Une nouvelle usine pilote et un centre de formation à Gand devraient rapprocher cette économie basée sur la bio.
Lorsque le pétrole sera épuisé, nous devrons puiser dans un autre baril pour la production de carburant, de plastiques et de produits chimiques. Celui qui est rempli de copeaux de bois, de paille, de betteraves ou d'une autre ressource renouvelable. Une nouvelle usine pilote et un centre de formation devraient rapprocher cette économie basée sur la bio.
Dans l'ancienne caserne de pompiers du port de Gand, les camions de pompiers ont fait place aux cuves de réacteur, aux fermenteurs et aux centrifugeuses. Dans ce qui était autrefois le garage, on traite aujourd'hui les betteraves, les céréales, les granulés de bois et d'autres matières végétales. Dans un deuxième hall d'usine, qui était autrefois la piscine privée des pompiers, se trouvent des bassins de différentes tailles, dans lesquels des micro-organismes travaillent avec les sucres de la biomasse. Parce qu'un bon état est important pour le pompier, la caserne disposait également de sa propre salle de sport. Des expérimentations de procédés chimiques verts sont actuellement en cours.
L'usine pilote de Bio Base Europe ouvrira officiellement ses portes le 11 juin, alors qu'elle est opérationnelle depuis près d'un an. «Le navire navigue déjà, mais en même temps, il est encore en construction», explique Wim Soetaert, qui est affilié au département de technologie microbienne et biochimique de l'université de Gand et qui est la force motrice du projet. L'usine pilote devrait être complètement prête dans quelques mois. Il doit combler l'écart entre de bons résultats en laboratoire et la production d'un nouveau biocarburant ou biomatériau à l'échelle industrielle. Les entreprises peuvent y faire fabriquer de quelques kilos à plusieurs centaines de tonnes d'un nouveau produit pour tester le potentiel de leur invention. Confidentialité garantie. L'usine pilote a été construite de manière à pouvoir travailler avec différentes matières premières. Les machines sont mobiles et peuvent être connectées ou déconnectées à volonté. "Tout comme vous pouvez préparer différents plats dans une cuisine avec les mêmes casseroles et poêles, nous pouvons fabriquer une large gamme de produits avec nos machines", déclare Soetaert.
Pef remplace pet Après tout, cette économie basée sur la bio représente bien plus que les biocarburants bien connus. Plastiques, matières premières chimiques, vitamines, colorants et enzymes :à peu près tout peut être extrait de la biomasse. A la demande d'un producteur de produits de lavage et de nettoyage écologiques, un procédé a déjà été développé dans l'usine pilote pour produire un détergent biodégradable. Celle-ci est réalisée à base d'huile de colza et de glucose de blé ou de maïs, transformés par des micro-organismes. "C'est organique à la troisième puissance", rayonne Soetaert. «La matière première, le processus de production avec des micro-organismes et le produit final sont verts.» Les micro-organismes jouent souvent un rôle clé dans la bioéconomie. Ils peuvent convertir les glucides du matériel végétal en une grande variété de produits. «Il existe de nombreux types de micro-organismes et nous pouvons aussi facilement les modifier génétiquement», explique Soetaert. "Cela signifie que nous pouvons les laisser faire ce que nous voulons."
Produire de l'acide polylactique (PLA), par exemple, l'un des bioplastiques les plus importants du moment. Les micro-organismes convertissent les sucres en acide lactique, qui est ensuite transformé en une longue chaîne via une réaction de polymérisation. Le PLA est une fibre dans les matelas et les vêtements et est utilisé comme plastique pour les emballages alimentaires. Albert Heijn y emballe des pommes de terre, des poivrons et des avocats bio, Delhaize comprend des salades fraîches et des sandwichs.
Et il y a plus. Le styrène est l'un des produits chimiques en vrac les plus largement utilisés dans le monde. Le polystyrène est utilisé dans les gobelets et emballages en plastique, la mousse isolante, les adhésifs et le plexiglas. Des scientifiques de l'université de Wageningen, en collaboration avec des entreprises, étudient comment produire du styrène à partir de la biomasse, ce qui a déjà abouti à un processus qui part des protéines restantes de la production de bioéthanol. Le polyéthylène, utilisé par exemple pour les sacs en plastique, les bouteilles et les conduites de gaz, peut également être obtenu à partir de la biomasse, tout comme l'éthylène glycol, qui remplace l'éthylène glycol dérivé du pétrole dans la "bouteille végétale" de Coca Cola. Le résultat est une bouteille en PET contenant environ un tiers de « bio » – PET signifie polyéthylène téréphtalate, et il n'existe pas encore de processus de production alternatif pour le téréphtalate. La prochaine étape est une bouteille en PEF, en polyéthylène furane, qui peut être entièrement produite à partir de sucres. L'entreprise néerlandaise Avantium produit plusieurs dizaines de tonnes de FEP par an pour la recherche dans une usine pilote.
"La recherche sur les biomatériaux se concentre sur la production de blocs de construction de base avec lesquels vous pouvez ensuite faire un produit de votre choix », déclare Harriette Bos du département Food and Biobased Research de l'Université de Wageningen. Mais cela peut aussi être différent. Les PHA ou polyhydroxyalcanoates sont des plastiques qui sont déjà enchaînés par les micro-organismes eux-mêmes en longues chaînes prêtes à l'emploi. «Grâce à la modification génétique, les micro-organismes peuvent être modifiés de manière à incorporer de nouvelles substances dans une telle chaîne, ce qui donne un produit aux propriétés différentes», explique Bos. En raison du prix de revient élevé, il n'existe pas encore de PHA sur le marché. Les produits médicaux et pharmaceutiques tels que les vis et les stents semblent être un domaine d'application prometteur.
Meilleur et moins cher "Le prix de la plupart des bioplastiques doit encore baisser", déclare Christiaan Bolck, collègue de Bos. « Nous pouvons déjà faire beaucoup aujourd'hui, mais à un prix élevé. Pour pouvoir concurrencer les produits existants, ils ne doivent pas être très supérieurs au double du prix actuel du plastique."
"En outre, l'enjeu de la recherche sur les bioplastiques est principalement de développer des matériaux sont tout aussi bons ou meilleurs que les plastiques ordinaires. En particulier, la résistance à l'eau et à la chaleur d'un certain nombre de matériaux laisse beaucoup à désirer. Il n'est pas utile si votre bouteille en plastique ne résiste pas à l'eau ou aux températures élevées lors de la pasteurisation. Vous ne pouvez donc pas utiliser n'importe quel matériau pour cela pour le moment.'
Le PLA populaire peut également être amélioré. Il est cassant, se brise rapidement et laisse passer l'oxygène, la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone, ce qui le rend inadapté au stockage des boissons gazeuses. Les chercheurs essaient de faire quelque chose à ce sujet en ajustant la structure du PLA. Ils essaient également de rendre le tissu plus résistant, afin qu'il puisse être utilisé pour des choses telles que les pare-chocs de voiture et le boîtier des ordinateurs portables et des téléphones.
Les bioplastiques ont non seulement l'avantage d'être obtenus à partir de sources renouvelables matières premières. Le géant chimique Dupont fabrique du propanediol, une matière première pour les plastiques, à partir de maïs, et affirme qu'il utilise 40 % d'énergie en moins.
Bos et ses collègues ont enquêté sur la durabilité des bioproduits pour déterminer la quantité d'émissions de gaz à effet de serre sont évités en fabriquant des bioplastiques et des biocarburants à partir d'un certain nombre de cultures - maïs, blé, betterave à sucre, canne à sucre et miscanthus, un type d'herbe. Les bioplastiques se sont avérés offrir la plus grande réduction des émissions, en particulier le remplacement du PET par du PLA. «Lors de la production de PET à partir de pétrole, vous devez incorporer des molécules d'oxygène, ce qui nécessite beaucoup d'énergie», explique Bos. « Si vous utilisez la biomasse comme matière première, la plante y a déjà mis ces molécules pour vous. La production d'essence est un processus assez efficace, ce qui signifie que le bénéfice environnemental est plus limité. » Aux Pays-Bas, la betterave à sucre, avec son rendement élevé à l'hectare, s'est avérée être la matière première la plus appropriée pour la production de biocarburants et bioplastiques.
Carburant et nourriture L'utilisation de cultures vivrières pour la production de carburants et de plastiques est une question délicate. Olivier De Schutter, rapporteur spécial sur le droit à l'alimentation à l'ONU, a critiqué fin 2011 la politique des biocarburants du G20, car les hausses de prix qui en découlaient pourraient mettre en péril la sécurité alimentaire dans les pays en développement (voir aussi 'Les biocarburants sous le feu'). Son prédécesseur, le Suisse Jean Ziegler, a qualifié les carburants de "crime contre l'humanité" en 2007.
Soetaert ne pense pas que la discussion carburant contre nourriture soit entièrement justifiée. « Un kilogramme de céréales donne environ 0,33 kilogramme de bioéthanol et 0,33 kilogramme de produit résiduel riche en protéines, qui est utilisé comme aliment pour animaux. Un kilogramme de colza 0,4 kilogramme de biodiesel et 0,6 kilogramme d'aliments pour animaux. Donc c'est plus de carburant et de nourriture. Mais il faut l'avouer :c'est de l'alimentation animale et le détour par la production de viande n'est certainement pas le moyen le plus efficace pour nourrir l'homme. »
La quasi-totalité des biocarburants utilisés aujourd'hui sont des carburants dits de première génération :les biocarburants. l'éthanol produit par des micro-organismes issus du blé, du maïs, de la canne à sucre ou de la betterave sucrière et le biodiesel à base d'huile de colza, de tournesol, de soja ou de palme. "Mais l'accent de la recherche s'est maintenant déplacé vers les carburants de deuxième génération", déclare Soetaert. Ils sont fabriqués à partir de déchets, de résidus de cultures tels que la paille et les épis de maïs et de cultures non comestibles telles que les graminées et les saules ou les peupliers.
Selon Christiaan Bolck, une évolution vers l'utilisation de matières premières non comestibles est également perceptible dans d'autres secteurs. « Bien que la question soit moins pertinente là-bas, car la quantité de biomasse dont vous avez besoin pour la production de biomatériaux est d'un autre ordre. Pour produire tous les produits chimiques connus sous forme biologique, vous avez besoin de moins de biomasse que ce qui est actuellement utilisé dans la production de papier et de carton.'
Le problème est que les glucides contenus dans ces matières premières non comestibles sont moins facilement disponible. "C'est pourquoi nous mangeons du pain et non de la paille de blé", explique Soetaert. «Les micro-organismes peuvent s'en tirer avec la cellulose contenue dans le bois et les résidus de récolte, mais elle est liée à la lignine, qui lui donne de la force. En conséquence, les micro-organismes ne peuvent pas très bien les atteindre." Un prétraitement est donc nécessaire :selon la matière première et le produit visé, la biomasse est hachée ou broyée et exposée à des acides ou des bases, à la vapeur, à la chaleur , micro-ondes ou enzymes. "Ce sont précisément ces techniques de prétraitement souvent coûteuses qui empêchent les carburants de deuxième génération d'être commercialisés", déclare Soetaert.
La plupart des carburants de deuxième génération sont actuellement en phase de démonstration. Selon Soetaert, il n'y a pas d'autre choix que de continuer dans cette direction. « L'influence des technologies encore à développer est imprévisible. De plus, nous n'avons pas beaucoup de choix :regardez le processus extrêmement nocif pour l'environnement avec lequel les gens essaient maintenant d'extraire le pétrole des sables bitumineux. L'huile ne s'épuisera probablement pas si vite, vous en trouverez toujours quelque part. La question est à quel prix.
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