Parmi toutes les options d'énergie propre en cours de développement, ce sont les biocarburants à base d'algues qui ressemblent le plus à la composition du pétrole brut qui est pompé sous les fonds marins. Une grande partie de ce que nous appelons le pétrole était, après tout, formée à partir de ces micro-organismes mêmes, grâce à une conversion naturelle facilitée par la chaleur qui a duré des millions d’années.
Des chercheurs du Pacific Northwest National Laboratory du département de l'Énergie des États-Unis à Richland, dans l'État de Washington, ont découvert un moyen non seulement de reproduire mais aussi d'accélérer ce processus de "cuisson" au point de transformer un petit mélange d'algues et d'eau. une sorte de pétrole brut en moins d'une heure. En plus de pouvoir être facilement raffinée en gaz combustibles comme le carburéacteur, l’essence ou le diesel, la technologie brevetée génère également, en tant que sous-produit, des éléments chimiques et des minéraux pouvant être utilisés pour produire de l’électricité, du gaz naturel et même des engrais encore plus d'algues. Cela pourrait également aider à introduire les algues comme alternative viable; une analyse a montré que la mise en œuvre de cette technique à une plus grande échelle pouvait permettre aux entreprises de vendre du biocarburant à des prix commerciaux à aussi peu que deux dollars le gallon.
"En fin de compte, les Américains ne sont pas comme les Européens qui ont tendance à se soucier davantage de réduire leur empreinte carbone", a déclaré l'investigateur en chef Douglas C. Elliott, qui effectue des recherches sur les carburants de remplacement depuis 40 ans. "La force motrice pour adopter n'importe quel type de carburant est finalement de savoir si c'est aussi bon marché que l'essence que nous utilisons maintenant."
Les scientifiques ont longtemps été intrigués par la panoplie d’avantages inhérents aux algues par rapport aux autres sources d’énergie. Le département américain de l’Énergie, par exemple, estime que l’augmentation de la production de carburant à base d’algues pour couvrir la consommation quotidienne de pétrole du pays occuperait environ 15 000 milles carrés de terres, soit à peu près la taille d’un petit État comme le Maryland. En comparaison, pour remplacer uniquement le diesel produit par du biodiesel à base de soja, il faudrait réserver la moitié de la masse continentale du pays.
Outre le potentiel de rendements beaucoup plus élevés, le combustible à base d'algues est toujours plus propre que le pétrole, car les plantes marines absorbent le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Sur le plan agricole, les algues se développent dans un large éventail d'habitats, des territoires océaniques aux eaux usées. Ce n'est pas dangereux comme le combustible nucléaire, et il est biodégradable, contrairement aux panneaux solaires et autres interventions mécaniques. De plus, il ne fait pas concurrence aux denrées alimentaires et, encore une fois, il est suffisamment similaire à l'essence pour pouvoir être raffiné de la même manière au moyen des installations existantes.
«L’éthanol de maïs doit être mélangé à de l’essence et à de l’huile végétale modifiée pour être utilisé avec du diesel», déclare M. Elliott. «Cependant, ce que nous faisons ici pour convertir les algues est plutôt une voie directe qui ne nécessite ni manipulation ni mélange spéciaux. "
Ou, comme le dit Juergen Polle, chercheur en algues, du Brooklyn College: "Nous ne pouvons pas piloter des avions avec de l'éthanol. Nous avons besoin de pétrole", a-t-il déclaré à CBS News .
Mais si l'infrastructure de production d'éthanol à base de maïs s'est développée à un point tel que la plupart des voitures sur route fonctionnent avec des mélanges à base d'essence contenant 10% de biocarburant, le développement en cours du carburant à base d'algues a progressé de façon glaciale depuis les années 1980. Les experts du secteur attribuent cette morosité à l’absence d’une méthode réalisable pour produire du carburant à base d’algues pouvant atteindre 10 dollars le gallon, selon un rapport paru dans le New York Times . Cependant, la promesse d’huile d’algues était suffisamment alléchante pour qu’ExxonMobil s’appuie, en 2009, sur l’expertise du laboratoire de génomique de synthèse de l’ingénieur de renommée mondiale Craig Venter pour fabriquer une souche génétique d’algues riches en lipides, afin de compenser les dépenses liées à la culture transformer la substance en une ressource attrayante sur le plan commercial. Pourtant, malgré l'investissement de 600 millions de dollars dans une entreprise extrêmement ambitieuse, le projet était assailli de "limitations techniques", obligeant la société à admettre plus tôt cette année que le carburant à base d'algues est "probablement encore" dans 25 ans.
Le système de liquéfaction hydrothermale mis au point par l'équipe d'Elliott n'est pas nouveau. En fait, les scientifiques ont modifié la technologie au milieu d’une crise énergétique dans les années 1970 afin de gazéifier diverses formes de biomasse, comme le bois, pour l’abandonner 10 ans plus tard, lorsque le prix de l’essence est revenu à des niveaux plus raisonnables. La version de laboratoire de PNNL est toutefois "relativement récente" et conçue simplement pour montrer que le remplacement de pratiques coûteuses telles que le séchage des algues avant le mélange de produits chimiques avec une approche simplifiée rend le processus complet beaucoup plus rentable à toutes les phases. Elliott explique, par exemple, que l'essentiel des dépenses est consacré à la culture d'algues, qui sont soit cultivées dans ce qu'on appelle un système à étang ouvert, similaire aux environnements naturels, ou dans des conditions bien contrôlées présentes dans des systèmes en boucle fermée. Le système d'étangs à ciel ouvert n'est pas trop coûteux à exploiter, mais il a tendance à produire davantage de cultures contaminées et inutilisables, tandis que les environnements artificiels, où les algues sont cultivées dans des récipients fermés clairs et où le sucre est nourri, sont coûteux à entretenir.
"Les gens ont cette idée légèrement fausse qu'il est possible de cultiver des algues n'importe où, simplement parce qu'ils la verront pousser dans des endroits tels que leur piscine, mais la récolte à grande échelle d'algues de qualité carburant est en réalité très difficile", déclare Elliott. «La beauté de notre système est que vous pouvez y incorporer n'importe quel type d'algue, même des variétés mixtes. Vous pouvez cultiver autant que vous le pouvez, toutes les souches, même les types de lipides inférieurs, et nous pouvons le transformer en brut. "
Christopher Helman, journaliste à Forbes Energy, décrit bien le fonctionnement de cette technique de liquéfaction hydrothermale particulière:
"Vous commencez avec une source d'algues mélangée à de l'eau. La solution idéale est de 20% en poids d'algues. Vous l'envoyez ensuite dans un long tube qui maintient les algues à 660 degrés Fahrenheit et 3000 psi pendant 30 minutes en remuant Le temps dans cet autocuiseur décompose les algues (ou autres matières premières) et les transforme en huile.Selon les études de la PNNL, le système produira 53 livres de «bio-huile» pour 100 livres d'algues. L’huile est chimiquement très similaire au brut léger et doux, avec un mélange complexe de composés légers et lourds, d’aromatiques, de phénoliques, d’hétérocycliques et d’alcanes de C15 à C22. "
Le fonctionnement d'un autocuiseur extrême à une température aussi élevée et constante et le stress nécessaire nécessitent une certaine quantité d'énergie, bien qu'Elliott souligne le fait qu'ils ont construit leur système avec des fonctions de récupération de chaleur afin de maximiser la chaleur en la réintroduisant dans le processus. ce qui devrait se traduire par un gain d’énergie net important dans l’ensemble. En prime, la réaction chimique qui s'ensuit laisse derrière elle une litanie de composés, tels que l'hydrogène, l'oxygène et le dioxyde de carbone, qui peuvent être utilisés pour former du gaz naturel, tandis que les minéraux restants tels que l'azote, le phosphore et le potassium agissent bien comme engrais.
"C’est une façon de mimer ce qui se passe naturellement sur une durée insondable", ajoute-t-il. "Nous le faisons beaucoup, beaucoup plus vite."
L'équipe d'Elliott a octroyé une licence d'utilisation de cette technologie à la startup Genifuel Corporation, basée dans l'Utah, qui espère s'appuyer sur la recherche pour la mettre en œuvre dans un cadre commercial plus vaste. Il suggère que la technologie devrait être adaptée pour convertir environ 608 tonnes métriques d'algues sèches en pétrole brut par jour pour être financièrement viable.
"C’est un formidable défi de faire un biocarburant qui soit compétitif par rapport aux carburants à base de pétrole établis", a déclaré le président de Genifuel, James Oyler, dans un communiqué. "C’est un grand pas dans la bonne direction."
