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Dynamique des techniques de première génération : coûts, performance et potentiel. Jacques BARBIER Professeur des Universités Directeur Général de Valagro

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Dynamique des techniques de premi re g n ration : co ts, performance et potentiel. Jacques BARBIER Profess - PowerPoint PPT Presentation


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AGROCARBURANTS. Dynamique des techniques de première génération : coûts, performance et potentiel. Jacques BARBIER Professeur des Universités Directeur Général de Valagro Président du Pôle des Eco-Industries. VALAGRO. AGRO-CARBURANTS (50%) AGRO-MATERIAUX (25%) AGRO-PRODUITS (25%).

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Presentation Transcript
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AGROCARBURANTS

Dynamique des techniquesde première génération :

coûts, performance et potentiel.

Jacques BARBIER

Professeur des Universités

Directeur Général de Valagro

Président du Pôle des Eco-Industries

slide2

VALAGRO

AGRO-CARBURANTS (50%)

AGRO-MATERIAUX (25%)

AGRO-PRODUITS (25%)

slide3

Promouvoir les éco-activités en Poitou-Charentes

pour développer l\'économie régionale et l\'emploi

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AGROCARBURANTS

Un contexte favorable au développement :

Engagements européens de limitation des rejets de gaz à effet de serre (accords de Kyoto)

Plan agrocarburant français

5.75 % en 2008

7.0 % en 2010

10.0 % en 2015

 Octroid’agréments fiscaux à la production

TGAP pour les pétroliers n’incorporant pas d’agrocarburants

slide5

graines oléagineuses

huiles

trituration

esters

betteraves,céréales

fermentation

éthanol

ETBE

AGROCARBURANTS

Les biocarburants de première génération :

Issus de produits nobles de l’agriculture

transformés par les techniques classiques

ressources

carburants

slide6

graines oléagineuses

huiles

trituration

esters

LES AGROCARBURANTS

ISSUS

DES OLEAGINEUX

la trituration

Graines oléagineuses

TRITURATION

Nettoyage – Broyage - Cuisson

Pression

Extraction à l’hexane

Vapeur d’eau

Tourteau

Huile brute

SEMI-RAFFINAGE

Elimination du phosphore

Neutralisation

H3PO4

NaOH

Eau

Pâtes grasses

H2SO4

TRAITEMENT ACIDE

Huile semi-raffinée

Acides gras

Effluents

La trituration
les huiles v g tales sont elles des carburants

O

C O CH2

O

C O CH

O

C O CH2

Les huiles végétales sont-ellesdes carburants ?

M = 884g

Viscosité importante

Vaporisation difficile

Combustion incomplète

le biodiesel partir d huile v g tale

+ 3 ROH

O

C O CH2

O

avec R = CH3 ou C2H5

C O CH

O

O

C O CH2

HO CH2

C O R

HO CH

HO CH2

3

+

Le biodiesel à partir d’huile végétale

Réaction globale de transestérification

le m canisme r actionnel par catalyse basique
Le mécanisme réactionnel par catalyse basique

Si B- trop faible, pas de formation de RO-.

CH3OH / CH3O- pKa = 15

C2H5OH / C2H5O- pKa = 16

Mécanisme addition - élimination.

production d emhv par catalyse homog ne

HO CH2

R COO CH2

CH3OH

HO CH

NaOHou NaOMe

R COO CH

HO CH2

R COOCH3

R COO CH2

HO CH2

NaO CH2

CH3ONa

Catalyseur homogène

+

HO CH

HO CH

+

+

CH3OH

HO CH2

HO CH2

R COONa

HCl aq

neutralisation

MeOHH2ONaCl

R COOH

+

+

Production d’EMHV par catalyse homogène
proc d de production d emhv par catalyse homog ne

LAVAGESSECHAGE

DECANTATION

EVAPORATION

eau

estersméthyliques

glycérine

acide minéral

glycérine> 85%

acides gras

EVAPORATION

NEUTRALISATION

DECANTATION

Procédé de production d’EMHV par catalyse homogène

REACTION

méthanol

huile végétalesemi-raffinée

catalyseur

production d emhv par catalyse h t rog ne

HO CH2

R COO CH2

CH3OH

HO CH

NaOHou NaOMe

R COO CH

HO CH2

R COOCH3

R COO CH2

HO CH2

NaO CH2

CH3ONa

catalyseur homogène

+

HO CH

HO CH

+

+

CH3OH

HO CH2

HO CH2

R COONa

HCl aq

neutralisation

catalyseur hétérogène

MeOHH2ONaCl

R COOH

+

+

Production d’EMHV par catalyse hétérogène
proc d de production d emhv par catalyse h t rog ne

LAVAGESSECHAGE

DECANTATION

eau

glycérine

Procédé de production d’EMHV par catalyse hétérogène

REACTION

méthanol

huile végétalesemi-raffinée

catalyseur solide

solution catalytique

proc d de production d emhv par catalyse h t rog ne1

DECANTATION

glycérine

acide minéral

glycérinepurifiée

acides gras

EVAPORATION

NEUTRALISATION

DECANTATION

Procédé de production d’EMHV par catalyse hétérogène

REACTION

EVAPORATION

méthanol

huile végétalesemi-raffinée

catalyseur solide

solution catalytique

esters méthyliques

proc d de production d emhv par catalyse h t rog ne2

Difficulté : Les catalyseurs solides présentent de faibles basicités et nécessitent des températures de travail plus élevées.

Réacteurs sous pression

Défauts de sélectivité

Procédé de production d’EMHV par catalyse hétérogène

REACTION

DECANTATION

EVAPORATION

méthanol

huile végétalesemi-raffinée

catalyseur solide

esters méthyliques

glycérine> 98%

unit de production d emhv par catalyse h t rog ne esterfip
Unité de production d’EMHV par catalyse hétérogène (esterfip)

Unité industrielle de Sète (160 000 T/an)

proc d multival de production d eehv par catalyse homog ne

TRITURATION

Nettoyage – Broyage - Cuisson

Pression

Extraction à l’eau

Vapeur d’eau

Tourteau

Huile brute

SEMI-RAFFINAGE

Elimination du phosphore

Neutralisation

H3PO4

NaOH

Eau

Pâtes grasses

H2SO4

TRAITEMENT ACIDE

Huile semi-raffinée

Acides gras

Méthanol

NaOH

H2SO4

ESTERIFICATION

Glycérine

Effluents

Esters éthyliques

Procédé MULTIVAL de production d’EEHVpar catalyse homogène

Graines oléagineuses

Ethanol

NaOH

H2SO4

proc d multival de production d eehv par catalyse homog ne1

FILTRATIONLAVAGES

DECANTATION

EVAPORATION

eau

esterséthyliques

glycérine

acide minéral

glycérine> 85%

acides gras

EVAPORATION

NEUTRALISATION

DECANTATION

Procédé MULTIVAL de production d’EEHVpar catalyse homogène

REACTION

éthanol

graines broyées

catalyseur

capacit s de production de biodiesel
Capacités de production de biodiesel

Capacité :2,3 Mt/an échéance 2008

Soit 1,3 Mha

bilan environnemental biodiesel
Bilan environnementalBiodiesel

Consommation d’énergies non renouvelables

Emissions de GES

prix de revient ht pour la production d emhv proc d multival
Prix de revient HT pour la production d’EMHV (procédé MULTIVAL)

Matières premières (2,5 x 440) + 40 + 10 1 150 €/t

Utilités 60 €/t

Frais fixes et financiers 70 €/t

TOTAL coût de production 1 280 €/t

Valorisation des co-produits 400 €/t

TOTAL DES COÛTS (production - valorisation) 880 €/t ou 765 €/m3

0,76 €/l - 0,25 € (exonération TIPP) = 0,51 €/l (HT)

0,51 €/l (HT) pour EMHV ou 0,59 €/l (HT) équivalent gazole

0,60 €/l (HT) pour EEHV ou 0,64 €/l (HT) équivalent gazole

gazole = 0,60 €/l (HT)

slide25

betteraves,céréales

éthanol

sucres

ETBE

LES AGROCARBURANTS

ISSUS

DES SUCRES

production d thanol ex plantes sucri res

PULPES

Raffinerie du sucre

Mélasses

Lavage Diffusion

Jus sucrés

Sirops de sucre

BETTERAVE SUCRIERE

Concentration

Fermentation éthanolique

BroyagePressage

Jus sucrés

CANNE A SUCRE

Concentration

VINASSES

Distillation

BAGASSES

Déshydratation

ETHANOL à 99,8%

Production d’éthanol ex plantes sucrières
production d thanol ex plantes amylac es
Production d’éthanol ex plantes amylacées

céréales

nettoyage - broyage

Liquéfaction saccharification

CO2 liquéfié

fermentation

traitement CO2

drêches

distillation

déshydratation

séchage

séparation des drêches

Ethanol à 99,8%

concentrationdes vinasses

les rendements en alcool des cultures c r ali res et sucri res
Les rendements en alcool des cultures céréalières et sucrières

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

100 kg de sucre ou 90 kg d’amidon 50 kg éthanol

capacit s de production d thanol
Capacités de production d’éthanol

Capacité :0,9 Mt/an échéance 2008

thanol carburant quelles surfaces en 2008
Éthanol carburant: quelles surfaces en 2008 ?

Répartition :35% betterave, 51% blé et 14% maïs

prix de revient ht pour la production de bio thanol
Prix de revient HTpour la production de bioéthanol

Matière première (3 x 240) + 40 760 €/t

Utilités 70 + 90 160 €/t

Frais fixes et financiers 50 + 60 110 €/t

TOTAL coût de production 1 030 €/t

Valorisation des co-produits 120 €/t

TOTAL DES COÛTS (production - valorisation) 920 €/t ou 730 €/m3

0,73 €/l - 0,27 € (exonération TIPP) = 0,46 €/l (HT)

0,46 €/l (HT) ou 0,68 €/l (HT) équivalent essence

essence = 0,57 €/l (HT)

bilan environnemental thanol
Bilan environnementaléthanol

Consommation d’énergies non renouvelables

Emissions de GES

thanol
Éthanol
  • Transformer l’éthanol en ETBE

L’éthyl-tertiobutyl-éther (ETBE) permet de gommer les principaux inconvénients de l’éthanol en mélange :

- Evaporation,

- Problèmes de séparation de phases,

Tout en maintenant les caractéristiques d’indice d’octane :

- RON : 115-120

Mais disponibilité en isobutène limitée en raffinerie et bilan CO2 moins favorable.

conclusions 1
CONCLUSIONS 1
  • Les agro carburants de première génération ont été éprouvés depuis 80 ans pour l’éthanol et 30 ans pour les esters d’huiles végétales,
  • Ils sont regardés comme une solution pour réduire les émissions de gaz carbonique et la dépendance énergétique au tout pétrole,
  • Ils sont issus de la transformation par des filières classiques (fermentation alcoolique, trituration) de produits nobles de l’agriculture tels que oléagineux, céréales, plantes sucrières,
  • Ils entrent en compétition d’usage avec les filières alimentaires. Compétition soutenable avec les objectifs affichés pour 2010,
conclusions 2
CONCLUSIONS 2
  • Globalement il faut retenir que, même s’ils font l’objet de discussions polémiques, il présentent un intérêt environnemental et énergétique certain,
  • La récente augmentation du prix des matières premières (100% en six mois), supprime toute rentabilité des investissements actuellement engagés,
  • Pourtant les agro carburants de première génération sont le passage incontournable pour structurer la filière qui développera les carburants de seconde génération.
le m canisme r actionnel
Le mécanisme réactionnel

Si B- trop faible, pas de formation de RO-.

CH3OH / CH3O- pKa = 15

C2H5OH / C2H5O- pKa = 16

Mécanisme addition - élimination.

proc d membranaire de s paration eau alcool
Procédé membranaire de séparation eau- alcool

Procédé VAPERMA de séparation eau-alcool par membrane polymérique

ad