En 2006, les États-Unis ont consommé en moyenne près de 20,6 millions de barils de pétrole par jour, soit l'équivalent de plus de 865 millions de gallons de pétrole [source :Energy Information Administration]. L'huile alimente votre voiture lors d'un voyage à l'épicerie. Il aide l'industrie à se développer et favorise les avancées technologiques en science et en médecine. Cela crée également une richesse considérable :l'économie mondiale repose en grande partie sur le forage, le raffinage, le transport et la distribution de pétrole.
Mais le pétrole est une ressource finie produite à partir des restes fossilisés d'anciennes plantes et animaux marins. Il faut au moins 10 millions d'années pour que les restes fossilisés deviennent du pétrole brut, et les gens utilisent le pétrole beaucoup plus rapidement qu'il n'est créé. Finalement, la production de pétrole atteindra un pic et nous commencerons à en manquer. Certains estiment que ce pic s'est déjà produit; d'autres le voient se produire dans un avenir proche. Quoi qu'il en soit, la plupart des gens croient que nous sommes au milieu d'une crise énergétique imminente. Après tout, le pétrole joue un si grand rôle dans l'activité humaine quotidienne. Que se passe-t-il lorsque nous manquons de pétrole ?
Le secteur de l'énergie dépense des milliards dans la recherche d'alternatives à l'essence. Mais la prochaine source d'énergie doit faire plus que simplement alimenter le monde en électricité. Avec les préoccupations croissantes concernant les gaz à effet de serre (GES) des combustibles fossiles conduisant au réchauffement climatique, le prochain combustible doit également être propre. Il doit être abordable et contribuer à soutenir l'économie.
La prochaine génération de carburants doit arriver rapidement, pour aider les gens à passer du pétrole. Après tout, le monde ne peut pas s'arrêter pendant une décennie ou deux pendant que le prochain carburant est développé et mis en œuvre.
Tout cela réuni ressemble à une liste impossible de demandes sur n'importe quelle source de carburant. C'est pourquoi il est si surprenant qu'après quelques années de recherche, une source d'énergie qui semble remplir toutes ces obligations émerge.
Éthanol (alcool éthylique) est une forme de carburant dérivé des glucides complexes des plantes. Depuis des décennies, les chercheurs sont conscients de son potentiel en tant que carburant. Mais le processus pour produire de l'éthanol à moindre coût et efficacement a été insaisissable - jusqu'à présent, disent certains scientifiques.
Une herbe à croissance rapide connue sous le nom de panic raide peut être trouvé aux États-Unis, au Canada, en Amérique centrale et du Sud et dans certaines parties de l'Afrique. Et, s'il continue à montrer le genre de promesses qu'il fait maintenant, c'est peut-être ce que vous utiliserez pour alimenter votre voiture dans les 20 prochaines années. Alors, comment l'herbe peut-elle devenir du carburant ? Lisez la page suivante pour en savoir plus sur les prévisions d'ensoleillement pour le panic raide en réponse à la crise énergétique imminente.
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Recherche de sources de carburants biologiques -- biocarburants - a inclus tout, de la graisse de poulet aux copeaux de bois. Mais le traitement de la plupart d'entre eux donne un faible rapport d'énergie nette -- la quantité d'énergie que chaque unité émet n'est pas beaucoup plus que l'énergie mise dans sa production. Le coût a également été un problème :les techniques d'extraction des carburants à partir des ressources végétales et animales sont actuellement coûteuses, ce qui se répercuterait à la pompe à carburant. Mais plus les chercheurs calculent les chiffres sur le panic raide, plus il ressemble à un bon candidat pour une source de carburant alternative.
Le panic raide est une espèce vivace indigène des Amériques. Il pousse rapidement et facilement dans les plaines. C'est une espèce dure et robuste - dans certains cas, elle est considérée comme envahissante. Une étude de trois ans dans le Dakota du Nord publiée en 2005 a montré que, lorsqu'elles sont laissées seules, certaines variétés d'herbe peuvent produire un rendement moyen de plus de sept tonnes de biomasse -- le matériel végétal récolté -- par acre, en fonction des précipitations et du type de sol [source :U.S. Department of Agriculture].
L'herbe est également résistante à la sécheresse et nécessite peu ou pas d'engrais. Cela signifie qu'il nécessite moins de combustible fossile dépensé pour la production. Les tracteurs utilisés pour épandre les engrais et alimenter les pompes qui irriguent les champs nécessitent des combustibles fossiles. Moins d'irrigation et moins d'engrais signifie donc moins d'apport énergétique, ce qui signifie moins de coûts et moins d'émissions de gaz à effet de serre. De plus, les partisans du panic raide affirment que le carburant produit à partir de la plante rendrait les États-Unis plus sûrs et indépendants, car il pourrait être cultivé en Amérique plutôt qu'importé d'autres pays.
Le carburant produit à partir de la matière première du panic raide -- la matière première utilisée pour produire un carburant distillé -- est l'éthanol cellulosique . Ce carburant alcoolisé est créé par un processus chimique de décomposition de la cellulose -- la structure qui compose les parois cellulaires de la plante. Une fois que la cellulose est décomposée en ses composants de base, la levure est ajoutée et elle est fermentée en alcool. Une fois raffiné, l'éthanol produit peut être utilisé comme carburant.
Plus il y a de cellulose disponible pour l'extraction d'une plante, plus elle devient précieuse comme source d'éthanol. Et le panic raide contient beaucoup de cellulose. Environ 70 % de la plante est composée de ces glucides complexes [source :BioCycle]. Encore mieux, la lignine - un sous-produit créé lorsque l'eau est éliminée de la cellulose - s'est révélé prometteur pour être utilisé comme carburant pour alimenter les usines de production d'éthanol. Si la lignine peut être exploitée, cela pourrait rendre le traitement de l'éthanol autonome.
En commençant par la production d'engrais utilisé pour faire pousser l'herbe et en terminant par le transport pour la distribution d'éthanol, Michael Wang, chercheur au Laboratoire national d'Argonne, a calculé le rapport énergétique du panic raide. Il a découvert que chaque unité d'énergie mise dans la production d'éthanol cellulosique à partir du panic raide créait 10 fois la production d'énergie. C'est beaucoup plus élevé que l'éthanol dérivé du maïs. En revanche, l'essence a un rapport énergétique de 1 à 0,81, ce qui signifie qu'elle nécessite plus d'énergie pour produire qu'elle n'en produit. Wang a également découvert que l'éthanol de panic raide peut nécessiter 70 % de combustibles fossiles en moins pour être produit que l'essence et l'éthanol E85 -- un mélange de 85 % d'éthanol et de 15 % d'essence -- émet 86 % moins de GES que l'essence. [source :Wang].
Cela ressemble à du switchgrass en tant que carburant alternatif qui a tout pour plaire. Alors, quel est le retard ? Le processus de raffinage semble simple, et en fait il l'est, relativement parlant. Mais la fabrication d'éthanol à partir de panic raide est confrontée à certains défis. Lisez la page suivante sur la difficulté de distiller l'éthanol à partir du panic raide.
Bien qu'il devienne de plus en plus clair avec la publication de chaque nouvelle étude sur le panic raide que la plante pourrait jouer un rôle important dans le futur soulagement énergétique, le mot "futur" est essentiel. Actuellement, le processus d'extraction de la cellulose de la plante s'avère difficile et coûteux.
La cellulose dérivée de matériel végétal est produite par une variété d'enzymes , selon le type de matériel végétal utilisé. Ces catalyseurs se nourrissent de glucides complexes, comme les sucres, et expulsent la cellulose et le dioxyde de carbone en tant que déchets dans le processus. Ces enzymes sont cependant chères, environ 20 cents pour chaque gallon d'éthanol purifié [source :Federal Trade Commission]. De plus, le processus de fermentation de la cellulose avec de la levure nécessite une enzyme différente, ce qui augmente encore les coûts. En 2006, le généticien des plantes Albert Kausch a déclaré qu'avec les méthodes de culture et de production actuelles, le coût par gallon d'éthanol cellulosique serait de 2,70 $. C'est toujours moins cher que l'essence, mais Kausch pense qu'il pourrait être ramené à environ 1 $ le gallon [source :Newswise]. L'un des moyens d'obtenir cette réduction spectaculaire des coûts consiste à développer des enzymes moins chères et à trouver une seule enzyme capable à la fois de décomposer la cellulose et de fermenter l'éthanol.
L'un des autres problèmes auxquels fait face l'éthanol est de l'acheminer des raffineries vers les stations-service. L'éthanol est très corrosif et ne peut pas être expédié par pipeline comme le pétrole et le pétrole. Cela signifie qu'il doit être transporté par camions, ce qui à la fois augmente les coûts de production et réduit le ratio énergétique, car les gros camions-citernes ont besoin de plus de combustibles fossiles pour transporter l'éthanol à distribuer.
Michael Wang, du Laboratoire national d'Argonne, explique à HowStuffWorks que le défi de la distribution d'éthanol pourrait, en partie, être surmonté en utilisant des systèmes ferroviaires pour le transporter aussi loin que possible. "Lorsque vous le raffinez dans le Midwest et que vous le transportez vers l'Ouest, le transport est un problème", dit-il. "Vous auriez dû utiliser le rail. Mais lors du transport sur de courtes distances, cela ne fait pas beaucoup de différence [au rapport énergétique net]."
L'autre problème auquel l'éthanol de panic raide est actuellement confronté est la quantité de terres disponibles pour sa culture. Une analyse de l'Université du Tennessee a conclu que les États-Unis pourraient produire un total de 153 millions de tonnes sèches de panic raide et de résidus de culture - ce qui reste après la récolte et la production agricoles, comme les tiges et les graines - chaque année comme matière première pour l'éthanol. Ses chiffres montrent que cela se traduirait par une réduction de 5,3 % de la consommation annuelle d'essence aux États-Unis - bien moins que prévu, et bien moins que les 35 milliards de gallons de carburant renouvelable que le président George W. Bush a demandé d'ici 2017 dans son rapport de 2006. Discours sur l'état de l'Union.
Comme la recherche sur les enzymes, la technologie pourrait également surmonter cet obstacle. Jason Grumet de la Commission nationale sur la politique énergétique (NCEP) suggère de développer des souches de panic raide qui pourraient augmenter les rendements en tonnes par acre, augmenter l'efficacité de la production d'éthanol d'un tiers et doubler l'efficacité énergétique de tous les véhicules en Amérique [source :Sénat américain].
L'argent est certainement là pour surmonter ces obstacles. Les sociétés énergétiques et les conglomérats de recherche sur les cultures injectent de l'argent dans les installations d'éthanol cellulosique. BP Amoco PLC a donné à l'Université de Californie - Berkley et à l'Université de l'Illinois - Champaign 500 millions de dollars pour financer un centre de recherche. Chevron Corporation a donné à l'Université de Californie - Davis 25 millions de dollars et au Georgia Institute of Technology 12 millions de dollars. Et le laboratoire national d'Oak Ridge a reçu 125 millions de dollars du département américain de l'énergie pour la recherche sur l'éthanol cellulosique [source :DeMonte]. Pourtant, de nombreuses entreprises se tournent vers le gouvernement des États-Unis pour aider à favoriser la recherche et le développement en offrant des garanties d'investissement et des allégements fiscaux aux financiers qui misent sur la technologie cellulosique.
Avec la somme d'argent investie dans la recherche sur l'éthanol cellulosique et la possibilité que d'autres soient en route -- sans parler de l'enthousiasme et du soutien du public -- il est difficile de ne pas imaginer que d'ici quelques décennies seulement, l'éthanol à base de panic raide se remplira nos voitures. Mais le panic raide a aussi ses sceptiques. Certains pensent que l'herbe n'est pas à la hauteur des attentes, et d'autres craignent les conséquences si c'est le cas. En savoir plus sur les sceptiques des biocarburants à la page suivante.
La concurrence est serrée entre le maïs et le panic raide qui serviront de matière première pour la production future d'éthanol. Parce que certaines régions qui cultivent du maïs ne peuvent pas cultiver de panic raide, et vice versa, de nombreuses régions ont un intérêt direct dans l'issue du débat sur les carburants alternatifs. D'après des recherches sur les coûts de production, les ratios énergétiques et les émissions de GES, il semble que l'éthanol à base de maïs ne peut tout simplement pas rivaliser avec l'éthanol fabriqué à partir de panic raide.
Mais alors que l'éthanol fabriqué à partir des deux cultures est similaire à bien des égards, le processus par lequel le panic raide est transformé en carburant en fait le choix supérieur pour de nombreux chercheurs, politiciens et militants. La production d'éthanol de maïs, par exemple, utilise uniquement le grain (ce que vous mangez) pour produire de l'éthanol. Le reste est rejeté -- même si, ironiquement, les résidus de culture peuvent être utilisés dans la production d'éthanol cellulosique.
Un autre avantage du panic raide par rapport au maïs est la quantité et le type de terrain dont il a besoin. Dans l'Iowa - un État avec un sol supérieur à la moyenne - le rendement moyen des cultures était d'environ 4,8 tonnes par acre en 2005. L'étude du Dakota du Nord de 2005, mentionnée précédemment, a montré un rendement d'environ sept tonnes de panic raide par acre. Et le panic raide n'a pas besoin du meilleur sol pour bien pousser. Il peut être cultivé sur des terres actuellement non utilisées pour les cultures.
Un rapport produit par le laboratoire national d'Oak Ridge a conclu que pour alimenter la moitié des véhicules sur la route aux États-Unis aujourd'hui avec de l'éthanol, il faudrait 180 millions d'acres de terrain pour faire pousser du panic raide. Cela représente 40 % des terres déjà utilisées pour l'agriculture en Amérique [source :Sénat américain].
Mais Jason Grumet du NCEP estime qu'avec des "progrès constants mais non remarquables" dans la recherche et le développement, nous pourrions réduire la quantité de terres nécessaires pour produire autant d'éthanol à 30 millions d'acres en 20 à 30 ans. Grumet mentionne que c'est à peu près le montant de la superficie dans le Programme de réserve de conservation (CRP), un programme fédéral qui rémunère les agriculteurs pour qu'ils mettent des terres en jachère afin de réduire l'impact environnemental de l'agriculture [source :Sénat américain].
Grumet n'est pas la seule personne à laisser entendre que le panic raide pourrait être cultivé sur des terres marginales. Après tout, il a été démontré qu'il améliore le sol où il est planté, et les terres CRP pourraient en bénéficier en même temps que la matière première est cultivée pour la production d'éthanol. Mais tout le monde ne croit pas que la production industrielle de panic raide est la meilleure utilisation des terres CRP. Les sceptiques soutiennent que la plupart des terres inscrites au programme de réserve de conservation sont mises de côté parce que le sol ne produira pas de cultures de haute qualité. Si le panic raide devient la prochaine source de carburant et que les grandes entreprises injectent de grosses sommes d'argent dans sa production, ces critiques affirment que ces mêmes entreprises voudront le rendement le plus élevé possible. Cela serait mieux réalisé en utilisant les meilleures terres disponibles. Ce qui signifie que certaines terres arables passeraient de la production alimentaire à la production d'énergie.
Nous utilisons une petite partie des cultures vivrières comme carburant aujourd'hui. Si nous en venons à compter sur les biocarburants comme source d'énergie, l'énergie et la nourriture peuvent entrer en concurrence directe pour les ressources, en particulier la terre.
Cela inquiète certains, dont le Dr Eric Holt-Gimenez, de l'Institute for Food and Development Policy. Lorsque les prix du carburant augmentent, les prix des denrées alimentaires augmentent également, en raison de l'augmentation des coûts de production et de transport. Holt-Gimenez soutient que si la nourriture et l'énergie se disputent les terres, les prix des denrées alimentaires peuvent avoir un effet réciproque sur les prix de l'énergie. De plus, il dit que les programmes d'excédents alimentaires pour les pays affamés pourraient se tarir puisque les excédents alimentaires pourraient être utilisés comme biomasse pour l'éthanol [source :Holt-Gimenez].
L'éthanol cellulosique suscite également d'autres préoccupations. Certains pensent que les affirmations de son potentiel sont trop roses, sur la base d'études qui démontrent que l'éthanol cellulosique n'a pas le rapport énergétique que d'autres études prétendent. Mais ces études sont moins nombreuses - et reçoivent beaucoup moins d'attention - que celles qui démontrent le potentiel du panic raide. Et si le financement et l'opinion publique sont des indicateurs de progrès, il semble que l'éthanol à base de panic raide soit un succès.
Pour plus d'informations sur les biocarburants, l'énergie et des sujets connexes, lisez la page suivante.
