Transcript Les biocarburants éveloppement des dans le contexte du d bioraffineries:

Les biocarburants
dans le contexte du développement des
bioraffineries:
l’approche du pôle IAR
Jean-Marie CHAUVET,
En charge des biocarburants au sein du pôle IAR
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Pôle de compétitivité « Industries et Agro-Ressources »
Champagne-Ardenne et Picardie
PÔLE DE COMPETITIVITE A VOCATION MONDIALE
Industries et Agro-Ressources
Des Hommes, des Plantes, pour longtemps.
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Pôle de compétitivité « Industries et Agroressources »
Association Industries & Agro-ressources :
•
•
•
•
•
•
Entreprises : Grands Groupes, PME, secteurs variés
Centres de recherche et de transfert
Organismes de formation
Chambres consulaires : CRCI – Chambre Agriculture….
Fédérations, pôles,
Banques….
Picardie
Champagne
Ardenne
Accompagner de l’idée au lancement des
projets R&D et industriels dans le domaine des agro-ressources
• Utilisation des cultures non alimentaires dédiées
• Valorisation des sous produits de l’agriculture et de l’agro-industrie
– CONCEPT DE LA BIORAFFINERIE –
Utilisation de tous les composants de la plante
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Le pôle IAR et les opportunités du
Bassin Agro Industriel
Agro ressources
Utilisation de tous les composants de la plante
Nouveaux procédés
BIO RAFFINERIE
Nouveaux marchés
Demande de produits renouvelables
Respectueux de l’environnement
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
De nouveaux besoins industriels
motivés par de profondes mutations socio-économiques et
environnementales
 Augmentation durable du prix des énergies fossiles
 Prise en compte des facteurs environnementaux et climatiques
 Compétition internationale
 Recherche de relais de croissance
BESOINS INDUSTRIELS
INDUSTRIE
ALIMENTS
Alimentation, ingrédients,
auxiliaires de fabrication,
nutraceutiques
ENERGIE
Carburants, Electricité,
Chaleur
MOLECULES
Pharmaceutique, Hygiène,
Cosmétique, Lubrifiants,
Détergents
MATERIAUX
Bâtiment, Papeterie, Textile,
Plasturgie, Métallurgie,
Emballage
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
La diversité des ressources végétales et leurs
marchés d’application
Ressources
Céréales
Applications
Molécules
Matériaux
Énergie
Aliments
Alcools et
solvants
Fibres
Biocarburants
Ingrédients
Betterave
Protéagineux
Oléagineux
Luzerne
Légumes
Chanvre
Intermédiaires
chimiques
Huiles et
lubrifiants
Biopolymères Biocombustibles
Auxiliaires
de fabrication
Matériaux
composites
Tensio-actifs
Lin
Bois
Principes actifs
Pomme de terre
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
1ère partie:
Les enjeux des biocarburants
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
La question des biocarburants et des bioproduits doit nécessairement
s’inscrire dans un contexte plus large que le cadre national…
« Penser globalement, agir localement… »
•Une planète face à des défis sans précédent
•Un environnement qui « souffre », des ressources qui
s’épuisent et/ou s’altèrent…
•Des hommes qui ne trouvent pas / plus leur place
•Un avenir qui interroge et qui est davantage porteur de peur
que d’espérance ?
•Ce n’est plus uniquement une question agricole, mais celle
d’une société face à ses choix énergétiques…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Le « déstockage massif » du CO2 « fossile »
Tendances mondiales des émissions de CO2 attribuables aux
combustibles fossiles
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Un constat partagé: « Le spectre » de l’épuisement des
ressources Fossiles.
La question: Quand?
Une « sage » résolution: ne plus attendre pour agir…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Gérer « l’après pétrole » : une nécessité
•On est entré dans la période de l’après pétrole
•On entre dans celle de la « polyénergie » et de la
« bioéconomie »
•Parmi les « offres », dans le « bouquet » des sources d’énergie
possibles : les biocarburants
•A l’échelle du monde, le bioéthanol est le principal biocarburant
produit avec 420 millions d’hl en 2005
•Les 2 premiers producteurs sont les USA et le Brésil (env 160 M
hl pour chacun). L’Europe est loin derrière (env. 6 M hl)…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Un challenge important: retrouver le sens du « cycle »…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
2ème partie:
A propos des biocarburants:
Quelques éléments de base
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Les biocarburants
Les biocarburants sont des carburants obtenus à partir d'une matière
première végétale (biomasse).
Il existe deux grandes filières de production des biocarburants :
la filière éthanol qui comprend l’éthanol et l'ETBE (éthyl tertio butyl
éther) pour les véhicules
essence et la filière des huiles végétales avec l'EMHV (esters
méthyliques d'huiles végétales)
pour les véhicules diesel.
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Quelques données relatives à l’éthanol
•
En France, l’éthanol est principalement produit à partir de betterave
(culture historique) et de plus en plus maintenant à partir de céréales
(blé principalement)
•
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•
Le rendement en éthanol dépend du type de culture:
- environ 7 500 l / ha pour la betterave (6 T)
- environ 3 000 l / ha pour les céréales
•
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•
5,75% de bioéthanol dans l’essence, cela représente, en France:
- 280 000 ha de céréales / 3 % de la surface totale
- 55 000 ha de betterave / 15 % de la surface totale
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Quelques données relative au biodiesel
•
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•
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•
A partir des oléagineux, 2 types de biocarburants peuvent être produits: les
esters ou les huiles végétales pures
Le biodiesel, France, est issu de la transformation du colza (au nord) et du
tournesol (plutôt au sud).
La première unité française de transestérification a été mise en place à
Compiègne
Les procédés sont optimisés mais font l’objet d’une constante évolution
(utilisation d’éthanol pour estérifier, mise en œuvre de catalyseur
hétérogène…)
L’Europe est la référence mondiale en terme de biodiesel
Un bilan énergétique positif: il restitue 3 fois plus d’énergie que celle qui est
nécessaire à sa fabrication
En 2010, la culture d’oléagineux « non alimentaires » représentera en France
environ 1,6 M ha sur un total de 2,5 M ha (1 tonnes d’huile donne 1 tonne
d’ester)
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
EUROPE : une stratégie qui se clarifie et une
réglementation visant à promouvoir les biocarburants
•Directive 2003/30/EC du parlement européen et du conseil visant
à promouvoir l’utilisation de biocarburants (…) dans les transports
(en projet de révision)
http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/fr_final.pdf
•Directive 2003/96/EC restructurant le cadre communautaire de la
taxation des produits énergétique et de l’électricité
http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/taxation_en
ergy_products_and_electricity.pdf
•Communication de la commission: stratégie en faveur des
biocarburants (février 2006)
•http://ec.europa.eu/agriculture/biomass/biofuel/index_fr.htm
•Nouvelle directive en faveur des énergies renouvelables (janvier
2008)
•http://ec.europa.eu/energy/climate_actions/doc/2008_res_directiv
e_en.pdf
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
ETAT: la France affiche à nouveau une volonté de
soutien actif à partir de 2005…
•Note des autorités françaises relative à la promotion des biocarburants
(janvier 2006)
http://ec.europa.eu/energy/res/legislation/doc/biofuels/member_states/2005_rapports/2003_30_fr_report_fr.pdf
•Plan biocarburant 2005-2007
http://www.agriculture.gouv.fr/spip/leministere.leministrelecabinet.communiquesdepresse_a4380.html
•Table ronde du 21 novembre 2005 :
15 engagements concrets, dont le soutien à la filière
flex fuel dès 2006 à titre expérimental
•Table ronde du 30 novembre 2006: ajout de 3 engagements
complémentaires concernant notamment l’autorisation généralisée du B30
dans les flottes captives
… nuancé par le Grenelle de l’environnement en 2007
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Le plan français de développement des biocarburants
Le gouvernement français a décidé d'aller au-delà des
directives européennes en fixant des objectifs ambitieux
d'incorporation de biocarburants dans les carburants: 5,75%
en valeur énergétique dès 2008, 7% en 2010 et 10% à
l'horizon 2015.
Depuis mai 2005, 3 780 000 tonnes d'agréments nouveaux ont été
délivrés dont 2 795 000 tonnes de biodiesel, 900 000 tonnes d’éthanol
et 85 000 tonnes équivalent éthanol d'ETBE.
Outre le développement des usines existantes,
21 usines nouvelles, dont 6 produisant de l’éthanol et 15 du biodiesel,
seront construites dans 14 régions.
L'investissement pour l'ensemble de ces projets est estimé à plus 1,2 milliard d'euros,
le nombre d'emplois crées ou consolidés est estimé à plus de 30 000.
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Les nouvelles unités de production d’éthanol carburant en
France
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Potentiel production de bioéthanol en France
Horizon
2008/2010
TEREOS
SOUFFLET
Origny (02)
Betterave – Céréales
Projet = 240 kt
Nogent sur Seine (10)
Céréales
Projet = 160 kt
Unités en
construction
CRISTAL UNION
Bazancourt (51)
Betterave - Céréales
Projet = 280 kt
TEREOS
Lillebonne (76)
Céréales
Projet = 240 kt
ROQUETTE
Beinheim (68)
Céréales
Projet = 160 kt
Capacité industrielle visée :
1 280 000 tonnes
AB BIOENERGY
Lacq (64)
Céréales - Alcool
vinique
Projet = 200 kt
(Source : SNPAA)
IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
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Les unités de production d’EMHV carburant en France
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
DUNKERQUE
DAUDRUY
150 kt/an
DUNKERQUE
TOTAL
COUDEKERQUE
DIESTER
COMPIEGNE 1 et 2
DIESTER
200 kt/an
250 kt/an
220 kt/an
Biodiesel synthèse
GRAND-COURONNE
DIESTER
LIMAY
SARP Industrie
520 kt/an
80 kt/An
VERDUN
INEOS
EMHV
230 kt/an
CHARNY/MEUSE (55)
PROGILOR BOUVART
60 kt/an
EMHA
MONTOIR (44)
AIRAS4
NOGENT LE MERIOT
DIESTER
55 kt/an
250 kt/an
MONTOIR
DIESTER
FOS-sur-MER (13)
250 kt/an
BIOCAR
200 kt/an
La ROCHELLE (17)
SICA Atlantique
SETE 1 et 2
DIESTER
50 kt/an
500 kt/an
BORDEAUX
DIESTER
250 kt/an
CHALANDRAY (86)
Centre Ouest Céréales
120 kt/an
IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
BOUSSENS
COGNIS/DIESTER
120 kt/an
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Les biocarburants et les bioproduits en question:
Les « plus »
Environnement: avantage CO2 (réduction des GES)
Ressources renouvelables
Contribution à la réduction de la dépendance énergétique
Des impacts sur l'emploi: opportunité de ré-industrialisation dans un
contexte de désindustrialisation
Les « points de vigilance »
Agriculture: limitation des intrants
Usines de transformation: optimiser
les consommations énergétiques
Marchés: assurer d’abord les besoins
alimentaires
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
• Octobre 2007: A l’issue du « Grenelle de l’environnement »,
une « expertise » nouvelle a été demandée à l’ADEME pour
fiare le point sur le bilan énergétique et environnemental des
biocarburants
• Avril 2008: Rapport du Comité Opérationnel Energies
Renouvelables
« Les biocarburants de première génération sont
indispensables au respect des engagements français en
matière d’énergies renouvelables »
http://www.bioethanolcarburant.com/UserFiles/fichiers/CP-23-04-08.pdf
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
3ème partie: produire…,
…mais aussi utiliser les biocarburants
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Les conditions d’utilisation des biocarburants
•
•
•
•
Dans le cadre des objectifs européens et français concernant
l’incorporation des biocarburants, les conditions (actuelles) sont les
suivantes:
Pour le biodiesel comme pour le bioéthanol, incorporation banalisée
à concurrence de 5% respectivement dans le gazole et dans
l’essence (15% pour l’ETBE)
Objectif: obtenir l’autorisation du B10 et de l’E10 au niveau de
Bruxelles
Incorporation à haute teneur:
- jusqu’à 30% pour le biodiesel en condition de flottes captives
- jusqu’à 85% pour le bioéthanol sous forme de Superéthanol E85
L’huile brute est autorisée à titre expérimental dans le secteur agricole en
autoconsomation
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
L’exemple de la mise en place de la filière
« Flex fuel »
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
De la production à l’utilisation des
biocarburants:
IAR a donné une impulsion majeure au
développement de la filière « flexfuel »
en France en « amont » de la mission
conduite par Alain PROST
Les FFV illustrent une possibilité de
« transition douce » et …flexible
Le superéthanol E85
et la
technologie FFV en
France :
À la suite des USA et
de la Suède
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
PROJET IAR
E85 FFV
Les 2 premières pompes superéthanol E85
dans le réseau français de distribution
Champfleury (Reims)
Fagnières (Châlons en Champagne)
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
l’éthanol: aussi pour les bus…
Une intéressante « histoire » en Suède où plusieurs centaines de bus
roulent avec de l’éthanol (E95)…Le moteur diesel est modifié pour
utiliser ce carburant et ça marche! Il a des projets de test en France et,
le 30 octobre 2007, à titre exceptionnel, un tel bus a roulé à l’initiative du
pôle IAR
Rappelons que la plupart des bus
peuvent aussi utiliser du B30
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
4 ème partie:
Les perspectives liées aux carburants de seconde
génération:
un challenge à l’échelle mondiale
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Le développement des biocarburants de 1ère et de
2nde génération: un enjeu de R&D à situer dans le
contexte de l’émergence de la bioéconomie et au
cœur des bioraffineries
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
THE EUROPEAN KNOWLEDGE-BASED BIOECONOMY
QUALITY ASSURANCE STRATEGIES
TRACEABILITY, CONSUMER SCIENCE
SOCIETAL NEEDS
“Fork to Farm”
Food, health and wellbeing
ADVANCED FOOD
TECHNOLOGIES, FOOD QUALITY
DETERMINANTS, NUTRITION
LOW INPUT FARMING - BIODIVERSITY
ANIMAL HEALTH - RURAL DEVT.
STABILITY - BIODEGRADABILITY
FUNCTIONALITY (Chirality)
Life
sciences & biotechnology
for sustainable non-food
products + processes
PROCESSING
WHITE BIOTECH
CLEAN BIOPROCESSES
RAW MATERIALS/WASTE
PRODUCTION
GREEN/BLUE BIOTECH
OPTIMISED RAW MATERIALS
Sustainable production and management of biological resources from
land, forest, and aquatic environments
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Un enjeu d’avenir: les biocarburants de seconde
génération
• Depuis quelques années, en regard du développement des « biofuels »,
les Etats-Unis sont mobilisés autour de la question des biocarburants de
seconde génération.
• La principale motivation aux USA, pays qui a dépassé son « peak oil »,
c’est la question de la dépendance énergétique.
• On note néanmoins un souci de « sustainability », de prise en compte des
facteurs écologiques de production.
• Par ailleurs, le risque d’une compétition entre les utilisations alimentaires
et énergétiques du maïs est clairement mis en avant. Mais pour les USA la
question n’est pas « food vs fuel » mais « food & fuel »…
• Seule la possibilité d’utiliser la « biomasse cellulosique » peut ouvrir des
perspectives. La cellulose est à l’échelle de la planète le biopolymère
naturel le plus abondant.
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Concept de bioraffinerie biomasse
Biocarburants de seconde génération
Voie biologique
Substrat
de fermentation
résidus
Chaleur &
électricité
BIOMASSE
Biocarburants
Bioproduits &
Agromatériaux
Gaz épuré
Voie thermochimique
d’après USDoE
Gaz
« conditionné »
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Schéma simplifié de la production
« d’éthanol cellulosique »
Biomasse
Fractionnement
Prétraitement
Production
enzymes
Hydrolyse
cellulose
Fermentation
glucose
Hydrolyse
hémicelluloses
Fermentation
pentoses
Ethanol
Utilisation
lignine
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
La voie thermochimique:
schéma de procédé simplifié
Biomasse
Pyrolyse
Gaséification
synthèse FT
BtL
« diesel like »
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
L’impulsion américaine
•
Les Etats-Unis sont incontestablement leader en matière de
carburants de seconde génération avec une forte implication du DoE
(US Départment of Energy)
•
President’biofuels initiative:
- Objectif 2012: produire de l’éthanol à partir de bois, de tiges ou de switchgrass
(panique érigé) dans des conditions économiques compétitives d’où un
accroissement du financement de la recherche. 325 M de dollars viennent d’être
alloués par l’US DoE pour 6 projets « unités précommerciales » sur un montant
total de 1,2 milliards US$. Parallèlement, le DoE continue d’investir massivement
dans la R&D et les unités pilotes (« small scale biorefinery »). Au total, le DoE a
déjà engagé environ 1 milliard de dollars
- Objectif 2030: remplacer 30% de la consommation d’essence par des
biocarburants. ( 30 x ’30).
•
Des initiatives naissent également eu Europe, et le pôle IAR est
pleinement engagé dans ce challenge
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
les biocarburants de seconde génération
perspectives de développement de « l’éthanol
cellulosique » aux USA
• 2030: objectif de production 60 milliards de gallons aux USA
• Les USA estiment pouvoir mobiliser à cet effet 1,3 milliards
de tonnes de biomasse par an soit:
• 0,368 provenant de la forêt
• 0,621 provenant de ressources agricoles
• 0,377 provenant de cultures pérennes
2012/2015
2030
EtOH maïs
7-8 Mds gal
13-14 Mds gal
EtOH cellulose
3-4 Mds gal
40-50 Mds gal
•Source : USDoE
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Les biocarburants demain…
une vision partagée par la communauté internationale…
et notamment en Europe
Mise en place d’une plate-forme technologique sur les biocarburants
(installée le 8 juin 2006) sur la base d’un document de « vision » :
Biofuels in the EU, a vision for 2030 and beyond.
http://ec.europa.eu/research/energy/pdf/draft_vision_report_en.pdf
Janvier 2008: publication du
« Strategic Research Agenda & Strategy Deployment Document »
Projet de nouvelle directive européenne
« renewable energy » (janvier 2008):
20 % d’énergie renouvelable
20 % d’économie de GES
10 % de biocarburants en 2020
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
la vision de la plate-forme européenne
« biofuels »
BIOFUEL
Distribution
Biofuel use
Transport
Biofuel production
BIOMASS
Policy measures
LAND
Biomass production
Une approche globale de la chaîne de production des
biocarburants: recherche d’efficacité énergétique et
satisfaction de critères environnementaux sévères
TRANSPORT
SERVICE
Use
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Les biocarburants en perspective…
2008-2012
2014-2018
2020-2030
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
Concilier performance économique, capacité à
développer des emplois et insertion
environnementale dans le respect des équilibres
entre « alimentaire » et « non alimentaire »
L’impact potentiel des biocarburants de seconde
génération en termes d’aménagement des
territoires
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
La valorisation de la plante entière
(bioénergie et biocarburants de 2nde génération)
• Impact sur la production:
• … des adaptations seront peut-être / sûrement
nécessaires …(modes culturaux et nature des
cultures)
Switchgrass…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
…Miscanthus…
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
…TCR…
…Taillis à courtes rotations appartiendront peut-être à nos paysages
pour relever les enjeux de la biomasse appelée à être le substrat
de la bioéconomie.
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
« Réindustrialiser » dans un contexte
de « désindustrialisation »
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale
« Biofuels:
more valuable as fuel than as a scapegoat »*
Mariann Fischer Boel
Commissaire européen
Brussels,
le mai 2008
*Les biocarburants ont plus de valeur comme carburants que comme bouc émissaire
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IAR – Pôle de compétitivité à vocation mondiale