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Ins tut Carnot
3BCAR
NOTRE STRATÉGIE NOTRE STRATÉGIE NOTRE STRATÉGIE
DANS LE SECTEUR DES DANS LE SECTEUR DES DANS LE SECTEUR DES BIOBIOBIOÉNERGIESÉNERGIESÉNERGIES
1er Forum Recherche Industrie
Lundi 11 février 2013, Paris
SOMMAIRESOMMAIRESOMMAIRE INTRODUCTION par Paul Colonna …………………………..……………………….…..…...p.4INTRODUCTION par Paul Colonna …………………………..……………………….…..…...p.4INTRODUCTION par Paul Colonna …………………………..……………………….…..…...p.4
1. LE CARBONE RENOUVELABLE DANS 1. LE CARBONE RENOUVELABLE DANS 1. LE CARBONE RENOUVELABLE DANS LES SYSTLES SYSTLES SYSTÈÈÈMES MES MES ÉNERGÉTIQUES………...ÉNERGÉTIQUES………...ÉNERGÉTIQUES………...p.7p.7p.7
1.1 LE CYCLE DU CARBONE RENOUVELABLE……………………………………..……….……p.8
1.2 LA BIORAFFINERIE………………………………………………….…………………………..…..p.10
1.2.1 ORIGINE DU CONCEPT………………………………….…………..…………....…p.10
1.2.2 LES BIOCARBURANTS LIQUIDES…..…..………..……………...…….……..…p.14
1.2.3 LA METHANISATION………….……………..…………………………………..……p.29
1.2.4 LA GAZEIFICATION…………………….……………….……………..…………....…p.31
1.3 LES VERROUS AU DÉVELOPPEMENT DES BIOÉNERGIES…………….……..……..P.33
1.4 LES NANOBIOTECHNOLOGIES………………………………………………………..…..…..P.35
2. LA 2. LA 2. LA STRATÉGIESTRATÉGIESTRATÉGIE DE 3BCAR DANS LE SECTEUR DES DE 3BCAR DANS LE SECTEUR DES DE 3BCAR DANS LE SECTEUR DES BBBIOÉNERGIESIOÉNERGIESIOÉNERGIES…….………...…….………...…….………...p.37p.37p.37
2.1 L'INSTITUT CARNOT 3BCAR EN BREF……………………………………………………....p.39
2.2 PANORAMA DES COMPÉTENCES 3BCAR DANS LES BIOÉNERGIES……..…....p.43
2.3 NOS PROJETS LAURÉATS DU PROGRAMME INVESTISSEMENT D’AVENIR...p.45
BIOCORE ……………………………………………………………………………..…………....p.46
TOULOUSE WHITE BIOTECHNOLOGY………………………………..…………….….p.47
PROBIO3……………………………………………………………………………..…………....p.48
LOGISTECH………………………………………………………………………………….….....p.49
BIOMASS FOR THE FUTURE……………………………………..……………….………..p.50
FUTUROL………………………………………………………………………..…………….…...p.51
LABORATOIRE D’EXCELLENCE SERENADE……………………….………………....p.52
EQUIPEMENT D’EXCELLENCE GENEPI…………………………………….……….....p.53
2.4 LES INSTITUTS D'EXCELLENCE POUR DES ÉNERGIES DECARBONNÉES ……..P.54
GREENSTARS…………………………………………………..…………….…………………..p.55
IFMAS…….………………………………..……..………………………..……………..………..p.56
PIVERT………………………...………………………..…………………………………....…...p.57
3. DES CHERCHEURS 3. DES CHERCHEURS 3. DES CHERCHEURS À À À VOTRE ECOUTE……………………………………………………...p.58VOTRE ECOUTE……………………………………………………...p.58VOTRE ECOUTE……………………………………………………...p.58
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INTRODUCTION par Paul Colonna *
La prise de conscience mondiale face à l’épuisement inéluc‐
table des ressources en carbone fossile, la nécessité de lu er
contre le changement clima que, et le durcissement de la
réglementa on de mise sur le marché des produits chi‐
miques (REACH) conduisent à me re en œuvre des alterna‐
ves durables aux carbones fossiles. La stratégie française et
européenne en ma ère énergé que doit conjuguer une limi‐
ta on exemplaire des impacts environnementaux en tant
que pays développé, la maîtrise des prix pour assurer la com‐
pé vité, et la sécurité des approvisionnements en raison de
la faiblesse des ressources européennes en carbone fossile.
Une transi on au profit d’un bouquet énergé que plus large que les hydrocarbures
fossiles est à l’ordre du jour.
Le développement des bioénergies est au cœur de ce e transi on énergé que, qui
cons tue également une opportunité pour revisiter les procédés chimiques et les
molécules fonc onnelles qui en sont issues. La bioraffinerie apparaît alors comme un
élément central où convergent plusieurs dynamiques de la bio‐économie qui se met
en place. En 2011, la produc on primaire française de l’ensemble des énergies renou‐
velables s’élève à 19,5 Mtep. Le bois énergie en représente 46%, les biocarburants
10%. La France s’est fixée des objec fs ambi eux de réduc on des émissions de gaz à
effet de serre (GES), de plus de 23% nos émissions par rapport à 1990 d’ici 2020 . Si‐
multanément la France va porter à 23% la part des énergies renouvelables dans la
consomma on finale d’énergie d’ici 2020. La biomasse serait sollicitée à hauteur de
21,5 Mtep avant toutes les autres sources renouvelables, avec une prévision de crois‐
sance de 60% au delà de 2020. Au niveau mondial, la biomasse qui contribue à hau‐
teur de 1,42 Gtep dont 0,9 Gtep à par r de forêts, devrait être sollicitée aussi de ma‐
nière intense.
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Réduire la dépendance aux ressources fossiles nécessite de développer de nouvelles
technologies de produc on et d’usage de l’énergie. La biomasse occupe une place de
choix dans les solu ons technologiques. L’originalité des solu ons technologiques
fondées sur la biomasse est qu’elles interagissent avec un grand nombre de do‐
maines d’ac vités: la produc on agricole avec de nouvelles cultures (miscanthus,
panic érigée, micro‐algues, …), des usages nouveaux de la forêt (taillis à courtes rota‐
ons, ;..), la bioraffinerie avec les étapes de frac onnement ‐ sépara on ‐ fonc onna‐
lisa on, l’emploi des déchets alimentaires pour la méthanisa on et les bioraffineries
adaptées à ces sources de ma ères organiques, les nanobiotechnologies à par r de
co‐produits de la bioraffinerie.
L’année 2011 a été marquée en ma ère réglementaire par la mise en place du sys‐
tème de durabilité des biocarburants. La direc ve sur les énergies renouvelables im‐
pose que les biocarburants génèrent une baisse des émissions de GES d’au moins
35% par rapport aux carburants fossiles sur l’ensemble du cycle de vie. Ce taux sera
relevé à 50% en 2017 et à 60% pour les nouvelles unités mises en service en 2018.
En conséquence les technologies actuelles ne sont pas adaptées en regard de ces
considéra ons: des baisses significa ves des coûts ou d’émissions de GES sont a en‐
dues du fait d’améliora ons techniques ou de gains de produc vité importants. Les
biotechnologies vertes et blanches sont justement les éléments de rupture dans ce
paysage. Le développement jusqu’à la concep on d’un produit ou d’un procédé inno‐
vant passe par le développement de travaux depuis la recherche en laboratoire au
stade de pilotes de recherche, possibilité offerte par le rassemblement des compé‐
tences dans l’Ins tut Carnot 3BCAR. L'écoconcep on des systèmes énergé ques est
un besoin de recherche pour répondre aux préoccupa ons de durabilité.
Les nanobiotechnologies sont une théma que en émergence dans 3BCAR. Il nous a
paru u le et novateur de considérer ce e théma que, dont les promesses technolo‐
giques sont à la hauteur des controverses qu’elle peut déclencher dans les débats
sociétaux.
*
‐ Directeur scien fique adjoint Alimenta on et Bioéconomie de l’INRA
‐ Directeur de l'Ins tut Carnot 3BCAR (Bioénergies, Biomolécules et Bioma‐
tériaux du Carbone Renouvelable)
1.LE CARBONE RENOUVELABLE DANS 1.LE CARBONE RENOUVELABLE DANS 1.LE CARBONE RENOUVELABLE DANS
1.1 LE CYCLE DU CARBONE RENOUVELABLE
1.2 LA BIORAFFINERIE
1.2.1 ORIGINE DU CONCEPT
1.2.2 LES BIOCARBURANTS LIQUIDES
1.2.3 LA METHANISATION
1.2.4 LA GAZEIFICATION
1.3 LES VERROUS AU DÉVELOPPEMENT DES
BIOÉNERGIES
1.4 LES NANOBIOTECHNOLOGIES
LES SYST LES SYST LES SYSTÈÈÈMES MES MES ÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUESÉNERGÉTIQUES
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1.1 LE CYCLE DU CARBONE RENOUVELABLE Le carbone est le composant le plus abondant sur terre. Il est en perpétuel mouve‐ment d’échange entre le vivant, la terre, les sédiments, l’océan et l’atmosphère. Le cycle du carbone est resté stable durant plusieurs millénaires, mais l’industrialisa‐on, depuis un peu moins de deux siècles, a rompu l’équilibre entre les émissions de
gaz à effet de serre et la capacité de la planète à absorber le carbone en surplus dans l’atmosphère (forêts, océans).
Source :h p://www.ipcc.chHome_languages_main_french.shtml
Ce carbone biologique que nous u lisons est d’abord un élément de la biosphère. La place centrale du carbone peut être illustrée par sa ven la on dans les différents compar ments de la biosphère, de l’hydrosphère, de l’atmosphère et de la géos‐phère. C’est le GIEC1 qui assure actuellement une fonc on d’exper se collec ve dans ce domaine. Le cycle biogéochimique du carbone comprend des échanges entre les compar ‐ments : la biosphère qui intègre les organismes vivants marins et terrestres, la pé‐dosphère où se trouve le carbone organique du sol, la géosphère, l’hydrosphère et l’atmosphère (figure 1).
Figure 1 : Stocks et flux de carbone (GtC/an) dans le système Terre
Figure 2 : Le cycle du carbone renouvelable
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La biomasse est souvent qualifiée par ses origines (bio‐ressources) ou par sa faculté
de produire et de stocker du carbone renouvelable, u lisable dans de très nom‐
breuses filières (« carbone vert »). C’est la frac on organique biodégradable des pro‐
duits végétaux et animaux, des sous‐produits, des résidus et des déchets issus de
l'agriculture, de la pêche, de la sylviculture et des écosystèmes naturels, ainsi que des
industries de transforma on et des déchets ménagers. La prise en compte des co‐
produits et effluents des industries de transforma on des ma ères biolo‐
giques (scieries, papeteries, industries agro‐alimentaires, élevages industriels) et des
autres déchets organiques (déchets urbains, boues issues des sta ons d’épura on,
ordures ménagères, déchets verts provenant de parcs et jardins) accroit le volume de
biomasse mobilisable, sous une forme déjà collectée géographiquement.
La biomasse était en France la première ressource en ma ère d’énergie renouve-
lable en 2010.
La biomasse permet de produire de l’énergie, appelée « bioénergie », sous forme de
chaleur, d’électricité ou encore de carburant. Ce e produc on d’énergie est assurée
par la frac on biodégradable de la biomasse (cellulose et hémicelluloses), lorsque des
biotechnologies sont mises en œuvre.
La France dispose d’un gisement important de biomasse. A ce tre, ce e ressource a
été iden fiée comme la principale source d'énergie renouvelable qui perme ra à la
France d'a eindre l'objec f de 23% d'énergies renouvelables dans la consomma on
totale d'énergie finale à l'horizon 2020.
Au niveau mondial, de nombreux travaux concernent l’es ma on du poten el de
biomasse agricole et fores ère suscep ble d’être employé à la produc on de bioé-
nergie. Les résultats peuvent paraître discordants, depuis des valeurs basses de
l’ordre de 0,7 Gtep à près de 29 Gtep. En fait les modèles mis en œuvre diffèrent sur
la nature de la variable es mée (poten el de biosynthèse, poten el technique récol‐
table, poten el économiquement récoltable) , la méthode (extrapola on à par r de
sta s ques réalisées à des échelles allant de la parcelle à la région), les hypothèses de
poli que d’usage des terres (extension des cultures énergé ques de 400 Mha à 2,4
Gha) et de poli ques alimentaires (extension du modèle alimentaire occidental pour‐
tant non durable). Dans toutes les prospec ves, la lignocellulose apparaît comme la
principale source de biomasse, à par r de forêts, taillis à rota on courte (TCR), très
courte (TTCR) en considérant aussi des terres marginales, non mobilisables par es‐
sence pour les finalités alimentaires. Sources : h p://www.eea.europa.eu/, h p://www.iea.org/
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1.2 LA BIORAFFINERIE
1.2.1 ORIGINE DU CONCEPT
Aucun végétal, sauf le latex de l’hévéa, ne donne une biomasse directement u li‐
sable en chimie ou en fermenta on sans un traitement préalable de frac onne‐
ment et de purifica on.
Toutes ces molécules sont présentes dans des organes de réserve, les grains et
tubercules, ou de sou en des ges.
L’ap tude à la déconstruc on des ma ères végétales est un verrou central dans
les usages de la biomasse. Il a conduit à une industrie par culière, la bioraffinerie.
La principale difficulté provient de la complexité des parois cellulaires qui est
beaucoup plus difficile à déconstruire dans les ssus de sou en que dans les or‐
ganes de réserve des plantes. Les propriétés de ce e paroi végétale résultent de
l’organisa on et des interac ons de trois polymères (cellulose, hémicellulose et
lignine).
En découle le concept de bioraffinerie, fondé sur une valorisa on complète de
chacune des frac ons récoltées de la plante.
La bioraffinerie est définie comme une succession de procédés physiques, chi‐
miques et/ou biologiques de déconstruc on, sépara on et fonc onnalisa on vi‐
sant à transformer de façon durable de la biomasse en produits commerciaux in‐
termédiaires ou finis. Ce système comporte trois groupes d’opéra ons unitaires
définies de la façon suivante :
Déconstruc on ou déstructura on: correspond à une dissocia on physique
des polymères (ex des fibres) ou à la rupture des structures chimiques. La décons‐
truc on peut être analysée à différentes échelles du végétal : les organes, les s‐
sus ou les molécules, jusqu’aux atomes avec la gazéifica on.
Sépara on : Ac on perme ant de trier les en tés cons tu ves d’un mé‐
lange.
Fonc onnalisa on (y compris pour la no on d’« assemblage ») : consiste à
modifier une molécule ou un assemblage pour lui conférer des propriétés à valeur
d’usage.
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Figure 3 : composi on de la biomasse lignocellulosique
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Figure 4 : Les différentes voies de transforma on de la biomasse
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L’originalité des nouvelles bioraffineries est de s’intéresser aux différentes frac ons
d’origine biologique à me re en œuvre, avec les trois termes, déchets, sous‐produits et
co‐produits. Il existe évidemment une con nuité de nature économique entre ces trois
classes. D’ailleurs, un co‐produit peut être un « ex‐sous‐produit », pour lequel un usage
a été trouvé.
Ces bioraffineries correspondent à des infrastructures lourdes, chacune caractérisée
par des combinaisons propres de procédés innovants, en raison de la diversité des ma‐
ères premières mises en œuvre et des produits a endus. La conséquence est l’appari‐
on de nouvelles structures agro‐industrielles, dépendantes des territoires d’implanta‐
on. Le développement territorial est une autre dimension du développement des
bioénergies, selon le choix des biomasses mises en œuvre : forêts, terres marginales,
déchets industriels ou urbains. L’écologie industrielle apparaît alors pour aider à la défi‐
ni on de nouvelles poli ques de développement.
Sources: h p://lecons‐cdf.revues.org/549#tocto1n1
h p://www.inra.fr/arpvega
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1.2.2 LES BIOCARBURANTS LIQUIDES
Tous les scenarii accordent une place aux usages énergé ques de la biomasse. Au plan français, deux prospec ves se dis nguent, celle du World Energy Outlook de l’Agence interna onale de l’énergie, et Negawa (de l’associa on éponyme), les deux prenant compte la réduc on de l’énergie nucléaire dans le bouquet énergé que. L’ADEME a proposé un scenario volontariste, axé sur l’efficacité énergé que et le déve‐loppement des énergies renouvelables. Autant pour 2030 le scenario n’inclut pas de changement de paradigme, autant la prospec ve pour 2050 s’inscrit en rupture avec dans le domaine des habitudes, notamment dans le domaine des transports. Le message majeur est la possibilité d’être indépendant du pétrole dans le secteur des transports en 2050. La transi on énergé que à l’allemande s’appuie aussi sur les éner‐gies renouvelables, le bouquet énergé que global en construc on abou ssant à un aba ement de 40% des émissions de CO2 en 2020, avec une cible à 80 ‐ 90% en 2050.
1.2.2.1. Défini on
Les biocarburants liquides sont issus de la transforma on des ma ères végétales pro‐duites par l'agriculture (be erave, blé, mais, colza, tournesol, pomme de terre…) et sont donc assimilés à une source d’énergie renouvelable. Leur combus on ne produit que du CO2 et de la vapeur d'eau et pas ou peu d'oxydes azotés et soufrés (NOx, SOx). Chaque carburant est adapté à un type de moteur et doit répondre à une gamme de spécificités techniques étroites. En outre une grande par e de ces carburants sont u li‐sés pour le transport, ce qui induit de les rendre disponibles sur des zones géogra‐phiques très larges pour ne pas obérer les capacités des moyens de transport ! Le corollaire est que les procédés d’obten on des carburants sont convergents : à par r de différentes ma ères premières, une famille réduite de molécules doit être obtenue par la mise en œuvre de procédés adaptés dans cet objec f qualita f. Toutes les solu ons de biocarburants vont pouvoir bénéficier d’une distribu on facile, pouvant profiter de l’infrastructure déjà en place, sans modifica on ni inves ssements par culiers. Les recherches visent à accroître le contenu énergé que des biocarbu‐rants, compara vement aux carburants fossiles, à l’état liquide ou gazeux.
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Figure 5 : schéma des trois généra ons de biocarburants
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A l’échelle mondiale, les biocarburants mobilisent environ 35 Mha, à comparer aux 250 Mha, affectés à la seule alimenta on des animaux de trait. Les sauts technologiques disposent ainsi de marges de manœuvre importantes. Les biocarburants sont d’abord des produits bio‐sourcés définis ici comme les produits énergé ques et industriels issus du végétal hors des domaines de l’alimentaire et de la santé, dont les applica ons portent à la fois sur l’énergie (combus bles et carburants), la chimie organique et les biomatériaux, fabriqués directement ou indirectement à par r de biomasse. Il peut s’agir de produits nouveaux ou novateurs comme de pro‐duits conven onnels déjà existants. Ils se dis nguent dans le paysage des produits bio‐sourcés par les volumes importants de consomma on. Il existe également différentes technologies de produc on de biocarburants gazeux pour des flo es de véhicules dédiées. Parmi ceux‐ci, on compte le biométhane, carbu‐rant pouvant être produit par voie fermentaire (biogaz) ou par voie thermochimique (bioSNG3). On compte également la possible u lisa on de bioDME4, carburant assimi‐lable à des GPL, également produit par voie thermochimique à par r de biomasse li‐gnocellulosique.
1.2.2.2 Les différentes voies de produc on
Il existe deux filières de produc on de biocarburants commerciaux : la filière de l’éthanol et la filière des esters. Incorporé dans les supercarburants, le bioéthanol est obtenu par fermenta on de sucres ou de polysaccharides à par r de be erave, de céréales, de pommes de terre ou de la biomasse, terme qui désigne ici un ensemble de déchets végétaux (paille, résidus de bois…). A par r d’une produc on de 13,5 t sucre/ha, la be erave est l’une des plantes les plus performantes avec 6,5‐7,2 m3 éthanol/ha in fine. Les sucres contenus dans ces ma ères premières sont transformés en alcool par fermenta on, processus qui dégage du gaz carbonique (CO2). D’autres molécules sont produites simultanément (glycérol, acide succinique, huiles de fusel), conduisant à un rendement de 48,4 g étha‐nol/kg de glucose. L’éthanol peut être incorporé dans les supercarburants sans plomb directement (Brésil) ou sous forme d’ETBE (ethyl‐ter o‐butyl‐éther) en Europe. En France, une vingtaine d'unités de produc on agréées par l'État produisent plus d’1 milliard de litres de bioéthanol par an, à par r de be erave et de blé essen ellement. Le bioéthanol incorporé dans les carburants en France est quasi exclusivement d'ori‐gine française. Il est ajouté aux supercarburants sans plomb à hauteur maximale de 5 % (SP95 , SP98), 10 % (SP95‐E10). L’éthanol peut aussi être intégré dans des véhicules dédiés à carburant modulable (flexfuel) : superéthanol (E85) à haute teneur (85 % maximum en volume).
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Mélangés à du gazole, les esters méthyliques d'huile végétale (EMHV) sont obtenus à l'issue d'une réac on entre une huile végétale (notamment de colza ou de soja) et du méthanol, laquelle libère du glycérol. En associant 1 tonne d'huile à 100 kg de méthanol, 1 tonne d'ester méthylique et 100 kg de glycérol sont obtenus. L'EMHV peut aussi être incorporé au fioul domes que. En Europe, il est appelé « biodiesel » ; en France, Sofiprotéol, l'établissement financier de la filière française des huiles et protéines végétales, a déposé la marque « diester », contrac on de diesel et ester. Ce terme est devenu commun pour désigner l'EMHV en France. Les EMHV ont des procédés de produc on déjà matures. Les réflexions portent sur‐tout sur l'u lisa on de nouvelles ressources huileuses sans compé on directe avec l’alimentaire, comme l’huile de jatropha, de cameline (espèces végétales peu exploi‐tées à ce jour), capables de croitre sur des terres marginales. L'u lisa on d'huile‐déchets (huiles de friture usagées, graisses d'aba oir, huiles de poissonnerie) est une autre voie d’approvisionnement, intéressante du point de vue de l'écobilan : elle n'ajoute pas de cultures supplémentaires, améliore l’autonomie énergé que dans l’entreprise et évite de plus de rejeter ces huiles. Mais les sources possibles sont assez restreintes, d'autant que la collecte ne peut être pra cable par‐tout, favorisant l’émergence de nombreux pe ts projets u lisant ces huiles. Ces huiles sont cependant très acides ce qui présente un risque important à moyen terme pour le moteur, par réac on avec les huiles moteur» qui sont très alcalines. L’applica on d’une direc ve européenne autorisant l’u lisa on d’esters méthyliques d’huile usagée (EMHU) ou d’huile animale (EMHA), en remplacement des esters mé‐thyliques d’huile végétale (EMHV) a conduit en France au compte double : les EMHA incorporés au gazole ou au fuel domes que sont pris en compte pour le double de leur valeur réelle en pouvoir calorifique inférieur, contribuant à des échanges désé‐quilibrés au plan européen.
Les biocarburants gazole, ou biodiesel, sont mélangés au gasoil, à hauteur de 7%maximum en volume. En France, le colza est le plus u lisé. Cela peut aussi être aug‐menté pour des flo es cap ves dépendant des collec vités territoriales ou d’entre‐prises privées, avec un taux maximum de 30 % en volume (B30). Une trentaine d'uni‐tés de produc on sont agréées, produisant plus de 3 millions de tonnes d’EMAG par an à par r de 21 unités industrielles d'estérifica on en France et une dizaine dans différents pays européens (Allemagne, Belgique, Espagne, Italie). Les esters et les huiles sont u lisés pour addi ver et compléter le gazole rou er ou le fioul de chauffage.
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Il est primordial de s’intéresser de manière privilégiée aux biocarburants de 2ème et 3ème généra on au regard de certaines incer tudes sur l’impact environnemental des biocarburants de 1ère généra on et de leur concurrence avec les produits alimentaires.
La deuxième généra on est fondée sur la transforma on de ma ères ligno‐cellulosiques en sucres élémentaires fermentescibles. Des recherches sont en cours pour traiter plus efficacement la cellulose et les hémicelluloses. Ce e filière a des simi‐larités avec la filière éthanol 1G existante, mais nécessite des unités complémentaires de prétraitement et d’hydrolyse accolées aux usines 1G déjà en fonc onnement. En Amérique du Nord et en Europe, différents types de ressources sont envisagés, comme les issus de céréales ( ges, rafles, etc.), les rémanents fores ers, ou les cul‐tures dédiées (miscanthus, panic érigé, taillis à courte rota on, etc.).
La troisième généra on exploite des algues, essen ellement les microalgues, espèces de grande produc vité cul vées en masse sur des salines ou encore en photobioréac‐teurs. Ces technologies auraient des rendements 2 à 3 fois supérieurs à ceux des cul‐tures terrestres les plus produc ves. Cela présente l’avantage de ne faire aucune con‐currence aux cultures agricoles, le bilan écologique peut être très favorable notam‐ment parce que le gaz carbonique d’origine industrielle (centrale thermique, cimente‐rie, ..) est u lisé comme intrant. Les technologies u lisées actuellement répondent à la fabrica on de produits à haute valeur ajoutée (addi fs alimentaires, cosmé ques, …), elles sont encore assez loin de produire des ressources énergé ques qui sous enten‐dent une produc on massive à faible coût (inférieur à 1€/kg). En outre les rendements de photosynthèse doivent être amenés et maintenus à un niveau élevé pour assurer la rentabilité de la filière, ce qui représente un verrou scien fique important. Les microalgues sont des organismes aqua ques comportant plusieurs centaines de milliers d’espèces différentes, certaines sont connues pour leur capacité à stocker des lipides au sein de leur cellule. De taille très réduite (quelques micromètres), ces orga‐nismes autotrophes sont capables de se dupliquer à très grande vitesse grâce à la pho‐tosynthèse (à par r d’éléments simples comme le dioxyde de carbone, l’eau, les sels minéraux, etc).
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La culture de microalgues fait d’ores et déjà l’objet d’exploita ons commerciales en vue de la produc on de produits à haute valeur ajoutée pour la cosmétologie, l’indus‐trie alimentaire, la pharmacologie, etc. Il s’agit néanmoins de produc ons de niche dont les échelles sont sans commune mesure avec les volumes a endus en valorisa‐on énergé que. Les procédés de culture et d’extrac on des molécules d’intérêt ac‐
tuellement employés se montrent peu économiques et trop énergivores au niveau des technologies de récolte/extrac on pour une produc on carburant à grande échelle. Ces observa ons amènent alors à reconsidérer les choix technologiques sur la sélec‐on des souches de microalgues afin d’abou r au meilleur compromis produc vité/
robustesse/bonnes propriétés physiques/tolérance aux contaminants, etc. L'intégra‐on des microalgues dans des systèmes plus larges apporterait des solu ons écono‐
miques aux besoins d'intrants (CO2, eau, nutriments). Là aussi la coproduc on de protéines crée un lien avec l'alimenta on animale. Plus d’une centaine de sociétés dans le monde sont ac ves dans la produc on de bio‐carburants algaux dont de nombreuses start‐up.
Sources : ‐ US environmental Protec on agency : h p://www.epa.gov/greenchemistry ‐ European Commission's Directorate‐General for Energy : h p://ec.europa.eu/energyindex_en.html ‐ European Biofuels Technology Pla orm (EBTP) : h p://biofuelstp.eu/wgmembers.html ‐ DOE Bioenergy Research Centers: h p://genomicscience.energy.gov/centers/index.shtml
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1.2.2.3 LIMITES DES BIOCARBURANTS DE 1ère GÉNÉRATION
Les critères de durabilité sont les suivants :
réduc on des émissions de GES par rapport aux carburants conven onnels d'au moins 35 % dès 2010 (ou 2013 pour les installa ons existantes en 2008), puis de
50 % à par r de 2017 (ou 60 % pour les unités industrielles mises en service après le 1/1/2018)
pas de produc on sur des terres de grande valeur en terme de biodiversité (forêts primaires, zones protégées, zones de protec on d'espèces, prairies à forte biodi‐
versité)
pas de produc on sur des terres présentant un important stock de carbone ou des tourbières
obliga on pour les biocarburants (européens) d’être issus de produc ons agri‐coles respectant les règles d'éco‐condi onnalité de la PAC
obliga on de provenance de pays ayant ra fié et mis en œuvre certaines conven‐ons interna onales rela ves au travail et à l'environnement en rela on avec les
critères de la Direc ve ENR
produc on par des opérateurs pouvant jus fier de mesures prises pour la protec‐on des sols, de l'eau, de l'air, et la restaura on des terres dégradées.
Faute de respecter ces critères de durabilité, les biocarburants produits ne pourront pas être comptabilisés dans les objec fs na onaux. Ils ne pourront pas non plus bénéfi‐cier d’aides publiques. Ces critères s’appliquent aux produc ons na onales comme aux importa ons Le Changement d’Affecta on des Sols (CAS) est ainsi devenu un critère majeur de durabilité environnementale. Il peut être direct ‐une forêt est remplacée par un sol des né à produire des agrocarbu‐rants‐ ou indirect (lorsqu’une culture qui était des née à un usage alimentaire passe en usage énergé que, les produc ons alimentaires correspondantes sont déplacées sur une prairie ou une forêt mises en culture).
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Quelques chiffres
Aujourd'hui, en France, 66 % des cultures de colza sont des nées à produire des agro‐carburants et des tourteaux pour l’alimenta on animale, soulignant ainsi le couplage des poli ques alimentaires et énergé ques. En 2009, la produc on de colza a a eint 5,5 millions de tonnes (+16 % par rapport à 2008) et les surfaces ont aug‐menté de 3 % avec un rendement de 38 q/ha (+ 4 q/ha par rapport à 2008). Selon l’organe indépendant de recherche de la Commission européenne (le Centre commun de recherche), l’huile de palme est la principale remplaçante de l’huile de colza « détournée ». Le JRC es me qu’environ 26 % de la demande d’agrocarburants de l’UE en 2020 sera sa sfaite par les huiles alimentaires produites au niveau na onal et «détournées» vers le biodiesel, et fait remarquer que celles‐ci devront être rem‐placées par des importa ons. En supposant une consomma on totale de biodiesel de 20,6 milliards de litres en 2020, ceci suggère un manque de 5,4 milliards de litres.
Source: h p://www.oxfamfrance.org/IMG/pdf/Explica on_tableau_CAS_indirect.pdf
Limites des biocarburants de 1ère généra on
La mise en place de nouvelles filières u lisant la biomasse comme ma ère première pour produire, via un grand nombre de procédés de transforma on différents et une grande variabilité de produits, pose des ques ons nouvelles des impacts environne‐mentaux associés. Le contexte actuel, notamment du fait du développement impor‐tant des filières biocarburants, est marqué par une demande forte de critères de du‐rabilité associés à ces nouvelles filières, en par culier du point de vue environnemen‐tal. Il existe différentes méthodes perme ant d'évaluer le bilan environnemental de sys‐tèmes de produc on ou du cycle de vie de produits ou services, selon la défini on du système étudié (ses composantes et son environnement, ses bornes et son horizon temporel, les fonc ons prises en compte) et selon les critères et indicateurs u lisés (efficacité énergé que, bilan des émissions de gaz à effet de serre, biodiversité, con‐somma on d’intrants et impacts associés aux échelles locale et globale, valeur paysa‐gère, etc.). Les Analyses du Cycle de vie (ACV) apportent une méthodologie d'évalua on des im‐pacts sur des filières complètes (par comparaison à des approches "site" qui évaluent les impacts aux bornes d'une installa on). L'ACV, au sens des normes ISO 14040 et 14044, est une méthodologie d'évalua on des performances environnementales d'un produit (par exemple carburant, biocomposite, intermédiaire chimique, etc.) ou d'un service (énergie mécanique fournie pour parcourir une certaine distance, énergie électrique, etc.).
22
Le principe de l'ACV est d'évaluer ces performances sur l'ensemble des étapes cons ‐tuant le cycle de vie, depuis l'extrac on des ma ères premières dans la nature jusqu'à la fin de vie ou le recyclage du produit. Dans la pra que, une ACV consiste alors à éta‐blir le bilan des flux entrant et sortant à chaque étape du cycle de vie, et à traduire ces flux en impacts sur l’environnement. Toutefois ces ACV comportent des lacunes aujourd'hui dans leurs applica ons aux usages de la biomasse pour la produc on de biocarburants et la chimie du végétal. Beaucoup d'évalua ons portent sur les émissions de GES et les consomma ons d'éner‐gie (en général plutôt énergie non renouvelable), peu sur les autres impacts, locaux en par culier. L'applica on de l'ACV à ces filières, notamment en comparaison avec les systèmes fossiles de référence, fait apparaître des probléma ques spécifiques. L'évalua on des impacts environnementaux des filières de référence porte sur des systèmes con nus dans le temps, u lisant des technologies standardisées, alors que dans le cas des filières biomasse, les systèmes sont par nature variables et discon nus, à la fois dans le temps (saisonnalité) et dans l'espace (condi ons pédoclima ques), la ressource est également très hétérogène et une probléma que spécifique s'ajoute pour l'évalua on, celle de l'usage et des changements d'usages des sols. Enfin le niveau de descrip on de chaque système peut également être hétérogène. Il y a donc lieu d'adapter les méthodes d'évalua on de type ACV aux systèmes mobi-lisant la biomasse, en par culier pour tenir compte de leurs spécificités intrinsèques.
23
Selon une étude de l’Ademe réalisée en collabora on avec l’INRA, 1/3 des évalua ons environnementales des agrocarburants de 1ère généra on tenant compte des change‐ments d'affecta on des sols (CAS) concluent au respect des critères de durabilité éta‐blis par l'UE (direc ve 2009/08/CE). Il s’agit des premiers résultats de l'analyse de cycle de vie (ACV) des agrocarburants de première généra on. Soulignons qu’il s’agit d’une comparaison de cas d’espèces et non d’une comparaison d’entreprises similaires. Il en découle que l’innova on techno‐logique et l’innova on dans les systèmes sont responsables des bonnes performances environnementales de ces biocarburants de première généra on. En avril 2010, sans prendre en compte les CAS, les biodiesels et les bioéthanols affi‐chent des bilans énergé ques, du puits à la roue, largement posi fs par rapport aux carburants fossiles de référence (essence et gazole). Deux ans plus tard, malgré les progrès accomplis et les différentes études publiées dans le monde, sur les CAS, qu'ils soient directs (CASd) ou indirects CASi, l’ACV reste empreinte d'incer tudes. En effet les CASi sont difficiles à cerner car on doit recourir, pour les es mer, à des modèles économiques ou à des approches de type «ACV conséquen elles». La règle générale est que l’ACV dépend fortement des régions de culture.
Source : www2.ademe.fr
24
1.2.2.4 Espaces de recherche dans les technologies des biocarburants de
2ème généra on
Depuis une dizaine d’années, de nombreux projets portent sur le développement de
nouveaux biocarburants dit de deuxième généra on, synthé sés à par r de biomasse
lignocellulosique.
La diversité de la biomasse rend difficile l’étape de conversion directement en un pro‐
duit énergé que. C’est pourquoi les efforts portent actuellement sur les étapes de
prétraitement afin d’homogénéiser, de déstructurer et de densifier énergé quement
la biomasse pour augmenter l’efficacité des procédés de transforma on. En effet, un
des enjeux de la 2ème généra on de biocarburants réside dans des procédés qui de‐
vront pouvoir accepter des biomasses hétérogènes. Il s’agit donc de développer des
opéra ons qui perme ent de par r de biomasses très différentes.
Les procédés de prétraitement revêtent donc une importance par culière pour op ‐
miser le mode de transforma on en fonc on de la nature, de tout ou par e, des diffé‐
rents types de biomasse. Par ailleurs, ces prétraitements, s’ils sont réalisés au plus près
de la récolte de la ressource, peuvent par ciper à l’op misa on logis que de la trans‐
forma on de la biomasse.
4 technologies sont envisagées dans 3BCAR
Technologie Descrip f
Traitements
mécaniques
Déstructura on mécanique de la biomasse pour accéder aux macromo‐lécules à des coûts compé fs (broyage…)
Torréfac on Procédé de type pyroly que qui produit des biocombus bles solides den‐sifiés plus faciles et plus rentables à transporter, vers une unité de gazéifi‐ca on, par exemple
Traitements
enzyma ques
Déstructura on des lignocelluloses pour faciliter l’accessibilité aux en‐zymes hydroly ques
Traitements
chimiques
Déstructura on des lignocelluloses pour faciliter l’accessibilité aux en‐zymes hydroly ques Opéra on conduite en général avec des opéra ons d’augmenta on de la surface spécifique de la ma ère
25
Une autre voie porte sur les biotechnologies vertes qui visent à développer des bio‐
masses mieux adaptées à certains types de prétraitements; par exemple des essences
végétales contenant des enzymes spécifiques (lignocelluloses induc bles) ou des es‐
sences sous‐lignifiées. Les sucres issus des macro‐algues sont également des candidats
poten els pour le développement.
Le cœur technologique des biocarburants de 2ème généra on concerne les biotechnolo-
gies blanches (ou industrielles).
La première opéra on est fondée sur l’usage d’enzymes. La plupart des enzymes con‐
nues ont pour effet la dépolymérisa on (hydrolases). Cependant, plusieurs d’entre elles
sont suscep bles d’élargir le spectre des ac vités nécessaires, avec la mise en évidence
d’oxydases pour les polysaccharides. Les capacités de séquençage ont élargi l’ensemble
des gènes puta fs – puta fs car la valida on expérimentale des données de séquence
n’est pas encore effec ve au même niveau.
Aujourd’hui, les nouvelles méthodologies d’ingénierie offrent des opportunités inéga‐
lées de créa on à façon de nouvelles enzymes.
Les techniques purement combinatoires d’ingénierie reposant sur un processus itéra f
de généra on de diversité (créa on de librairies de mutants) couplé à un tri par sélec‐
on ou criblage, sont suffisamment génériques pour pouvoir être appliquées à tout
type d’enzyme. Elles ont conduit à l’obten on de catalyseurs très efficaces, stables aux
températures extrêmes ou en milieu organique, de profil pH modifié et/ou de sélec vi‐
té renforcée.
Le développement de cribles spécifiques, robustes, fiables et à haut débit, u lisant des
automates ou des méthodes appropriées (cytométrie en flux, micro‐fluidique), permet
incontestablement (a) de repousser les limites du criblage, en autorisant le tri de plu‐
sieurs millions de variants à chaque tour d’évolu on et (b) d’accroître la probabilité
d’isolement des enzymes d’intérêt.
La dernière opéra on est l’opéra on de fermenta on. Elle se déroule dans un milieu
privé d'oxygène. Les technologies précédentes de transforma on de la biomasse per‐
me ent d’obtenir un mélange de sucres avec les pentoses et les hexoses (comportant
respec vement 5 et 6 atomes de carbone).
Avec les technologies actuelles, les pentoses obtenus sont fermentescibles séparément
des hexoses et les recherches portent sur la concep on de procédés de fermenta on
mixtes aux hexoses (glucose) et aux pentoses.
26
En plus des alcools, d’autres produits de sor e sont a endus de ce e étape de fermen‐
ta on, notamment les isoprénoïdes (famille des isoprènes, terpènes) et les biodiesels
et biokérosènes obtenus par des voies biochimiques avancées.
La biologie de synthèse permet de dépasser l’ingénierie métabolique, pour produire
ces molécules de manière ra onnelle à des coûts compé fs, voire d’imaginer le déve‐
loppement de micro‐organismes mul fonc onnels capables à la fois, d’hydrolyser la
biomasse et de transformer le ou les produits de l’hydrolyse en molécules d’intérêt. La
biologie de synthèse (fig. 6) est la poursuite dans une logique finalisée, en partant d’un
objec f défini : quelles molécules cibles, quelles molécules sources et substrats de cons‐
tu on?
La biologie de synthèse a été définie par le consor um européen Synbiology comme
«l’ingénierie de composants et systèmes biologiques qui n’existent pas dans la na‐
ture ».
Elle débute par la concep on ra onnelle in silico d’un nouveau composant, disposi f
ou système biologique, faisant appel à la modélisa on mathéma que et à la simula on
informa que ; ce e approche, qui s’appuie sur les données disponibles (biologie inté‐
gra ve, génomique, protéomique, etc.), permet d’explorer par avance les propriétés de
l’objet qui sera construit; le recours à ce e méthodologie et la complexité des objets
conçus sont les éléments qui dis nguent la biologie de synthèse du génie géné que.
La construc on de l’objet ainsi conçu est l’opéra on de synthèse in vitro, qui fait appel
au génie géné que ainsi qu’à la chimie de synthèse.
La valida on est le suivi du fonc onnement de l’objet ainsi construit au moyen de toute
méthode adaptée, et l’évalua on de ses impacts sur la santé, l’environnement et la
société. Les approches de flux métaboliques perme ent notamment de déterminer
comment se répar ssent les flux de carbone et d’énergie au sein des systèmes vivants,
et dès lors de mesurer l’économie du carbone (et de l’énergie) à l’échelle cellulaire (ou
de l’organisme).
La biologie de synthèse perme ra de dépasser le stade des molécules historiques
comme l’éthanol au profit d’une large diversité moléculaire.
27
De nombreux microorganismes sont capables de produire des lipides, en par culier
certaines levures. Ces lipides perme ent ensuite d’accéder à la produc on de biodie‐
sels ou biokérosènes.
Par ailleurs, certaines cyanobactéries sont également capables de produire des lipides
ainsi que de l’hydrogène. Enfin les travaux les plus avancés conduisent directement à la
produc on d’alcanes intracellulaires.
Ces procédés sont complexes par la mul plicité des paramètres perme ant d’accroitre
les efficacités de transforma on de la ma ère et les bilans énergé ques.
Le Na onal Renewable Energy Laboratory (NREL) publie annuellement une analyse
prévisionnelle du prix de l’éthanol de deuxième généra on.
Le principal intérêt de ce e étude est de souligner la place des ma ères agricoles dans
la cons tu on du prix industriel de l’éthanol. L’es ma on de 2011 conduit à une con‐
tribu on de 35% des rafles de maïs, de 16% des enzymes, et de 13% pour le prétraite‐
ment. Une tonne de rafle de maïs conduit à 348 L éthanol.
Source : Na onal Renewable Energy Laboratory (NREL)
28
29
1.2.3 LA METHANISATION
1.2.3.1 Défini on
La méthanisa on, également appelée diges on anaérobie, est un processus de dégra‐da on microbienne au cours duquel la ma ère organique complexe est minéralisée par ellement en un biogaz composé principalement de 60 à 70% de méthane et de dioxyde de carbone, et en un résidu solide ou liquide appelé digestat. Le résidu solide (digestat) peut être u lisé comme amendement organique en agriculture. Ce e réac on est réalisée dans un digesteur. De nombreux procédés existent pour me re en œuvre la méthanisa on dans une dimension industrielle. L’hydrata on du milieu de fermenta on est très variable, de moins de 5% (fermenta on liquide), de 5 à 20% (fermenta on humide), de 20 à 40% (fermenta on sèche). Ils répondent tous à une même logique : assurer au mieux des condi ons de milieu favorables aux microor‐ganismes du réseau trophique, notamment les méthanogènes. Le poten el méthano‐gène varie de 75 m3 méthane/t.de tontes de pelouse à 300 m3 méthane/tonne de car‐ton. (pm 1 m3 de tonte=1 L de fuel)
1.2.3.2 Avantages environnementaux
La méthanisa on affiche un bilan environnemental plus favorable que les autres fi‐lières de ges on des déchets organiques : mise en décharge ou compostage direct pour les déchets ménagers, stockage et épandage pour les effluents d’élevage. Grâce aux réac ons biologiques, la méthanisa on entraîne une diminu on considérable de la charge organique, donc de la charge polluante du déchet digéré. Ce e charge pol‐luante est transformée en biogaz qui cons tue une source d’énergie renouvelable subs tuable à l’énergie fossile (pétrole, charbon, gaz naturel).
1.2.3.3 Contraintes à maîtriser
Les transforma ons biologiques réalisées pendant la méthanisa on peuvent conduire à une forte produc on d’ammoniac ou d’hydrogène sulfuré lorsque les déchets sont riches en azote ou en soufre. Une ges on raisonnée des déchets entrant dans le mé‐thaniseur et une épura on du biogaz produit sont alors nécessaires au bon fonc on‐nement de la filière. Avec l’accroissement du nombre de méthaniseurs agricoles, il faut s’a endre à l’appa‐
ri on de tensions à la fois sur la collecte des déchets industriels et urbains générale‐
ment u lisés comme co‐substrats énergé ques dans les installa ons de méthanisa on
et sur les surfaces d’épandage capables de recevoir les digestats.
30
1.2.3.4 La méthanisa on en Europe
L'Europe compte plus de 6000 installa ons de méthanisa on traitant divers types de substrats. La produc on d'énergie primaire de biogaz de l'Europe des 27 s'élève à 8346 ktep, dont plus de la moi é pour la seule Allemagne, leader européen. Si tous les États sont favorables au développement de la méthanisa on, celui‐ci se dé‐cline de manière très différente d’un pays à un autre. Ainsi, Le Royaume‐Uni, l’Italie et l’Espagne produisent plus de ¾ de leur biogaz dans les centres d’enfouissement, tandis que l’Allemagne et l’Autriche sont pionnières en ma ère de valorisa on des déchets agricoles.
Source : Mole a R. La méthanisa on. Lavoisier. 2008.
Figure 6 : un schéma de méthanisa on (source : h p://arke c.com/sites/ecoenr/la‐
methanisa on‐bio‐gaz)
31
1.2.4 LA GAZÉIFICATION
Il s’agit d’une décomposi on de la ma ère par réac on endothermique sous l’effet de la chaleur (oxyda on par elle à haute température). C’est un procédé thermochimique. On dis ngue plusieurs procédés en fonc on de l’agent gazéifiant (air, oxygène ou vapeur), de la pression, de la pression du réacteur mis en œuvre (flux entraîne, lit fluidisé, etc.). Ce procédé permet d’obtenir du syngaz qui est un mélange de monoxyde de carbone, hydrogène, et méthane. Le syngaz con ent également des impuretés qui doivent être éliminées (N2, CO2, minéraux, goudrons…). Ce syngaz peut ensuite être soit brûlé dans une turbine à gaz (applica on cogénéra‐on), soit dans des moteurs (produc on électricité), ou encore être u lisé comme
produit de départ pour la synthèse de biocombus bles (il s’agit dans ce cas d’une première étape vers la produc on de biocarburants). Ce e technologie fait l’objet de démonstra ons visant à a eindre un stade de matu‐rité technologique afin d’être commercialisée.
32
33
1.3 LES VERROUS AU DÉVELOPPEMENT DES
BIOÉNERGIES
Le déploiement de la filière est lié à une triple op misa on économique, environne‐mentale et sociale des technologies qui doivent être compé ves pour se développer. Deux familles de verrous sont discernables : 1/ les verrous concernant les technologies, avec l’efficience des ou ls de trans‐forma on notamment pour les prétraitements, les biotechnologies industrielles en lien avec la structure des biomasses, l’améliora on des performances environnemen‐tales et énergé ques des procédés, des équipements en effectuant des études sur l’améliora on du rendement, la fiabilité, le développement de technologies de pré‐traitement adaptées à l’hétérogénéité de la ressource disponible et de ses caractéris‐ques.
2/ les verrous liés aux probléma ques d’approvisionnements pérennes (choix économiques et sociaux des agriculteurs, des propriétaires fores ers, des popula ons des territoires concernées, le coût des transports de biomasse vers les unités centrali‐sées de grande taille annoncées et plus globalement la logis que d’approvisionne‐ment de produits rela vement peu denses), avec l’évalua on des ressources de bio‐masse, leur ap tude à la transforma on. Également sollicitée pour la produc on de chaleur et d’électricité, la biomasse fait l’objet d’un engouement croissant (la demande pour le secteur de l’énergie devrait passer de 13,5 à 20 Mtep entre 2006 et 2020 en France). Le développement des fi‐lières de 2e généra on va nécessiter une réelle organisa on de l’exploita on et des flux de ressources, qui fait actuellement défaut, et freine d’ores et déjà le bon fonc‐onnement des projets industriels de cogénéra on de biomasse.
La concep on et l’évalua on des systèmes de produc on végétale dédiés à des finali‐tés énergé ques de la biomasse cons tuent un enjeu considérable dont témoignent les controverses qui traversent aussi bien la communauté scien fique que les socié‐tés. De nombreuses dimensions sont en effet en jeu dans ces approches qui sont par essence systémiques : la défini on d’i néraires techniques adaptés aux espèces et variétés u lisées, l’étude des impacts environnementaux (biodiversité, gaz à effets de serre, eau, …), l’évalua on de l’efficacité énergé que, l’évalua on de la compé vité économique des nouvelles filières, leur organisa on et leur intégra on territoriale, etc. Les ou ls d'analyse de cycle de vie doivent être adaptés aux spécificités des produits bio‐sourcés, en sorte d'introduire certaines externalités (emplois, CO2, ra o d'efficaci‐té en euros par tonne équivalent pétrole) dans la défini on des instruments publics incitant à leur produc on (ex. aides tarifaires), pour déboucher sur des analyses coût‐bénéfices.
34
L’op misa on ou l’adapta on de systèmes de produc on existants et la créa on de nouveaux systèmes, qu’il s’agisse de cultures de plein champ, de planta ons fores ères ou de produc ons d’algues, posent des ques ons mul ples à plusieurs échelles d’es‐pace (la parcelle, le paysage, le bassin de produc on, le transport à longue distance des produits) et de temps (i néraires techniques au cours d’une année, succession des cul‐tures annuelles, durée des rota ons, stockage des produits, renouvellement des cul‐tures pérennes, entre en des installa ons confinées). Dans la plupart des cas, ces filières pourront produire de nouveaux co‐produits dont il faut analyser les u lisa ons possibles. Au‐delà du système de culture et de la valorisa on des produits, les filières de produc‐on dédiées à des usages énergé ques de la biomasse posent plusieurs ques ons à
l’échelle du territoire :
Ces filières vont elles contribuer à étendre les territoires agricoles et fores ers et diversifier les mosaïques paysagères ?
Comment organiser la coexistence avec les filières alimentaires ?
Ces deux ques ons cons tuent le changement de paradigme majeur : ce e vision ho‐lis que amène à revoir toutes les interconnexions entre les systèmes sa sfaisant les besoins humains (alimenta on, habitat, habillement, transports, hygiène, ...). Comme pour tous les systèmes innovants, une solide évalua on ex ante doit être mise en place afin d’an ciper les conséquences et les impacts de leur éventuelle mise en place. Ce e évalua on doit être mul ‐acteurs et mul ‐échelles, et doit prévoir un suivi ex‐post (réseaux, observatoires).
35
1.4 LES NANOBIOTECHNOLOGIES
L’objec f principal de ces recherches à l’INRA est d’élaborer des matériaux/assemblages composés de biopolymères d’origine agricole en les structurant aux échelles nano et microscopiques. L’objec f de ce e structura on est la créa on de propriétés fonc onnelles originales et performantes (mécaniques, reconnaissance, transport, op que…). Les applica ons visées pourront être dans les matériaux, la chimie. Deux axes font l’objet de travaux:
Le développement et la maîtrise de stratégies/méthodologies chimiques, phy‐siques ou physico‐chimiques de structura on de biomolécules aux échelles nano et micro. Cet axe se caractérise notamment par la construc on de disposi fs expérimen‐taux dédiés originaux pour la structura on des assemblages aux échelles visées.
L’étude, la compréhension et la maîtrise des associa ons entre les biopolymères au sein des matériaux et aux échelles nano et micro (associa on = des interac ons électrosta ques et hydrophobes et des liaisons hydrogènes et covalentes). Ce e théma que générale se décline à travers quatre sujets de recherche : les films fins et surfaces nanostructures, les par cules Janus, les biopolymères à empreintes moléculaires et les systèmes biomimé ques.
Source : h p://www.angers‐nantes.inra.fr/angers_nantes/unites_de_recherche_unites_experimentales/biopolymeres_interac ons_assemblages_bia
2. LA STRAT2. LA STRAT2. LA STRATÉÉÉGIE DE 3BCAR GIE DE 3BCAR GIE DE 3BCAR
2.1 L'INSTITUT CARNOT 3BCAR EN BREF
2.2 PANORAMA DES COMPÉTENCES 3BCAR DANS
LE SECTEUR DES BIOÉNERGIES
2.3 NOS PROJETS LAURÉATS DU PROGRAMME
INVESTISSEMENT D’AVENIR
BIOCORE
TOULOUSE WHITE BIOTECHNOLOGY
PROBIO3
LOGISTECH
BIOMASS FOR THE FUTURE
FUTUROL
LABORATOIRE D’EXCELLENCE SERENADE
EQUIPEMENT D’EXCELLENCE GENEPI
2.4 LES INSTITUTS D'EXCELLENCE POUR DES ÉNER-
GIES DÉCARBONNEES
GREENSTARS
IFMAS
PIVERT
DANS LE SECTEUR
DES BIOÉNERGIES
38
Les producteurs de biomasse et produits agricoles intermédiaires
Les entreprises de biotechnologies Les producteurs d’énergie L’industrie chimique
Figure 7: les axes de compétences de notre Ins tut Carnot
NOS CLIENTS :
39
2.1 L’INSTITUT CARNOT 3BCAR EN BREF
En tant qu’Ins tut Carnot, 3BCAR est un réseau
structuré de laboratoires de recherche portés
par l’INRA, qui œuvrent dans le domaine de la
valorisa on non alimentaire de la biomasse, en
bioénergies, biomolécules et biomatériaux (les 3
B du CARbone Renouvelable).
Ce e organisa on a été mise en place en 2009
afin d’assurer l’u lisa on des résultats de la re‐
cherche par les entreprises dans le but de favori‐
ser le développement de l’innova on, le transfert
de technologie et le partenariat public‐privé.
Pour se faire, une double démarche scien fique
et organisa onnelle est proposée:
‐ un principe de guichet unique pour l’accès aux
compétences des chercheurs,
‐ un processus contractuel simplifié pour assurer
qualité et rapidité dans l’instruc on des con‐
trats.
La spécificité de l’ins tut Carnot 3BCAR est de
pouvoir mobiliser des approches mul ‐
disciplinaires, de la plante jusqu’aux propriétés
fonc onnelles, en proposant une démarche d’éco‐
concep on, pour développer l’usage des ressources renouvelables dans les domaines
de l’énergie, de la chimie et des matériaux.
L’ins tut Carnot 3BCAR couvre des théma ques complémentaires qui se déclinent en
4 axes de compétences :
Axe 1 : Biomasse et biotechnologies vertes
Axe 2 : Biotechnologies blanches
Axe 3 : Transforma ons de la biomasse (physiques, chimiques et thermiques)
Axe 4 : Analyse systémique et éco-concep on
L’ins tut Carnot rassemble environ 500 scien fiques, une dizaine de plateformes
technologiques et trois centres de ressources technologiques regroupés sur trois
pôles géographiques.
Qu’est-ce qu’un Ins tut
Carnot ? La voca on des ins tuts Car‐
not est de rapprocher la re‐
cherche publique du monde
économique pour répondre
aux besoins d’innova on des
entreprises afin de contribuer
à dynamiser leur ac vité et de
soutenir leur compé vité.
Chiffres clés 34 ins tuts Carnot 15 % effec fs de la recherche
50% la recherche partenariale
Pour en savoir plus, consulter
le site de l’associa on :
h p://www.ins tuts‐carnot.eu
40
Les verrous explicités en 1.3 nécessitent de mul ples compétences qu’elles soient en
génie chimique et biochimique (procédés de purifica on, procédés cataly ques, sol‐
vants supercri ques...), en modélisa on complexe des procédés, en traitement des
effluents, en procédés de prétraitements de la biomasse, etc.
3BCAR rassemble ces compétences et simplifie ainsi l’élabora on d’un projet de re‐
cherche per nent.
3BCAR facilite l’accès à la connaissance des bilans énergé ques et environnementaux :
la disponibilité de capacités expérimentales depuis le laboratoire jusqu’au pilote donne
la preuve de concept.
Les différents leviers biotechnologiques sont à l’origine de nombreuses controverses
sociétales. Trois d’entre elles méritent une a en on par culière :
la sûreté de ces procédés biotechnologiques, tant au niveau des accidents indus‐
triels que de la sécurité des produits finaux.
la propriété intellectuelle, en raison de l’intense ac vité de protec on, à associer
aux ou ls de fouille documentaire aujourd’hui disponibles.
l’éthique, avec l’ar ficialisa on du vivant, en par culier en biologie de synthèse,
qui peut heurter certaines cultures.
Le développement durable a bénéficié des sauts cogni fs et techniques dans le do‐
maine des sciences de la vie ce e dernière décennie élargissant les possibilités des bio‐
technologies, pour revisiter les limita ons que l’état précédent de nos techniques et de
notre organisa on sociale imposent sur la capacité de l’environnement à répondre aux
besoins actuels et à venir. De nouveaux modèles de croissance économiques, sociaux et
industriels sont à réinventer pour maîtriser et déployer la place des biotechnologies.
41
Signalons enfin que 3BCAR est en rela on avec les pôles de compé vité qui inscrivent
leurs ac vités dans ce domaine :
IAR (Industries & Agro-ressources) qui sou ent les projets de valorisa on non
alimentaire du végétal
Céréales vallée qui sou ent des projets pour développer l'a rac vité de l'Au‐
vergne et amplifier la visibilité interna onale des filières céréalières françaises Plas polis qui sou ent des projets dans la secteur de la plasturgie
Trimatec qui contribue au développement de projets innovants me ant en
œuvre des écotechnologies au service de l'industrie notamment dans le domaine
de la produc on et la valorisa on de la biomasse algale. Il a soutenu l’IEED Greenstars
Capenergies qui a labellisé 37 projets depuis 2005 dans le domaine des bioéner‐
gies
Tenerrdis qui a soutenu la mise en place un programme de R&D dans le domaine
de la biomasse
Axelera qui aborde d’abord le carbone fossile
Xylofutur dont l’objec f principal est d’op miser la produc on et l’approvision‐
nement des espèces cul vées régionalement et dont la mission est de faire émer‐
ger des projets innovants au profit de la filière forêt‐bois‐papier en Aquitaine
Derbi qui a pour mission de développer, au niveau régional, na onal et interna‐
onal, l’innova on, la recherche, la forma on, le transfert de technologie, le déve‐
loppement et la créa on d’entreprises dans le domaine des énergies renouvelables
appliquées au bâ ment et à l’industrie
42
2.2 PANORAMA DES COMPÉTENCES 3BCAR
Orléans UR BIA : Biopolymères Interac on et Assemblages
Nanotechnologies
UR AGPF : Améliora on, Géné‐que et Physiologie Fores ères Nantes
Pôle de Toulouse
Pôle de Versailles
UMR Environnement et Grandes Cultures Analyse systémique des plantes de grande culture et de leurs systèmes de culture UMR Ins tut Jean Pierre Bourgin Biotechnologies vertes : transgénèse et géné que molé‐culaire, phénotypage et caractérisa on, physicochimie des polymères in planta
UMR Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés Mise en œuvre et modélisa on de micro‐organismes et de procé‐dés de fermenta on. Physiologie microbienne et ingénierie métabolique Ingénierie enzyma que UMS Démonstrateur préindustriel Toulouse White Biotechnology U lisa on des micro‐organismes et enzymes CRITT BIO‐INDUSTRIES U lisa on des micro‐organismes et enzymes (taille pilote) UMR Laboratoire de Chimie Agro‐Industrielle Frac onnement et fonc onnalisa on des agro‐ressource (chimie et génie de procédés) CRITT CATAR Mise au point de procédés et essais de frac onnement et transfor‐ma on de la ma ère végétale
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Reims
Mons UR SADV : Stress Abio ques et Différencia‐on des Végétaux Cul vés
DANS LE SECTEUR DES BIOÉNERGIES
UR FARE : Frac onnement des Agroressources et Environnement Chimie et génie des procédés Mise en forme des biomatériaux Devenir environnemental et écocon‐cep on
Pôle de Montpellier
INRA Transfert Environnement Biogaz et méthanisa on (avec micro algues) UR Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement Mise en œuvre et modélisa on des consor a microbiens UMR Ingénierie des Agropolymères et Technologies Émergentes Bioraffinerie par voie sèche Ges on et modélisa on des connaissances UR CIRAD Biomasse énergie Transforma ons thermochimiques de la biomasse
44
45
2.3 NOS PROJETS LAURÉATS DU PROGRAMME
INVESTISSEMENT D’AVENIR
Le programme d’inves ssements d’avenir a été engagé par la loi
de finances rec fica ves du 9 mars 2010.
Il s’agit de renforcer l’inves ssement dans quatre secteurs priori‐
taires – enseignement supérieur et recherche, industries et PME,
développement durable, économie numérique.
Près de 90 appels à projets ont été lancés, qui ont suscité près de
3000 projets; près de 900 projets ont été sélec onnés à ce stade, pour plus de 27
Md€ d’engagements; des conven ons ont été passées avec les lauréats pour plus de
15 Md€ de projets, et plus de 80 % des lauréats de la première vague ont déjà reçu
leurs premiers financements; une gouvernance novatrice a été mise en place, sous
l’égide du commissariat général à l’inves ssement; le recours à une exper se indé‐
pendante, chaque fois que possible sous la forme de jurys interna onaux, a été systé‐
ma sé afin que soient retenus les projets les plus prome eurs. En tête des priorités
du programme figurent l’enseignement supérieur et la recherche. Des montants im‐
portants ont été mobilisés pour le financement des ini a ves d’excellence, qui visent
à créer des pôles dont l’excellence académique et l’effet d’entrainement assureront
le rayonnement interna onal. Les mesures de financement des entreprises ont per‐
mis d’accompagner plus de 2000 entreprises, pe tes et moyennes ou de taille inter‐
médiaire. Les projets de recherche industrielle soutenus perme ront d’apporter une
aide décisive aux filières stratégiques. Enfin, le programme finance également les
projets structurants qui favoriseront l’a rac vité des territoires.
Source : h p://inves ssement‐avenir.gouvernement.fr
Les chercheurs de 3BCAR sont impliqués dans les grands projets na onaux sur l'étha‐
nol de deuxième généra on (démonstrateur Futurol, projet Biomass for the Future
d’Inves ssement d’Avenir), les microalgues (Ins tut d'excellence en énergie décar‐
bonnée GreenStar d’Inves ssement d’Avenir), la gazéifica on (EquipEx Genepi
d’Inves ssement d’Avenir), les biotechnologies blanches (démonstrateur pré‐
industriel Toulouse White Biotechnology, d’Inves ssement d’Avenir) et les biotech‐
nologies vertes (Projets Inves ssement d'Avenir sur les céréales et les oléagineux),
les nanobiotechnologies (Laboratoire d'excellence Serenade).
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Missions Le projet européen BIOCORE a
pour ambi on de concevoir et
analyser la faisabilité industrielle
d’une bioraffinerie perme ant de
conver r les résidus agricoles et
fores ers en biocarburants de
2ème généra on, en molécules
chimiques et en polymères plas‐
ques biodégradables.
Le premier défi relevé par BIO‐
CORE est de démontrer le fonc‐
onnement d’une bioraffinerie à
par r d’une biomasse très variée.
Pour ce faire, le projet analyse
dans un premier temps les para‐
mètres influant sur la ges on
d’approvisionnement de la bio‐
raffinerie en paille de blé et de
riz, en produits fores ers et en
bois de taillis à courte rota on.
Plusieurs scénarios qui prennent
en compte la saisonnalité des
récoltes et les condi ons de
transport sont actuellement
menés dans différentes régions
d’Europe et d’Asie.
Sur un plan plus technique, BIO‐
CORE développe et op mise les
procédés perme ant de valoriser
la biomasse au niveau de toutes
les étapes de sa transforma on.
La première étape consiste à
traiter la biomasse brute pour en
en cellulose, lignine et hémicellu‐
loses.
L’ambi on du projet est d’adapter le
procédé organosolv, breveté par
CIMV, à tous types de biomasse.
Perspec ves Dans BIOCORE, la biomasse n’est pas
uniquement valorisée sous forme de
ressource énergé que. Elle est éga‐
lement considérée comme une
source de carbone u lisable dans la
synthèse de molécules chimiques et
comme subs tut au carbone u lisé
en pétrochimie. Le but est ici d’abou‐
r à un éventail de produits valori‐
sables sur des marchés extrêmement
variés.
En portant un certain nombre de
technologies jusqu’à l’échelle du
pilote industriel, BIOCORE apportera
la preuve du fonc onnement de la
bioraffinerie dans des condi ons
proches de celle du marché.
Sur le plan environnemental, le
projet BIOCORE met en place des
études mul critères de durabilité qui
perme ront dans un premier temps
d’analyser puis de maîtriser les im‐
pacts environnementaux du fonc‐
onnement de la bioraffinerie. Enfin,
BIOCORE développe une stratégie de
transfert des technologies étudiées
vers les secteurs énergé ques, chi‐
miques, biotechnologiques, agricoles
et fores ers, ainsi qu'aux décideurs
poli ques et économiques.
Partenariats Le projet rassemble pour 4 ans 23
partenaires européens et 1 parte‐
naire indien : dix entreprises dont
cinq PME, une ONG et 13 universités
ou organismes de recherche publics
spécialisés. Le projet, dont le budget
total s’élève à 20,3 millions d’euros,
a reçu un financement de l’Union
Européenne de 13,9 millions d’euros
dans le cadre du 7° Programme‐
cadre (PCRD)
« Dans BIOCORE,
la biomasse n’est
pas uniquement
valorisée sous
forme de
ressource
énergé que »
BIO ‐ COMMODITY REFINING
Aujourd’hui, les menaces du
changement clima que et de
la dépendance excessive à
l’égard du pétrole obligent
l’Europe à diversifier ses
ressources énergé ques en
carbone renouvelable. A ce
tre, la biomasse est unique,
car c’est la seule ressource
naturelle qui peut répondre à
la fois aux deux besoins, en
fournissant la ma ère néces‐
saire à la produc on de bio‐
carburants de 2ème généra‐
on et aussi de molécules de
synthèse, de polymères et de
Contacts Coordinateur : Michael O’Donohue michael.odonohue@insa‐toulouse.fr
Chef de projet : Aurélie Faure aurelie.faure@paris.inra.fr
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Le démonstrateur
préindustriel TWB
couvre une large
gamme d’ac vités de
Recherche et Dévelop‐
pement allant de
l’ingénierie biologique
à l’évalua on à l’échelle du pilote préindustriel.
Une unité de mixte de service assure la con‐
duite de l’ac vité de recherche de TWB par une
approche de ges on par projet, elle met à dis‐
posi on 7 plateformes techniques. Les problé‐
ma ques du développement des procédés
biotechnologiques (coûts d’inves ssement et
de produc on, prix et disponibilité des ma ères
premières, propriété intellectuelle, réglementa‐
on, analyses de cycle de vie, etc.) sont prises
en compte dans le cadre de collabora ons
spécifiques. Les probléma ques éthiques et la
ges on des aspects de développement durable
sont intégrées dans chaque projet.
Centre d’excellence dans le domaine des bio‐
technologies industrielles (blanches), Toulouse
White Biotechnology (TWB) est un démonstra‐
teur préindustriel financé à hauteur de 20 M€
par l’ANR dans le cadre des Inves ssements
d’avenir. Il a pour voca on, à l’ini a ve de
l’INRA, de favoriser le développement d’une bio
‐économie basée sur l’u lisa on du carbone
renouvelable. L’ac vité de TWB consiste en la
concep on et la créa on d’ou ls biologiques
(enzymes, microorganismes, consor a micro‐
biens) qui seront implantés au cœur de procé‐
dés industriels éco‐compa bles innovants et
rentables.
Ces procédés ouvrent de nouvelles voies de produc‐
on durable, perme ant la synthèse de molécules
d’intérêt pour la chimie (synthons), les matériaux
(bio‐polymères) et l’énergie (biocarburants) à par r
de ma ères premières n’entrant pas en compé on
avec l’usage alimentaire (biomasse ligno‐
cellulosique : co‐produits de l’agriculture, forêts,
déchets).
TWB repose sur un partenariat entre l’unité mixte
de recherche INRA‐CNRS‐INSA de Toulouse, le Labo‐
ratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des
Procédé (LISBP, 300 personnes), INRA Transfert,
l’Ecole Supérieure d’Ethique des Sciences de Tou‐
louse (réflexion bioéthique) et un consor um com‐
posé d’ins tuts publics de recherche et de forma‐
on, de trois collec vités territoriales (Grand Tou‐
louse, Région Midi‐Pyrénées et Sicoval), de 20 entre‐
prises du secteur industriel (9 PME : Carbios, CIMV,
Deinove, France Brevets, Global Bioenergies, GTP
Technology, LibraGen, Maguin, METabolic EXplorer
et Novasep ; 10 grands groupes: Adisseo, L’Oréal,
Michelin, Proteus (PCAS), Rhodia, Roque e Frères,
Sofiprotéol, Syral, Total et Veolia), de 5 inves sseurs
(Demeter, Emertec, SATT Midi‐Pyrénées, Seventure
et Sofinnova). Deux pôles de compé vité ( IAR et
AgriMip Innova on) sont également partenaires du
projet.
Les projets hébergés par TWB se déclinent en deux
types :
‐ les projets « précompé fs », réalisés en amont de
la recherche appliquée pour générer de la propriété
industrielle et la possibilité de créa on de start‐ups
(autofinancés à hauteur de 680 k€ en 2012).
‐ les projets « compé fs », financés par les indus‐
triels sur des théma ques de recherches plus finali‐
sées, ouvrant sur des possibilités d’exploita on à
court/moyen terme.
D’ici 2015, TWB fonc onnera à plein régime en
s’appuyant sur une équipe de plus d’une soixantaine
de personnels scien fiques, techniques et adminis‐
tra fs. Les équipes de recherche seront en mesure
de mener une dizaine de projets par an. L’objec f
est de générer en 5 ans 18 M€ de revenus, 15 bre‐
vets, 25 publica ons scien fiques et une créa on de
start‐up.
Contact Pierre Monsan, Directeur de TWB pierre.monsan@insa‐toulouse.fr
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Le projet ProBio3 porté par l’INRA
et piloté scien fiquement par le
LISBP, unité mixte de l’INSA Tou‐
louse (INRA et CNRS), plus précisé‐
ment l’Equipe Génie Microbiolo‐
gique, Analyse Systémique et Inno‐
va on des Procédés a démarré le
1er juillet 2012.
Mission
Il vise à développer une nouvelle
filière de produc on de biocarbu‐
rants : la PROduc on BIOcataly‐
que de BIOproduits lipidiques à
par r de ma ères premières re‐
nouvelables et co produits indus‐
triels : Applica on BIOkérosène.
Ce projet innovant de 90 mois
représente un inves ssement de
24,6 millions d’euros et reçoit une
aide de 8 millions d’euros de la
part du Commissariat Général à
l’Inves ssement. Au cœur des
priorités de l’industrie aéronau‐
que avec la forte croissance en
Biokérosène projetée sur les pro‐
chaines années, ses objec fs sont :
‐ Iden fica on de ressources re‐
nouvelables ou industrielles non
valorisées adaptées aux exigences
nutri onnelles des microorga‐
nismes oléagineux
Contacts
Coordinatrice: Carole Molina Jouve
carole.jouve@insa‐toulouse.fr
Chef de projet : Laure Akomia
laure.akomia@paris.inra.fr
‐ Développement de bioprocédés
intensifs de produc on de lipides à
usage Biokérosène
‐ Preuve de faisabilité de la filière
avec l’évalua on des impacts environ‐
nementaux, économiques et socié‐
taux.
Perspec ves Les impacts a endus sont :
‐ Des avancées dans la connaissance
fondamentale du métabolisme lipi‐
dique chez les microorganismes oléa‐
gineux et les microalgues par simili‐
tude,
‐ L’accéléra on du développement de
souches industrielles et de stratégies
de fermenta on par des technologies
à haut débit,
‐ Une étude réaliste de changement
d’échelle pour un pilote industriel,
‐ Des atouts compé fs pour une
posi on de leader en produc on
microbienne de lipides afin
d’a eindre la cible BioJetFuel 2Mt
annuel en 2020,
‐ La créa on d’emplois sur la chaine
complète d’approvisionnement
PartenariatsCe projet regroupe:
‐ 8 partenaires académiques (LISBP,
IGM/UPSud, MICALIS, IJPB, IMFT,
Toulouse White Biotechnology,
SQPOV, Toulouse School of Econo‐
mics),
‐ 4 industriels (EADS, Tereos Syral,
Airbus, Sofiproteol) le centre de re‐
cherche IFPen
‐ 3 centres techniques na onaux
(CREOL, CVG, ITERG) associant leurs
compétences interdisciplinaires des
Sciences du Vivant au Génie des Pro‐
cédés en incluant les Sciences Econo‐
miques et Sociales, dans 7 groupes de
travail.
PROBIO3
Durée: 80 mois
Budget : 8 M €
« Des atouts
compé fs pour
une posi on de
leader en produc-
on microbienne
de lipides afin
d’a eindre la
cible BioJetFuel
2Mt annuel en
2020 »
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Contacts
Coordinateur : Benoit Gabrielle
benoit.gabrielle@agroparistech.fr
Chef de projet : Vincent Troillard
vincent.troillard@paris.inra.fr
De Septembre 2012 à fin Février 2016
Budget : 3,5 M €
Financé dans le cadre du sep‐
ème programme‐cadre euro‐
péen (FP7/2007‐2013) Logistec
vise à développer des technolo‐
gies nouvelles pour op miser la
chaîne d’approvisionnement de
la biomasse. L’op misa on des
coût, la prise en compte des
a entes environnementales et
sociales en terme de durabilité
dans l’élabora on des chaînes
d'approvisionnement de la bio‐
masse sont nécessaires pour
a eindre les objec fs de l'UE
pour 2020. Le projet concerne
tous les types de cultures ligno‐
cellulosiques: cultures annuelles
et pluriannuelles, graminées
vivaces et de taillis à courte
rota on.
Mission
Le projet met l'accent sur l'amé‐liora on de toutes les compo‐santes de la chaîne de valeur et évalue la durabilité des étapes en termes de répercussions environnementales, écono‐miques et sociales. Ces tech‐niques innovantes pour la ges‐on des cultures, la récolte de la
biomasse, le stockage et le transport doivent fournir une possibilité d'augmenter l'appro‐visionnement en biomasse tout en réduisant les coûts et en minimisant les impacts environ‐nementaux .Les livrables prévus sont : ‐ La mise en place d’une plate‐forme collabora ve du projet
‐ Le développement de nouvelles
machines agricoles
‐ Le développement de nouvelles
techniques de pré‐traitement
‐ La mie en œuvre d’une analyse
Mul ‐critères
‐ L’élabora on d’un ou l d’aide à
la décision
‐ La mise en place de 2 démons‐
trateurs Perspec ves Le système développé sera testé
dans le cadre de projets euro‐
péens sur les biomatériaux et les
bioénergies. L’ou ls d’améliora‐
on de la logis que sera mis en
place à l’échelle pilote et indus‐
trielle dans 2 régions (Est de la
France et sud de l'Espagne) sur
les chaînes de valeur existantes
des biomatériaux et des bio‐
énergies . Tous les développe‐
ments technologiques seront
réalisés avec des partenaires
industriels afin d'accélérer leur
transfert vers le marché.
Partenariats 23 partenaires :
INRA (France), le CIEMAT
(Espagne), Riso DTU (Danemark),
ECN (Pays‐Bas), RRes (Royaume‐
Uni), SINTEF (Norvège), SSSA
(Italie), FCBA (France), le CENER
(Espagne), Acciona Énergie
(Espagne), AEBIOM (Belgique), le
CRL (Royaume‐Uni), SGB
(Royaume‐Uni), Nobili (Italie),
CFN (Danemark), Averinox (Pays‐
Bas), MRBB (Norvège), MHG
(Finlande), Bourgogne Pellets
(France) , Biotrans (Espagne),
Biopoplar (Espagne), INRA Trans‐
fert (France) et PIMOT (Pologne).
« Le projet met l'ac-
cent sur l'améliora-
on de toutes les
composantes de la
chaîne de valeur et
évalue la durabilité
des étapes en
termes de répercus-
sions environne-
mentales, écono-
miques et sociales »
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Ce projet qui est lauréat de l’ap‐pel à projets "Biotechnologies et bioressources" , dont la ges on a été confiée à l’Agence Na onale de la Recherche, s’inscrit dans l’ac on «Santé et Biotechnolo‐gies» du Programme d’Inves s‐sements d’Avenir dotée de 1,5 milliard d’euros et doit perme re de faire émerger une bio‐économie basée sur la connais‐sance du vivant et sur de nou‐velles valorisa ons des ressources biologiques renouvelables
Missions Le projet Biomass for the future (BFF) vise à développer de nou‐velles variétés et des systèmes de culture de miscanthus (nord de la France) et de sorgho (sud de la France), améliorés pour le rende‐ment en biomasse lignocellulo‐sique, ayant un faible impact environnemental et une composi‐on adaptée aux applica ons
industrielles et aux biocarburants de deuxième généra on. Le projet propose des approches mul disciplinaires innovantes alliant la modélisa on et la biolo‐gie de système pour caractériser le "design" de l'architecture de la plante la plus adaptée à la pro‐duc on de biomasse.
Le projet a déjà des liens avec des projets de bioraffinerie en France (BIO uel et Futurol) et en Europe avec l'Université de Hohenheim sur le miscanthus et enfin avec Hai pour le projet sur le sorgho. Par ailleurs, ce projet s'inscrit dans le cadre du Groupement d’Intérêt Scien fique Biotechnologies Vertes et dans les théma ques pour une coopéra on franco‐allemande sur les Biotechnologies vertes. Il va perme re à la France de renforcer sa posi on d'excellence dans ce domaine. BFF se développe en synergie avec des projets de bioraffinerie en France (BioTfuel et Futurol) et des projets au niveau européen (Sunlibb, Op misc, Swee uel). Ce projet est labellisé par le Groupe‐ment d’Intérêt Scien fique Bio‐technologies Vertes, le pôle de compé vité Industrie et Agro‐Ressources (IAR), celui concernant la R&D Automobile et Transports publics Mov'eo et enfin le pôle de compé vité de la ville durable et des éco‐technologies urbaines Advancity.
Partenariats ‐ Académiques : 9 impliquant diffé‐rentes équipes de l’INRA, du CI‐RAD, Ecole des Mines ‐ Privés : 13 : Addiplast, AELRED,
Agri Obten ons , IngeConcept, A3I,
Arvalis,Ciments Calcia, Eurosorgho,
Faurecia, Phytorestore, PSA Peu‐
geot Citroën, RAGT 2n, BES
‐ Communauté d’aggloméra on : 2
Rives de Seine (78) et Marne et
Gondoire (77)
Contacts
Coordinateur : Herman Ho e
herman.Ho e@versailles.inra.fr
Chef de projet : Laure Trannoy
laure.trannoy@paris.inra.fr
BIOMASS FOR
THE FUTURE
Durée du projet : 8 ans Budget prévu : 10 M €
« BFF contribuera
à la valorisa on
des terres agri-
coles marginales
et au développe-
ment d'une nou-
velle économie
verte locale en
impliquant l’en-
semble des par-
es prenantes
sur un territoire
dédié »
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Lancé en 2008, le Projet FUTUROL est l’issue logique des travaux collabora fs menés dans le cadre de programmes privés ou co‐financés par l’ADEME, le GIS‐AGRICE, et l’ANR PNRB. Ces travaux antérieurs ont permis le rapprochement de différents acteurs de R&D, mais aussi ont crédibilisé ces partenaires vis‐à‐vis des financeurs privés et publics.
Missions Me re au point et valider un procédé de produc on d’éthanol, dit de seconde généra on, à par r de la lignocellulose, issue de co‐produits agricoles, fores ers, de résidus ou de biomasse dédiée. Le procédé et ses dérivés (levures, enzymes) ont voca‐on à être licenciés pour un
usage na onal, européen et mondial, ce qui explique sa nécessaire flexibilité, sa robustesse et la gamme large des substrats à travailler. Il s’agit d’un projet de R&D à finalité commerciale dans un contexte concurren el fort.
Perspec ves
La construc on de l'usine pi‐lote a débuté à l'automne 2008 sur le site de Pomacle, dans la Marne, au cœur du complexe agro‐industriel de Bazancourt. L'usine pilote cons tue aujour‐d'hui un ensemble de 5000 m2. Ce site va perme re de tester, à l'échelle 1/1000e soit 180.000 litres/an, la mise en cohérence des avancées tech‐nologiques. L'objec f est de valider à l'échelle préindustrielle les résultats obtenus en labora‐toire et de choisir les technolo‐gies à me re en œuvre à l'échelle industrielle. Les sources d'op misa on possibles, notamment les con‐somma ons énergé ques ou la ges on des flux de ma ères seront également étudiées lors de ce e étape. Inauguré le 11 octobre 2011, le pilote est mis à la disposi on des équipes de recherche im‐pliquées dans le PROJET FUTU‐ROL.
PartenariatsPorté par la société PROCETHOL 2G, le PROJET FUTUROL est soutenu par 11 partenaires : acteurs R&D (ARD, IFP Energies Nouvelles, INRA et Lesaffre), acteurs in‐dustriels (Vivescia, ONF, TE‐REOS, TOTAL) et acteurs finan‐ciers (Crédit Agricole Nord Est, CGB, Unigrains).
Contact
Jean Tayeb, directeur Projet
jean.tayeb@reims.inra.fr
Durée du projet : 10 ans Budget prévu : 75 M €
« L'objec f est de
valider à l'échelle
préindustrielle les
résultats obtenus en
laboratoire et de
choisir les technolo-
gies à me re en
œuvre à l'échelle
industrielle»
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« Vers une concep on de nanomatériaux inno-
vants, durables et sûrs»
Durée du projet : 8 ans Budget prévu : 11 M €
LABORATOIRE D’EXCELLENCE SERENADE
Lauréat du second Appel à Projets « LABEX» organisé en 2012 conjointement par le Mi‐nistère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche et le Commissariat Général à l’Inves ssement,Serenade (“Safer Ecodesign Research and Educa on applied to NAno-material Development”) est un programme de recherche qui concerne l'éco‐concep on des nanomatériaux en vue de préserver l'environnement lors de leur fin de vie ou de leur recyclage, et de protéger la santé des professionnels et des u lisateurs. L'interdisciplinarité imposée par la théma‐que perme ra de comprendre les méca‐
nismes d'interac ons entre la ma ère inerte (nanopar cules) et la ma ère vivante (cellules jusqu'au niveau des chromosomes et de l'ADN). L'u lisa on des matériaux nanopar culaires se diffuse très rapidement dans la société sous formes d'applica ons très diverses. Ce projet permet d'an ciper les risques éven‐tuels associés à ces nouveaux matériaux.
Missions Le dénominateur commun du projet est de former une nouvelle généra on de scien ‐fiques et de professionnels sensibilisés aux ques on sociétales et de sécurité des nano‐technologies. Le réseau na onal ambi onne d'établir une connexion entre les différentes disciplines concernées (propriétés des maté‐riaux, op que, électronique), les ques ons de sécurité (nanotoxicité), et la caractérisa‐on des matériaux).
Le volet forma on se décline en trois axes : ‐Développement de la "Na onal Nanosafety (e)learning Community and Network" (N2LCN), dont l'objec f est de favoriser une convergence entre les différents masters relevant de ce e théma que (mise en commun et normalisa on des matériaux pédagogiques). ‐"Economic and Workforce Development", visant notamment à promouvoir une forma on ad hoc pour le marke ng des nano‐produits. ‐"Interna onal Educa ve Ini a ve and Part‐nership", ambi onnant, grâce aux mul ples partenariats des équipes membres de SERENADE de me re en place sur une semaine par an des cours avancés sur les nano‐matériaux et de développer un programme Erasmus Mundus.
PartenariatsPorté par le groupe Nano du CEREGE, le LABEX réunit des partenaires académiques d’ AMU et CNRS : LCE,IMBE, LEMIRE), CEA (Cadarache,Marcoule, Grenoble), ISTerre Univ J Fourier et CNRS (Grenoble), INSERM et Univ Paris Est, INRA(Nantes, Toulouse, Montpellier), INERIS, Ecole de management Novancia, CCI Paris et des partenaires industriels : ARKEMA, ALLIOS avec le sou en de SUEZ‐ENVIRONNEMENT, CALCIA, DANONE, AFIPEC, UIC. Le labex SERENADE est aussi en rela ons étroites avec US CEINT (Consor um for Environnemental Implica ons of Nanotechnology) dirigé par l’Uni‐versité de DUKE, l’EPFL à Lausanne, EAWAG à Zurich, l’Université de Vienne, l’Université de Manchester, l’Université de Nouvelle Galles du Sud en Australie….
Contact
Bernard Cathala bernard.cathala@nantes.inra.fr
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EQUIPEMENT D’EXCELLENCE GENEPI Durée du projet : Budget prévu : 3.85 M €
Lauréat fin 2011 du second Appel à Pro‐jets «EQUIPEX», le projet GENEPI (Gasifica on Equipment for New Energy dedicated to a Plateform of Innova on) vise à développer une plateforme expéri‐mentale dédiée à la produc on de biocar‐burants de 2nde généra on. Il comprend deux unités de retraitement et gazéifica‐on instrumentées perme ant d'acquérir
un grand nombre de données qui seront capitales pour l'industrialisa on du procé‐dé de transforma on de la biomasse en biocarburants.
Le projet perme ra de mieux comprendre les processus de produc on de biocarburants à grande échelle avec des avancées dans le do‐maine de la ciné que et de l'hydrodynamique. Ces progrès scien fiques seront porteurs d'inno‐va ons essen elles en vue d'une industrialisa‐on future.
Le projet développera la 2nde généra on de biocarburants issue de source lignocellulosique (bois, feuilles, paille, etc.), afin de valoriser au mieux la ma ère végétale au lieu d’u liser les graines ou les tubercules des plantes comme dans la 1ère généra on. Ce nouveau type de carburant pourra être u lisé par différent types de transport plus durables et parallèlement par cipera à l'effort de la France dans la lu e contre le changement clima que. Ce projet unique en Europe va perme re à la France de disposer d'une plateforme fortement instrumentée, flexible, comprenant une unité de torréfac on et une unité de gazéifica on reliées entre elles, à une échelle de produc on de quelques kg/h, ouverte aux acteurs de la R&D. Il permet également à la France de s'inscrire dans les priorités stratégiques de la plate‐forme technologique européenne BIOFUELS et plus globalement du SET Plan1, consolidant ainsi la posi on de la France sur la scène interna onale. Ce projet se situe à l'échelle semi‐industrielle : les innova ons expérimentées sur ce e plate‐forme seront aisément transposables par les partenaires industriels. Il perme ra également aux PME qui ne développent qu'un élément par el d'une ligne de produc on (brûleur, échangeur..) et qui n'ont pas accès aux installa‐ons de grande taille (propriété de grands in‐
dustriels) de tester leurs composants sur une installa on de taille réaliste.
PartenariatsCommissariat à l’Énergie Atomique et aux Éner‐gies Alterna ves (CEA), CIRAD, ARMINES, FCBA, CEMHTI, Orléans UPR 3079, IRGP, CMI, Saint Gobain, AIR LIQUIDE
« Ce projet unique en
Europe va perme re à la
France de disposer d'une
plateforme fortement
instrumentée, flexible,
comprenant une unité de
torréfac on et une unité
de gazéifica on reliées
entre elles, à l’échelle
semi industrielle »
Contact
Remy Marchal
remy.marchal@cirad.fr
54
2.4 LES INSTITUTS D’EXCELLENCE POUR DES ÉNERGIES
DÉCARBONÉES (IEED)
Les ins tuts d'excellence dans le domaine des énergies décarbonées (IEED) sont
des plates‐formes interdisciplinaires dans le domaine des énergies décarbonées, ras‐
semblant les compétences de l’industrie et de la recherche publique dans une logique
de co‐inves ssement public‐privé et de collabora on étroite entre tous les acteurs,
qui doivent perme re de renforcer les écosystèmes cons tués par les pôles de com‐
pé vité.
Source : projet de loi de finances rec fica ve pour 2010.
Un IEED est un ou l d'excellence dont la finalité première est le développement in‐
dustriel et/ou de services par le regroupement et le renforcement des capacités de
recherches publiques et privées. Il suppose une masse cri que suffisante de moyens
et de compétences situées, de préférence, sur un même lieu. Il devra couvrir l'en‐
semble du processus d'innova on, jusqu'à la démonstra on et le prototypage indus‐
triel.
Un IEED doit perme re d'assurer la visibilité interna onale de théma que d'excel‐
lence et se posi onner sur de nouveaux marchés.
Enfin, ils concernent les filières énergé ques porteuses d'avenir ayant un impact posi‐
f sur le climat, par exemple l'efficacité énergé que des bâ ments ou des matériels
de transports, les ou ls de maîtrise de l'énergie, la géothermie, les énergies marines
renouvelables, l'énergie solaire, le stockage de l'énergie, les réseaux intelligents de
l'énergie.
Source : h p://compe vite.gouv.fr
55
IFMAS: Ins tut Français des Matériaux Agrosourcés
(IEED sélec onné en mars 2012 )
PORTEURS DU PROJET
Partenaires académiques : Université de Lille 1 Sciences et Technologies, Université
d’Artois, École Na onale Supérieure de Chimie de Lille, CNRS, Ecole des Mines de
Douai, INRA, Ins tut Chevreul
Pôles de compé vité : Pôle Maud
Industriels : Roque e frères, A&A Mäder, Crepib SA, Florimond Desprez
DESCRIPTION
L’ins tut a pour voca on de s muler la compé vité française de la filière de chimie du végétal.
La stratégie de R&D de l’ins tut concerne la valorisa on de la biomasse et notamment, dans une première
étape, de macromolécules d’amidon en matériaux biosourcés (plas ques végétaux, peintures) afin de
limiter le recours aux ma ères fossiles. Cet ins tut repose sur 3 programmes :
‐ Un programme de recherche visant à me re au point des amidons op misés pour des valorisa ons
matériaux
‐ Un programme de recherche sur la mise au point de la chimie des monomères et polymères issus des
amidons
‐ Un programme de recherche sur la transforma on et l’industrialisa on des matériaux biosourcés issus
d’amidon
APPLICATION
Les technologies mises au point par IFMAS seront les ou ls et les produits de la chimie du végétal per‐
me ant à la France d’a eindre ses objec fs, introduits dans le Grenelle de l’Environnement. A ce e occa‐
sion, l’industrie chimique s’est engagée à u liser 15% de ressources renouvelables à l’horizon 2017. La
chimie du végétal et les matériaux issus de ce e chimie apportent une alterna ve à l’u lisa on des res‐
sources fossiles dans des applica ons matériaux. Elle permet ainsi d’u liser des ressources issues de fi‐
lières locales et de maintenir et/ou de créer plusieurs milliers d’emplois en France.
PERSPECTIVES
En 2007, l'industrie chimique française s’est engagée à u liser d'ici 2017, 15 % de ma ères premières
d'origine végétale dans ses procédés industriels ainsi qu’à diversifier les ressources u lisées (ressources
agricoles, en par culier non alimentaires, et lignocellulosiques, déchets et co‐produits).
En France, à ce jour, seul 8 % des ma ères premières de l’industrie chimique française sont d’origine re‐
nouvelable. IFMAS perme rait le main en et/ou la créa on de 5000 emplois en 10 ans.
Afin de soutenir le développement de la filière de chimie du végétal et plus globalement de la chimie verte,
l’ins tut me ra en place des modules de forma on dans les domaines scien fique et technique, écono‐
mique et environnemental.
LOCALISATION
Villeneuve d’Ascq (Nord)
56
GreenStars (IEED sélec onné en mars 2012)
PORTEURS DU PROJET
Académiques : INRA, INRIA, Universités Montpellier 2, Pierre et Marie Curie, CNRS
Pôles de compé vité : Pôle mer PACA, Trimatec, IAR
Industriels : Veolia, Roque e, Nasqueo, Rhodia, GDF SUEZ (Cie du Vent) Aba, Envolure, Bioal Gostral,
Green sea.
DESCRIPTION
Mise au point de procédés de produc on de biocarburants de 3ème généra on à par r de ressources non
subs tuables (microalgues ou effluents agricoles et urbains) couplée à la mise au point et au test de pro‐
duits issus du CO2 pour différentes applica ons (bioplas ques, biopharmacie, alimenta on animale et
aquacole, cosmé que, etc..).
Les principales composantes du projet sont :
‐ un programme d’innova on au cœur des ac ons de l’ins tut
‐ un partenariat rassemblant toute la chaîne et tous les éléments de la filière, de la physiologie des mi‐
croalgues à l’op misa on des condi ons de cultures en passant par l’extrac on des produits d’intérêt sans
oublier les no ons rela ves à l’éco‐concep on, la modélisa on, l’acceptabilité sociale et l’analyse écono‐
mique
‐ des plateformes d’explora on et les plateformes proposant des moyens technologiques conséquents qui
manquent aujourd’hui à la France pour des études à des échelles significa ves pour un développement
industriel rapide.
APPLICATION
L’ins tut posi onnera la recherche française au meilleur rang mondial dans le domaine des procédés de
culture et de valorisa on des micro‐algues en rapprochant les moyens académiques et industriels et en
assurant la con nuité avec la recherche fondamentale ou appliquée existante : les principaux verrous que
l’ins tut vise à lever sont :
1. les ressources biologiques (nouvelles souches, espèces ou consor a)
2. les systèmes de culture à haut rendement énergé que (procédés innovants pour la culture et le traite‐
ment des effluents liquides et gazeux)
3. la récolte et la bioraffinerie (procédés innovants pour la récolte ou la bioraffinerie des microalgues)
PERSPECTIVES
Le volet forma on de l’ins tut sera crucial pour diffuser le savoir faire requis par la culture algale et
l’industrie de transforma on associée, domaines à créer ex nihilo. Les premiers acteurs de la mise en place
du plan de forma on seront les universités : elles déploieront leur disposi f test sur Green Stars
(forma on en anglais, réseaux d’anciens, appren ssage de haut niveau). Conjointement avec l’IEED, les
services de forma on con nue proposeront une offre ciblée sur les entreprises du secteur.
L’ins tut a pour ambi on de conquérir des marchés mondiaux massifs (biocarburants 12MTEP de biodie‐
sel, lipochimie 3,7G€, compléments alimentaires 45G€ etc..). Le seul secteur lié aux biocarburants par
micro algue pourrait générer 7 000 emplois en 10 ans.
LOCALISATION
Site principal à MEZE (Herault, bassin de Thau), site secondaire à Nice
57
(IEED sélec onné en juin 2011)
PORTEURS DU PROJET
Académiques : Université de Picardie Jules Vernes, Université de Technologie de
Compiègne, Université de Technologie de Troyes
Pôle de compé vité : IAR
Industriels : Maguin SAS, PCAS, Rhodia, SNC Lavalin SAS, Sofiprotéol
DESCRIPTION
L’ins tut d’excellence PIVERT est spécialisé dans la chimie du végétal, dans les technologies et l’économie
des bioraffineries de troisième généra on et dans le domaine de la biomasse oléagineuse et fores ère,
afin de produire de mul ples produits chimiques, des biomatériaux et des biocarburants .
APPLICATION
Les secteurs scien fiques concernés par les programmes de PIVERT seront :
• l’adapta on des agroressources oléagineuses
• les procédés de frac onnement de la biomasse
• la catalyse et la biocatalyse pour l’oléochimie
• le métabolisme des lipides
•l’auto‐assemblage des lipides pour la créa on de nano‐objets
•les procédés d’obten on de lipides pour la nutri on et la santé
•l’écologie industrielle pour la réalisa on de la bioraffinerie
PERSPECTIVES
Les capacités de recherche publique et privée seront rassemblées dans un même site cons tuant un Cam‐
pus d’innova on technologique avec plus de 120 chercheurs, perme ant ainsi à PIVERT de se mesurer aux
meilleurs ins tuts dans le domaine de la chimie verte (Bioeconomy Ins tute et Green Chemistry Centre of
Excellence aux Etats‐Unis, Wageningen aux Pays‐ Bas, Chemical Biotechnology Process Center en Alle‐
magne).
PIVERT a pour but d’offrir un ou l de forma on d’excellence, adapté aux besoins, en op misant les forma‐
ons déjà existantes et en fédérant les compétences. Outre de nouvelles forma ons par assemblage
d'unités d’enseignements déjà existantes, PIVERT développera des programmes de e‐learning, des mas‐
tères et des Masters Erasmus Mundus dans le domaine des agro‐sciences. PIVERT accueillera une tren‐
taine d’étudiants sur ses plateformes technologiques.
LOCALISATION
Vene e (Compiègne)
3. DES CHERCHEURS
La cellule exécu ve de 3BCAR
UMR Environnement et Grandes Cultures
UMR Ins tut Jean Pierre Bourgin
UR Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement
UMR Ingénierie des Agropolymères et Technologies Émer‐
gentes
Inra Transfert Environnement
UR Biomasse Énergie
UMR Laboratoire d’ingénierie des systèmes et des procédés
UMS Toulouse White Biotechnology
UMR Laboratoire de Chimie Agro‐Industrielle
CRITT CATAR
CRITT BIO INDUSTRIES
UMR Stress Abio ques et Différencia on des Végétaux Cul ‐
vés
UR Biopolymères, Interac ons et Assemblage
À VOTRE ECOUTE
61
La cellule exécu ve de 3BCAR
Mail : jean.tayeb@reims.inra.fr
Tel : 03 26 77 35 98
Mail : nathalie.turc@paris.inra.fr
Tel : 01 42 75 92 93
NATHALIE TURCNATHALIE TURCNATHALIE TURC
DIRECTRICE ADJOINTEDIRECTRICE ADJOINTEDIRECTRICE ADJOINTE
PAUL COLONNAPAUL COLONNAPAUL COLONNA
DIRECTEURDIRECTEURDIRECTEUR JEAN TAYEBJEAN TAYEBJEAN TAYEB
DIRECTEUR ADJOINTDIRECTEUR ADJOINTDIRECTEUR ADJOINT
Mail : colonna@nantes.inra.fr
Sonia BenhadidSonia Benhadid
Chargée d’affaires Mail : sonia.benhadid@paris.inra.fr
Tel : 01 42 75 93 82
62
UMR Environnement et Grandes Cultures
Domaines de compétences :
‐ Modélisa on des agro‐écosystèmes
‐ Évalua on environnementale
‐ Analyse en cycle de vie
‐ Biomasse / bioénergie
Benoit GABRIELLE
Professeur AGROPARISTECH Mail : Benoit.Gabrielle@agroparistech.fr
Tel : 01.30.81.55.51
63
UMR Ins tut Jean Pierre Bourgin
Domaines de compétences :
‐ Métabolisme des lipides chez les plantes
oléagineuses, levures, et microorganismes
‐ Ingénierie métabolique
‐ Protéomique d’organites et de protéines
hydrophobes
Thierry CHARDOT
Responsable d’équipe Mail : thierry.chardot@versailles.inra.fr
Tel : 01 30 83 32 26
Domaines de compétences :
‐ Biologie Cellulaire et physiologie végétale
‐ Paroi cellulaire
‐ Géné que moléculaire, génomique Arabi‐
dopsis, Brachypodium
Dr. Herman HOFTE
Directeur de Recherche Mail : Herman.Ho e@versailles.inra.fr
Tel : 01 30 83 33 90
64
Domaines de compétences :
Biochimie des polysaccharides et Géné que végétale.
Dr. Grégory MOUILLE
Responsable de la Plateforme de Chimie du Végétal de l’IJPB Mail : gregory.mouille@versailles.inra.fr
Tel : 01 30 83 33 91
Domaines de compétences :
‐ Propriétés fonc onnelles des biomolécules
‐ Structure et réac vité des lignines
Dr. Stéphanie BAUMBERGER
Maître de Conférences en Biochimie Mail : stephanie.baumberger@versailles.inra.fr
Tel : 01 30 83 37 78
Domaines de compétences :
Biochimie et géné que de la lignifica on des pa‐
rois végétales en rela on avec leur dégradabilité.
Dr. Valérie MECHIN
Chargée de Recherche Mail : vmechin@versailles.inra.fr
Tel : 01 30 83 37 96
UMR Ins tut Jean Pierre Bourgin
65
UR Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement
Domaines de compétences :
‐ Génie de procédés/ bioprocédés
‐ Diges on anaérobie des résidus solides,
co‐diges on , biodégradabilité, bioaccessi‐
bilité de la biomasse lignocellulosique, ca‐
ractérisa on de la ma ère organique
Claire DUMAS
Chargée de recherche Mail : Claire.Dumas@supagro.inra.fr
Tel : 04 68 42 51 76
Domaines de compétences :
‐ Instrumenta on
‐ Modélisa on et op misa on de procédés
biologiques
Dr. Jean-Philippe STEYER
Directeur Mail :Jean‐philippe.Steyer@supagro.inra.fr
Tel : 04 68 42 51 51
66
UMR Ingénierie des Agropolymères
Domaines de compétences :
‐ Agro polymères (aliments et biomatériaux)
‐ Technologies émergentes
(frac onnement , structura on, préserva‐
on, emballage, ...)
Dr. Hugo DE VRIES
Directeur Mail : devries@supagro.inra.fr
Tel : 04 99 61 28 31
Domaines de compétences :
‐ Matériaux bio‐sourcés et biodégradables
(amidon, protéines végétales de type gluten de
blé, kéra ne, biopolyesters microbiens)
‐ (Nano)composites à matrice polymère : mise
en œuvre, étude des rela ons structure/
Dr. Hélène ANGELLIER-COUSSY
Maître de Conférences Mail : helene.coussy@univ‐montp2.fr
Tel : 04 67 70 38 61
67
et Technologies Émergentes
Domaines de compétences :
‐ Génie microbiologique et enzyma que,
‐ Biotechnologie des lipides et polymères hydrophobes,
‐ Chimie verte
Pr. Eric DUBREUCQ Mail : Eric.Dubreucq@supagro.inra.fr
Tel : 04 99 61 23 64
Domaines de compétences :
Agro polymères (aliments et biomatériaux),
technologies émergentes (frac onnement ,
structura on, préserva on, emballage, ...)
Dr. Nathalie GONTARD
Directeur de Recherche Mail : nathalie.gontard@univ‐montp2.fr
Tel : 04 67 14 33 61
68
Inra Transfert Environnement
Domaines de compétences :
Bioprocédés de dépollu on et de produc‐
on d’énergie( biogaz, méthanisa on, mi‐
cro algues)
Romain CRESSON
Directeur Mail : cresson@supagro.inra.fr
Tel : 04 68 42 51 52
69
UR Biomasse Énergie
Domaines de compétences :
Biomasse, énergie, procédés de conver‐
sion thermochimique, mécanismes ther‐
mochimiques
Remy MARCHAL
Directeur Mail : remy.marchal@cirad.fr
Tel : 04 67 61 59 81
Domaines de compétences :
Biomasse, énergie, procédés de conver‐
sion thermochimique, mécanismes ther‐
mochimiques
Dr. Laurent VAN DE STEENE
Responsable axe Génie des
procédés thermochimiques Mail : steene@cirad.fr
70
UMR Laboratoire d’ingénierie des systèmes
Domaines de compétences :
‐ Génie des Bioprocédés
‐ Génie Microbiologique
‐ Fermenta on
‐ Bioénergies, Biotechnologies, Chimie
verte.
Dr. Carole JOUVE
Responsable Équipe de Génie Microbiologique Mail : carole.jouve@insa‐toulouse.fr
Tel : 05 61 55 94 47
Domaines de compétences :
‐ Ingénierie métabolique & biologie moléculaire
‐ Microorganismes
‐ Génie des procédés
‐ Biosépara on et enzymologie
Dr. Isabelle MEYNIAL-SALLES
Responsable Équipe « Ingénierie et Evolu on
des Voies Métaboliques chez les Procaryotes » Mail : meynial@insa‐toulouse.fr
Tel : 05 5 61 55 94 17
71
et des procédés (LISBP)
Domaines de compétences :
‐ Ingénierie des protéines et des assemblages molé‐
culaires biologiques
‐ Produc on de protéines hétérologues. Ingénierie
métabolique des levures . Biologie de synthèse.
Ingénierie des génomes.
‐ Mécanismes d’auto‐assemblage, nano‐
biotechnologies et approches molécule unique.
Dr. Denis POMPON
Directeur de recherche Mail : denis.pompon@insa‐toulouse.fr
Tel : 05 67 04 88 06
Domaines de compétences :
‐ Biochimie des protéines
‐ Biocatalyse‐enzymologie, biorafinnerie
Dr. Michael J. O’DONOHUE
Directeur de Recherche Mail : michael.odonohue@insa‐toulouse.fr
Tel : 06 32 29 27 97
72
UMS Toulouse White Biotechnology
Domaines de compétences :
Biotechnologie, Biocatalyse, Enzymologie,
Technologie enzyma que, Ingénierie mo‐
léculaire d’enzymes
Dr. Pierre MONSAN
Directeur Mail : Pierre.Monsan@insa‐toulouse.fr
Tel : 06 75 03 87 83
Olivier GALY
Chef de Projet Mail: ogaly@insa‐toulouse.fr
Michel MANACH
Business développer Mail: mmanach@insa‐toulouse.fr
73
UMR Laboratoire de Chimie Agro-Industrielle (LCA)
Domaines de compétences :
‐ Chimie des lipides
‐ Biolubrifiants
‐ Bioplas ques, dérivés de cellulose, bio‐
raffinerie des micro algues
Pr. Carlos VACA-GARCIA
Directeur Mail : Carlos.vacagarcia@ensiacet.fr
Tel : 05 34 32 35 03
Domaines de compétences :
‐ Frac onnement
‐ Caractérisa on des métabolites secon‐
daires
Dr. Gérard VILAREM
Directeur Adjoint Mail : gerard.vilarem@ensiacet.fr
Tel : 05 32 34 35 49/40
©photo Carmes
74
CRITT CATAR (adossé au LCA)
Domaines de compétences :
‐ Chimie des agro‐ressources (taille pilote)
‐ Applica on des principes de l’écocon‐
cep on
Chris ne RAYNAUD
Directrice Mail : chris ne.Raynaud@ensiacet.fr
Tel : 06 34 32 35 41
75
CRITT Bio-Industries (adossé au LISBP)
Domaines de compétences :
‐ Biotechnologies blanches
‐ Transfert de technologies, changement
d’échelle et industrialisa on de procédés
Alain GUIBERT
Directeur Mail : aguibert@insa‐toulouse.fr
Tel : 05 61 55 94 27
76
UMR Stress Abio ques et Différencia on des Végétaux Cul vés
Domaines de compétences :
Géné que et améliora on des plantes
Dr. Maryse BRANCOURT
Chargée de recherche Mail : brancour@mons.inra.fr
Tel : 03 22 85 75 09
77
UR Biopolymères, Interac ons et Assemblages
Domaines de compétences :
‐ Biochimie et physico‐chimie des biopoly‐
mères
Dr. Bernard CATHALA
Responsable de l’équipe de recherche
Assemblages Nanostructurés Mail : bernard.cathala@nantes.inra.fr
Tel : 02 40 67 50 68
En tant qu’Ins tut Carnot, 3BCAR est un réseau
structuré de laboratoires de recherche portés par
l’INRA, qui œuvrent dans le domaine de la valori‐
sa on non alimentaire de la biomasse, en bioéner‐
gies, biomolécules et biomatériaux (les 3 B du CAR‐
bone Renouvelable).
Ce e organisa on a été mise en place en 2009 afin
d’assurer l’u lisa on des résultats de la recherche
par les entreprises dans le but de favoriser le déve‐
loppement de l’innova on, le transfert de techno‐
logie et le partenariat public‐privé.
Dans cet ouvrage vous est exposée la stratégie
3BCAR dans le secteur des bioénergies, en vous
précisant tout d’abord la place du carbone renou‐
velable dans les systèmes énergé ques, puis en
présentant les unités de recherches appartenant
au réseau 3BCAR, ainsi que les projets dans les‐
quels elles sont impliquées pour le secteur des
bioénergies.
Pra que, ce livret comporte enfin un annuaire de
compétence des chercheurs de notre réseau.
www.3bcar.fr
Photos : ©
INRA