Une production de biocarburants qui remet en cause la critique concernant les changements indirects d’affectation des sols
Les activités humaines ont accumulé des éléments toxiques (notamment des métaux lourds) et divers contaminants organiques dans les sols. Parmi ces activités citons l’utilisation sur le long terme d’eau d’irrigation contaminée, d’engrais, de pesticides et d’amendements (des matières organiques ajoutées pour améliorer les conditions du sol), ainsi que l’exploitation minière. Près de 2,8 millions de sites sont actuellement contaminés dans l’UE-28, dont beaucoup demeurent inexploités. Parallèlement, les biocarburants sont désormais indispensables pour décarboniser les transports, bien qu’ils fassent l’objet de nombreuses critiques, principalement en raison de l’utilisation de terres arables pour la production de matières premières (appelé changement indirect d’affectation des sols ou CASI). Le projet CERESiS, financé par l’UE, propose une solution gagnant-gagnant qui consiste à cultiver des plantes énergétiques qui facilitent la décontamination des sols par la phytoremédiation et le phytomanagement et à les exploiter pour produire des biocarburants propres. À long terme, cela permettra d’augmenter les terres disponibles pour l’agriculture tout en produisant des biocarburants non-CASI.
Des espèces de biomasse à haut rendement pour la phytoremédiation
CERESiS a concentré ses recherches sur les graminées pérennes et les espèces ligneuses à forte productivité de biomasse et à faible niveau d’absorption de la pollution du sol. Cette stratégie permet de déployer des processus efficaces et rentables à grande échelle tout en facilitant le traitement et la conversion de la biomasse. «Le haut rendement de ces cultures énergétiques, combiné à leur capacité à éliminer les contaminants du sol, encourage les agriculteurs à les planter», fait remarquer le coordinateur de CERESiS, Athanasios Rentizelas, de l’université technique nationale d’Athènes. Qui plus est, l’implantation de cultures énergétiques sur des terres hautement contaminées permet de fixer les contaminants sur place et d’empêcher leur propagation.
Des méthodes de conversion et de séparation des contaminants
CERESiS a adapté et optimisé deux méthodes de conversion thermochimique pour produire un biocarburant propre à partir de matières premières contaminées, tout en récupérant les contaminants. La gazéification en eau supercritique (SCWG pour supercritical water gasification) produit un gaz qui peut être reformé en biocarburants liquides. Sa compatibilité avec le traitement de la biomasse humide, qui élimine le processus de pré-séchage coûteux et énergivore, est l’un de ses principaux avantages. «Nous avons modifié la SCWG de manière à ce qu’elle recycle son flux d’effluents de traitement, ce qui a permis de considérablement réduire ses besoins en eau», ajoute Athanasios Rentizelas. La pyrolyse rapide est une technologie éprouvée qui produit des précurseurs de biocarburants liquides (bio-huiles). Ses coûts d’investissement et d’exploitation relativement faibles en font une technique bien adaptée aux petits volumes de production et elle produit du biocharbon, un sous-produit qui connaît plusieurs applications, notamment en tant qu’amendement pour les sols et dans le traitement des métaux. CERESiS a également développé et démontré des technologies de séparation pour éliminer les contaminants présents dans les produits de conversion. L’absorption de gaz par membrane a éliminé les gaz acides des effluents gazeux de la SCWG. L’électrocoagulation-flottation et l’oxydation électrochimique ont éliminé les métaux lourds des eaux usées de la SCWG. Enfin, la microfiltration a éliminé les particules de charbon contaminées des bio-huiles.
Un outil en ligne gratuit pour soutenir les décisions d’investissement en phase de démarrage
Le système d’aide à la décision compte parmi les résultats les plus importants. Les cultivateurs et les producteurs de biocarburants peuvent évaluer les combinaisons de biomasse et de technologies de conversion et déterminer les types de biomasse adaptés à un lieu et à un profil de contamination donnés. «Dans certains cas, l’établissement d’une chaîne de valeur pour la production de biocarburants à partir de terres contaminées peut être financièrement viable même sans considérer les avantages de la décontamination des terres, pour peu que l’échelle soit suffisamment grande et que des espèces de biomasse à haut rendement soient utilisées», explique Athanasios Rentizelas. CERESiS a fait une découverte surprenante qui a des répercussions sur la gestion de la biomasse contaminée: dans les cas de sols fortement contaminés, la majeure partie de la contamination des plantes se fait sur celles-ci plutôt qu’en leur sein, sous forme de poussières. CERESiS a dès lors proposé une solution efficace et durable pour l’énergie et l’environnement, basée sur des cultures énergétiques capables de phytoremédiation et des technologies permettant de les traiter et d’éliminer leurs contaminants afin de produire des biocarburants propres.
Mots‑clés
CERESiS, énergie, biomasse, sol, contaminants, biocarburants, cultures énergétiques, SCWG, matières premières pour biocarburants, phytoremédiation, CASI, métaux lourds
