Les Américains ont brûlé quotidiennement 20,6 millions de barils de pétrole en 2006. Cela représente plus de 865 millions de gallons de pétrole. Cela alimente vos déplacements. Il alimente les usines. C’est le fondement de l’économie mondiale. Mais le pétrole brut est une ressource limitée. Il faut dix millions d’années pour se former à partir de la vie marine ancienne. Nous l’utilisons bien plus vite que la nature ne le crée.
La production culminera. L’offre va diminuer. Les experts ne sont pas d’accord sur le moment. Certains disent que c’est déjà arrivé. D’autres disent bientôt. Le résultat est le même. Nous sommes confrontés à une crise énergétique imminente. Que se passe-t-il lorsque le réservoir est à sec ?
Le secteur de l’énergie dépense des milliards pour trouver des alternatives à l’essence. Les nouveaux carburants doivent faire plus que fournir de l’électricité. Nous avons besoin d’options propres pour arrêter les gaz à effet de serre. Nous avons besoin de prix abordables. Nous avons besoin de stabilité économique. La transition doit être rapide. Nous ne pouvons pas nous permettre une décennie ou deux de stagnation.
Cela nécessite un carburant miracle. Pourtant, il y en a un qui émerge. Après seulement quelques années de recherche, un concurrent est apparu. Il répond à toutes les exigences.
L’éthanol est la clé. C’est de l’alcool éthylique. Il provient de glucides végétaux. Les scientifiques connaissaient son potentiel depuis des décennies. Le problème était de le rendre bon marché et efficace. Cela a changé récemment.
Entrez switchgrass. Cette herbe pousse vite. Il prospère aux États-Unis. Il pousse au Canada. Il se propage à travers l’Amérique centrale et du Sud. Certaines parties de l’Afrique conviennent également. Si les tendances actuelles se maintiennent, le panic raide pourrait alimenter votre voiture d’ici vingt ans. Comment l’herbe devient-elle un carburant ?
La réponse réside dans les prévisions ensoleillées pour le panic raide.
La plupart des recherches sur les biocarburants sont dans une impasse. Nous avons examiné la graisse de poulet. Nous avons évité les copeaux de bois. Le résultat ? Un rapport énergétique net lamentable. Vous mettez plus d’énergie que vous n’en récupérez. Et le coût ? Raide. L’extraction à partir de sources végétales et animales est actuellement trop coûteuse pour être compétitive à la pompe.
Ensuite, il y a le panic raide.
Les données changent. Les chiffres ne cessent de s’améliorer. Cela ressemble à la vraie affaire.
L’herbe qui pousse toute seule
Le panic raide n’est pas exotique. C’est une plante vivace indigène des Amériques. Il prospère dans les plaines ouvertes. C’est dur. Robuste. Dans certaines régions, c’est pratiquement invasif.
Une étude menée sur trois ans dans le Dakota du Nord (publiée en 2005) nous a fourni des chiffres précis. Seules, certaines variétés ont produit plus de sept tonnes de biomasse par acre. La biomasse n’est que le matériel végétal récolté. Les précipitations et le type de sol ont affecté le tonnage exact. Mais sept tonnes ? C’est substantiel.
Cela n’a pas besoin de beaucoup d’aide. Résistant à la sécheresse. Engrais minimal.
Pensez à ce que cela signifie pour l’apport de combustibles fossiles. Les tracteurs brûlent du diesel. Les pompes d’irrigation consomment de l’énergie. La production d’engrais est gourmande en énergie. Moins de ces trois moyens signifie moins de combustibles fossiles dépensés. Moins de coût. Moins d’émissions de gaz à effet de serre.
Les partisans soutiennent que cela renforce également la sécurité énergétique des États-Unis. Pourquoi importer du carburant quand on peut le cultiver en Amérique ?
De la cellulose à l’éthanol
Le carburant ici est l’éthanol cellulosique. Cela commence par la matière première du panic raide, la matière végétale première.
Le processus décompose la cellulose. C’est le composant structurel des parois cellulaires végétales. Une fois que vous avez divisé la cellulose en composants de base, vous ajoutez de la levure. La fermentation se produit. Vous prenez de l’alcool. Affinez-le. Vous avez du carburant éthanol.
La proposition de valeur est simple : plus de cellulose équivaut à plus d’éthanol. Le panic raide contient environ 70 % de glucides complexes. Cellulose.
Il y a un bonus. Lignine. Ce sous-produit se forme lorsque l’eau est éliminée de la cellulose. C’est prometteur. Si la lignine peut alimenter les usines de production d’éthanol, le processus devient autonome. Le carburant fait le carburant.
Les mathématiques énergétiques
Michael Wang du Laboratoire national d’Argonne a fait les calculs. Il a tout suivi, de la production d’engrais à la distribution d’éthanol.
Sa découverte était frappante. Une unité d’apport d’énergie créait dix unités de production.
Comparez cela à l’éthanol de maïs. Le panic raide gagne facilement.
Comparez cela à l’essence. L’essence a un rapport énergétique de 0,81. Vous mettez plus d’énergie que vous n’en dépensez. C’est une perte nette.
Wang a également examiné les émissions. La production d’éthanol à base de panic raide peut nécessiter 70 % moins de combustible fossile que l’essence. Et l’éthanol E85 – un mélange de 85 % d’éthanol et de 15 % d’essence – émet 86 % de gaz à effet de serre en moins que l’essence pure.
Cela semble parfait. Tout s’aligne.
Alors pourquoi n’est-il pas dans votre réservoir ?
Le processus de raffinage est théoriquement simple. Relativement parlant. Mais la réalité est plus compliquée. La fabrication d’éthanol à partir de panic raide se heurte à des défis spécifiques et tenaces. La distillation n’est pas le problème. La difficulté est ailleurs.
Nous verrons pourquoi il est si difficile de distiller de l’éthanol à partir de cette herbe à la page suivante.
La promesse du panic en tant que futur sauveur d’énergie grandit, mais le « futur » fait ici beaucoup de travail. À l’heure actuelle, extraire la cellulose de l’usine est un cauchemar logistique et financier.
Les enzymes gèrent la dégradation. Ces catalyseurs biologiques digèrent les glucides complexes et rejettent de la cellulose et du dioxyde de carbone. Le piège ? Ils sont chers. Vous envisagez environ 20 cents par gallon d’éthanol purifié uniquement pour les enzymes. La fermentation jette une autre clé dans les travaux. La levure a besoin de son propre cocktail d’enzymes spécifique, ce qui fait grimper encore les coûts.
Albert Kausch, un généticien végétal, a évalué cette réalité en 2006. Les méthodes actuelles évaluent l’éthanol cellulosique à 2,70 dollars le gallon. Moins cher que l’essence, bien sûr. Mais Kausch pense que cela devrait être plus proche de 1,00 $. Comment? En développant des enzymes moins chères. Idéalement, nous avons besoin d’une seule enzyme capable à la fois de décomposer la cellulose et de fermenter l’éthanol. Un outil. Deux emplois. Zéro déchet.
La logistique du carburant corrosif
Acheminer le carburant de la raffinerie jusqu’à la pompe est tout aussi délicat. L’éthanol ronge les métaux. C’est corrosif. Vous ne pouvez pas le faire passer par les mêmes pipelines que ceux utilisés pour le pétrole et le pétrole.
Alors, vous le camionnez. Gros camions-citernes. Cela tue le rapport énergétique. Vous brûlez des combustibles fossiles pour déplacer le combustible lui-même. Le gain énergétique net diminue.
Michael Wang du Laboratoire national d’Argonne voit une solution. Systèmes ferroviaires. “Lorsque vous le raffinez dans le Midwest et le transportez vers l’Ouest, le transport pose un problème”, note Wang. Utilisez le rail sur le long terme. De courtes distances ? Les camions vont bien. L’impact énergétique y est négligeable. Mais le cross-country ? Le rail est le seul moyen d’empêcher l’effondrement du bilan énergétique.
Limites des terres et objectifs de rendement
Il n’y a pas assez de terres pour une prise de contrôle totale du panic raide. Une analyse de l’Université du Tennessee a examiné les chiffres concrets. Ils ont également pris en compte les résidus de récolte du panic raide : les tiges, les graines et les restes après la récolte.
Le résultat ? 153 millions de tonnes sèches par an. C’est le maximum. Qu’est-ce que cela nous rapporte ? Une réduction de 5,3 pour cent de la consommation annuelle d’essence aux États-Unis. C’est ça.
Le président George W. Bush souhaitait produire 35 milliards de gallons de carburant renouvelable d’ici 2017. Cette production est loin d’atteindre cet objectif. C’est une goutte d’eau dans l’océan par rapport à la consommation nationale.
Jason Grumet de la Commission nationale sur la politique énergétique (NCEP) a un angle différent. Technologie. Il suggère de cultiver des variétés de panic raide avec des rendements en tonnes par acre plus élevés. Si nous parvenons à augmenter le rendement, l’efficacité de la production d’éthanol augmentera d’un tiers. Et si nous associions cela au doublement de l’efficacité énergétique des véhicules ? Les calculs commencent à fonctionner.
Qui paie pour le rêve ?
L’argent est là. Les grands joueurs parient gros.
BP Amoco a versé 500 millions de dollars à l’Université de Californie à Berkeley et à l’Université de l’Illinois à Champaign pour un centre de recherche commun. Chevron a donné 25 millions de dollars à l’Université de Californie à Davis et 12 millions de dollars à Georgia Tech. Le département américain de l’Énergie a remis 125 millions de dollars au laboratoire national d’Oak Ridge.
Il ne s’agit pas seulement d’une œuvre caritative d’entreprise. Ces entreprises veulent l’aide du gouvernement. Ils réclament des garanties d’investissement et des allègements fiscaux. Ils ont besoin de financiers pour se sentir en sécurité en investissant dans la technologie cellulosique.
L’enthousiasme est palpable. Le soutien du public est élevé. L’argent coule à flot. Il est facile d’imaginer un monde dans lequel le panic raide remplira votre réservoir en quelques décennies.
Mais des sceptiques demeurent. Certains doutent que l’herbe soit à la hauteur. D’autres s’inquiètent des conséquences si c’est le cas.
Critique des biocarburants
La confrontation entre le panic raide et l’éthanol de maïs
La bataille pour l’avenir des matières premières pour biocarburants s’intensifie. C’est le maïs contre le panic raide, et les enjeux sont régionaux. Étant donné que la géographie dicte ce qui pousse et où, de nombreuses régions ont tout intérêt à choisir quelle culture l’emporte. Si l’on considère les chiffres concrets – coûts de production, ratios énergétiques et émissions de gaz à effet de serre – l’éthanol à base de maïs ne peut tout simplement pas rivaliser avec l’éthanol dérivé du panic raide.
Les processus sont différents. L’éthanol de maïs utilise uniquement les céréales. Vous savez, la partie que les humains mangent. Le reste est du gaspillage. Ironiquement, ces résidus pourraient théoriquement être utilisés pour fabriquer de l’éthanol cellulosique, mais commercialement, ils sont jetés. Le panic raide emprunte un chemin différent. Il transforme la plante entière, ou du moins les parties fibreuses importantes que le maïs ignore.
Utilisation des terres et efficacité du rendement
Les besoins en terres favorisent les graminées vivaces. Dans l’Iowa, où le sol est supérieur à la moyenne, le maïs produit environ 4,8 tonnes par acre. C’est décent. Mais une étude réalisée en 2005 dans le Dakota du Nord a montré que le panic raide donnait environ sept tonnes par acre. Plus important encore, le panic raide n’a pas besoin de terre végétale de première qualité. Il prospère sur des terres marginales.
Le laboratoire national d’Oak Ridge a fait le calcul pour étendre ce projet. Leur rapport concluait que pour alimenter 50 % des véhicules américains en éthanol, il faudrait 180 millions d’acres de panic raide. Cela représente 40 % de toutes les terres agricoles américaines. Cela ressemble à un énorme morceau de terre.
Jason Grumet de la National Corn to Ethanol Progress Coalition a un contrepoint. Il estime que des progrès constants en R&D pourraient réduire ces besoins en terres à 30 millions d’acres sur 20 à 30 ans. Ce nombre est important car il correspond à peu près à la superficie du Programme de réserves de conservation (CRP).
La controverse sur le programme de réserve de conservation
Le CRP rémunère les agriculteurs qui laissent leurs terres en jachère. Il réduit l’impact environnemental de l’agriculture. L’argument de Grumet implique que nous pourrions produire du carburant sur ces terres inutilisées existantes. Les critiques ont un point de vue différent.
Les sceptiques soulignent que les terres du CRP sont mises de côté précisément parce qu’elles ne peuvent pas produire des cultures de haute qualité. Si les grandes sociétés énergétiques commencent à investir de l’argent dans la production de panic raide, leur objectif sera un rendement maximum. Un rendement élevé nécessite un bon sol. Par conséquent, les entreprises pourraient éventuellement préférer les terres arables aux terres marginales.
Cela crée un conflit direct. La production d’énergie pourrait cannibaliser la production alimentaire.
Dynamique des aliments et des carburants
Nous utilisons déjà une petite partie des cultures vivrières comme carburant. Si les biocarburants deviennent notre principale source d’énergie, la concurrence pour les terres s’intensifie. Le Dr Eric Holt-Gimenez de l’Institut pour la politique alimentaire et de développement met en garde contre les effets d’entraînement économiques.
Lorsque les prix du carburant augmentent, les prix des denrées alimentaires suivent. Il s’agit des coûts de production et de transport. Holt-Gimenez soutient que si la nourriture et l’énergie sont en concurrence pour la même terre, la relation devient réciproque. Les prix des denrées alimentaires pourraient faire augmenter les coûts de l’énergie, tout comme les coûts de l’énergie font grimper les prix des denrées alimentaires.
Il existe également une préoccupation humanitaire. Les programmes alimentaires excédentaires destinés aux pays affamés pourraient se tarir. Pourquoi? Parce que les surplus alimentaires sont plus faciles à transformer en biomasse pour l’éthanol qu’à transporter comme aide.
Scepticisme et élan
Tout le monde n’est pas convaincu. Certains chercheurs estiment que le battage médiatique autour de l’éthanol cellulosique est trop rose. Ils citent des études montrant un rapport énergétique inférieur à celui annoncé. Ces études sont moins nombreuses. Ils reçoivent beaucoup moins d’attention.
Le discours dominant est plus optimiste. Si le financement et l’opinion publique sont des indicateurs, l’éthanol à base de panic raide progresse. La technologie n’est pas encore parfaite. La chaîne d’approvisionnement n’a pas fait ses preuves à grande échelle. Mais la direction est claire.
Nous passons d’un modèle axé sur l’alimentation à un modèle axé sur l’énergie. Le sol décidera quelles cultures pousseront. Le marché décidera quelles étiquettes de prix seront retenues. L’issue reste incertaine.
Le coût réel de l’essence verte
Les chiffres sur la page sont faciles à mal interpréter. Vous voyez un résultat de laboratoire et pensez que la révolution est là. Ce n’est pas le cas.
L’éthanol de maïs est un perdant net en énergie si l’on compte chaque goutte de diesel utilisée par le tracteur et chaque kilowattheure éclairant la distillerie. Le retour sur investissement énergétique est mince. Marginal. Switchgrass change les calculs.
Il pousse sur des terres que le maïs ne peut pas toucher. Il n’est pas nécessaire de le replanter chaque année. Vous le récoltez une fois, attendez deux ans et récoltez à nouveau. Le système racinaire reste en place. Il retient la terre. Il séquestre le carbone d’une manière que les cultures en rangs ne font jamais.
Pourquoi le panic raide bat le maïs
La plupart des gens supposent que tous les biocarburants sont créés égaux. Ce n’est pas le cas.
Le maïs nécessite un engrais azoté lourd. Cet engrais libère du protoxyde d’azote, un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2. Du panic raide ? Il fixe son propre azote présent dans l’air. Aucun engrais nécessaire après la deuxième année.
Le rendement par acre est inférieur à la teneur en amidon du maïs, oui. Mais le coût des intrants est proche de zéro. Vous n’achetez pas de semences chaque printemps. Vous ne labourez pas chaque automne. Vous êtes juste en train de tondre.
“La recherche sur Switchgrass vise à créer de l’éthanol pour propulser les véhicules à 1 $ le gallon.” — Newswise, décembre 2006
Ce prix n’est pas magique. C’est de l’agronomie. C’est de la biologie. C’est la différence entre nourrir une machine et nourrir une pelouse.
Le déficit d’infrastructure
Savoir que ça marche est une chose. Le mettre dans votre réservoir en est une autre.
Nous n’avons pas les pompes. Nous ne disposons pas de silos de stockage pour l’éthanol cellulosique à grande échelle. Les raffineries qui existent aujourd’hui sont construites pour le maïs. Ils sont chauds, acides et fragiles. Le panic raide est plus résistant. Riche en lignine. Cela nécessite différentes enzymes. Différents profils thermiques.
Le ministère de l’Énergie investit de l’argent dans la R&D. Le laboratoire national d’Oak Ridge déchiffre le code de l’hydrolyse enzymatique. Ils veulent décomposer la cellulose sans la brûler. Sans gaspillage.
Mais la politique évolue plus lentement que la science. Les crédits d’impôt favorisent les cultures établies. Le lobby du maïs a les poches bien remplies. Le panic raide est une plante vivace dans un monde d’annuelles.
Où pousse-t-il ?
Pas partout.
Il prospère dans les terres marginales. Dakota du Nord occidental. Les Dakota. Certaines parties du Midwest où les rendements du maïs baissent en raison de la qualité du sol. Elle n’entre pas en concurrence avec la production alimentaire parce qu’elle ne veut pas être de la nourriture.
Au Brésil, l’éthanol de canne à sucre fonctionne à cause du climat. Aux États-Unis, nous avons des superficies. Il nous manque juste la chaîne de transformation.
La réserve stratégique de pétrole reste inutilisée, remplie de brut provenant de régions géopolitiquement instables. Imaginez remplir ces réservoirs avec de l’éthanol provenant du panic raide local. La sécurité énergétique ne consiste pas à trouver davantage de pétrole. Il s’agit d’un découplage du prix spot mondial.
L’essentiel
Est-ce meilleur pour l’environnement ?
Oui. Mais pas parce que c’est « vert ». Parce que c’est efficace.
L’éthanol de maïs permet d’économiser peut-être 20 % d’énergie nette. Du panic raide ? Les estimations varient de 200 % à 900 % selon l’étude et le mode de traitement. Wang du Argonne National Lab montre des réductions significatives des GES. Lang à Cornell était sceptique quant au maïs. Il n’a pas été aussi dur avec l’herbe.
La technologie existe. La récolte existe. La terre existe.
Nous devons simplement arrêter d’essayer de distiller les céréales et commencer à distiller les déchets.
