour fournir de la chaleur au réacteur de pyrolyse ou utilisé comme substitut au charbon. Gaz brut Gaz non condensables Bio-huile Les gaz bruts sont condensés en bio-huile. Les gaz non condensables comme le monoxyde de carbone peuvent être recyclés pour alimenter le réacteur de pyrolyse. La bio-huile est extraite et peut être brûlée comme carburant pour les chaudières et les fournaises ou raffinée en molécules ayant la taille souhaitée pour servir de carburant de transport à d autres installations. Chercheur consulté : Dr Donald Smith (Université McGill) Adapté à partir de renseignements fournis par la National Science Foundation et le US Department of Energy. 6 de 7

7 Utiliser la transestérification pour fabriquer du BIDIESEL ALGAL Avancés Les algues sont des organismes présents dans la plupart des habitats. Elles se multiplient rapidement et produisent de grandes quantités d huile qui peuvent être raffinées en carburant de transport appelé biodiesel. Soleil Eau Dioxyde de carbone Des organismes appelés algues produisent de l huile qui peut être raffinée pour fabriquer du carburant. Les différentes espèces d algue contiennent des quantités d huiles qui varient. Les algues se multiplient rapidement et facilement grâce à un procédé appelé photosynthèse qui leur permet de produire leur propre nourriture en utilisant uniquement de l eau, du dioxyde de carbone et l énergie du soleil. Bassins d algues ouverts Bioréacteur fermé Pressoir à huile uile d algues Biomasse d algues Lorsque de grandes quantités d algues sont produites pour l industrie, elles sont cultivées dans des systèmes de bassins ouverts ou dans des bioréacteurs fermés. Les algues sont récoltées et leur huile est extraite des parois cellulaires à l aide d un pressoir à huile, par exemple, qui fait sortir les lipides des algues en les pressant. Bioraffinerie Une fois que l huile est extraite, elle est raffinée en biodiesel en utilisant un procédé appelé transestérification. Elle est chauffée, mélangée à du méthanol, refroidie, puis lavée pour en retirer les impuretés (voir la fiche sur la transestérification). Une fois séché, le biodiesel algal est prêt à être utilisé comme carburant de transport. Chercheur consulté : Dr David Levin (Université du Manitoba) Adapté à partir de renseignements fournis par le National Energy Laboratory du U.S. Department of Energy et Algae.Tec Ltd. 7 de 7