Alors que les États-Unis visent une économie énergétique propre et des émissions nettes de carbone nulles d'ici 2050, les biocarburants connaissent un regain d'intérêt. Ces carburants liquides issus de sources renouvelables peuvent remplacer directement le pétrole dans les véhicules et les industries sans nécessiter de modifications massives de l'infrastructure électrique.
Le gouvernement américain met particulièrement l'accent sur les algues, cette substance verte gluante prometteuse pour répondre à une partie des besoins énergétiques nationaux.
En février, le Bureau des technologies bioénergétiques (BETO) du Département de l'Énergie a lancé un nouveau cycle de financement de 19 millions de dollars pour des projets améliorant la capacité des systèmes d'algues à capturer le CO₂. Les objectifs : réduire les émissions de gaz à effet de serre tout en produisant des biocarburants et bioproduits.
Cette initiative s'appuie sur des subventions antérieures, comme les 8 millions de dollars accordés à l'été 2021. Bien que modestes face au budget de 40,3 milliards de dollars du Département pour 2022, ces fonds témoignent d'un intérêt croissant pour la bioénergie algale, illustré par un nouveau concours étudiant dédié à l'innovation avec ces organismes aquatiques.
Schonna Manning, professeure adjointe en biosciences moléculaires à l'Université du Texas à Austin et directrice de la collection de cultures d'algues de l'université, explique que l'objectif est de remplacer les combustibles fossiles par de la bioénergie. Sa collection fournit des souches à des entreprises d'aquaculture, de biotechnologie et à des chercheurs. Cependant, des obstacles persistent à toutes les étapes : culture, récolte et conversion en produits commerciaux.
Historiquement, le pétrole provient d'anciennes algues transformées par des millions d'années de chaleur et de pression. Produire du pétrole à la demande via des algues modifiées offre une alternative bas-carbone. Les projets financés explorent diverses approches, comme l'utilisation d'algues issues de la capture directe de CO₂ ou comme fourrage animal.
Au Arizona Center for Algae Technology and Innovation de l'Arizona State University, des étangs ouverts cultivent des algues pour des biocarburants, des plastiques alternatifs et des nutraceutiques (comme le thé vert ou le ginseng).
Manning souligne un défi majeur : dans ces étangs denses comme une soupe aux pois, les algues ne représentent qu'1 % du volume, le reste étant de l'eau. La récolte et le séchage, réutilisant souvent l'eau, absorbent jusqu'à 70 % des coûts d'investissement.
Des ingénieurs du Pacific Northwest National Laboratory proposent la liquéfaction hydrothermale, inspirée des processus naturels : les algues entières sont soumises à haute température et pression pour produire du carburant, évitant ainsi une déshydratation coûteuse. Testée à petite échelle, cette méthode est prometteuse.
Le Centre de technologie durable de l'Illinois utilise le CO₂ d'une centrale électrique et des nutriments d'usines d'épuration pour cultiver des algues comme aliment animal, à la centrale City Water, Light & Power de Springfield.
Josh McCann, professeur adjoint en sciences animales à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, note que les algues riches en protéines pourraient concurrencer le soja, économe en terres et eau. Les premiers rendements sont attendus ce printemps pour évaluer leur valeur nutritionnelle.
Les biocarburants algals restent chers : loin des 3,53 $ le gallon d'essence. Le consortium de l'Université Duke vise 5 $ le gallon à l'échelle commerciale.
Bien que les émissions à la combustion ne soient pas toujours inférieures aux fossiles, le bilan carbone net l'est. Un kg d'algues absorbe 1,8 kg de CO₂ (vs 22 kg/an pour un arbre), sans besoin d'eau douce ni terres arables.
Récolter l'huile des cellules de 10 microns (0,001 mm) est complexe, selon Manning : « Nous ciblons de minuscules cellules et leurs gouttelettes d'huile, de 15 à 50 % du poids. » Le stress (famine en nutriments, chaleur) booste les lipides.
Les expérimentations se multiplient. La récente impulsion du BETO accélère le domaine : « Les algues offrent un puits de carbone et des matériaux polyvalents pour la durabilité, des carburants aux plastiques », déclare l'Office de l'efficacité énergétique. Mais sans baisse des coûts, elles resteront confinées aux laboratoires.
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