Faits & chiffres. Les carburants au bioéthanol au service du développement durable
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- Emmanuelle Meloche
- il y a 8 ans
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1 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 1 Les carburants au bioéthanol au service du développement durable Faits & chiffres Synthèse des études menées sous la direction d'alcosuisse pour le développement d'une filière de carburants au bioéthanol en Suisse
2 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 2 Les carburants au bioéthanol: actuels et pleins d'avenir Mélangé à hauteur de 5% dans l'essence, le bioéthanol 1 suisse peut contribuer de manière significative à la diminution des émissions de gaz à effet de serre à laquelle la Suisse s'est engagée en signant le protocole de Kyoto. Pour les carburants, la Confédération a fixé l'objectif d'une réduction de 8% des émissions de CO 2 en 2010 par rapport à essence et diesel En Suisse, le bioéthanol produit par alcosuisse a été baptisé etha+. Il peut être mélangé à l'essence ou au diesel (ce qui en fait de l'essence, respectivement du diesel). Le mélange de 5% de bioéthanol dans de l'essence, appelé essence 5, est déjà commercialisé à large échelle dans plusieurs pays, notamment au Brésil, aux USA et en Suède 2. Son développement est encouragé par l'union européenne qui a dernièrement décidé de remplacer, à l'horizon 2010, 5,75% de l'essence par des carburants alternatifs. Une récente étude réalisée sous mandat de l'office fédéral de l'énergie 3 a mis en évidence que, de toutes les alternatives envisagées pour réduire les émissions de CO 2 du trafic routier, l'introduction du bioéthanol est celle qui présente le plus grand potentiel de réduction et les coûts d'opportunité les moins élevés. Photo: Schweizer Milchproduzenten L'essEnce 5 présente l avantage d'une mise en œuvre rapide et ne nécessite que de modestes investissements. En effet, puisqu'il est conforme aux normes suisse et européenne actuelles, ce carburant ne nécessite aucune modification des véhicules en circulation et ne requiert que quelques adaptations mineures du système de distribution conventionnel. L addition de 10% de bioéthanol dans le carburant diesel (diesel 10 ) est également possible, mais exige des adaptations du système de distribution et de certains véhicules. Dans une phase initiale d'introduction de l'essence 5, la production de bioéthanol de l'usine de cellulose Atisholz à Luterbach/SO (quelque 12 mio l/an) pourra être commercialisée régionalement. A moyen terme, il est prévu de recourir aux surplus de production de pommes de terre et de céréales ainsi qu'aux betteraves et au petit-lait disponibles actuellement. Ces matières premières suffisent pour la production d'environ 47 mio l/an de bioéthanol. Avec cette production, l essence 5 substituerait environ 20% de l'essence consommée en Suisse, réduisant les émissions de C0 2 du trafic routier de plus de tonnes. 1 Bioéthanol: alcool éthylique résultant de la fermentation des sucres de matières végétales; 2 Au Brésil (à hauteur de 24% de bioéthanol) depuis les années 1970, aux Etats-Unis (à hauteur de 10%) depuis les années 1980 et en Suède (à hauteur de 5%) depuis la fin des années 1990; 3 Rapport «CO 2 -Reduktion durch Beeinflussung der Treibstoffpreise», OFEN, Petit-lait, betteraves, topinambours: quelques-unes des matières premières sélectionnées pour la production du bioéthanol etha+.
3 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 3 Une approche scientifique et économique De nouvelles matières premières sont en cours d'évaluation en vue d'une production de quantités plus importantes de bioéthanol à plus long terme. A ce stade des recherches, le topinambour et les matières ligno-cellulosiques (bois, fanes, herbe), présentent des caractéristiques économiques et écologiques prometteuses pour une telle production. La mise en place d'une filière de production et de commercialisation de bioéthanol constitue un véritable projet de développement durable. Outre la réduction des émissions de CO 2 et d'autres bénéfices environnementaux, elle offre à terme de nouveaux débouchés pour l'agriculture suisse. Les places de travail induites directement ou indirectement par ce projet ainsi que la recherche appliquée et les développements technologiques nécessaires profiteront à la place économique suisse. Le développement de cette filière répond également aux attentes de la population pour des carburants plus respectueux de l'environnement et pour une plus grande sécurité d'approvisionnement. Dans ce contexte, alcosuisse, centre de profit de la Régie Fédérale des Alcools spécialisé dans le commerce de l'éthanol, a dirigé une série d études scientifiques et économiques pour évaluer les aspects techniques, environnementaux et économiques d'une telle filière: le potentiel en matières premières actuellement disponibles a été évalué par le bureau d'ingénieurs Planair SA en étroite collaboration avec les organismes faîtiers et les industries de transformation concernées; Maguin Interis SA, concepteur et réalisateur européen d'unités de production d'éthanol, a dimensionné l'usine de transformation en bioéthanol des matières premières retenues; l'évaluation économique de la filière a été effectuée par le bureau d'ingénieurs Helbling Ingenieurunternehmung AG; les émissions polluantes ont été mesurées par l'empa sur des véhicules non modifiés; le Laboratoire de Systèmes Energétiques (LASEN) de l'epfl a conduit l'analyse de cycle de vie du carburant au bioéthanol essence 5 ; le potentiel du topinambour et celui du petit-lait ont été évalués par le Laboratoire de Biotechnologie Environnementale (LBE), respectivement le Laboratoire de Génie Chimique et Biologique (LGCB) de l'epfl; l'enquête d'opinion auprès du grand public a été menée par l'institut de sondages Médiactif SA; Arc Management SA a contribué à l'élaboration de la stratégie générale; la communication a été assurée par Adequa Communication SA; le bureau d'ingénieurs Planair SA a assumé la coordination générale du projet ainsi que les investigations auprès de tous les acteurs concernés. Le présent document expose les principaux résultats obtenus et les perspectives d'avenir. 3 5% 10% + 95% essence = + 90% diesel =
4 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 4 Une opportunité pour l'agriculture suisse Dans l'optique d'une meilleure valorisation de certains produits agricoles, le choix des matières premières s'est porté sur des surplus agricoles ou des déchets de transformation. Une évaluation du potentiel de production d éthanol à court et moyen terme (3 à 8 ans) a révélé qu une production d environ 47 millions de litres de bioéthanol par an est d ores et déjà possible. 4 L évaluation a été réalisée en étroite collaboration avec les organismes faîtiers et les industries de transformation concernées. Le volume de production annuel est atteignable en valorisant des excédents suivants: céréales: tonnes, pour une production de 21 mio litres/an de bioéthanol betteraves: tonnes, pour une production de 9.8 mio litres/an pommes de terre: 100'000 tonnes, pour une production de 9.1 mio litres/an petit-lait et perméat: tonnes, pour une production de 6.8 mio litres/an A noter que les protéines contenues dans les betteraves et les céréales, extraites lors de la transformation de ces dernières en bioéthanol, constitueront un affouragement de choix pour le bétail. Au-delà de cette production de 47 mio litres/an, il sera nécessaire de recourir à la biomasse ligno-cellulosique (bois, herbe, fanes) ou d introduire des cultures spécifiques telles que le topinambour. Ces cultures devront satisfaire les intérêts des agriculteurs, de l environnement et d une production de bioéthanol économique. Une usine de production de bioéthanol taillée sur mesure L'usine de production de bioéthanol prévue à moyen terme a été étudiée pour traiter les matières premières disponibles actuellement (céréales, betteraves, pommes de terre et petit-lait). Si la préparation des matières premières est spécifique à chacune d'entre elles, le cœur de l'usine, à savoir les unités de fermentation, de distillation et de déshydratation traiteront toutes les matières premières. Les surcoûts engendrés par cette complication technique sont compensés par une taille importante et par une charge régulière tout au long de l'année: mélasse de betteraves: de juillet à septembre, pommes de terre: d'octobre à décembre, céréales: de janvier à juin, petit-lait: toute l année. Cette usine est conçue pour valoriser les éléments nutritifs contenus dans les matières premières (en particulier les protéines) comme coproduits pour l'alimentation animale.
5 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 5 Applicable dès aujourd hui, en réponse aux attentes des consommateurs essence 5 : conforme aux normes en vigueur et garantie par la plupart des fabricants Le bioéthanol peut être incorporé dans l'essence en proportion de 5% volume sans modification des véhicules. Appelé essence 5, ce mélange est d'ailleurs déjà autorisé par les normes européenne (EN 228) et suisse (SN EN 228) définissant les propriétés de l essence. Il ne nécessite que de modestes modifications de la chaîne de distribution actuelle. La plupart des importateurs suisses de véhicules ont déjà accordé la garantie écrite de bon fonctionnement de leurs modèles existants et nouveaux avec l'essence 5. Ce carburant est d'ailleurs commercialisé en Suède depuis plusieurs années. Aux Etats-Unis, tous les fabricants garantissent leurs véhicules pour de l'essence mélangée à 10% de bioéthanol. Un carburant attendu par les consommateurs Une enquête d'opinion conduite auprès d un échantillon représentatif de 401 personnes dans toute la Suisse a montré que plus des trois quarts des interrogés sont spontanément intéressés par un produit tel que l'essence 5 ou le diesel 10. Action concrète en faveur de l'environnement, soutien à l'agriculture et indépendance énergétique constituent les principales motivations des intéressés. Même à un prix plus élevé de 5 ct/litre que le carburant traditionnel, 6 personnes sur 10 se disent prêtes à acquérir du biocarburant. Développements en Suisse et à l'étranger Actuellement, des expériences sur des véhicules tout à fait standard sont en cours à Vevey et à Delémont. Trois véhicules de la Ville de Delémont roulent au carburant essence 5 depuis l été 2002, alors que la Municipalité de Vevey expérimente avec succès le carburant diesel 10 sur plusieurs de ses véhicules. D'autres projets impliquant un grand nombre de véhicules de plusieurs entreprises sont en préparation. Au niveau mondial, le Brésil est de loin le pays le plus avancé dans la production et l'utilisation de bioéthanol puisque celui-ci couvre 22% des besoins nationaux en carburant. Aux Etats-Unis, plus de 10% de l'essence contient du bioéthanol à hauteur de 10% et, depuis 1981, plus de 5 milliards de kilomètres y ont été parcourus avec ce carburant. En Suède, une installation de production de bioéthanol d'une capacité de 50 mio l/an a été mise en service au printemps Après mélange à hauteur de 5% dans l'essence, ce produit est directement distribué par le réseau pétrolier habituel sans indication spécifique à la pompe. La France et l'espagne développent actuellement cette filière, encouragées par la proposition de directive de l'union Européenne. 5 Un véhicule en test à Delémont
6 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:28 Page 6 Un bénéfice pour l'environnement Fondés sur le principe du développement durable, les carburants au bioéthanol ne se justifient que si leur bilan environnemental global est meilleur que celui des carburants conventionnels. L'analyse de cycle de vie qui quantifie les impacts environnementaux associés à chaque étape, de la culture de la matière première jusqu'aux émissions des véhicules permet de comparer de manière scientifique le bilan environnemental de chaque carburant, qu'il soit conventionnel ou au bioéthanol. 6 Le Laboratoire de systèmes énergétiques (LASEN) de l'epfl a réalisé une telle étude 5 en se basant notamment sur les mesures d'émissions effectuées par l'empa 6 sur trois véhicules-types: une voiture de tourisme à essence, une voiture de tourisme diesel et un véhicule utilitaire diesel. Des analyses très poussées Les mesures d'émissions ont été réalisées dans des conditions très proches de la réalité: véhicules non modifiés et très répandus, carburants de référence standard, cycles de test normalisés. Alors que les résultats des mesures d'émissions pour le diesel 10 sont en demi-teinte, ceux de l'essence 5 sont très positifs. Dans l'analyse de cycle de vie, les résultats de mesures ont été intégrés aux impacts environnementaux de la production des matières premières, de leur transformation en bioéthanol et de la distribution du produit fini. Le bilan des produits essence 5 et diesel 10 en comparaison de l'essence normale (essence 95), respectivement du diesel normal, sont présentés dans le tableau suivant: Carburant essence 5 diesel 10 diesel 10 Véhicule Ford Focus VW Bora Iveco (camion) Consommation d énergie 4.7% 6.9% 2.2% Effet de serre 3.9% 5.0% 4.5% Eutrophisation 4.8% 7.0% 2.2% Acidification 0.9% 7.7% 0.2% Effets cancérigènes 26.4% 29.9% - Effets respiratoires 4.9% 1.3% - Résultats de l'analyse de cycle de vie des carburants essence 5 et diesel 10 par rapport à l'essence 95, respectivement au diesel. L'essEnce 5 présente un bilan très positif et constitue une filière indiscutablement recommandable. Le diesel 10 présente un bilan plus nuancé mais globalement positif. 5 «Etude comparative de carburants au bioéthanol par analyse de leur cycle de vie», EPFL, 2002; 6 «Potential der Bio-Ethanol Beimischung im Benzin und Diesel-Treibstoff», EMPA, 2002.
7 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:29 Page 7 Ces études ont permis de quantifier la réduction de émissions de CO 2 : à prestation équivalente, l'essence 5 économise 1.3 litres de pétrole brut et près de 2,4 kg de CO 2 éq. par litre de bioéthanol incorporé. Si ce produit se généralisait à toute l'essence consommée en Suisse, les émissions de gaz à effet de serre seraient réduites de plus de 600'000 tonnes de CO 2 éq. par année. Le diesel 10 quant à lui permet une économie de 1.3 à 1.5 kg CO 2 éq. par litre de bioéthanol incorporé. Selon le rapport publié par l'ofen, l'essence au bioéthanol présente le plus grand potentiel de diminution des émissions de CO 2 ainsi que les coûts d'opportunité (diminution des émissions de CO 2 par rapport à la charge fiscale supplémentaire engendrée par l augmentation des prix) les moins élevés (pour une production d'éthanol à l'étranger). Si le bioéthanol est produit en Suisse, le potentiel de réduction de CO 2 reste identique et les coûts d'opportunité moins élevés que ceux des mesures en faveur du diesel, du gaz ou du biodiesel. 7 Une alternative intéressante selon l'ofen L'Office fédéral de l'énergie (OFEN) a récemment mis sur pied un groupe de travail sur la réduction des émissions de CO 2 par des interventions sur le prix des carburants 7. Le groupe a notamment considéré l utilisation d une essence contenant 10% de bioéthanol, carburant largement utilisé aux USA. Le juste prix Le prix du bioéthanol s'établit à 121 ct/litre dans le cas d'une production en Suisse à partir des matières premières indigènes sélectionnées. Incorporé à hauteur de 5% dans l'essence 5, le bioéthanol renchérit ce produit de 4,9 ct/litre par rapport à l'essence 95. Le prix légèrement plus élevé de l'essence 5 doit être mis en relation avec les résultats de l'enquête d'opinion: 6 personnes sur 10 se disent prêtes à acquérir du biocarburant, même 5 ct/l plus cher, de préférence à du carburant conventionnel. 7 Rapport «CO 2 -Reduktion durch Beeinflussung der Treibstoffpreise», OFEN, 2002 Substituer des carburants fossiles par de l etha+, c est: économiser jusqu à 80% d énergie fossible, réduire jusqu à 67% les émissions de CO 2 et autres gaz à effet de serre. Carburant fossile 10 kwh 10 kwh Essence 13.2 kwh Diesel 12.2 kwh Ethanol anhydre (herbe) 4.7 kwh etha+ fournit nettement plus d énergie sous forme de carburant qu il n en nécessite pour le produire.
8 9974/PLAdoc synthèse F 17/02/03 11:29 Page 8 Amélioration des conditions cadre pour une introduction à large échelle Une commercialisation à large échelle de l'essence 5 serait favorisée par une réduction de son prix à un niveau équivalent à celui de l'essence 95. L'introduction de la taxe CO 2 pour les carburants (à hauteur de 25 ct/l) ramènerait la différence à moins de 4 ct/litre. 8 Cette différence se réduirait à zéro si le Parlement décidait, dans l'actuel débat sur l'abaissement de l'imposition de carburants peu polluants, d'inclure le bioéthanol dans la liste de ces carburants. Ce soutien se justifie pleinement dans la mesure où le bioéthanol permet de réduire notablement les émissions de CO 2 et, dans le cas de l'essence 5, d améliorer également la qualité de l'air. Prochaines étapes L'année 2003 est consacrée à la préparation technique et commerciale de l'introduction de l'essence 5 à l'échelle régionale. Les contacts avec les différents milieux concernés se poursuivent avec, comme objectif à moyen terme, la construction d'une usine de production de bioéthanol à partir de matières premières indigènes. Afin de produire des quantités plus importantes, à plus long terme, l accent est mis sur les recherches et développements pour la transformation de matières premières telles que le topinambour et le bois. Enfin, les essais de carburants au bioéthanol sur des flottes captives s'étendent à de nouveaux véhicules et de nouvelles entreprises. Conclusion Les résultats des études réalisées pour alcosuisse démontrent que le développement d une filière de bioéthanolcarburant en Suisse est techniquement réalisable à court terme. Le produit le plus prometteur est l'essence 5 (5% de bioéthanol etha+ + 95% d essence). Les bénéfices pour l'environnement, surtout en ce qui concerne le CO 2, sont considérables et difficiles à obtenir par d'autres moyens. Compatibilité avec la chaîne de distribution et les véhicules actuels, nouveaux débouchés pour l'agriculture suisse, avance technologique: tels sont les principaux arguments en faveur des carburants au bioéthanol. Dans l'état, les conditions cadre suisses et européennes sont relativement favorables à la mise en place d'une telle filière. Mais elles pourraient le devenir davantage si les autorités décidaient de réduire l'imposition pour les carburants au bioéthanol. Renseignements complémentaires: alcosuisse Centre de profit de la Régie fédérale des alcools Länggassstrasse Berne 9 Tél.: Fax: pierre.schaller@alcosuisse.ch
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