Grassoline Pouvons-nous alimenter les voitures avec de l'herbe?

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Un éthanol E85 Hyundai est affiché à un salon de l'automobile. Voir plus de photos de véhicules à carburant alternatif. Mark Renders / Getty Images

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-En 2006, les États-Unis ont consommé en moyenne près de 20,6 millions de barils de pétrole par jour, soit l'équivalent de plus de 865 millions de gallons d'o-il [source: Energy Information Administration]. L'huile alimente votre voiture lors d'un voyage à l'épicerie. Il aide l'industrie à se développer et favorise les progrès technologiques en science et en médecine. Cela crée également une énorme richesse: l'économie mondiale repose en grande partie sur le forage pétrolier, le raffinage, le transport et la distribution.-

Mais le pétrole est une ressource finie produite à partir des restes fossilisés d'anciennes plantes et animaux marins. Il faut au moins 10 millions d'années pour que les restes fossilisés deviennent du pétrole brut, et les gens utilisent le pétrole beaucoup plus rapidement qu'il n'est créé. La production de pétrole finira par culminer et nous commencerons à manquer. Certains estiment que ce pic s'est déjà produit; d'autres le voient se dérouler dans un proche avenir. Quoi qu'il en soit, la plupart des gens croient que nous sommes au milieu d'une crise énergétique imminente. Après tout, le pétrole joue un si grand rôle dans l'activité humaine quotidienne. Que se passe-t-il lorsque nous manquons de pétrole?

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-Le secteur de l'énergie dépense des milliards dans la recherche d'alternatives à l'essence. Mais la prochaine source d'énergie doit faire plus que simplement fournir de l'électricité au monde. Avec les inquiétudes croissantes concernant les gaz à effet de serre (GES) des combustibles fossiles qui conduisent au réchauffement planétaire, le prochain combustible doit également être propre. Il doit être abordable et contribuer à soutenir l'économie.

La prochaine génération de carburants doit arriver rapidement, pour aider les gens à passer du pétrole. Après tout, le monde ne peut pas s'arrêter pendant une décennie ou deux pendant que le prochain carburant est développé et mis en œuvre.

Tout cela mis en place ressemble à une liste impossible de demandes sur n'importe quelle source de carburant. C'est pourquoi il est si surprenant qu'après quelques années de recherche, une source d'énergie qui semble remplir toutes ces obligations émerge..

Éthanol (alcool éthylique) est une forme de carburant dérivé des glucides complexes des plantes. Depuis des décennies, les chercheurs sont conscients de son potentiel en tant que carburant. Mais le processus pour produire de l'éthanol à moindre coût et efficacement a été difficile à atteindre - jusqu'à présent, selon certains scientifiques.

Une herbe à croissance rapide connue sous le nom de panic raide se trouvent aux États-Unis, au Canada, en Amérique centrale et du Sud et dans certaines régions d'Afrique. Et, s'il continue de montrer le genre de promesse qu'il fait maintenant, c'est peut-être ce que vous utiliserez pour alimenter votre voiture au cours des 20 prochaines années. Alors, comment l'herbe peut-elle devenir du carburant? Lisez la page suivante pour en savoir plus sur les prévisions ensoleillées pour le panic raide comme réponse à la crise énergétique imminente.

Contenu
  1. Switchgrass
  2. Problèmes et solutions de Switchgrass
  3. Critique des biocarburants
Le chercheur David Bransby inspecte le panic raide Alamo sur une parcelle d'essai de l'Université de l'Alabama. Avec l'aimable autorisation de Warren Gretz / Laboratoire national des énergies renouvelables

Recherche sur les sources de carburants biologiques -- les biocarburants -- a tout inclus, de la graisse de poulet aux copeaux de bois. Mais le traitement de la plupart d'entre eux donne un faible rapport énergétique net -- la quantité d'énergie produite par chaque unité n'est pas beaucoup plus que l'énergie mise dans sa production. Le coût a également été un problème: les techniques d'extraction de combustibles à partir de ressources végétales et animales sont actuellement coûteuses, ce qui se refléterait à la pompe à carburant. Mais plus les chercheurs calculent les chiffres sur le panic raide, plus il semble être un bon candidat pour une source de carburant alternative.

Le panic raide est une espèce vivace n-ative aux Amériques. Il pousse rapidement et facilement dans les plaines. C'est une espèce robuste et résistante - dans certains cas, elle est considérée comme envahissante. Une étude de trois ans dans le Dakota du Nord publiée en 2005 a montré que, laissées seules, certaines variétés de graminées peuvent produire un rendement moyen de plus de sept tonnes de la biomasse -- le matériel végétal récolté - par acre, en fonction des précipitations et du type de sol [source: Département de l'agriculture des États-Unis].

-L'herbe est également résistante à la sécheresse et nécessite peu ou pas d'engrais. Cela signifie qu'il nécessite moins de combustibles fossiles dépensés pour la production. Les tracteurs utilisés pour épandre les engrais et alimenter les pompes qui irriguent les champs nécessitent des combustibles fossiles. Moins d'irrigation et moins d'engrais signifie donc une consommation d'énergie réduite, ce qui signifie à son tour moins de coûts et moins d'émissions de gaz à effet de serre. De plus, les partisans du panic raide disent que le carburant produit à partir de l'usine rendrait les États-Unis plus sûrs et plus indépendants, car il pourrait être cultivé en Amérique plutôt que importé d'autres pays..

Le carburant produit à partir du panic raide matière première -- la matière première utilisée pour produire un combustible distillé - est éthanol cellulosique. Ce carburant alcoolique est créé par un processus chimique de décomposition du cellulose -- la structure qui compose les parois cellulaires de la plante. Une fois que la cellulose est décomposée en ses composants de base, la levure est ajoutée et elle est fermentée en alcool. Une fois raffiné, l'éthanol produit peut être utilisé comme carburant.

Plus il y a de cellulose disponible pour l'extraction d'une plante, plus elle devient précieuse comme source d'éthanol. Et le panic raide a beaucoup de cellulose. Environ 70 pour cent de la plante est composée de ces glucides complexes [source: BioCycle]. Encore mieux, lignine -- un sous-produit créé lorsque l'eau est éliminée de la cellulose - s'est révélé prometteur pour une utilisation comme carburant pour alimenter les usines de production d'éthanol. Si la lignine peut être exploitée, cela pourrait rendre le traitement de l'éthanol autosuffisant.

En commençant par la production d'engrais utilisé pour faire pousser l'herbe et en terminant par le transport pour la distribution de l'éthanol, le chercheur du Laboratoire national d'Argonne Michael Wang a calculé le rapport énergétique pour le panic raide. Il a découvert que chaque unité d'énergie mise dans la production d'éthanol cellulosique à partir du panic raide créait 10 fois la production d'énergie. C'est beaucoup plus élevé que l'éthanol dérivé du maïs. En revanche, l'essence a un rapport énergétique de 1 à 0,81, ce qui signifie qu'elle nécessite plus d'énergie pour produire qu'elle n'en produit. Wang a également constaté que l'éthanol de panic raide peut nécessiter 70% moins de carburant fossile à produire que l'essence et Éthanol E85 -- un mélange de 85 pour cent d'éthanol et de 15 pour cent d'essence - émet 86 pour cent de moins de GES que l'essence. [source: Wang].

On dirait que le panic raide en tant que carburant alternatif a tout pour lui. Alors, quel est le hold-up? Le processus de raffinage semble simple, et en fait il l'est, relativement parlant. Mais fabriquer de l'éthanol à partir de panic raide fait face à certains défis. Lire la page suivante sur la difficulté de distiller l'éthanol à partir du panic raide.

L'éthanol E85 fait son apparition dans plus de stations-service, comme celle-ci à Washington. D.C. Le carburant peut être vendu pour aussi peu que 1 $ le gallon si les chercheurs peuvent rationaliser le processus de production. Chip Somodevilla / Getty Images

Bien qu'il devienne plus clair avec la publication de chaque nouvelle étude sur le panic raide que la plante peut jouer un rôle important dans le soulagement énergétique futur, le mot «futur» est essentiel. Actuellement, le processus d'extraction de la cellulose de la plante s'avère difficile et coûteux.

La cellulose dérivée de matière végétale est produite par l'un quelconque d'une variété de enzymes, selon le type de matériel végétal utilisé. Ces catalyseurs mangent des glucides complexes, comme les sucres, et expulsent la cellulose et le dioxyde de carbone en tant que déchets dans le processus. Ces enzymes coûtent cependant environ 20 cents pour chaque gallon d'éthanol purifié [source: Federal Trade Commission]. De plus, le processus de fermentation de la cellulose avec de la levure nécessite une enzyme différente, ce qui augmente encore les coûts. En 2006, le généticien des plantes Albert Kausch a déclaré qu'avec les méthodes de culture et de production actuelles, le coût par gallon d'éthanol cellulosique serait de 2,70 $. C'est encore moins cher que le gazole, mais Kausch pense qu'il pourrait être ramené à environ 1 $ le gallon [source: Newswise]. L'un des moyens de parvenir à cette réduction spectaculaire des coûts consiste à développer des enzymes moins chères et à trouver une seule enzyme capable à la fois de décomposer la cellulose et de fermenter l'éthanol..

L'un des autres problèmes auxquels l'éthanol est confronté est de le transporter des raffineries aux stations-service. L'éthanol est très corrosif et ne peut pas être expédié par pipeline comme le pétrole et le pétrole le peuvent. Cela signifie qu'il doit être transporté par camions, ce qui à la fois ajoute aux coûts de production et abaisse le rapport énergétique, car les gros camions-citernes nécessitent plus de combustibles fossiles pour transporter l'éthanol à distribuer..

Michael Wang, du Laboratoire national d'Argonne, explique que le défi de la distribution d'éthanol pourrait, en partie, être surmonté en utilisant des systèmes ferroviaires pour le transporter aussi loin que possible. «Lorsque vous le raffinez dans le Midwest et le transportez vers l'Ouest, le transport est un problème», dit-il. "Il faudrait utiliser le rail. Mais pour le transporter sur de courtes distances, cela ne fait pas beaucoup de différence [par rapport au rapport énergétique net]."

L'autre problème auquel l'éthanol de panic raide est actuellement confronté est la quantité de terres disponibles pour sa culture. Une analyse de l'Université du Tennessee a conclu que les États-Unis pourraient produire un total de 153 millions de tonnes sèches de panic raide et résidus de récolte -- les trucs qui restent après la récolte et la production agricoles, comme les tiges et les graines - chaque année comme matière première d'éthanol. Ses chiffres montrent que cela entraînerait une réduction de 5,3% de la consommation annuelle d'essence aux États-Unis - bien moins que prévu, et bien moins que les 35 milliards de gallons de carburant renouvelable que le président George W. Bush a réclamés d'ici 2017 dans son 2006. Discours sur l'état de l'Union.

Tout comme la recherche enzymatique, la technologie pourrait également surmonter cet obstacle. Jason Grumet de la Commission nationale sur la politique énergétique (NCEP) suggère de développer des souches de panic raide qui pourraient augmenter les rendements de tonne par acre, augmenter l'efficacité de la production d'éthanol d'un tiers et doubler le rendement énergétique de tous les véhicules en Amérique [source: Sénat américain].

L'argent est certainement là pour surmonter ces obstacles. Les sociétés d'énergie et les conglomérats de recherche sur les cultures investissent de l'argent dans des installations d'éthanol cellulosique. BP Amoco PLC a donné à l'Université de Californie - Berkley et à l'Université de l'Illinois - Champaign un total de 500 millions de dollars pour financer une installation de recherche. Chevron Corporation a donné à l'Université de Californie - Davis 25 millions de dollars et le Georgia Institute of Technology 12 millions de dollars. Et le Oak Ridge National Laboratory a reçu 125 millions de dollars du Département américain de l'énergie pour la recherche sur l'éthanol cellulosique [source: DeMonte]. Pourtant, de nombreuses entreprises se tournent vers le gouvernement des États-Unis pour aider à stimuler la recherche et le développement en offrant des garanties d'investissement et des allégements fiscaux aux financiers qui parient sur la technologie cellulosique..

- Avec le montant d'argent investi dans la recherche sur l'éthanol cellulosique et la possibilité que d'autres soient en route - sans parler de l'enthousiasme et du soutien du public - il est difficile de ne pas imaginer que dans quelques décennies, l'éthanol à base de panic raide se remplira. nos voitures. Mais le switchgrass a aussi ses sceptiques. Certains ne pensent pas que l'herbe est à la hauteur des attentes, et d'autres craignent les conséquences si elle le fait. En savoir plus sur les sceptiques des biocarburants à la page suivante.

Les sceptiques face aux biocarburants craignent que le financement des programmes d'aide alimentaire, comme Feed the Children (ci-dessus), se tarisse si l'excès de nourriture est utilisé comme carburant.. Layne Murdoch / NBAE via Getty Images

La concurrence est serrée entre le maïs et le panic raide, qui servira de matière première pour la future production d'éthanol. Parce que certaines régions qui cultivent du maïs ne peuvent pas cultiver de panic raide, et vice versa, de nombreuses régions ont un intérêt direct dans le résultat du débat sur les carburants alternatifs. D'après les recherches sur les coûts de production, les ratios énergétiques et les émissions de GES, il semble que l'éthanol à base de maïs ne puisse tout simplement pas rivaliser avec l'éthanol fabriqué à partir de panic raide.

Mais alors que l'éthanol fabriqué à partir des deux cultures est similaire à bien des égards, le processus par lequel le panic raide est transformé en carburant en fait le meilleur choix pour de nombreux chercheurs, politiciens et militants. La production d'éthanol de maïs, par exemple, n'utilise que le grain (ce que vous mangez) pour produire de l'éthanol. Le reste est rejeté - bien que, ironiquement, les résidus de récolte puissent être utilisés dans la production d'éthanol cellulosique.

Un autre avantage du panic raide par rapport au maïs est la quantité et le type de terrain dont il a besoin. Dans l'Iowa - un état avec un sol meilleur que la moyenne - le rendement moyen des cultures était d'environ 4,8 tonnes par acre en 2005. L'étude de 2005 sur le Dakota du Nord, mentionnée précédemment, a montré un rendement d'environ sept tonnes de panic raide par acre. Et le panic raide n'a pas besoin du meilleur sol pour bien pousser. Il peut être cultivé sur des terres non actuellement utilisées pour les cultures.

Un rapport produit par Oak Ridge National Laboratory a conclu que pour alimenter la moitié des véhicules sur les routes aux États-Unis aujourd'hui avec de l'éthanol, il faudrait 180 millions d'acres de terre pour faire pousser du panic raide. Cela représente 40 pour cent des terres déjà utilisées pour l'agriculture en Amérique [source: Sénat américain].

Mais Jason Grumet du NCEP estime qu'avec «des progrès constants mais insignifiants» dans la recherche et le développement, nous pourrions réduire la quantité de terre nécessaire pour produire autant d'éthanol à 30 millions d'acres en 20 à 30 ans. Grumet mentionne que c'est à peu près la superficie de la Programme de réserve de conservation (CRP), un programme fédéral qui paie les agriculteurs pour qu'ils mettent des terres en jachère afin de réduire l'impact environnemental de l'agriculture [source: Sénat américain].

Grumet n'est pas la seule personne à laisser entendre que le panic raide pourrait être cultivé dans des terres marginales. Après tout, il a été démontré qu'il améliore le sol où il est planté, et les terres CRP pourraient en bénéficier en même temps que la matière première est cultivée pour la production d'éthanol. Mais tout le monde ne croit pas que la production industrielle de panic raide est la meilleure utilisation des terres CRP. Les sceptiques affirment que la plupart des terres inscrites au programme de réserve de conservation sont mises de côté parce que le sol ne produira pas de cultures de haute qualité. Si le panic raide devient la prochaine source de carburant et que les grandes entreprises injectent de grandes sommes d'argent dans sa production, ces critiques soutiennent que ces mêmes entreprises voudront le rendement le plus élevé possible. Ceci serait mieux réalisé en utilisant les meilleurs terrains disponibles. Ce qui signifie que certaines terres arables passeraient de la production alimentaire à la production d'énergie.

Aujourd'hui, nous utilisons une petite partie des cultures vivrières comme carburant. Si nous en arrivons à compter sur les biocarburants comme source d'énergie, l'énergie et la nourriture peuvent entrer en concurrence directe pour les ressources, en particulier la terre.

Cela concerne certains, dont le Dr Eric Holt-Gimenez, de l'Institut des politiques alimentaires et de développement. Lorsque les prix des carburants augmentent, les prix des denrées alimentaires augmentent également, en raison de l'augmentation des coûts de production et de transport. Holt-Gimenez soutient que si la nourriture et l'énergie sont en concurrence pour la terre, les prix des denrées alimentaires peuvent avoir un effet réciproque sur les prix de l'énergie. De plus, il dit que les programmes d'excédent de nourriture pour les pays affamés pourraient se tarir puisque les surplus de nourriture pourraient être utilisés comme biomasse pour l'éthanol [source: Holt-Gimenez].

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Il existe également d'autres préoccupations concernant l'éthanol cellulosique. Certains pensent que les affirmations sur son potentiel sont trop optimistes, sur la base d'études qui démontrent que l'éthanol cellulosique n'a pas le rapport énergétique que prétendent d'autres études. Mais ces études sont moins nombreuses - et reçoivent beaucoup moins d'attention - que celles qui démontrent le potentiel du panic raide. Et si le financement et l'opinion publique sont des indicateurs de progrès, il semble que l'éthanol de panic raide soit une chance.

Pour plus d'informations sur les biocarburants, l'énergie et des sujets connexes, lisez la page suivante.

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Plus de liens intéressants

  • Département de l'énergie des États-Unis
  • Le forum sur l'énergie du tambour pétrolier
  • Laboratoire national d'Oak Ridge

Sources

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