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Bioénergie
et bioproduits industriels:
une voie d'avenir pour
l’agriculture québécoise?
Michel Lachance, CQVB
1er décembre 2010
déjeuner-causerie ACRA
"Dans un avenir rapproché,
est-ce que les producteurs agricoles
peuvent anticiper,
dans un contexte de diversification
de l'agriculture,
des revenus substantiels
du secteur de l'agro-énergie".
PLAN
 Intro
• bio-économie et bioproduits
• contexte favorable
 Biomasses
 Technologies de conversion
 Segments d’affaires
 Enjeux et avenir
BIOPRODUITS? pas nouveaux
La bioéconomie s’appuie sur l’utilisation :
de ressources renouvelables et de bioprocédés
pour fabriquer des biens plus durables, plus éco-énergétiques
Bioproduits
industriels
: :
Bioproduits
industriels
tout
nouveau
produit
industriel
/ commercial
tout
nouveau
produit
industriel
/ commercial
élaboré
à partir
de biomasse
(agricole,
élaboré
à partir
de biomasse
(agricole,
forestière,
marine,
résidus
municipaux
/ industriels)
forestière,
marine,
résidus
municipaux/industriels)
Avant l’ère du pétrole, déjà présents




produits naturels fermentés (bière, yogourt)
papiers, polymères dérivés du coton
plantes médicinales, tisanes
poignées de portes de la Ford T
CONTEXTE FAVORABLE
Tendances qui modifient nos économies:
 croissance fulgurante de la demande d’énergie (mondiale)
 baisse de la disponibilité du pétrole
 hausse des prix de nombreux intrants
 changements climatiques
 sensibilité environnementale / réduction des GES
Atouts pour y répondre:
 RESSOURCES RENOUVELABLES
 TECHNOLOGIES VERTES
 PROGRÈS MAJEURS: chimie, génomique, science des matériaux
génie industriel
LARGE ÉVENTAIL DE
PRODUITS / procédés
Bioproduits indust.
Ressources
renouvelables
• Plantes
– cultures
– forêt
Procédés
technologiques
• Biocarburants, biocomb.
• Produits chimiques:
Physiques (extraction)
• Algues
• Animaux/poissons
• Bio-énergie
Chimiques (traitement acide)
• Microorganismes
• Résidus organiques
– municipaux
Thermiques (pyrolyse)
– industriels
– agricoles
– forestiers
Biologiques (enzymes,
fermentation)
– aquaculture
-
biosolvants / biolub.
biosurfactants
adhésifs, résines
biocatalyseurs
éléments précurseurs
bioengrais, biofertiliants
• Matériaux nouveaux
- bioplastiques
- biocomposites
- fibres industrielles
• Molécules bioactives
LA BIOMASSE: C’EST QUOI?
 Amidon (glucide)
- 70-75% (maïs); facilement hydrolysable
 Huiles (oléagineux)
- 4-7% (maïs),18-20% (soya); produits oléochimiques
 Protéines
- 20-25% (maïs), 80% (soya); produits chimiques
 Lignine
- structure aromatique complexe, très énergétique
- conversion biochimique difficile
 Hémicellulose
- xylose: 2e sucre plus abondant dans la biosphère
- polymères de sucres à 5 et 6 C, conversion difficile
 Cellulose (glucide)
- matière première la plus abondante dans la biosphère
- polymères de glucose: bonne BM
 Chitine (polysaccharide)
SOURCES DE BIOMASSES
 résidus forestiers
- déchets d’usinage et de coupe, plaquettes forestières
- parties non productives: lignes transmission, espèces non allouées
- résidus urbains, etc.
 résidus agricoles
- résidus secs (pailles, rafles)
- déchets humides (effluents agricoles, résidus agroalim)
 résidus industriels
- déchets recyclés pour énergie (effluents, copeaux, poteaux)
- rebuts valorisés (liqueur noire, lactosérum, carapaces)
 résidus municipaux
 cultures dédiées
- herbacées: panic, miscanthus, millet perlé, triticale
- arbustives: saule, peuplier
DISPONIBILITÉ de biomasse
au Québec
 Biomasse urbaine - résidus municipaux/commerciaux: 7 M tma
 Biomasse forestière :
6,5 M tma (tonnes métriques anhydres)
 Autres biomasses : agricole, agro-alim, boues, effluents, etc.
Gouvernement QC priorise la BM cellulosique résiduelle
Problème: épuisement de la BM bon marché
- faudra compter sur sources inutilisées + cultures nouvelles
- besoin de nouvelles méthodes de collecte / prétraitement
 Rendement de production d’éthanol: 200- 450 l / tma
de bioéthanol, selon type de BM et technologie utilisée
 Rendement de production électrique:
1MW requiert 8 000 tma de BM / an
TECHNOLOGIES de conversion
(1)
combustion directe
chaleur
électricité
turbines
cogénération
matière
lignocellulosique
- première
- résiduelle
gazéification
pyrolyse
piles
énergétiques
bioéthanol
Bioprocédés
fermentation/polymérisation
transestérification
etc.
Ressources
biodiésel
biohuiles
Transformation
produits chimiques
matériaux
Produits
TECHNOLOGIES de conversion
(2)
lisiers
et fumiers
gras
animaux
végétaux
méthanisation
chaleur
électricité
bioprocédés
biodiésel
biohuiles
combustion
résidus
mun / ind
matériaux
produits chimiques
gazéification
bioéthanol
Ressources
Transformation
Produits
LES SECTEURS FORTS
AU QUÉBEC
CHAUFFAGE À LA BIOMASSE
► BM utilisée vient majoritairement de
forêt, industries de transformation du bois et pâte/papier
► peut produire chaleur et électricité
• combustion directe : produit chaleur (chauffage bâtiment, chaleur
pour procédés ind., production eau chaude)
• cogénération : produit chaleur + électricité (industriel)
► source d’énergie très rentable
4 t de bois économise 1 t pétrole + évite l’émission de 2,5 t de CO2
► technos connues, au point: chaudière BM, chaudière vapeur, réseaux
► défis: récolte et transport des résidus, prétraitement, intégration
si possible aux opérations traditionnelles de récolte de bois
► utiliser la BM pour combustion dépend garantie d’approvisionnement
en biomasse + usages alternatifs de cette biomasse
► nombreux projets régionaux au QC:
Amqui, Val d’Or, Oujé-Bougamou, BSL
BIOGAZ: biométhanisation
► digestion anaérobie de matières organiques : méthane + CO2
► technologies matures (nombreuses au QC)
► biomasse résiduelle importante (fumiers, lisiers, résidus organiques)
► avantages: bilan énergétique positif: forte réduction des GES
fournit de l’énergie de proximité
résout problème de disposition des lisiers / fumiers
► défi: prix de l’électricité
► association industrielle: Biogaz Québec (AQPER)
• Bio-Terre Systems (2 installations de production à la ferme)
• Groupe EBI, Biothermica, Envirogaz, Xébec, Électrigaz
Dominion & Grimm Environnement, Lisox
Valbio, Énergie Highland, etc.
BIOCOMBUSTIBLES SECS
► densification de la matière ligneuse
► technologies connues
► biomasse: résidus agricoles et forestiers
cultures énergétiques (saule, panic); plusieurs essais
► avantages: bilan énergétique positif
réduit frais transport, augmente valeur énergétique de la BM
► marchés : - granules de bois
- bûches énergétiques
► au Québec:
Energex, Granules L.G. , Recy-Clone, Evergreen Biofuels
Bois énergétique recyclé Lauzon, Écoflamme
Bûches énergétiques, Boisbriand
BIODIÉSEL
► objectif QC: 120 Ml/a pour 2012
besoin de 80 Ml/a +
► technos connue (transestérification) et en développement (algal)
produits: biodiésel + glycérol et tourteau
► biomasses: ● huiles vég., gras animal, huiles de friture recyclées
● huiles de poisson (usines transformation)
● micro-algues, champignons
► caractéristiques:
- moins énergétique que pétro-diésel mais indice cétane plus élevé
- viscosité plus élevée : requiert additif par temps froid
- bilan énergétique et bilan GES: positifs mais variables selon Bx
► marchés: - mélangé au pétrodiésel : B2, B5, B20, B100
- substitut à éthylène/polyols: lubrifiants, solvants, surfactants
► QC: Rothsay (36 Ml), Biocardel (5 Ml)
distribution: Olco, Sonic
BIOHUILES
► Condensat liquide issu de résidus for/ag
Utilisée principalement comme huile à chauffage
► techno connue: liquéfaction directe ou pyrolyse rapide
(pression basse + addition très rapide de chaleur)
 70% biohuile, 15% biocharbon, 15% gaz
► biomasse: résidus agricoles et forestiers
► caractéristique:
contient plusieurs molécules d’hydrocarbones,
raffinage en nombreux produits chimiques: flaveurs, résines
► marchés: infime part du marché des carburants
mais croissance anticipée par petites unités mobiles
► Canada, leader mondial :
Ensyn (ON), Dynamotive Energy (CB)
Pyrovac (QC)
BIOÉTHANOL
► objectif QC: 5% en 2012, besoin de 330 Ml/a +
► technos connues / en développement (démo):
 bioéthanol + CO2 / lignine-hémicellulose / drèches
► biomasse: ● résidus ag-for (paille, tiges, coupes, essences résiduaires)
● résidus municipaux/industriels (organiques)
● cultures herbacées/arbustives (lignocelluloe)
► caractéristiques fixes (molécule unique)
moins énergétique que l’essence, mais plus dense
E10 réduit de 3% la puissance du moteur mais meilleure combustion
► marchés: - mélangé au pétrodiésel : E2, E5, E20, E100
- comme solvant / grade alimentaire
► QC: Ethanol Greenfield: cap. 120 Ml/an (320 000 t/an de maïs)
Énerkem: usine pilote + projet démo de 4 Ml/an
CRB Innovation: projet démo
Tembec: grade alimentaire
BIOÉTHANOL
suite
► QC 2011:
Agrosphère (ferme O. Lépine + autres producteurs agricoles):
St-Alexis-de-Montcalm
♦ éthanol 2e génération (12 Ml/an, ↓66 kt CO2):
- résidus agricoles + cultures dédiées (millet, panic) + résidus forestiers
- bandes riveraines (revenus) avec plantes pérennes (biomasse)
♦ valorisation de coproduits
♦ valorisation de l’hémicellulose
♦ fabrication d’enzymes sur place
♦ Nombreux partenariats: Coop Profid’Or, Danisco USA-Genencor, UQTR
CIPP, CNETE, CTMP, Humblet Technologies, PG Nature, CRIEB, CRIBIQ
♦ TDDC: octroi de 7,5 M$
BIOPRODUITS DE CHIMIE
► variété de produits: biolubrifiants, biosolvants, biodétergents,
adhésifs, résines, huiles isolantes,
éléments précurseurs, enzymes, levures
biosurfactants, peintures, encres
engrais, pesticides
► technos connues / en dév.:
● oléochimie, chimie verte
● chimie de synthèse
● métathèse, nanotech
► marchés: couvrent l’ensemble de l’industrie chimique + ailleurs
commodités, produits de spécialité, produits de chimie fine
► défis: commercialisation pas facile, normes/standards, coût/qualité
► QC: Innu-Science, Choisy, Labo M2, Prolav, Chimiques B.O.D.
Prolab, Bio-lub, Oléoprod, Innoltec, Bio Spectra, Alga-Labs
Tembec, Lallemand, DNP GT
SiliCycle, CO2 Solutions
BioTerre Systems, Omnichem
MATÉRIAUX BIOSOURCÉS
► variétés de matériaux: biopolymères, bioplastiques,
composites bois/plastiques
biocomposites, nanomatériaux
► technos connues / en développement
► biomasse:
● fibres agro-forestières, polymères naturels (chitine)
● nouvelles cultures dédiées
● micro-organismes
► caractéristiques: nouvelles performances
► marchés: - construction, transport, aéronautique, emballage,
- isolants, mousses, matériel de remplissage,
- ustensiles/récipients, sacs/bacs
► Qc: ADM-SAP, BV Sorbex, Biomatera, Cerestech, Marinard Biotech
Nova Envirocom, Plasbio, Omniplast
Bénolec, Demilec, Maibec
Lanaupole-Fibres, Texel
AUTRES BIOPRODUITS
► Santé humaine:
● antioxydants
● oméga 3
● produits anticancéreux
● produits fermentés
● boissons fonctionnelles
● extraits marins
► Santé animale:
● litières
● drèches de distillerie (alimentation)
● tourteau de colza / soja
► Cosméceutiques:
● crème anti-âge
● crème solaire à base de chlorophylle
● lipsil avec ingrédients bioactifs
BIORAFFINERIES
AVANTAGES de la biomasse
La biomasse peut être transformée en énergie + bioproduits
sans besoin d’attendre des millions d’années !
► renouvelable, carbone neutre, biodégradable,
► permet des produits moins toxiques / polluants
Développement économique et régional
• diversification commerciale
• redynamisation des régions
Plus grande stabilité de l’offre / prix
• approvisionnement diversifié, source constante de matière première
• dépend de facteurs plus proches et contrôlables
Plus d’efficience dans le système
• utilisation de résidus
• Impacts positifs sur l’environnement
FACTEURS CRITIQUES
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approvisionnement en biomasse (prix/qualité)
coûts de production vs qualité des produits
valorisation des coproduits
appui politique (vision gouvernementale)
acceptabilité sociale
connaissance des bioproduits (industriels, investisseurs)
prix du pétrole
Pour l’agriculture: belles possibilités de:
☛ diversification (revenus additionnels)
☛ développement régional
mais faut gérer de façon durable
offre/demande de biomasse
FACTEURS D’INFLUENCE
 Disponibilité et coût des biomasses
 Disponibilité et accessibilité du capital
 Capacité de R-D et d’innovation
 Alliances stratégiques
 Propriété intellectuelle
« Ind Biotech: Development & Adoption by the US Chemical & Biofuels
Industries », US International Trade Commission, juillet 2008
559 compagnies interrogées
PAS SUR LE RADAR
il y a 10 ans
La conscience d’opportunités intéressantes augmente
De nombreux maillages se créent:
- industries (agriculture, foresterie, chimie, énergie, transport, manufact.)
- disciplines (biologie, chimie, sc. Des matériaux, génie)
Une communauté de pratique émerge regroupant les acteurs clé
Mais - technologies et systèmes de production
pas complètement disponibles;
- gros investissements en RD,
- intégration des technologies, ingénierie, démonstration
Contribution très souhaitable pour notre économie:
- diversification économique (agriculture, secteur manufacturier)
- redynamisation des régions
- impact positif sur l’environnement
MERCI !