Insight on Biomass Supply and Feedstock Definition for Fischer-Tropsch Based BTL Processes

Les procédés de conversion de la biomasse lignocellulosique par gazéification et synthèse Fischer-Tropsch (communément appelés BTL) représentent des alternatives prometteuses pour la production de biocarburants. La biomasse étant hétérogène en termes de qualité et de répartition au sein des territoires, l'un des enjeux technologiques majeurs réside dans le développement de chaînes de procédés flexibles, capables de traiter la plus large diversité de biomasses. La présente publication s'attache à examiner la diversité des biomasses mondiales en termes de potentiels et disponibilité, composition et coûts économiques en liaison avec les spécifications des procédés de conversion thermochimiques. Cinquante biomasses, classées en quatre catégories (coproduits agricoles, cultures énergétiques, taillis à courte rotation et biomasses forestières) ont été considérées dans cette revue pour leur utilisation en bioénergies. L'étude de la disponibilité et des potentiels en biomasse a été réalisée à l'aide d'une revue bibliographique (rapports de projets, par exemple le projet RENEW ou le projet Biomass Energy Europe, ainsi que des articles de recherche). La majorité des données collectées représente des potentiels techniques, c'est-à-dire qu'elles prennent en compte les limites géographiques et les conditions physiques (climat et sol) des surfaces agricoles et forestières, les progrès technologiques, la concurrence pour la terre et les autres usages de la biomasse, ainsi que les contraintes environnementales et écologiques. Les résultats montrent l'émergence de plusieurs marchés. L'Amérique du nord et du sud disposent de potentiels biomasse très élevés du fait de quantités considérables de coproduits agricoles, de résidus forestiers et de surfaces disponibles où pourraient être cultivées des cultures énergétiques et des taillis à courte rotation. L'Afrique présente des surfaces importantes pouvant être dédiées aux cultures énergétiques ou aux taillis à courte rotation. La Russie possède de grandes quantités de coproduits agricoles et forestiers disponibles pour de nouveaux usages énergétiques. L'Asie dispose quant à elle de grandes quantités de coproduits agricoles, de même que de surfaces pouvant accueillir des cultures dédiées. Dans une moindre mesure, l'Europe possède d'importants potentiels de biomasse en coproduits agricoles et forestiers, nécessitant néanmoins une structuration des filières. La composition minérale des biomasses est également une caractéristique importante pour la chaîne de procédés BTL, le catalyseur Fischer-Tropsch ― avant dernière étape du procédé de conversion ― étant très sensible à la plupart des éléments minéraux présents dans la biomasse. Cinq bases de données publiques ont été examinées. Les données de contenus en cendres, azote, chlore, phosphore, soufre ainsi que de pouvoirs calorifiques ont été collectées. En analysant ces informations, nous observons que les plantes à cycles courts (typiquement les cultures agricoles) ont des contenus minéraux bien plus élevés que celles à cycles longs (les essences forestières par exemple). Ceci est principalement dû aux fertilisants minéraux épandus sur les parcelles agricoles, permettant une augmentation de la productivité. En conséquence, les coproduits agricoles apparaissent comme les biomasses les plus contraignantes en termes de contenus minéraux. L'étude du coût des biomasses a également été menée au moyen d'une étude bibliographique et a porté plus spécifiquement sur le cas français. La plupart des données disponibles proviennent du programme REGIX ou d'organismes français (FCBA, Association AILE, etc.). Les biomasses les moins onéreuses (coût estimé sortie champ) sont les coproduits agricoles (10 à 15 €/MWh, correspondant à 50 à 75 €/t de matière sèche), du fait qu'ils sont encore souvent considérés comme des sous-produits du grain. Leur coût est principalement conditionné par les opérations qui leur sont entièrement dédiées: typiquement le pressage, le conditionnement et le transport. Les taillis à (très) courte rotation ont un prix de revient légèrement plus élevé (13 à 17 €/MWh, correspondant à 70 à 90 €/t de matière sèche) car des matériels spécifiques sont nécessaires pour l'implantation et la récolte. Néanmoins, ce prix reste plus faible que celui des cultures énergétiques (20 à 22 €/MWh, correspondant à 95 à 110 €/t de matière sèche) dont les pratiques culturales et notamment le recours aux produits phytosanitaires et fertilisants augmentent le coût. Enfin, le coût des biomasses forestières est lui très variable (de 11 à 25 €/MWh, correspondant à 60 à 130 €/t de matière sèche), en fonction de la valeur initiale attribuée à la matière bois, aux techniques et technologies utilisées à la récolte, de la facilité d'accès aux parcelles forestières et de l'usage ou non de plateforme de stockage (type de séchage et broyage).