Suscitant de fortes attentes, le développement du bioéthanol de seconde génération progresse rapidement et pourrait devenir une réalité industrielle dès la fin de la présente décennie. Cette filière technologique a l’avantage d’utiliser de nouvelles ressources de la biomasse et de les transformer dans les usines de bioéthanol existantes. Ainsi, les deux générations continueront à exister simultanément.

Qu’il soit de « première » ou de « deuxième » génération, le bioéthanol est un produit rigoureusement identique : il est, et restera à l’avenir, de l’alcool brut déshydraté (lien vers le dossier « comment fabrique-t-on le bioéthanol ») que l’on incorpore d’ores et déjà, dans des quantités variables, dans l’essence sans plomb. La seule différence réside dans les matières premières agricoles qu’on peut utiliser pour le produire.

Une matière première diversifiée et abondante

En effet, le principe de fabrication du bioéthanol actuellement mis en œuvre repose sur la transformation des sucres contenus dans les parties nobles de la plante : racines de betterave, grains de céréales, tige de canne à sucre. Le process de seconde génération repose, quant à lui, sur la transformation de la cellulose et de l’hémicellulose (voir ci-dessous) contenues dans les matières végétales. Cela permet d’utiliser toute la plante : par exemple, pour la betterave, d’utiliser à la fois les racines et les feuilles.
Mais cela permet aussi d’élargir le champ des matières premières végétales exploitables, depuis les déchets forestiers ou les pailles de céréales jusqu’aux plantes herbacées riches en ligno-cellulose telles que le miscanthus ou le switchgrass. Ces deux plantes offrent notamment de multiples avantages car ce sont des cultures ayant de bons rendements à l’hectare, ne nécessitant pas d’intrants (engrais, produits phytosanitaires) et offrant un écosystème accueillant pour la faune locale. De plus, elles peuvent être cultivées sur des espaces non utilisables pour les cultures alimentaires (taillis…). Enfin, la grande diversité des biomasses végétales mobilisables permet d’optimiser la gestion des ressources tout au long de l’année, en fonction des cycles de culture et des périodes de récolte.

Un double défi technique

Deux étapes sont nécessaires pour traiter cette biomasse avant de pouvoir procéder à sa distillation. La première, dite de « prétraitement », consiste à fragmenter les composants de la plante pour désolidariser la cellulose et l’hémicellulose de leur enveloppe de lignine – composant non transformable qui donne sa résistance à la plante – afin de les rendre accessibles à la fermentation. En effet, la cellulose et l’hémicellulose sont des glucides (ou sucres) complexes, c’est-à-dire constitué d’une longue chaîne de molécules. Comme tous les glucides, ils peuvent être transformés en alcool sous l’action de la fermentation, mais à la différences des glucides simples (comme le saccharose contenu dans les racines de betteraves), les molécules des celluloses sont plus difficiles à fermenter.

Afin de cisailler ces molécules complexes pour en faire des sucres simples accessibles à la fermentation, on utilise des enzymes, d’où le nom de voie « enzymatique » qui qualifie l’éthanol de seconde génération (voir encadré ci-contre). Ces sucres sont ensuite fermentés par des levures afin d’obtenir un vin prêt à être distillé. La distillation s’effectuant de manière identique – dans les distilleries utilisés pour le bioéthanol actuellement produit – c’est donc en amont de la distillation que résident les deux grands défis du procédé de seconde génération : dans la mise au point des enzymes adaptées à la fragmentation des molécules et dans la sélection des levures permettant d’atteindre un rendement de fermentation élevé, et cela pour chaque matière première utilisée.

De l’expérimentation à l’industrialisation

Conduit, en France, dans le cadre du Projet Futurol (voir ci-contre), le développement du procédé de seconde génération achève actuellement sa phase d’expérimentation en laboratoire et s’apprête à entrer dans sa phase de simulation industrielle, sur un site pilote implanté à Pomacle-Bazancourt, dans la Marne. Ce pilote produira 500 litres d’éthanol par jour (soit 180 000 litres par an). Puis le procédé sera validé en conditions industrielles à travers une unité prototype d’une capacité de 3,5 millions de litres par an. À l’issue de cette validation, le bioéthanol de seconde génération entrera dans son ère de production industrielle, à l’horizon 2015-2020. Il suffira, pour cela, de doter les unités industrielles existantes d’équipements dédiés à l’accueil et au prétraitement de la biomasse. Soit un investissement limité pour obtenir, au final, un carburant automobile rigoureusement identique à l’éthanol de première génération, mais doté d’un bilan environnemental supérieur.

« Le Projet Futurol entre, en juin 2011, dans sa phase « Pilote ». Tout ce qui a été expérimenté avec succès au cours des trois précédentes années en laboratoire et de manière séparée, est désormais regroupé dans un process industriel intégré, mais en modèle réduit. Cette étape revêt une importance capitale car elle nous permettra d’évaluer si la fabrication de bioéthanol

de seconde génération a véritablement un sens aux plans technique, économique et environnemental. Les avancées obtenues avec nos partenaires dans les domaines clés que sont les technologies de prétraitement, l’optimisation des enzymes ou encore la sélection des levures nous rendent optimistes pour la suite du Projet et son entrée en phase prototype. »