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8 Fév, 2024

La percée de la lignine ouvre la voie à un carburéacteur à coût compétitif et neutre en carbone

La percée de la lignine ouvre la voie à un carburéacteur à coût compétitif et neutre en carbone

Un moment décisif pour le carburant d’aviation durable

Un prétraitement simple et bon marché promet de réduire radicalement le prix du carburant d’aviation durable (SAF : Sustainable Aviation Fuel) fabriqué à partir de déchets de biomasse ligneuse – le rendant potentiellement compétitif par rapport au carburéacteur à base de combustibles fossiles, tout en réduisant les émissions jusqu’à 80 %.

Le SAF n’est pas une solution verte parfaite pour l’aviation – en fait, aucune solution parfaite n’existe à ce stade. L’utilisation de SAF à la place du carburéacteur produit toujours du dioxyde de carbone, mais il s’agit d’un carburant de plus grande pureté, produisant jusqu’à 3 % d’énergie en plus tout en brûlant plus proprement, avec des émissions de soufre et de particules considérablement réduites. Il élimine l’intégralité du coût des émissions liées aux processus d’extraction et de raffinage du pétrole, et en fonction de la matière première que vous utilisez, vous pouvez même obtenir un bilan carbone net négatif, le tout sans modifier vos moteurs à réaction.

Il se distingue du biocarburant dans la mesure où le SAF de deuxième génération n’utilise pas de maïs, de canne à sucre, de soja ou d’autres cultures vivrières. C’est un gaspillage odieux de terre et d’eau. Au lieu de cela, des matières premières telles que les résidus de bois provenant des opérations de broyage, la bagasse de canne à sucre, les tiges de maïs et d’autres déchets abondants et bon marché sont utilisés.

Le problème, selon les chercheurs de l’UC Riverside, est la lignine, un composant structurel clé des cellules végétales. Solide et résiliente, la lignine donne aux arbres leur force et rend également difficile l’extraction du carbone pour le combustible de la biomasse, en particulier lorsqu’il s’agit de bois les plus durs. En effet, de nombreuses opérations choisissent de simplement brûler la lignine pour produire de la chaleur et de l’électricité, un processus qui est économiquement logique, mais qui semble absolument banal d’un point de vue environnemental.

Charles Kai, professeur de recherche associé, avec le réacteur CELF de 75 l nouvellement installé qui sera utilisé dans le projet de mise à l’échelle de la technologie de bioraffinerie CELF

L’équipe d’UC Riverside a cependant développé un prétraitement qui change considérablement l’équation. En ajoutant du tétrahydrofurane (THF) à l’eau et à l’acide dilué pendant le prétraitement de la biomasse, l’équipe a découvert qu’il était possible d’augmenter considérablement l’efficacité globale, tout en générant du carburant à partir de la lignine présente dans la biomasse ainsi que des sucres.

Le résultat : beaucoup plus d’avantages pour l’aviation par rapport au coût des déchets de biomasse. En utilisant la tige de maïs, vous obtenez jusqu’à 18 % de carburant en plus, allant d’environ 167 L d’équivalent essence par tonne sèche de matière première jusqu’à 196 L par tonne en utilisant le prétraitement THF. En passant au bois de peuplier plus résistant, avec sa teneur plus élevée en lignine, le rendement est remarquable de 287 L d’équivalent essence par tonne de matière première sèche, soit près de deux fois plus que ce que le procédé conventionnel extrait des tiges de maïs.

Et cerise sur le gâteau, le produit chimique de prétraitement du THF est bon marché et particulièrement facile à se procurer, car il peut être fabriqué à partir des mêmes sucres de biomasse que ceux que les opérations SAF traitent déjà.

Alors, quel est le résultat final ? Eh bien, GlobalAir cite le prix moyen du Jet-A aux États-Unis à 1,7 $ par litre et le prix moyen du SAF à 2.44 $ le litre au moment de la rédaction de cet article. L’équipe de l’UC Riverside calcule un coût de production aussi bas que 0.82 $ par litre pour son processus de production CELF (fractionnement lignocellulosique amélioré par co-solvant).

Cela signifie-t-il un carburéacteur 80 % plus propre à la moitié du prix du carburéacteur ordinaire ? Non; le coût de production ne tient pas compte du transport, de la logistique, des coûts commerciaux ou des bénéfices, et les prix des combustibles fossiles bénéficient toujours d’économies d’échelle massives. L’ AIE a estimé le coût de production d’un litre de carburéacteur à base de combustible fossile entre 0.3 et 0.8 dollar en novembre 2021, lorsque ce produit très volatil se vendait à 0.57 dollar le litre selon Index Mundi . Sans oublier qu’il existe divers crédits pour les biocarburants et ainsi de suite à prendre en compte, il est donc difficile de déterminer quel pourrait être l’effet final sur le prix.

Mais s’il fait ce qu’il promet, ce développement permet clairement une meilleure utilisation des déchets de bois et devrait réduire considérablement le prix du SAF. Et comme le prix constitue le principal obstacle à l’adoption, cela pourrait constituer un énorme pas en avant pour le transport durable.

« J’ai commencé ce travail il y a plus de dix ans parce que je voulais avoir un impact », a déclaré dans un communiqué de presse le professeur de recherche associé Charles Kai, chef de l’équipe Riverside. « Je voulais trouver une alternative viable aux combustibles fossiles et à mon mes collègues et moi l’avons fait. Grâce au CELF, nous avons montré qu’il est possible de créer des carburants rentables à partir de la biomasse et de la lignine et de contribuer à réduire notre contribution aux émissions de carbone dans l’atmosphère.

« L’utilisation de la lignine est la porte d’entrée pour produire ce que vous voulez à partir de la biomasse de la manière la plus économique et la plus respectueuse de l’environnement possible », poursuit-il. « Concevoir un procédé capable de mieux utiliser à la fois la lignine et les sucres présents dans la biomasse est l’un des défis techniques les plus passionnants dans ce domaine. »

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/ee/d3ee02532b

https://news.ucr.edu/articles/2024/02/07/inexpensive-carbon-neutral-biofuels-are-finally-possible