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   

    

 

4 

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. 

   

5 

                                                             

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   

 

8 

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  

9 

                                                             

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/ 

 

 

10 

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. 

11 

                                                             

Figure 3 : composi on de la biomasse lignocellulosique 

 

12 

Figure 4 : Les différentes voies de transforma on de la biomasse 

13 

                                                             

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 

 

14 

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.  

15 

                                                             

Figure 5 : schéma des trois généra ons de biocarburants 

 

16 

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). 

17 

                                                             

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.  

 

 

18 

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).   

 

19 

                                                             

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 

 

20 

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).   

21 

                                                             

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 

43 

 

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).  

 

46 

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 

47 

                                                             

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 

 

48 

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 » 

49 

                                                             

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 » 

 

50 

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 » 

51 

                                                             

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

53 

                                                             

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)  

 

 

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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