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La prochaine génération de biocarburants pourrait provenir de ces cinq cultures

Au début des années 2000, quand j'étais un jeune environnementaliste dreadlocké dans la Mecque du surfeur hippie de Santa Cruz, en Californie, un ami partageait un fait ahurissant: les voitures peuvent fonctionner à l'huile végétale et à l'alcool.

«Mec!», S'est exclamé mon ami avant d'expliquer que Henry Ford avait conçu le modèle T pour fonctionner au biocarburant au chanvre, et Rudolf Diesel, qui a inventé le moteur diesel, devait fonctionner à l'huile d'arachide. En plus de cela, les biocarburants ne polluent pas comme le pétrole, ai-je appris. J'ai vite rencontré un gars avec un autobus scolaire converti en biodiesel, qui dégageait l'odeur délicieuse des frites de son tuyau d'échappement.

Pourquoi personne d'autre que des hippies rêveurs ne semble-t-il s'en rendre compte? Et pourquoi, un siècle après l’invention du Modèle T, avons-nous mené une guerre contre le pétrole et ruiné la planète avec des émissions de pétrole, alors que nous pouvions produire notre propre carburant biologique et respectueux du climat chez nous?

En l'espace de quelques mois, j'avais acheté un camion diesel dégonflé et me retrouvais derrière des restaurants japonais pour siphonner l'huile de friteuse utilisée dans des cuves en métal géantes qui sentaient le tempura rance. Pour repousser les rats et les winos, un ami et moi avons récupéré l'huile dans des bidons de 55 gallons, en la mélangeant avec du méthanol acheté dans un magasin automobile spécialisé, et de la lessive Red Devil, un nettoyant de drain courant de la quincaillerie locale (ce sont les trois principaux ingrédients du biodiesel) dans sa cour. Portés dans des gants de protection et des lunettes de sécurité (lessive et méthanol, nous étions consternés d'apprendre, ils sont très toxiques), nos combinaisons souillées d'huile, nous avons nerveusement versé le premier lot dans le réservoir d'essence de mon camion et démarré le moteur.

Non seulement le moteur a fonctionné, mais le moteur diesel puissant et dégagé a adopté un ronronnement régulier (le méthanol est en fait vendu comme nettoyant pour injecteur de carburant, ce qui permet aux moteurs de fonctionner plus facilement avec du biodiesel). Mon ami et moi avons eu le sentiment que l'odeur nocive des gaz d'échappement diesel cédait le pas à un parfum de friteuse profonde relativement agréable. Non seulement nous avions rejoint une révolution pour sauver la planète, mais nous remplissions nos réservoirs pour le prix d'un peu de méthanol et de lessive.

La révolution des biocarburants n'a pas été

À cette époque, des hordes de bricoleurs amateurs de biocarburants cherchaient de l'huile de friteuse usée dans tout le pays et de nombreuses entreprises en démarrage commençaient à produire du biodiesel recyclé à une échelle commerciale. Le gouvernement fédéral s'impliquait également, offrant aux agriculteurs et aux sociétés pétrolières des incitations pour la mise en place d'une industrie nationale de carburant d'origine nationale.

Avec la mise en œuvre de la norme nationale sur les carburants renouvelables en 2005 et de la loi sur l'indépendance et la sécurité énergétiques de 2007, le secteur des transports a été contraint d'adopter des biocarburants à grande échelle. C'est pourquoi presque toutes les pompes à essence du pays portent désormais un petit signe notant que le carburant «peut contenir jusqu'à 10% d'éthanol», le carburant à base d'alcool qui est l'équivalent du biodiesel dans les moteurs à essence.

Mais cette image n'était pas aussi rose qu'elle semblait, comme nous l'avons détaillé dans un essai photographique sur l'éthanol à base de maïs dans le numéro de l'automne 2017 de Modern Farmer . Le maïs et, dans une moindre mesure, le soja et le milo sont les seules cultures à ce jour qui se sont avérées économiquement viables pour la production de biocarburants à l'échelle industrielle aux États-Unis (de grandes quantités d'éthanol de canne à sucre sont produites dans des pays tropicaux, tels que le Brésil). Mais il s'avère que les problèmes environnementaux liés à la production de ces cultures à l'échelle industrielle - une culture qui nécessite des terres très fertiles ainsi qu'une irrigation abondante, un travail du sol et du carburant pour tracteur - l'emportent sur les avantages environnementaux de la combustion de biocarburant à base de maïs.

L'éthanol de maïs a rapidement perdu sa réputation en tant que solution au changement climatique, mais les agriculteurs continuent de l'ensemencer avec empressement, soutenus par la hausse des prix payés par boisseau depuis l'entrée en vigueur de la norme sur les carburants renouvelables. Près de 40% de la récolte annuelle de maïs est maintenant convertie en carburant. La «folie de l'éthanol» a conduit certains des derniers vestiges de prairies indigènes à la culture de maïs ces dernières années. L’éthique consistant à utiliser des terres agricoles de premier choix pour produire du carburant plutôt que de la nourriture est au mieux douteuse.

Cultures de biocarburants de la prochaine génération

L’utilisation d’huile de cuisson recyclée comme carburant n’est pas encore un succès commercial généralisé, pas plus que l’huile de friteuse n’est suffisante pour alimenter même une fraction des véhicules du pays. Cependant, en théorie, presque tous les matériaux végétaux peuvent être convertis en biocarburant, y compris les déchets tels que la sciure de bois et les tiges de maïs (actuellement, l'éthanol est fabriqué principalement à partir de grains de maïs, pas de tiges). Les chercheurs travaillent sur des biocarburants fabriqués à partir d'espèces qui poussent de manière prolifique sur des terres marginales et nécessitent peu ou pas d'irrigation ou d'engrais. Certains cherchent même à récolter des espèces envahissantes comme matière première pour les usines de production de biocarburants.

Malheureusement, une variété d'obstacles pratiques et technologiques ont empêché jusqu'à présent la production à grande échelle de ces biocarburants respectueux de l'environnement. Mais à mesure que la science progresse, ces défis seront probablement surmontés. Voici quelques-uns des biocarburants les plus prometteurs actuellement en développement.

Chanvre

Le rêve d'Henry Ford pourrait devenir un jour réalité. La fibre de chanvre a une longue histoire d'utilisation et les graines ne sont pas seulement nutritionnelles, elles ont une teneur en huile remarquablement élevée. Le chanvre, essentiellement une mauvaise herbe, prospère sur des terres pauvres et requiert un minimum d'intrants, tout en produisant près de quatre fois plus d'huile par acre que le soja, qui est actuellement la seule culture à grande échelle cultivée pour le biodiesel aux États-Unis. Le plus grand défi de l'utilisation du chanvre En tant que biocarburant, on en cultive si peu. Certains pays, comme la France et le Canada, en produisent à petite échelle, mais aux États-Unis, le chanvre «industriel» est interdit aux cultivateurs depuis les années 30, même s'il ne contient pas suffisamment de THC pour élever tout le monde.

(jessicahyde via Fotolia)

Panic raide

Alors que l'éthanol à base de maïs contient à peine l'énergie nécessaire à sa production, le carburant fabriqué à partir de panic raide, une plante indigène des Prairies que l'on trouve dans la région des Grandes Plaines, contient plus de cinq fois la quantité d'énergie nécessaire pour le cultiver et le raffiner. en éthanol. Plutôt que de cultiver du maïs dans les Prairies indigènes, un biocarburant à base de panic raide pourrait encourager la replantation des Prairies. Le problème est que la technologie des biocarburants «cellulosiques», qui est nécessaire pour convertir les herbes et les matières végétales ligneuses en éthanol, n'a pas progressé aussi rapidement que la technologie utilisée pour convertir le grain en carburant. Cela existe, mais ce n'est pas encore tout à fait rentable. Néanmoins, plusieurs millions de gallons de biocarburant cellulosique sont maintenant produits chaque année aux États-Unis, et il semble que ce ne soit qu'une question de temps avant que nous ayons la technologie nécessaire pour remplacer le maïs par du panic raide comme matière première pour la production d'éthanol.

Canne Carrizo

Des centaines de milliers d'acres dans le sud des États-Unis, de la Floride à la Californie, sont infestées par une plante exotique connue sous le nom de canne carrizo ou roseau géant. Ce parent de bambou atteint 20 à 30 pieds de haut en un an, produisant plus de biomasse par acre que presque toutes les autres plantes sur la planète. Il a été présenté comme un candidat encore meilleur pour la production d'éthanol cellulosique que le panic raide, et est déjà utilisé à une échelle commerciale en Europe, où il s'agit d'une espèce indigène. Ses tendances invasives n'incitent cependant guère à le planter ailleurs. Certains efforts ont été déployés pour récolter la canne à sucre carrizo qui poussait déjà aux États-Unis, principalement le long des rives des rivières et dans les zones humides, où elle étouffe les plantes indigènes. Cette approche semble être une solution gagnante, mais s’est révélée jusqu’à présent irréalisable sur le plan logistique.

Carrizo-Cane-Giant-Reed-Biofuel-519x346.jpg Canne Carrizo, également connue sous le nom de roseau géant. (hk13114 / Shutterstock.com)

Jatropha

Cet arbuste tropical est toxique pour les humains et le bétail, mais les graines contiennent 40% d'huile, qui était utilisée historiquement comme huile de lampe. À partir du milieu des années 2000, des dizaines de milliers d'acres de jatropha ont été plantés pour la production de biocarburant, principalement en Inde et en Afrique. La plante était connue pour prospérer sur des terres marginales, mais un sol riche et une irrigation sont nécessaires pour une production maximale de pétrole. Les chercheurs continuent toutefois à sélectionner des variétés améliorées, et plusieurs pays africains continuent d'investir dans cette variété, envisageant que cet arbuste abandonné soit la clé de leur approvisionnement futur en carburant.

Graine de jatropha Graine de jatropha (Pratuan Netsaengsri / Shutterstock.com)

Algues

Les algues produisent jusqu'à 200 fois plus d'huile par acre que le soja. Ces organismes aquatiques à croissance rapide peuvent être cultivés dans de l'eau salée, des lagons d'eaux usées municipales ou dans des bassins artificiels peu profonds dans le désert, où aucune autre culture ne peut survivre. Le département de l'Énergie des États-Unis, ainsi que plusieurs des plus grandes sociétés pétrolières du monde, ont injecté des centaines de millions de dollars dans l'augmentation de la production de carburant à base d'algues. Il y a dix ans, les promoteurs du secteur avaient promis que le carburant à base d'algues serait désormais aussi bon marché que le pétrole, et qu'il serait largement disponible dans les stations-service. Mais les bizarreries de l’usine ont rendu la production à grande échelle prohibitive, et de nombreux démarrages de carburant à base d’algues ont été détruits au cours des dernières années. D'autres poursuivent encore le rêve. Cet été, Exxon Mobil a annoncé une avancée technologique qui promet de rendre le carburant pour algues rentable - il s'agit toutefois de souches d’algues génétiquement modifiées.

Une marée d'algues vertes dans un étang Une marée d'algues vertes dans un étang (Detailfoto / Shutterstock.com)

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