Document d'information sur l'éthanol
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 Introduction
et objectifs du développement de l'industrie de l'éthanol
Ce document offre des renseignements de base sur le potentiel de développement de
l'industrie de l'éthanol au Manitoba. Il décrit la production et la consommation
actuelles et possibles de l'éthanol au Manitoba, et expose les difficultés et les
obstacles qui entravent le développement de cette industrie. Ce document présente
également divers instruments stratégiques éventuels offerts au gouvernement pour
développer cette industrie.
Objectifs du développement de l'industrie de l'éthanol
Accroître le développement économique, surtout dans les régions
rurales du Manitoba.
Accroître les options de commercialisation pour les producteurs
céréaliers du Manitoba.
Accroître la production manitobaine d'alimentation animale protéinée
de haute qualité.
Réduire les importations de produits pétroliers raffinés.
Réduire les émissions qui portent atteinte à la qualité et à la
salubrité de l'air à l'échelon local, et réduire les émissions de gaz à effet de
serre liées aux véhicules à essence.
Description de l'éthanol et de ses utilisations
L'éthanol est un alcool sans eau à fort indice d'octane produit à
même les sucres fermentés ou les amidons transformés de produits renouvelables, tels
que le maïs, le blé, la paille ou les produits dérivés du bois. Il peut également
être produit à partir des déchets urbains.
L'éthanol utilisé comme carburant est traditionnellement utilisé
comme économiseur ou additif de l'essence.
En tant qu’économiseur de carburant, il sert souvent d'ingrédient
de mélange à des concentrations de 5 à 10 p. 100 dans l'essence qui crée un produit
dit gazohol.
En tant qu'additif, l'éthanol accroît l'indice d'octane de l'essence
et ajoute de l'oxygène qui diminue les émissions de monoxyde de carbone au cours de la
combustion.
L'éther méthyltertiobutylique (MTBE), produit pétrochimique
actuellement utilisé surtout aux États-Unis comme composé oxygéné de l'essence, est
en cours d'élimination progressive en Californie et dans les autres États américains à
cause des inquiétudes que suscite son effet sur les eaux souterraines. L'éthanol est
envisagé comme le substitut le plus logique du MTBE.
L'éthanol offre d'autres applications pour le carburant des
automobiles, tant actuellement que dans l'avenir.
Un mélange de 85 p. 100 d'éthanol et de 15 p. 100 d'essence (E85) peut
être utilisé dans certains véhicules préparés spécialement et dits véhicules
polycarburants.
Ces véhicules peuvent rouler avec 100 p. 100 d'essence ou jusqu'à 85
p. 100 d'éthanol, ou quelque mélange que ce soit des deux.
L'une des préoccupations majeures que suscite l'E85 est
l'approvisionnement de ce carburant. À l'échelon du commerce de détail, l'E85 exigerait
une unité de distribution prévue à cette fin et l'installation d'un réservoir
souterrain séparé. En dehors du Midwest américain, les installations
d'approvisionnement en carburant E85 sont quasi inexistantes.
Une autre préoccupation majeure est la tarification du produit. L'E85
est sensiblement plus coûteux que l'essence en termes de consommation.
Un mélange de diesel, d'éthanol (7,5 %) et d’additifs de
carburant connus sous le nom de E Diesel est en cours de démonstration à Winnipeg.
Les piles à combustible offrent une autre utilisation possible de
l'éthanol.
Les cellules à combustible fonctionnent en combinant l'hydrogène et
l'oxygène en une réaction chimique qui produit l'électricité pour les véhicules
électriques ou les sources stationnaires. Pour le moment, la source de combustible la
plus probable est l'hydrogène réformé à partir d'un combustible liquide ou gazeux à
bord du véhicule. Jusqu'à présent, on a surtout mis l'accent sur le gaz naturel, le
méthanol et l'essence comme sources de carburant. Toutefois, on pourrait également
utiliser l'éthanol.
Autres utilisations de l'éthanol à des fins autres que le carburant :
matière première pour la production de vinaigre de qualité alimentaire, d'extraits
alimentaires, de produits pharmaceutiques, de produits de beauté, de solvants et de
boissons.
Historique et sécurité de l'éthanol comme carburant automobile
Depuis le tout début de l'automobile, les alcools ont servi de
carburants automobiles. Lorsque l'essence est devenue facile d'accès et peu coûteuse,
toutefois, les marchés de l'éthanol utilisé comme carburant n'ont pas pris d'ampleur.
Avec la crise du pétrole dans les années 1970, l'éthanol s'est
établi plus solidement comme carburant de substitution. Divers pays ont lancé des
programmes nationaux pour promouvoir l'éthanol produit à l'échelon domestique.
Outre son utilisation comme économiseur de carburant, le mélange
d'éthanol et d'essence aux États-Unis est devenu partie intégrante des programmes
environnementaux, premièrement comme remonteur d'octane pour remplacer le plomb. Plus
récemment, l'éthanol a servi de composé oxygéné dans l'essence pour réduire les
émissions d'échappement des véhicules. Encore plus récemment, l'éthanol est vanté
comme un moyen de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Les mélanges d'éthanol et d'essence (à concurrence de 10 %
d'éthanol) sont couverts par une garantie de tout fabricant d'automobiles qui vend des
voitures en Amérique du Nord.
Les carburants comportant un mélange d'éthanol servent d'agents de
nettoyage pour assurer la propreté des systèmes d'alimentation par injection.
L'éthanol dans l'essence empêche la tuyauterie de carburant de geler
par temps froid.
Méthodes de production de l'éthanol
L'éthanol est communément produit par la fermentation de toute
biomasse présentant une teneur élevée en glucides, telle que le maïs ou le blé, selon
un procédé qui s'apparente au brassage de la bière.
Les objectifs de l'usine de transformation commerciale de la biomasse
sont les suivants : séparer la biomasse en trois composantes (cellulose et
hémicellulose, lignine et extractibles); transformer la cellulose et l'hémicellulose en
sucres; les fermenter; purifier le liquide de fermentation en produits.
Les divers procédés de transformation de la biomasse en éthanol
atteignent ces objectifs à l'aide de plusieurs techniques :
En transformant les céréales en éthanol, on recourt à deux méthodes
commerciales principales : mouture sèche et mouture humide.
Ces deux procédés comportent les mêmes étapes : préparation de la
matière première, fermentation de sucres simples, distillation du produit fermenté,
récupération de l'alcool et récupération des résidus non alcoolisés. La différence
entre les deux tient à la préparation de la matière pour la fermentation.
Dans la mouture sèche, le grain entier de la céréale subit le
procédé de production de l'éthanol. Les résidus solides qui contiennent des protéines
sont récupérés pour être utilisés comme aliments du bétail (drêches de
distillerie).
Dans la mouture humide, avant que l'amidon ne fermente au cours de la
production de l'éthanol, le grain de la céréale est d'abord séparé entre ses
composantes principales (l'huile, l'amidon, le gluten et la fibre). Toutes les composantes
principales sont transformées en produits à valeur ajoutée.
On peut également produire de l’éthanol avec des déchets
urbains, des résidus agricoles et forestiers, et des cultures énergétiques
spécifiques. On déploie actuellement de gros efforts scientifiques pour développer des
technologies rentables dans ce domaine.
Quatre technologies de transformation sont actuellement appliquées ou
en cours de développement pour transformer cette biomasse en éthanol.
La conversion de la cellulose d'acide concentré recourt à de l'acide
sulfurique concentré pour dissoudre et hydrolyser (décomposé par réaction chimique
avec l'eau) la cellulose dans les sucres qui sont alors mis en fermentation.
Arkenol recourra à la technologie de l'acide concentré dans son projet
d'usine de production d'éthanol à partir de la paille de riz à Sacramento, en
Californie. Masada Resources compte construire une usine de production d'éthanol à
partir de déchets solides municipaux dans Orange County, 'État de New York.
La conversion de la cellulose acide diluée hydrolyse l'hémicellulose
et la cellulose en deux étapes avant la fermentation.
Tembec, du Québec, exploite une usine de pâtes à papier au sulfite
qui recourt à l'hydrolyse de l'acide dilué pour dissoudre l'hémicellulose et la lignine
du bois et pour produire une pâte à papier de spécialité. Les sucres de l'hexose dans
les liqueurs bisulfitiques résiduelles sont fermentés pour produire l'éthanol.
L’hydrolyse de la cellulose par voie enzymatique permet de franchir
l’étape de l’hydrolyse à l’aide d’enzymes plutôt que d’acides.
L’hydrolyse enzymatique est le procédé associé à Iogen.
La fermentation des gaz de synthèse recourt à un procédé de
gazéification pour transformer la biomasse en gaz combustible. Ce biogaz est ensuite
transformé en éthanol à l’aide de bactéries anaérobies.
Bioresearch Engineering Inc., qui a mis au point une technologie de
fermentation des gaz de synthèse, compte piloter ce projet, ce qui marquera la première
étape vers la commercialisation.
Chacune de ces quatre technologies de transformation illustre le
développement de l’optique « bioraffinerie » de la production
d’éthanol.
La bioraffinerie s’avérera peut-être en fin de compte la formule
de transformation de la biomasse en éthanol la plus économique, parce que la fabrication
de co-produits d’une certaine valeur réduit le coût de production de
l’éthanol. Par exemple, on peut transformer l’hémicellulose dans la biomasse
en éthanol ou en substances chimiques, en pâte à papier ou en fibres. La lignine qui
reste de ce processus peut servir de combustible à haute énergie aux fins de production
d’électricité ou de vapeur. Les substances extractives sont source d’une
grande variété de produits de base et de produits chimiques de grande valeur.
Quelle que soit la formule finalement retenue pour la production
d’éthanol, la mouture sèche et la mouture humide des céréales sont actuellement
la seule source de production commerciale en Amérique du Nord rentable et répandue qui
ait fait ses preuves.
Problèmes
environnementaux liés à la production et à la consommation d’éthanol
- Les politiques et programmes environnementaux peuvent influer fortement sur le
développement de carburants de substitution.
- Problèmes liés à la production: eau, besoins en gaz naturel, odeurs, déchets.
- Des problèmes tels que la piètre qualité de l’air et les effets sur la santé
causés par un degré élevé de contaminants atmosphériques entraînent des changements
importants dans la composition des carburants partout en Amérique du Nord.
- Des problèmes nouveaux tels que le changement climatique et la ratification du
Protocole de Kyoto risquent de produire le même type d’effets sur les carburants de
substitution et sur la composition des carburants que l’ont fait les problèmes de
qualité de l’air dans le passé.
- L’utilisation de l’éthanol comme élément d’un mélange d’essence
diminuera les émissions de monoxyde de carbone et d’hydrocarbures non brûlés.
L’éthanol ajouté à l’essence (E10) augmente la teneur en oxygène du mélange
de carburant, ce qui permet une combustion plus complète et une réduction du monoxyde de
carbone évaluée à 25 ou 30 p. 100. La combustion plus complète du carburant réduit
également les émissions d’échappement d’hydrocarbures non brûlés.
- Cette réduction des hydrocarbures non brûlés est compensée par une augmentation des
gaz d’évaporation causée par une tolérance de 7 Kpa de la pression de vapeur Reid
pour l’essence mélangée à l’éthanol au Manitoba. D’après les données
limitées dont on dispose, il semble que les émissions totales nettes
d’hydrocarbures non brûlés pour le gazohol s’apparentent à celles de
l’essence ordinaire.
- L’utilisation de l’essence mélangée à l’éthanol augmente légèrement
les émissions d’oxyde d’azote à cause d’une teneur élevée en oxygène.
Toutefois, les émissions d’aldéhyde demeurent relativement faibles, et ce problème
est généralement corrigé par les convertisseurs catalytiques installés sur les
véhicules.
- D’autres émissions atmosphériques toxiques, dont le benzène, le 1-3 butadiène,
le toluène et le xylène sont réduites dans l’essence mélangée à
l’éthanol, comparativement à l’essence ordinaire.
- L’utilisation de l’essence mélangée à l’éthanol réduit également
les émissions de gaz à effet de serre. L’ampleur de la réduction de
l’émission dépend des méthodes d’exploitation agricole et de production de
l’éthanol.
- Dans le cas de l’éthanol à base de blé de l’usine de Minnedosa,
comparativement à l’essence en termes de litres, le dioxyde de carbone inhérent au
cycle de vie est censé être réduit de 40 p. 100
- L’éthanol produit à même les résidus agricoles tels que la paille de blé peut
réduire les émissions de dioxyde de carbone de 70 à 90 p. 100 par rapport à
l’essence. Comme le dioxyde de carbone libéré au cours de la combustion provient
surtout du dioxyde de carbone absorbé pendant la photosynthèse, une réduction nette des
émissions de dioxyde de carbone se produit lors du brûlage de l’éthanol,
comparativement à l’essence.
- Ces évaluations du dioxyde de carbone inhérent au cycle de vie tiennent compte des
éléments suivants :
- le dioxyde de carbone qui est absorbé au cours de la photosynthèse du plant de blé;
- le dioxyde de carbone qui est produit par la combustion du carburant lors de la récolte
et du transport du blé jusqu’à l’usine de transformation;
- le dioxyde de carbone qui est produit au cours de la fermentation;
- les émissions d’échappement de dioxyde de carbone des véhicules;
- le dioxyde de carbone produit par le brûlage de la paille (résidus agricoles).
Plus de précisions à la page 2 sur l’utilisation
des liens ci-dessus.
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Septembre 12, 2002 
