Plus de quatre milliards de tonnes de pétrole brut sont produites chaque année, et l'électricité du vent, les centrales solaires et hydroélectriques ne peuvent pas totalement supplanter les sources d'énergie fossiles. Au mieux, les énergies renouvelables pourraient couvrir l'énergie nécessaire pour alimenter toutes les voitures électriques et produire de l'hydrogène pour les véhicules à pile à combustible. Même à ce moment là, l'essence serait toujours nécessaire pour alimenter les moteurs à combustion, qui fonctionnera pendant des décennies à venir. La seule façon durable de rester mobile est de remplacer cette essence par des carburants alternatifs.

Scientifiques de l'Institut Fraunhofer pour la micro-ingénierie et les microsystèmes IMM, travailler avec douze groupes de recherche de sept pays dans le projet de l'UE BIOGO, ont développé une technique pour produire un tel biocarburant respectueux de l'environnement. Les ingrédients du nouveau carburant proviennent des forêts :« Les déchets de bois et les écorces d'arbres sont disponibles en grande quantité dans toute l'Europe mais, jusqu'à maintenant, ont tous été ignorés en tant que ressource. Cela en fait une matière première idéale, car ils n'ont pas besoin d'être spécialement cultivés et ne concurrenceront donc pas la production alimentaire, " explique le professeur Gunther Kolb de Fraunhofer IMM, qui a coordonné le projet de l'UE. Quoi de plus, l'utilisation de déchets de bois est climatiquement neutre, car sa conversion en carburant pour la combustion ne libère que du dioxyde de carbone que les arbres extrayaient auparavant de l'atmosphère au fur et à mesure de leur croissance. En d'autres termes, aucun gaz à effet de serre supplémentaire n'est libéré dans l'atmosphère. En plus de ça, le combustible peut être produit à partir de déchets de bois partout où poussent les arbres. Contrairement au pétrole, il n'a pas besoin d'être transporté d'abord de la source aux raffineries, puis aux stations-service. « Une composante importante du concept BIOGO est la production décentralisée, " dit Kolb. " Pour y parvenir, nous avons développé des unités de production mobiles qui peuvent être logées dans des conteneurs et installées là où elles sont nécessaires."

Unités de production mobiles

Un prototype de nouvelle usine de biocarburants se dresse dans la cour derrière l'Institut Fraunhofer. Les déchets de l'industrie du bois sont transformés dans le bidon blanc en essence de haute qualité.

"Le but du projet BIOGO était de développer une plante pouvant tenir dans un conteneur de 40 pieds avec des dimensions standard de 12 x 3 x 3 mètres, et qui pourrait accueillir toutes les étapes de procédure et de traitement, " c'est ainsi que Kolb explique le résultat de quatre années de recherche et de développement intensifs. " En même temps, nous devions rendre le processus de fabrication aussi respectueux de l'environnement et économe en ressources que possible.

Dans une première étape du processus, développé par la société italienne Spike Renewables, les déchets de bois sont chauffés pour former un noir, huile de pyrolyse visqueuse. Celui-ci peut être traité ultérieurement dans l'installation mobile. Les chambres de réaction à cet effet, appelés microréacteurs, ont été développés par des chercheurs de l'Institut Fraunhofer de Mayence. Le premier réacteur transforme l'huile de pyrolyse en gaz de synthèse par apport de chaleur, air, et vapeur. Ce gaz est utilisé pour produire du méthanol dans la deuxième étape. En extrayant l'oxygène, donne de l'essence synthétique. « Le défi était d'optimiser le processus afin d'obtenir un carburant chimiquement indiscernable de l'essence standard, " dit Kolb.

Les nanocatalyseurs économisent les ressources

Des catalyseurs sont nécessaires pour accélérer les réactions chimiques. Jusqu'à maintenant, de grandes quantités de métaux précieux et d'éléments des terres rares étaient nécessaires pour produire de tels catalyseurs. Dans le projet BIOGO, les scientifiques de Teer Coatings ont développé une méthode pour appliquer de minuscules amas de substances catalytiquement actives sur les surfaces. Cela produit des nanocatalyseurs hautes performances qui préservent les ressources.

La dernière étape nécessaire au développement de l'usine de production mobile consistait à intégrer l'ensemble de la technologie dans un conteneur capable de répondre à toutes les exigences de sécurité et de protection incendie. Les chercheurs de Fraunhofer et Microinnova, un partenaire autrichien du projet, a fourni l'expertise en ingénierie pour les usines. La technologie de conteneur EcoTrainer@ a été développée par la société Evonik. Le prototype a été conçu pour accueillir des réacteurs encore plus gros. Dans les années à venir, les équipes BIOGO envisagent de poursuivre le développement de la plante, dans le but de produire jusqu'à 1000 litres d'éco-carburant par jour.

Allons-nous voir l'essence disparaître des stations-service et être vendue dans les bois à côté des conteneurs ? « Cela dépendra des circonstances politiques, " dit Kolb. " Tant que le prix du pétrole reste à son niveau actuel, la nouvelle technologie ne pourra pas rivaliser. La question clé sera de savoir si nous, en Europe, voulons vraiment nous éloigner des matières premières fossiles et sommes prêts à exempter les éco-carburants de la taxation ou à subventionner leur production."

Grâce à BIOGO, l'expertise pour produire du carburant durable existe. Étant donné que le combustible à base de bois a les mêmes propriétés chimiques que l'essence standard, la nouvelle matière première peut soit être mélangée à de l'essence, soit la remplacer progressivement. En attendant, l'équipe de recherche de Mayence espère également utiliser les conteneurs décentralisés et flexibles pour d'autres applications :Les industries chimiques et pétrochimiques, par exemple, ont montré un grand intérêt pour le concept de mini-usine. Les entreprises chimiques pourraient utiliser des conteneurs pour rendre leurs processus plus flexibles et réagir plus rapidement aux besoins de leurs clients.