samedi 28 février 2009

Combien d’eau pour produire les biocarburants?


Illustration – L’eau douce, une ressource à préserver. (photo : Wikimedia Commons)

Un des principaux arguments mis de l’avant contre les biocarburants est la grande consommation d’eau douce pour les produire, du moins avec les technologies actuelles. Mais, en procédant de la bonne manière, les voitures hybrides branchables de demain vont consommer moins d'un litre d'eau par jour.

Prenons une voiture intermédiaire qui consomme normalement 8 litres d’essence par 100 kilomètres. Si on la fait fonctionner avec de l’éthanol à 85% (E85), la plus forte concentration commerciale, on aura alors besoin de 11,2 litres de E85 (incluant 9,6 litres d’éthanol) pour parcourir 100 km. La plus grande quantité requise est due au fait que l’éthanol ne contient que les 2/3 de l’énergie chimique de l’essence, pour un volume donné.

Maintenant, si pour produire ce carburant E85 on prend du maïs du Nebraska, on sait que ce maïs nécessite 780 litres d’eau d’arrosage par litre d’éthanol produit (voir mon livre Rouler sans pétrole pour plus de détails). À cela s’ajoute environ 4 à 5 litres d’eau par litre d’éthanol pour les besoins de l’usine de fabrication. Au total, 785 litres d’eau sont requis pour chaque litre d’éthanol produit.

Ainsi, notre voiture intermédiaire traditionnelle fonctionnant à l’éthanol E85 au Nebraska consomme 7500 litres d’eau par 100 km. Cela représente environ 4100 litres d’eau par jour pour quelqu’un qui parcourrait 20000 km par année. On comprend dès lors très bien pourquoi plusieurs environnementalistes ne sont pas chauds à l’idée!

Mais avant de jeter le bébé avec l’eau du bain, regardons comment on peut en arriver à consommer moins d’un litre d’eau par jour!

Pour cela, il faut bien entendu utiliser des cultures énergétiques qui n’ont pas besoin d’arrosage, comme les hautes herbes sauvages des prairies, dont le panic érigé (switchgrass). Nous avons vu dans un autre billet que ces herbes sauvages ont des racines de 3 mètres de profondeur très efficaces pour capter l’humidité du sol.

Par ailleurs, nous avons vu également, dans un autre billet, que les voitures hybrides branchables avancées vont consommer 4 fois moins de carburant que les voitures traditionnelles lorsqu’elles fonctionneront en mode carburant. Mais, puisque ces voitures de demain parcourront 80% de leurs kilomètres à l’électricité, elles vont en fait consommer 20 fois moins de carburant.

Or, nous avons mentionné plus haut qu’une voiture intermédiaire traditionnelle fonctionnant avec de l’éthanol à 85% nécessite environ 10 litres d’éthanol par 100 km. Les voitures hybrides branchables avancées de demain vont donc en avoir besoin que de 0,5 litres/100 km, en moyenne (20 fois moins), ce qui correspond à 0,28 litres d’éthanol par jour pour un kilométrage annuel de 20000 km.

Finalement, les nouvelles usines d’éthanol vont réduire leur consommation d’eau à environ 3 litres d’eau par litre d‘éthanol produit, grâce à des nouvelles technologies comme, entre autres, celle développée par la compagnie québecoise Vaperma. Cette compagnie innovante a mis au point des filtres moléculaires qui permettent de séparer l’eau de l’éthanol sans avoir à utiliser la distillation. Ils peuvent ainsi économiser jusqu’à 45% de l’énergie normalement utilisée dans une usine d’éthanol, tout en consommant moins d’eau. La diminution des émissions de CO2 est considérable également.

Illustration – Filtre moléculaire de la compagnie Vaperma pour séparer l’eau de l’éthanol sans distillation. Les filtres sont constitués de membranes polymériques sous forme de fibres creuses qu’on regroupe pour constituer les cartouches de filtration.

Par ailleurs, pour les filières thermochimiques (pyrolyse, gazéification) les usines de fabrication de biocarburants consomment, quant à elles, moins de 2 litres d’eau par litre de biocarburant produit.

Il y a également une nouvelle filière «hybride» thermo-biologique mis de l'avant par la compagnie Coskata, qui utilise des microorganismes pour transformer le gaz de synthèse (mélange de CO, H2 et CO2), issu d'un procédé thermique (gazéification), en éthanol. Selon Coskata, le procédé consomme moins d'un litre d'eau par litre d'éthanol produit! C'est moins que pour l'essence. Pour arriver à de telles performances, Coskata n'utilise pas de distillation mais un procédé de filtration moléculaire pour séparer l'eau de l'éthanol, sans doute similaire aux filtres de Vaperma. De plus, le procédé Coskata ne comporte pas de séchage des résidus, comme on en retrouve dans les usines traditionnelles d'éthanol, pour fabriquer le tourteau vendu comme supplément alimentaire protéiné à l'industrie du bétail. La distillation de la bière (mélange fermenté) et le séchage des résidus sont les deux procédés qui consomment le plus d'eau, par évaporation.

Illustration – Procédé thermobiologique de fabrication d'éthanol de la compagnie Coskata (source: Coskata).

Au bout du compte, notre voiture hybride branchable avancée parcourant 20000 km/an (dont 16000 km à l’électricité) va consommer moins d’un litre d’eau par jour, en utilisant des biocarburants à base de hautes herbes sauvages ne requérant pas d’arrosage, et fabriqués avec les bonnes technologies!

Pour relativiser cette consommation d’eau de notre voiture de demain, il est intéressant de connaître la consommation d’eau par kilogramme pour différents aliments. Le tableau ci-dessous résume les résultats qu’on retrouve dans le livre de David Pimentel et M.H. Pimentel, Food Energy and Society, CRC Press, 2008. On y constate qu’on a besoin de 43000 litres d’eau pour produire 1 kg de bœuf, soit plus de 6000 litres d’eau pour un steak de 150 grammes! Ce n’est donc pas le litre d’eau par jour de notre voiture qui va mettre en péril nos ressources d’eau douce. La portion trop importante de viande dans notre alimentation, et particulièrement de viande rouge, est beaucoup plus inquiétante à cet égard…

Illustration – Nombre de litres d’eau requis pour produire un kilogramme de différents aliments, selon les travaux de David Pimentel, professeur d’écologie et d’agriculture à l’Université de Cornell.

6 commentaires:

  1. "utiliser des cultures énergétiques qui n’ont pas besoin d’arrosage, comme les hautes herbes sauvages des prairies"

    Pour produire de l'éthanol ?

    L'éthanol plus polluant que l'essence
    http://www.enerzine.com/6/2454+L-ethanol-plus-polluant-que-l-essence+.html

    Et prendre la place des cultures alimentaires ?

    Mon avis: demander aux africains, aux indiens et aux chinois de moins manger de viande n'est pas raisonnable. Surtout si c'est pour cultiver des plantes à vocation énergétique à la place des cultures destinées au bétail.

    La population mondiale aura augmenté de 50% en 2050 et nous coupons dès à présent les forêts pour produire des agrocarburants.

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  2. Sans parler des pesticides, des engrais,et de l'imapact sur la biodiversité.

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  3. Moi j'ai toujours pensé que l'éthanol et tout autre biodiésel sont très transitoires, vers d'autres technologies plus propre et plus avancée!

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  4. Je suis très d'accord, il est temps qu'on encourage les compagnies qui font des recherches un peu marginales mais qui vont apporter des innovations différentes...

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  5. Monsieur Langlois dans votre livre rouler sans pétrole vous dites que la prius démarre son moteur à essence avec son moteur électrique de traction.
    Quesce qu'il en est pour les véhicules hybrides
    séries comme la Volt de chevrolet et la recharge
    de volvo.Est ce un démarreur conventionnel ou le
    générateur qui swich en mode moteur démarreur?

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  6. Une hybride ne roule pas 80% de sont temps à l'electrique, l'hybride la plus vendue en France c'est la prius conso moyenne 5 litres si on fait 30% ville et c'est énorme et le reste de route, pour celui qui fait que de la route c'est 6,5 litres ou est le bénéfie de ces véhicules qui sont lourds, 1,6tonnes pour la prius, un véhicule thermique équivalent de dernière génération fait 400 kg de moins à de meilleures performance à puissance égale et consomme pas plus sur la route !

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