Enseignement 2023-2024 : La transition énergétique : aujourd’hui et demain (II)
Séminaire du 17 janvier 2024 : Transformer nos déchets de biomasse en produits d’intérêt : quelles sont les opportunités et les limites d’une telle approche ?
Intervenant : François Jérome, Directeur de recherche au CNRS, Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers
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Chaire Chimie des processus biologiques
Professeur : Marc Fontecave
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[Musique] [Musique] bien bonjour à tous et à tous tout d’abord un grand merci à à Marc pour l’invitation c’est un grand plaisir d’être ici hein dans un lieu quand même scientifiquement historiquement impressionnant donc je suis extrêmement honoré d’être d’être aujourd’hui parmi vous donc je viens de de Poitiers hein
Je pense que vous connaissez Poitiers je l’ai localisé sur la carte bon on est dans alors juste pour la petite boutade quand même il faut savoir alors je suis pas originaire de Poitier à la base et que Poitier est quand même la troisème plus vieille université de France après
La Sorbonne et celle de Montpellier donc ça la petite publicité aussi un petit peu pour l’université de Poitier donc je tiens à m’excuser parce que je savais pas trop sur l’auditoire donc j’ai laissé des diapos en anglais mais vous verrez il y a pas il y a pas beaucoup de
Texte c’est très très imagé donc si ça pose problème surt hésitez pas à m’interrompre et puis j’ai je suis parti de choses très générales puis tranquillement on va aller un petit peu plus dans la partie un petit peu plus scientifique et ça va être très très complémentaire en fait de ce qu’a
Présenté Marc on est à peu près sur la la la la même ligne directrice donc ça va être extrêmement intéressant de de discuter donc aujourd’hui on va discuter un petit peu des des déchets quelle est un petit peu la part des déchets dans notre société qu’est-ce qu’on peut faire
Quelles sont surtout aussi les les limites d’utilisation de ces déchets je vais parler un petit peu de l’énergie mais pas trop parce que vous l’aurez bien compris qu’en fait en terme de d’approvisionnement en terme de déchets de biomasse bah pour faire de l’énergie c’est pas évident donc je vais passer
Assez vite sur l’énergie pour ensuite basculer plutôt sur la partie chimie alors je vais pas vous convaincre pour commencer que que l’homme a un impact quand même assez important sur sur la planète que ce soit à gauche sur les en terme déémissions de de de de gaz
À effet de serre avec les problèmes de réchauffement climatique dont on fait face aujourd’hui tout ce qui est impact environnemental et aujourd’hui d’ailleurs on est rentré dans dans une air que l’on appelle l’anthropocè c’est-à-dire siner à partir de laquelle l’homme a un impact direct sur donc les
Périodes géologiques de la terre et je vais vous donner tout à l’heure quelques petits chiffres qui vont probablement vous vous illustrer ça un petit peu plus en détail alors est-ce que c’est la fin euh bien évidemment non euh c’est plutôt le début de de de de quelque chose de
Nouveau et vous avez euh deux manières de penser pour les générations futures soit on écoute un petit peu ce qui se dit et on suit un petit peu des idées un petit peu extrémiste on se dit ben on se débarrasse de l’industrie chimique plus du tout de chimie et à ce moment-là ça
Va être très compliqué parce qu’à quoi va ressembler le monde bah probablement à ça c’est-à-dire qu’on va avoir une régression assez importante de la de la société est-ce que c’est vers là où on veut aller bien évidemment non c’est plutôt l’autre option qu’on va euh regarder c’est essayer de bah de voir
Est-ce qu’on peut repenser un petit peu différemment à les modes de production on parle de la chimie hein laal chimie dans le casre d’un développement durable n’est qu’un des acteurs c’est à la base un problème sociétal mais au moins dans le domaine de la chimie est-ce qu’on peut repenser
Les procédés revoir les choses un petit peu différemment et enfin de en fin de de de conférence de cours vous verrez quelques technologies alors un peu plus exploratoire mais qui vous montre un petit peu le potentiel de rupture et comment on change un petit peu la la manière notamment pour activer un
Substrat donc si on veut faire ça euh le premier objectif bien évidemment c’est de faire progresser la société il est pas question d’ d’un retour en arrière et pour y arriver bien il y a quatre piliers qui sont essentiels le premier c’est la performance c’est-à-dire que vous devez faire progresser euh une
Application toujours dans ce souci de faire progresser donc la société et bien évidemment prendre en compte tout ce qui est impact sociétal euh impact environnemental et on est aussi dans une société euh qui aime bien un retour financier et donc il y a pas de projet
S’il y a pas de profit donc c’est quelque chose qu’il faut aussi euh prendre en compte alors aujourd’hui comme l’a dit Marc vous entendez beaucoup parler de décarbonation alors complètement en phase avec Marc c’est un terme je pense qu’il faut bannir du langage c’est un mensonge he la chimie elle est et elle
Restera très probablement carboné je pense qu’on parle plus de défossilisation de la société et vous avez plusieurs options aujourd’hui qui sont poussées notamment en France hein vous avez tout ce qui est la capture du CO2 avec des technologies aujourd’hui qui deviennentconom économiquement pardon intéressantes par exemple on va
Utiliser des unités de de de capture du CO2 sur des des sites industriels émetteurs de CO2 par exemple des assyries il y en a un par exemple qui est en train de se monter à dkererc sur le site d’arceleur myal ce CO2 ensuite soit vous pouvez l’enfouir c’est
Aujourd’hui la Une des une des possibilités l’autre possibilité c’est de convertir ce CO2 pour faire soit faire des carburants des produits sachant qu’évidemment l’impact de cette transformation sur les émissions globales de CO2 c’est c’est c’est c’est c’est une goutte d’eau he la deuxième option c’est tout ce qui est
Électrification Marc on a parler un petit peu de de la société avec l’éolien le solaire notamment qui pousse beaucoup en ce moment tout ce qui va être économie circulaire c’est-à-dire recycler recycler repousser le stade ultime ou finalement la la fin de vie de la molécule et bien c’est
C’est d’être brûlé et puis et bien vous avez deux autres options c’est l’utilisation de la biomasse et des déchets de biomasse donc je vais vous parler un petit peu plus en détail et surtout je voudrais vous montrer comment l’utilisation de cette biomasse et bien nécessite derrière et cétait un petit
Peu dans les conclusions de de marque tout à l’heure d’aller repenser bien des nouvelles technologies qui vont être plus efficace en terme de en terme de de consommation d’eau en terme d’énergie en terme d’atomees et cetera et cetera et vous allez voir que c’est quand même relativement compliqué effectivement
Tout n’est pas aussi beau en fait avec la biomasse comme on veut souvent le le laisser penser alors pourquoi s’intéresser au déchets ben c’est un petit peu résumé sur cette diapositive qu’est-ce que vous montre cette diapositive vous avez ici la en terraton la la la la masse de de
D’objets que qui sont fabriqués si on regarde la la terre elle produit annuellement et bien c’est à peu près stable 1,2 teratones de biomasse alors même définition que marque tout à l’heure un biomasse et règne animal plus végétal et puis ici vous avez la masse cumulée d’objets qui sont fabriqués par
L’homme alors ça peut être des roues des des bâtiments des métaux et cetera et cetera et on voit qu’au fur à mesure des années bien la masse cumulée d’objets augmente augmente et là on est un point de bascule o finalement en masse et bien l’homme produit plus d’objets que la
Terre ne peut produire finalement de de biomasse alors juste pour vous illustrer ça on peut regarder bien c’est estimé à peu près biomasse animale est estimé à peu près son poids à 4 gatonnes et jusqu’en 2020 on a produit déjà en cumulé 8 goatonnes de plastique et puis
On peut continuer comme ça les arbres et les arbustes c’est à peu près 9 gatonnes et en terme de de bâtiment de route et cetera on a déjà produit 1100 g tonnes alors que l’homme finalement ne représente que 0,01 % en poids de cette biomasse donc vous voyez l’impact
Extrêmement important que l’homme a sur la planète alors le message derrière derrière cette diapositive il est le suivant c’est que finalement au jour d’aujourd’hui plutôt que d’aller chercher nos matières premières dans les ressources terrestres bah il devient peut-être assez judicieux d’aller regarder les ressources ben cette fois-ci dans nos propres déchets
Et on va voir un petit peu ce que ce que ce que l’on peut faire alors dans les déchets on est lié évidemment à la biomasse pour faire la continuité de de la présentation et le cours de de marque tout à l’heure et on a on va s’intéresser ici principalement fa pas
Parler des algues on va principalement parler de biomasse terrestre et on va considérer comme l’a dit Marc deux types de biomasse des biomasses qui sont comestibles qui vont plutôt être des huiles et des biomasses qui sont non comestibles plutôt ce qu’on va appeler donc de la biomasse ligoc
Ulosique alors est-ce qu’on peut faire de la chimie ou de l’énergie avec cette biomasse avant de répondre à cette question faut bien comprendre les volumes qui sont engagés derrière donc en fait aujourd’hui on est basé sur essentiellement du ressources fossiles charbon gaz pétrole et à 85 à 90 % de
Ces ressources fossiles c’est pour faire de l’énergie donc l’énergie c’est carburant chauffage électricité électricité c’est un petit peu moins vrai en France parce qu’il y a un parc nucléaire qui est quand même bien développé mais à l’échelle mondiale une grosse partie de l’électricité est fait à partir de ressources fossiles et là
Bien évidemment ce sont des volumes qui sont gigantesques si on raisonne juste pour vous don un ordre un ordidé vous savez qu’on raisonne en terme de de baril de pétrole bon un baril c’est un baril classique ça fait 159 l si vous regardez par jour je bien par jour si
Vous mettez tous ces barils côte à côte vous faites une fois et demi le tour de la terre donc c’est pour que vous rendiez bien compte de volume dont on parle quand on va parler ensuite de biomasse ou de déchets de biomasse donc gardez bien ces chiffres en tête les 10
15 % qui restent finalement qui sont un peu les déchets de l’industrie des des carburants et bien qu’est-ce qu’on en fait on fait les produits de la vie de tous les jours donc les plastiques les additifs carburant les additifs alimentaires les cosmétiques les détergents les médicaments et cetera
Donc bien évidemment on est on est dans des tonnages et dans des volumes qui là cette fois-ci sont beaucoup plus faibles puisqu’on va utiliser 10 à 15 % de ces de ces ressources fossiles alors la grande question ben c’est est-ce qu’on peut substituer ces ressources fossiles ou du moins une
Partie par des ressources renouvelables et là on va bien sûr regarder très rapidement les deux scénarios je vais aller très vite dans le domaine de l’énergie vous allez vite comprendre pourquoi et ça va rejoindre les conclusions de marque tout à l’heure qui a un problème d’échelle et d’approvisionnement donc si on regarde
L’énergie je vous ai dit tout à l’heure oubliez pas l’énergie c’est 85 à 90 % l’utilisation de ce carbone fossile c’est-à-dire que par jour hein c’est c’est une fois et demi le tour de la terre en terme de baril bien si on regarde naïvement comme ça la la
Biomasse sur Terre on regarde l’énergie qui est stockée par la photosynthèse donc ce sont des des des sources de de la c’est 79 Gigaton équivalent pétrole par an bon si on regarde l’énergie la consommation d’énergie même si elle croit les de 19 gigatonn équivalent pétrole par an et puis en alimentaire on
Mange à peu près 2 gigatonn équivalent pétrole par an il y a pas besoin quand on reg regarde ces chiffres d’avoir faire des très très grandes études de grandes écoles pour voir 12 + 2 14 on est finalement assez loin des 79 et donc qu’est-ce qui s’est passé il y a encore
Une 20 25 ans on s’est dit bah finalement il y a assez de biomasse sur la planète pour produire à la fois de l’énergie des produits chimiques tout en mangeant B vous imaginez bien qu’il y a mais avec un grand M majuscule parce que c’est pas si simple que ça alors juste
Pour vous illustrer très simplement sur la pétrochimie qu’est-ce qu’ a fait la nature en fait vous avez des veines de charbon vous avez des poches de gaz vous avez des poches de de pétrole et cetera donc c’est très très localisé qu’est-ce que fait le chimiste il vient mettre sa
Raffinerie en surface ou il vient il vient vient il vient creuser et puis bien il transforme sur site au moins il raffine et cetera il fait les premières les premières briques donc ça c’est le premier point si on regarde le pendant d’une bioraffinerie c’est-à-dire c’est une raffinerie mais cette fois-ci on
Rentre plus des ressources fossile on va rentrer ressources végétales bah le problème que vous avez c’est que cette biomasse si vous regardez elle est dispersée sur tout le globe ça veut dire que la première chose qu’il va falloir faire c’est de transporter cette biomasse et transporter cette biomasse
Bien ça coûte cher sans compter qu’aujourd’hui ben pour le transporter c’est de l’énergie fossile he et c’est à peu près 01 C 10 centimes d’euros du kil du kilogram et par kilomètre parcouru donc si vous imaginez derrière les volumes et les volumes que ça représente mais parfois juste le coût du transport
Et vous êtes déjà plus compétitif en terme de prix pour une application dans le domaine de l’énergie donc aujourd’hui une bioraffinerie on a quelques-unes elles vont ratisser la biomasse je dirais dans un rayon de 50 km et économiquement ils vont pas plus loin d’accord donc lorsque vous faites ça ça
Veut dire que bien évidemment vous avez pas des volumes extrêmement importants alors on a d’autres problèmes derrière alors juste pour vous donner un ordre d’idée on a un problème aussi de technologie le disait Marc tout à l’heure pour pour faire c’est ces carburants un coût compétitif juste pour
Vous donner un ordre d’idée puisqu’on parlait d’éthanol aujourd’hui sortie de raffinerie l’essence le gasoil il a 40 centimes d’euros du litre alors vous le payez pas ce prix-l la différence sont les taxes euh l’éthanol bah aujourd’hui on produit entre 1 et 1,20 € du litre donc vous voyez très bien que l’éthanol
Aujourd’hui que vous mettez bien dans vos vos essences notamment le le samplon 95 vous pouvez pas non plus en mettre énormément parce que vous en mettez uniquement parce qu’il est dé fiscalisé si demain vous deviez faire le plein si on pouvait imaginons faire le plein avec de l’éthanol vous imaginez 1,20 € quand
Vous rajoutez les taxes de l’État vous êtes pas prêt ni vous ni moi à faire le plein à 10 ou 12 € du litre c’est pas possible donc en fait on efface aussi un problème la sois de coût et un problème technologique que alors on parle beaucoup aujourd’hui de faire de
L’éthanol avec les enzymes on a souvent nous cette question effectivement on peut faire de l’éthanol mais aujourd’hui cet éthanol il est extrêmement cher et d’ailleurs malheureusement il y a de plus en plus d’unités d’éthanol qui ferment jour après jour à cause de à cause de à cause de ces aspects là donc
L’éthanol oui il y en a aujourd’hui dans les carburants mais parce que il y a aussi des incitations politiques financières derrière qui font qu’il y a de l’éthanol donc en gros dans le domaine de l’énergie bon vous le AZ compris et je vais conclure ici sur l’énergie je
Pense que la biomasse ne sera pas un al sera un des acteurs probablement mais pas l’acteur majoritaire et la biomasse très clairement sera limitée dans le domaine de l’énergie à des petites unités de production locales alors typiquement de ma petite campagne poidvine effectivement il y a un
Agriculteur à côté ce que disait Marc tout à l’heure fait de la méthanation avec ses résidus agricole récupère le biogaz pour chauffer ses exploitations agricoles ça ça peut faire sens mais je pense qu’il faut faut pas imaginer des Raffin des bioraffineries à très très grande échelle pour aller faire des
Biocarburants et cetera à partir à partir de biomasse alors l’ l’énergie du futur très probablement alors c’est très difficile à prédire parce que le système est très très dynamique he suffit de voir la guerre en Ukraine commen ça un petit peu changer un petit peu toute la donne très probablement ce sera
L’électricité l’éolien le solaire je vais pas m’étendre là-dessus avec les problématiques aussi derrière de stockage de l’énergie et cetera et cetera mais je vais revenir un petit peu enfin d’exposer sur cet aspect- là parce que c’est des choses qui justement boostent aussi un petit peu la la partie
Recherche dans le domaine de la biomasse alors là où je voudrais plutôt focaliser mon discours c’est plutôt sur l’utilisation de cette biomasse non plus pour l’énergie mais faire les produits donc tous les produits chimiques qui nous entourent dans la vie de tous les jours pourquoi parce que là vous
Comprenez on est du coup sur des tonnages qui sont beaucoup plus faibles puisque cette fois-ci on va utiliser que 10 à 15 % de ces ressources fossiles alors avant ça ça là encore il est nécessaire de regarder quand même ce que c’est qu’aujourd’hui l’industrie chimique pour qu’on comprenne bien de de
De quoi on parle et en terme de de tonnage parce qu’on est quand même de plus en plus nombreux sur la planète et on consomme de plus en plus aujourd’hui je vous disais l’industrie chimieque consomme 10 % de ressources fossile 7 % en tant qu’énergie donc vous voyez
Finalement déjà c’est déjà une une industrie qui est extrêmement bien optimisée en terme d’énergie et consomme pas tant d’énergie que ça pour transformer ces matières premières donc si j’exclus le la l’ ammoniaque qui est principalement utilisé pour la synthèse d’engrais et le méthanol et bien l’industrie chimique produit deux
Molécules principales que sont des oléphines et des aromatiques à quoi ça sert à 90 % c’est pour faire des polymèes donc des plastiques essentiellement pour l’emballage l’électronique l’automobile et cetera et cetera et les 10 % qui reste bah c’est tout le reste les médicaments les détergents les
Cosmétiques enfin tout tout tout tout ce qui est dans dans la vie de de tous les jours donc ici aromatique olphine on parle quand même d’un volume pratiquement d’un demi mililliard de tonnes de produits chimiques par an si je rajoute l’ammoniaque et le méthanol on est pratiquement à 1 milliard de
Tonnes de produits chimiques par an donc gardez bien sont quand même des volumes qui sont extrêmement importants alors si on regarde en terme de de bilan CO2 bon c’est industrie chimique effectivement elle est un des acteurs qui émet du CO2 elle est pas la pire pour pourquoi parce que on a et
C’est le problème aujourd’hui qu’on a on est face à des procédés qui sont extrêmement bien optimisés bon elle le contribue que je dirais entre guillemets à 5 % des émissions de CO2 en moyenne on produit entre 1 et 2,5 kg de CO2 par kilogram de produit donc si on veut être
Un petit peu provocateur on pourrait dire qu’en fait on produit majoritairement du du CO2 alors il est nécessaire de faire quelque chose bien évidemment dans l’industrie chimique pourquoi parce que le marché de la chimie y croit un rythme moyen de 3 % suit tout simplement le développement au
Niveau de la planète et puis depuis les accords de Paris vous avez des taxes sur les émissions de CO2 qui font que naturellement bien si vous faites rien le prix des produits chimiques vont augmenter vous voyez entre 200 et 1000 dollars la tonne d’ici 2050 donc bien évidemment ça ce sont des incitations
Pour aller faire des développer des procédés qui vont mettre moins de CO2 et c’est là un petit peu qu’arrive ces déchets ou cette biomasse au sens large et l’histoire comment elle a commencé ou je devrais dire comment elle a recommencé parce qu’en fait parfois on s’aperçoit on redécouvre des choses qu’
Ont déjà été plus ou moins fouillé breueté dans les débuts des années 1900 et cetera et en fait on s’est intéressé au départ aux huiles végétales alors pourquoi les huiles végétales ben tout simplement parce que quand on regarde la structure d’une huile ici on reconnaît des chaînes hydrocarbonées carbone
Hydrogène donc c’est un petit peu ce que l’on on a quand même ce que l’on sait faire à partir du fossile et on retrouve ici c’est c’est ces C ces chaînes elles sont reliées à cette petite molécule ici qu’on appelle du glycérol qui est une molécule à trois carbones qui est très
Proche aussi des molécules en trois carbones type propylène que l’on va retrouver au niveau de l’industrie chimique donc initialement on s’est dit bah finalement on peut utiliser ces huiles puisqu’elles ont des structure assez similairire ici sans grand changement de technologie euh dans dans dans la chimie et effectivement dans
L’industrie pétrolière on a un moment incorporé directement des huiles avec des fractions d’origine fossile pour aller faire différents produits alors vous avez probablement toujours en tête à l’époque le moment où on disait on peut mettre des huiles végétales dans les moteurs et cetera on était vraiment à cette à cette époque là et
Effectivement on pouvait le faire hein bon après je vous le conseille pas sur les derniers moteurs HDI et cetera donc ce qu’on fait en fait ce que marque quand on fait au niveau industriel on enlève en fait la partie glycérole qui est responsable en en fait de la
Viscosité des huiles en fait on garde cette partie-l qui est la partie un petit peu la plus fluide et euh et voilà donc en fait le gros problème avec ces huiles végétales bah il y en a deux le premier ben c’est qu’elle représente que 5 % de la biomasse terrestre ça veut
Dire qu’elles sont quand même pas en quantité énorme et puis le deuxième ben c’est qu’on mange aussi ces ces huiles donc il y un moment ben soit on produit de la chimie soit au manch d’accord et en fait c’est ce qu’on appelle effectivement la première la biomasse de
Première génération donc ce sont ces huiles alors il y a une autre que son dont j’ai pas trop parlé mais ce sont les sucres alors ces sucres là ils viennent d’où ils viennent par exemple de maïs de betterave de canne à sucre d’amidon de pomme de terre donc c’est la
Biomasse comestible et on pourrait aller faire des produits chimiques alors si on regarde un petit peu le le potentiel en terme de gisement que l’on a sur cette biomasse première génération si on regarde la production globale et bien on est à peu près à 3 3
4 gigatonnes par an ça veut dire que si on veut pas trop déstabiliser l’équilibre alimentaire non alimentaire on peut en utiliser grosso modo en terme de disponibilité que 2 % pour aller faire de la chimie 2 % c’est quoi ça veut dire que les projections qui ont
Été faites c’est à peu près 60 à 80 millions de tonnes de produits chimiques par an c’est-à-dire que c’est quand même seulement 5 à 10 % de ce qu’on est capable aujourd’hui de produire gardant l’esprit que la la société continue demander de plus en plus d’accord et ça
Au rythme où on avance au niveau recherche et bien il faudrait 20 25 ans pour arriver à ces chiffres là au jour d’aujourd’hui on est plutôt à à 7 millions de tonnes par an donc vous voyez tout simplement déjà pour une question d’approvisionnement et disponibilité il faut pas espérer avec
Cette biomasse de première génération certes pour l’énergie on pourra pas faire de carburant mais même pour la chimie faut pas imag faut pas essayer d’espérer de faire des quantités des volumes relativement importants alors alors on s’intéresse à une deuxième source de déchets ben ce sont les déchets cette fois-ci que l’on
Ne mange pas ce qu’on appelle de la biomasse ligocellulosique pourquoi ce noml parce qu’en fait vous avez trois polymères principaux que sont l’alinine la cellulose les émicelluloses donc sont des déchets que vous retrouver l’industrie de la forêt par exemple de l’agriculture avec de la paille l’industrie du bois vous pouvez aussi en
Retrouver dans la dans les déchets de l’alimentaire voyez d’ailleurs je fais une parenthèse on parle beaucoup des déchets plastiques et cetera mais le plus gros déchet qu’on produit ce qui est quand même assez assez incroyable ce sont des déchets alimentaires alors finalement ces déchets bah si on regarde la
Disponibilité bah cette fois-ci on a quand même en théorie un un stock relativement important c’est-à-dire que on estime qu’on a entre 6 et 18 gigatonn par an de déchets de biomasse non comestible disponible je pas les appeler comme ça mais qu’on pourraiit potentiellement utiliser pour aller faire de la chimie et les projections
Qui ont été faites bah c’est d’ici d’ici 2080 on pourrait potentiellement produire pratiquement à demi milliard de tonnes de produits chimiques par an ce qui fait que ça fait sens effectivement de se dire sur ces déchets de biomasse alors le problème de ces déchets c’est qu’en fait des déchets le mot il existe
Pas en fait des déchets de biomasse il y en a pas par exemple si vous allez voir et nous on a on a eu pas mal de projets comme ça suffit d’aller voir par exemple un agriculteur lui dire bah je prends votre paille pour aller faire de la
Chimie bah lui il utilise la paille pour son bétail il utilise parfois de la paille pour l’amendement organique ça veut dire que du déchat il y en a pas on est plus plôt sur des conflits d’usage on va remplacer une utilisation par par autre chose alors le bois effectivement
N parlons pas il y en a pas des déchets de bois il y en a très peu tout est déjà utilisé essentiellement pour des applications soit de la construction pour faire des plaquettes de bois soit pour pour de de l’énergie d’ailleurs je fais une petite parenthèse l’énergie aujourd’hui nous pose un petit peu
Problème dans le domaine de la chimie par exemple l’éthanol à coup de de subvention il y a énormément de projets qui soutiennent justement la production de carburant après à partir à d’éthanol mais à partir si du moment où vous faites ça bah vous raflez toute la biomasse qui est disponible et là
Derrière pour aller faire de la chimie ça devient compliqué vous avez beaucoup d’entreprises dans le domaine de la chimie qui notamment soulève ces ces problèmesl parfois ça pourra aller faire sens sur des petits tonnages de la valeur ajoutée aller faire de la chimie à partir de certains déchets malheureusement ces déchets sont pas
Forcément mobilisables parce qu’ils sont déjà mobilisés pour une application énergie sachant qu’effectivement une application dans le domaine de l’énergie on peut se poser la question alors si on regarde cette biomasse de Cro fait quand on est quand on est un chimiste bon vous avez trois principaux constituants la
Linine qui est un polymère de de de de composé aromatique et puis vous avez deux polysaccharides qu’on appelle les émicelluloses qui sont riches en de sucr qu’on appelle le xylose et et le glucose et puis la cellulose qui est riche en glucose bon en fait quand vous êtes
Chimiste que vous regardez ces déchets biomasse en fait vous voyez quoi vous voyez 75 % de sucre d’accord et tout l’enjeu en fait aujourd’hui c’est de se dire bah est-ce que je peux faire la chimie à partir de ces sucres donc si on regarde cette fois-ci en
Terme de publication vous allez voir un petit peu comment ça a évolué ce que je vous raconte ici vous avez le nombre de publications en fonction des années en bleu vous avez les huiles végétales et en rouge c’est tout ce qui est donc déchets biomasse BIOM biomasse ligocellulosique on voit très clairement
Au départ on s’est intéressé beaucoup aux huiles végétales on continue à s’y intéresser mais très rapidement on a bien vu les limites de système là et dans le domaine de la chimie vous voyez que le nombre de publications c’est pareil sur les brevets c’est même encore
Pire et bien on voit que maintenant très rapide massivement les chercheurs s’intéressent beaucoup plus à tout ce qui est déchets de biomasse plutôt que les huiles alors ça veut pas dire qu’il y a plus de travaux sur les huiles il y en a il y en a toujours mais majoritairement on
Cherche des solutions sur tout ce qui est biomasse lignocellulosique alors qu’est-ce qu’on fait avec ces déchets biomasse et bien on les envoie dans ce qu’on appelle des bioraffineries alors vous en avez une au nord de Paris qui est vers Pomacle alors ce sont plus des unités pilotes que réellement des unités industrielles
Qu’est-ce qu’on fait on va envoyer ses déchets on va faire ce qu’on appelle un pré-traitement ce pré-traitement il a pour but de fragiliser un petit peu ses déchets imaginez vous rentrez des copos de bois on peut pas utiliser directement des copos de bois comme ça donc on va le
Fragiliser c’est un moment aussi où on va extraire des molécules qui sont très faibles quantité mais qui ont une valeur ajoutée extrêmement importante donc par exemple ça peut être de l’essence de terébantine ça peut être du limonain si vous vous entraînez si vous entrez pardon dans votre buaffinerie des
Écorces d’orange ou des choses de ce type là et puis le le principal de cette bioraffinerie ça va être de fractionner les principaux constituants de ces biomasses donc d’un côté on va sortir l’alinine très très compliqué aujourd’hui l’alinine pourquoi parce que suivant la plante suivant son origine
Suivant la nature du sol et cetera on a des compositions de linine qui sont très très différentes et donc du coup ça oblige à chaque fois vous adapter votre procédé et c’est pratiquement impossible donc dans 98 % des cas bien cette ligine on la brûle pour produire de l’énergie à
La bioraffinerie alors c’est pas le cas idéal mais au moins pendant ce temps-là on brûle pas du du du du carbone fossile la seule application aujourd’hui industrielle ou du moins à grande échelle de l’alinine c’est la production de vaniline donc de c’est la société Begard qui fait ça et donc vous avez à
Peu près que 2 % aujourd’hui de l’alinine qui est valorisé en un seul composé qui est la vaniline alors il y a quelques projets qui sortent aussi pour faire des fibres de carbone notamment chez Arkema à partir de de linine bon principalement on s’intéresse au sucre
Je vous disais c’est 75 % de sucre qu’est-ce qu’on fait on fait une hydrolyse de ces sucres pour obtenir un jus sucré et ensuite se dire est-ce qu’on peut faire des produits chimiques ensuite à partir de ces sucres alors vous avez deux manières de faire un produit chimique la première
Qui est historique dira ce- qu’on appelle la méthode de drop- in donc c’est-à-dire c’est quoi ben vous avez un produit qui est sur le marché qui est typiquement fait à partir de ressources fossiles pour X raison qui peut être une législation vous allez vous dire je la fais plus à partir de ressources
Fossiles je vais la faire à par à partir de biomasse donc là le driver c’est très clair c’est le prix c’est-à-dire que vous et moi on va pas acheter par exemple un téléphone portable 10 fois plus cher parce qu’il est fait à partir de ressources biomasse plutôt que de
Ressources fossiles d’accord donc une fois que vous avez dit ça le prix bah c’est finalement comment est-ce qu’on produit un coût compétitif et derrière ça soulève des verrous scientifiques de premier plan dont on va discuter tout à l’heure la deuxième option qui est probablement la plus astucieuse vous
Allez voir c’est plutôt de tout casser c’est de se dire tiens je vais plutôt tirer profit de la fonctionnalité chimique qui est présente dans la biomasse pour essayer d’amener des propriétés différentes que j’ai beaucoup de mal à avoir avec des ressources fossiles et potentiellement donc aller vers des nouvelles applications des
Nouveaux marchés alors vous avez notamment toute une chimie autour des polysacarides alors c’est dommage qu’ qu’ on regarde on les voit si vous regardez vous faites les courses vous regardez les ingrédients c’est tous les e quelque chose ils sont un petit peu masqués mais tous ces polysacarides
Arrivent en masse dans dans les produits dans dans les produits ménagers notamment pour des des des propriétés épaississantes des ces à tapisserie par exemple des VO il y a beaucoup beaucoup de choses et ces polysacarides sont intéressants parce que ce sont des polymères naturels pour lesquels on arrive à avoir des propriétés qu’on
Arrive pas à avoir avec des polymères pétrosourcés et notamment également même si c’est pas une règle générale des propriétés de biodégradabilité alors qu’est-ce qu’on peut faire avec ces sucres donc ici je vous ai mis c’est un document de laadem ça je vous ai mis différents sucres qu’on a majoritairement issu de nos
Déchets le message ici il est simple c’est de vous dire qu’au niveau académique bah on est capable de faire beaucoup de molécules à partir de ces sucres je vous en ai mis quelques-unes je vous ai pas mis tous les les produits aval on les fait par voie fermentaire par catalyse par thermochimie par
Pyrolyse et cetera et cetera bon grosso modo on sait faire aujourd’hui une myiade de produits chimiques à partir des sucres qu’est-ce qu’on attend comme intérêt sur ces sucres mais le disait Marc tout à l’heure c’est un avantage en en terme d’émission de CO2 je vais pas
Revenir ça a été très bien expliqué tout à l’heure l’idée c’est d’avoir un cycle de régénération du CO2 qui soit relativement rapide bon alors si on regarde sur ce graphe que je vais vous détailler un petit peu qui est assez important qu’ un graphe qui a été publié par par Shelle
Et est extrêmement important ici vous avez différents intermédiaires chimiques retenez pas les noms retenez juste que ici ce sont des intermédiaires en chimie ici en absciss vous avez la tonne de CO2 et é mis par tonne de produit selon des voies fossiles et la tonne de CO2 est
Mis par tonne de produit selon des voies je dirais issus de nos de biomasse bon le le deal he c’est d’ê en dessous cette ligne c’està-dire d’avoir un bilan CO2 positif deux choses on s’aperçoit finalement bien que ça dépend beaucoup du sourcil d’accord globalement effectivement on est plutôt positif en
CO2 on va modérer ça un petit peu tout à l’heure mais globalement on est positif mais ça dépend quand même du sourcing en en rond les ronds blancs ici c’est le sucre de c’est issu de la CAN à sucre en les triangles noirs c’est du maïs ben vous voyez pour certains ça devient
Complètement même en terme de bilan CO2 ici l’acide adipique vaut mieux le faire par voie Pétro que de le faire à partir de maïs pourquoi parce que les cultures de maïs sont aussi très demandeurs en eau très énergivor et cetera mais globalement si on regarde ben finalement
On s’aperçoit qu’on a un gain co2ah qui est pas si évident que ça qui est pas si net que ça pourquoi et ben parce que aujourd’hui il faut bien différencier le CO2 que vous récupérez lié à la séquestration du CO2 atmosphérique par les plantes du CO2 que vous allez
Émettre pour transformer cette biomasse et au jour d’aujourd’hui la la chimie la pétrochimie est extrêmement bien optimisée on a très clairement un manque de technologie aujourd’hui pour transformer effic efficacement pardon cette biomasse et donc on fait face à des procédés qui sont souvent énergivores et ça revient au ratio qui
Vous a été montré tout à l’heure c’est-à-dire que si je prends le bilan CO2 total CO2 que j’économise parce qu’il est séquestré par la plante du CO2 que j’é metets suite à mon procédé de transformation et cette énergie aujourd’hui elle est majoritairement fossile et bien dans la beaucoup d’écart
On est tout juste un petit peu rentable en terme de de bilan CO2 donc alors oui un point importantin qui pe oublier également là-dessus c’est qu’un produit biosourcé n’est en aucun cas un produit durable il faut le démontrer donc il y a plusieurs métriques qui existent plusieurs méthodes vous avez des
Analyses de cycle de vie on a aussi des problèmes de qualité de l’air de l’eau des conflits d’usage des des problèmes de de biodiversité d’érosion des sols et cetera et cetera tout ça ça doit être pris en compte et ça l’est généralement autour au travers d’analyse de cycle de
Vie alors maintenant si on regarde on voit qu’on peut faire beaucoup beaucoup de produits chimiques au moins au niveau académique maintenant si on regarde la réalité industrielle je vous ai mis ici les vous avez les les échelles de maturité ce qu’on appelle les TRL donc ici vous êtes au stade commercial ben
Vous apercevez que bien qu’on est capable au niveau académique de faire une multitude de produits chimiques si vous regardez au niveau industriel bah vous commencez à les compter sur les doigts de la main il y a pas tant de succès que ça alors on peut en vert vous
Avez les procédés fermentaires on va parler l’éthanol l’acide acétique et cetera en jaune vous avez les procédés catalytique furfural xilitol surbital et surbitol et cetera alors pourquoi c’est compliqué d’atteindre l’échelle industrielle ben parce que on a beaucoup de mal à atteindre les spécifications de l’industrie chimique aujourd’hui
Lorsqu’on travaille avec les sucres B je pense que vous cuisinez vous allez tous comprendre le problème qu’on a lorsqu’on chauffe un sucre on caramélise alors quand on cuisine c’est sympa dans un réacteur en chimie ça pose des problème parce que bien évidemment nettoyer un réacteur dans lequel ça a caramélisé je
Vous laisse imaginer un réacteur de 10 m³ ce qui peut se passer et en plus ben ça vient se déposer sur nos catalyseurs les les catalyseurs sont empoisonnés la réaction s’arrête le caramel c’est le cauchemar euh pour le chimiste dans la chimie des sucres donc pour éviter de
Faire ce caramel qu’est-ce qu’on fait on fait exactement comme on cuisine on va rajouter de l’eau et lorsque vous rajoutez de l’eau la probabilité de rencontre entre deux sucre est beaucoup plus faible et à ce moment-là ça vous permet d’augmenter la sélectivité de faire plus propre enfin plus proprement
Plus sélectivement votre produit alors ça c’est bien sur la sélectivité par contre si vous regardez la productivité des réacteurs c’est-à-dire la masse de produit que vous allez pouvoir faire par mère C et par heure bah vous apercevez que vous êtes très très loin des spécifications industrielles et ce que
L’on fait majoritairement au niveau académique aujourd’hui pour être un petit peu provocateur c’est plus presque de la dépollution de l’eau que réellement de la transformation des sucres d’accord je vais vous donner quelques critères tout à l’heure donc la grande question en matière de recherche aujourd’hui sur ces chimies biosourcé
C’est comment est-ce qu’on va être capable de développer des technologies bien sûr sélective la sélectivité c’est le maître mot hein à partir de de de solutions beaucoup coup plus concentré de sucre et là ça commence à poser problème alors quel est le souci ben il faut repenser un petit peu la chimie la
Chimie en fait je vous tout à l’heure elle est basé sur les ressources fossiles c’estàdire qu’on va essentiellement manipuler des molécules qui sont à faible degré d’oxydation donc qu’est-ce qu’a fait la chimie pendant des années et des années sur la pétrochimie notamment bien on a oxydé cette matière première pour créer de la
Complexité de la diversité moléculaire donc bien évidemment plus vous complexifiez plus plus vous augmentez les coûts de production mais plus vous allez vers des molécules de relativement haute valeur ajoutée typiquement les carburants vous êtes ici carbone hydrogène prenez un vaccin vous êtes de l’autre côté d’accord lorsque vous
Prenez des déchets de biomasse et c’est encore pire sur le CO2 bah c’est un petit peu l’inverse vous avez une matière première qui contient beaucoup d’oxygène donc bien évidemment si vous voulez faire la même chose que ce qu’on fait partir le pétrole retrouver les mêmes intermédiaires ben qu’est-ce que
Vous allez devoir faire vous allez devoir enlever de l’oxygène de cette biomasse et plus vous allevez plus vous allez enlever de l’oxygène plus vous allez vous déplacer là sur cette droite pour atteindre le point de croisement ici bien évidemment plus vous allez alleer des avoir des étapes de
Production donc plus ça va coûter cher mais à l’inverse plus vous allez vers des produits de faible valeur ajoutée il y a un moment économiquement ça va pas passer le message c’est quoi c’est de dire B vous avez plutôt intérêt à rester le plus proche possible de la structure
De cette biomasse si économiquement vous voulez bien avoir quelque chose de de réaliste et aujourd’hui c’est ce qui se passe un petit peu je vous ai mis sur ce graphe vous avez la teneur en oxygène et en azote dans les produits biosourcé ici c’est la la c’est le prix de mise sur le
Marché des produits et on voit très clairement vous voyez ici que plus on va garder de l’oxygène ou de l’azote dans la biomasse plus on va avoir une valeur ajoutée des produits qui va être importante et c’est pour ça aujourd’hui que ça fait sens les petits produits chimique que l’on voit aujourd’hui alors
Cert des petits tonnages mais qui sortent à partir de de biomasse ce sont des alcools ce sont des acides carboxyliques comme l’acide acétique par exemple que j’ai mentionné tout à l’heure donc voilà un petit peu où on en est alors aujourd’hui on peut essayer de prédire un petit peu si
Économiquement est-ce que ça fait sens de partir dans certaines dans certaines réactions alors il y a des choses qui sont très simples à regarder qui paraîent naï qui paraissent naïves comme ça mais mais finalement c’est toujours intéressant de les les prendre en compte c’est de se dire qu’à minima le coût de
Production de mon produit doit êt au moins égal et bien au prix au prix du au prix de marché du produit sinon je perds de l’argent et en fait vous avez une équation simple hein et bien vous faites le ratio donc ça c’est le prix de la matière première donc le coût de
Production c’est le prix de la matière première plus le nombre d’étapes réactionnelles multiplié par 200 c’est quoi cette constante c’est à peu près le coût d’une étape en chimie d’accord grosso modo vous avez le coût de production si vous le divisez par bah le prix du marché du produit au moins vous
Devez être en dessous de 1 hein sinon vous gagnez pas d’argent donc en fait vous devez vous situer en dessous de cette droite et il y a des projections qui ont été faites par exemple si vous prenez du glucose qui est à peu près à
300 dollars la tonne bien on voit que si on fait ce type de composés qui sont des composés oxygénés bien finalement économiquement déjà avant de faire la manipe ça fait relativement sens d’aller faire ces petits alcools ou ces ou ces acides à partir de glucose par contre si
Vous voulez commencer à tout réduire à vous dire je vais aller faire de l’hydrogène je vais aller faire de l’éthylène ou du benzène à partir d’un d’un glucose à 300 dollars la tonne B vous apercevez que là économiquement même sans parler de verrou scientifique et cetera dès le départ c’est
Pratiquement mort donc en fait qu’est-ce que vous devez faire dans ce cas-là si vous voulez faire l’hydrogène à partir de biomasse ben vous avez pas trop grand choix soit vous diminuez le nombre d’étapes fréactionnell et là vous avez besoin d’un apport en science soit vous prenez une matière première qui va être
Beaucoup moins onéreuse et généralement on va on va switcher de glucose raffinée issu du sont plutôt de glucosees alimentair à des résidus de biomasse mais là derrière ça va vous soulever d’autres verrous scientifiques il a la ligine à d’autres cproduits et cetera et cetera ces critères là ils sont
Intéressants parce que ça vous permet quand même d’aligner les grandes questions scientifiques que vous allez avoir sur cette biomasse sur des grands défis de la société derrière alors vous avez beaucoup de critères je vais je vais pas vous les mentionner en détail mais il sont assez intéressant parce que
Ils vous permettent de de comprendre à quel point aujourd’hui l’industrie chimique elle est optimiser et comment finalement c’est très compliqué d’aller rentrer en compétition avec l’industrie fossile donc en terme de de déchets par exemple généralement on s’attend à produire moins de déchets que de produits on va avoir par exemple des
Productivités de réacteur qui vont être au-dessus de 100 à 500 kg pardon 100 à 500 tonnes par mè³ et par heure quand on s’amuse à faire un petit peu les calculs dans dans nos labos sur nos petits récipients on s’aperçoit qu’on on est parfois très très loin de ces valeurs là
On va avoir également des concentration en produit je vous disais tout à l’heure on va essayer plutôt de travailler en milieu concentré donc on va être au-delà de 10 % en poids de matière matière première aujourd’hui en sucre on est plutôt aux alentours de 2 % en poids
Dans l’eau donc en fait éliminer de l’eau à la fin c’est extrêmement énergivore et puis un kilg de catalyseur fait à peu près une tonne de produit c’est dire que c’est quand même on a beau essayer parfois de recycler nos catalyseurs vous apercevez que vous l’avez recycler 10 fois vous êtes
Content mais c’est pas 10 fois qu’il faut le recycler c’est peut-être 10 10 15000 fois qu’il va falloir recycler le catalyseur donc tout ça pour vous dire que aujourd’hui switcher radicalement et très rapidement une ressource qui fait fossile à un déchet ben ça va prendre du temps en terme de recherche pour aller
Innover et euh être compétitif alors aujourd’hui voilà enfin aujourd’hui c’était en 2019 j’ai pas les chiffres les plus récents voici le marché de l’industrie biosourcée en Europe donc vous avez ici les différents secteurs vous avez euh la le marché européen euh biosourcé vous avez ici le marché total
Et puis vous avez la part du biosourcé dans dans ces différents marchés alors qu’est-ce qu’on voit en bas bah au jour d’aujourd’hui bien on substitue que 3 % de ces ressources fossiles par des ressources biosourcé pour les raisons que je vous disais tout à l’heure on a
Des problèmes de coût de production on a des problèmes de technologie qui sont pas assez avancé pour convertir soit de manière sélective soit de manière environnementalement acceptable ou soit tout simplement un coup compétitif ces molécules alors il y a quand même des disparités aujourd’hui si vous prenez
Des secteurs qui sont très proches du consommateur qui lui est très demandeur de molécules biosourcées comme la cosmétique les détergents ou les peintures là vous voyez par contre que vous avez un taux de remplacement euh des molécules pétrosourcées par des molécules biosourcées qui c’est beaucoup plus important c’est également boosté
Aussi par des législations notamment dans la cosmétique qui vont bannir certains produits pétrosourcés et donc là il y a pas le choix que de mettre du produit biosourcé et et l’autre chose que je viens de manger je sais plus ce que je voulais vous dire là-dessus
Euh oui si qui est très important c’est qu’en fait ce sont des secteurs où en fait vous avez généralement une valeur ajoutée qui est beaucoup plus importante c’est-à-dire que un produit cosmétique vous savez comme moi coûte pas le même prix qu’un qu’un carburant et donc en
Fait on peut enfin sont des secteurs ils peuvent se permettre de répercuter quelque part la marge liée à au coût au surcût que vous avez pour la production de ces molécules biosourcées mais globalement retenez quand même que dans l’industrie chimique on ne substitue que 3 % de ces matières fossiles donc
Aujourd’hui les les cinq grands marchés qui drivent un petit peu cette chimie biosourcée c’est la construction c’est l’automobile par exemple vous avez des tableaux de bord aujourd’hui qui sont faits en en ence en fibre de chanre sont des polymères d’origine végétale vous avez tout ce qui est packaging bien
Évidemment ça pousse énormément sur le packaging tout ce qui est détergent c’est cosmétique qui est très très demandeur de molécules biosourcé ce qu’ils vont chercher derrière alors c’est pas une règle générale mais c’est quand même plus facile souvent c’est la biodégradabilité des molécules puis que vous imaginez bien que ça ce sont des
Produits qui vont terminer un jour dans dans l’environnement alors c’est un marché aujourd’hui de 10 milliards d’euros par an on substitue en industrie à peu près 11 % des matières premières fossiles par des matières premières d’origine végétale et on a atteint un plateau on a du mal à aller au-delà le
Gros avantage pour la chimie hein c’est quand même qu’il y a une perception qui est plutôt bonne du grand public sur ces produits biosourcés même si derrière faut faire attention parfois il y a un petit peu quand même de green washing et puis bien cette chimie croit un rythme à
Peu près identique à celui de la chimie entre 3 et 5 % et les projections d’ici 2035 avec les progrès que va faire la science on s’attend à des projections de l’ordre de donc de de 15 % par an alors quelles sont les attentes en matière de
Recherche et là je vais switcher un petit peu plus sur la partie un petit peu plus recherche àont euh il y a quatre grand domaines dans le dans dans le domaine de la chimie biosourcée le premier c’est une meilleure compréhension de cette biomasse finalement on comprend très mal
Et je vous donner un exemple tout à l’heure un petit peu comment cette biomasse elle est fabriquée et ça c’est important parce que si on comprend pas ça elle est extrêmement compliqué de mettre en place des procédés pour aller la transformer la désassembler la déconstruire et cetera et cetera vous
Avez également énormément d’attentes pour les gens qui sont plus dans le domaine des biotechnologies surt ce qui va être meilleure compréhension des systèmes biologiques vous avez également beaucoup d’attente sur les nouveaux outils dont on parle beaucoup en ce moment tout ce qui est intelligence artificielle machine learning là
L’objectif c’est d’essayer de Ben de prédire entre guillemets certains comportements et surtout d’essayer de dérisquer certains projets notamment pour des industriels ça leur permet de et bien d’aller un petit peu plus vite sur la sur cette transition et moi je vais vous parler un petit peu plus sur
Les les nouvelles technologies parce que en fait je dirais l’introduction de ces déchets change quand même radicalement la manière dont on repense un petit peu l’activation de ces de ces molécules alors quel type de technologie on va pouvoir utiliser je sais pas Marc combien de temps il me
Reste 10 15 minutes ok ça marche donc en fait globalement qu’est-ce qu’on fait avec la pétrochimie on fait une activation qu’on va qualifier chimique entre guillemets c’estàd qu’on a deux produits A+ B donne C ce qu’on veut faire c’est réduire l’énergie d’activation de la réaction et donc pour
Ça on va utiliser un catalyseur qui permet aussi de contrôler la sélectivité de la réaction et puis on utilise une énergie qui est fossile aujourd’hui en fait quand on regarde un petit peu aux origines de la vie la nature elle procède un petit peu différemment elle elle ce qu’elle fait elle va plutôt
Faire des espèces excitées des électrons des ions pourquoi elle fait ça c’est qu’en fait lorsque vous prenez ce ce type d’espèce excité généralement vous avez des énergies d’activation qui sont proches de zéro donc les réaction se vont beaucoup plus facilement et puis elle contrôle un peu la sélectivité en
Jouant sur des champs électriques des champs magnétiques la lumière de la chaleur puis bonomalan elle a inclu donc de l’eau pour aller vers des systèmes de plus en plus élaborés des enzyme pour contrôler la sélectivité et cetera et cetera et la grande question aujourd’hui en terme de recherche très exploratoire c’est de se
Dire finalement est-ce qu’on peut changer plutôt que d’ un système de d’activation purement chimique des molécules plutôt partir dans une activation physique et ça c’est très boosté fortement boosté en ce moment par l’électrification de la société donc ici je vous ai mis ici vous avez le prix de
L’électricité en fonction des années et ce qu’on voit ici en jaune et en bleu c’est l’électricité donc en jaune solaire et en bleu éolien et on s’aperçoit que finalement aujourd’hui que l’électricité d’origine renouvelable et bien finalement est produite à un coup finalement qui est plus bas que l’électricité d’origine fossile alors
Certes attention ça veut pas dire qu’elle est plus abondante mais au moins elle est produit à un cûpt plus faible et c’est toujours le cas aujourd’hui ce qui fait quand même ça ouvre la voie pour aller repenser d’autres technologies et ça pousse beaucoup autour des micro-ondes des ultrasond des
Plasmas électrochimies et cetera et cetera alors je vais vous donner un un exemple très simple euh très rapidement je vais je vais pas rentrer dans les détails parce que là il y a beaucoup de de molécules en chimie c’est juste pour vous dire en fait dans
Les déchets on a un problème c’est la cellulose la cellulose elle est très très récalcitrante he la nature elle a fait les choses extrêmement bien preuve quand il pleut hein les arbres ils sont toujours là et en fait ben très longtemps on essaie d’activer cette cellulose soit avec des catalyseurs
Acides on y’y arrive pas avec des enzymes on y arrive mais ça coûte très cher on est en milieu dilué et finalement on se pose la question est-ce qu’on peut pas tout simplement faire une activation physique regardez un petit peu ce qui se passe et donc en fait on
Peut utiliser par exemple des plasmas alors les plasma c’est quoi c’est un un gaz ionisé que vous allez obtenir en appliquant une très forte différence de potentiel entre deux électrodes qui vont être isolés avec un diélectrique et vous créez des ions des électrons et cetera et effectivement si vous traitez la
Cellulose sans solvant sans catalyseur juste par un gaz ionisé comme le fait la nature et bien vous pouvez activer l’eau qui est contenue dans la cellulose générer des radicaux oh et vous allez avoir la coupure oxydante vous commencez à couper et comme vous avez pas de solvant à un moment vous allez sécher
Votre système donc vous avez plus d’eau les radicaux vous allez les faire sur vos chaînes de cellulose et le système revient en arrière pour repolymériser et la conséquence de ça c’est quoi c’est qu’en fait vous partez d’une cellulose qui est très très récalcitrante et après un tritement physique c’est plus du tout
Une celluleose c’est quelque chose qui est complètement réarrangé c’est un polysaccharide qui lui a des propriétés physiqu chimique complètement différentes que vous allez pouvoir dissoudre et que vous allez pouvoir transformer beaucoup beaucoup plus facilement alors je vais vous montrer un exemple qui a atteint aujourd’hui et qui va probablement vous parler parce que
C’est un exemple de la vie de tous les jours qui atteint l’échelle aujourd’hui pas commerciale mais pratiquement ce sont ceses petites molécules alors ces petites molécules c’est quoi c’est quelque chose vous en avez mangé ce matin vous en êtes mis sur la peau je je suis sûr et certain euh c’est ce qu’on
Appelle les alkyles glycosides alors c’est quoi ces bébettes c’est qu’en fait on prend du glucose raffiné issu de de déchets alimentaire typiquement et on vient le coupler avec un alcool qui est issu des des huiles un petit peu d’acide sulfurique vous avez pas de solvant vous formez le produit ce sont des molécules
Qui sont dites tensioactiv vous les utilisez pour faire des mousses donc vous utilisez dans les cosmétiques dans les dans les détergents et cetera et cetera et en alimentaire si on regarde le prix de cette molécule c’est à peu près 1,50 € du kilo on se dit ça c’est
Pas très très cher bah c’est encore trop cher par rapport à ce qu’on fait par rapport des analogues pétrosourcés puisque vous avez des analogues pétrosourcés eux ils sont plutôt au alutour de 1 € du kilo donc en fait ça limite un petit peu l’émergence de ces produits sur le marché donc si vous
Rappelez un petit peu les petites équations que je vous ai montré tout à l’heure vous avez deux manières de baisser le cout soit vous optimisez le procédé catalytique baisser le nombre d’étapes B là il y en a qu’une ça va être compliqué donc l’autre option c’est de travailler sur une source moins
Onéreuse de sucre plutôt de partir de sucre alimentaire en France c’est essentiellement de la betterave he pourquoi pas partir de paille où là vous divisez le coût de la matière première par 5 et donc potentiellement on s’attend à avoir un cout derrière qui va être beaucoup plus faible donc bien la
Société ARD donc ça c’est un projet qui a fait qui était la je dirais avec plusieurs industriels et plusieurs académiques mais vous avez une société qui est une biffinerie qui s’appelle R qui est au nord de Paris qui avait développé un procédé donc à partir de la
Paille ils sortent la ligine quici est br pour produire de l’énergie on récupère les sucres donc je disais tout à l’heure les émicelluloses donc ARD fait son business sur les émicelluloses pour faire ces fameux tensions actif en fin de réaction ben il reste c cellulose je vous disais elle est récale citrante
Et on la retrouve en fin de réaction et bien évidemment on sait pas trop quoi en faire et l’idée malheureusement c’est que cette cellulose souvent fait du papier mais elle a pas les propriétés ici suite au au au procédés elle a plus les propriétés pour être utilisé dans
L’industrie du papier donc il y avait une forte demande de se dire ben finalement est-ce que je peux pas transformer trouver un procédé pour transformer cette cellulose pour aller faire ces tensioactifs bah quand je vous disais tout à l’heure qu’il est important de comprendre un petit peu
Comment la biomasse elle s elle s’est elle s’est construite en fait lorsqu’on regarde les travaux et jusqu’à récemment les travaux sur la cellulose bah on s’est toujours dit ben en fait la cellulose elle est récal citron pourquoi parce que vous avez un fort réseau de liaison hydrogène entre les sucres vous
Avez ce qu’on appelle les forces vendervales ce qui font que les chaînes elles sont comme ça elles sont paquées les unes aux autres c’est extrêmement dur euh d’aller euh les transformer bon et puis finalement on s’aperçoit depuis peu en fait ben que les effilles sont pas essentiellement au niveau
Macromoléculair mais sont plutôt au niveau moléculaire au niveau de la liaison ici entre les deux sucres je vais pas rentrer dans les détails vous avez deux mécanismes de défense qui sont extrêmement sophistiqué que met au point la nature vous avez ici en fait une on appeler ça un effet exoanomérique
Retenez juste qu’en fait c’est c’est c’est un transfert d’électrons et en fait la conséquence c’est que vous venez raccourcir la liaison carbone oxygène si vous raccourcissez une liaison elle devient plus dure à casser et puis vous venez surtout établir ces deux liaisons hydrogène donc en fait claque vous venez
Loquer la structure le deuxième effet mais c’est que nous naïf en catalyse en chimie on va envoyer un catalyseur acide dessus donc notre proton où est-ce qu’on va vouloir l’envoyer c’est sur l’oxygène ici donc sur un site basique et malheureusement là encore la nature elle est astucieuse c’est qu’en fait les
Sites basiques ben ce sont essentiellement les plus basiques ce sont essentiellement les oxygènes qui sont autour de cet oxygène ce qui fait que votre proton dès qu’il approche ici hop il est piégé notamment par c2oh qui est le site le plus basique ce qui fait que si vous regardez aujourd’hui
L’énergie que vous avez besoin pour aller couper cette liaison ben 90 % de l’énergie c’est pour aller protonner d’accord et ça c’est très intéressant ça veut dire que malheureusement tous ces effets et on sen rend compte ils sont maximum dans l’eau c’està dire que pendant des années on s’est dit on va
Couper la cellulose dans l’eau mais c’était le pire solvant en l’eau et vous allez voir la la conséquence tout à l’heure et et en fait vous avez des Allemands qu’on qu’ on publié un procédé qui est extrêmement performant en rupture c’est-à-dire qu’ils ont fait euh ce qu’on appelle de la mécanocatalyse
C’est-à-dire ils ont fait du broyage de cette cellulose et lorsque vous broyez à l’état solide qu’est-ce que vous faites vous cassez ces liaisons hydrogène d’accord et donc la position donc vous tordez les chaînes de cellulose et la position ici ben naturellement elle devient beaucoup plus réactive mais si
Vous arrêtez le votre broyage le système il revient en arrière il revient sa position initiale mais si pendant le broyage au moment où vous tordez tout ça et que vous activez cette position là que vous avez un catalyseur acide qui traîne et bien effectivement vous allez vouloir pouvoir vous allez pouvoir
Pardon protonner cette liaison et donc couper la liaison glycosiddique et vous avez suffisamment d’eau dans la cellulose pour le faire directement par voie sèche sans solvant donc c’est ce que nous on avait fait avec avec avec cet étudiant que vous et notamment avec solvet vous pouvez cobroyer la cellulose
Par voie sèche pas de solvant vous la mélangez vous l’imprégnez avec soit avec un catalyseur cide ou de l’acide sulfurique ce qu’on voit c’est que on a effectivement une dépolymérisation très propre de cette cellulose vous partez d’une cellulose qui a à peu près 200000 unités glucose à la fin vous en avez
Plus que 6 ou 7 d’accord et ces petits fragments de cellulose ils sont beaucoup beaucoup plus réactifs que la cellulose de départ donc dans une deuxième étape il vous suffit de rajouter l’alcool et vous obtenez directement votre tension actif directement à partir ce déchet de cellulose alors ça c’est très très
Intéressant sur le papier parce qu’en fait vous avez une technologie finalement qui est très propre il y a très peu de produits secondaires il y a euh je dirais pas de solvant donc vous avez pas la problématique d’éliminer l’eau euh qui est en fin de procédé mais bien évidemment vous consommez quand
Même de l’énergie pour faire tourner ses broyeurs et aujourd’hui cette énergie elle est majoritairement fossile d’accord donc en fait ce qui est intéressant pardon c’est de regarder sur ce graphe c’est de s’apercevoir qu’en fait cette technologie à l’origine elle a été mis au point non pas pour faire
Des tensions actifes hein mais pour faire du glucose d’accord glucose et aller refaire de l’éthanol derrière donc ça ve dire dans la deuxième étape vous mettez de l’eau et vous finissez l’hydrolyse de ce que vous avez fait au broyage mais lorsque vous voulez faire ça là encore la nature extrêmement
Sophistiquée ça veut dire que si vous dépolymérisez pas suffisamment la cellulose jusqu’à obtenir les tout petits fragments mais ces fragments de cellulose ils ont la capacité de recristalliser dans l’eau et il recristallise très vite plus vite que vous pouvez les découper ce qui fait qu’au final rendement en glucose que
Vous avez sont relativement faibles la conséquence de ça c’est que vous devez broyer la cellulose très très longtemps pour obtenir des tout petits poid moléculaire donc vous voyez ici jusqu’à 12 he de broyage pour obtenir en gris si c’est les rendements glucose dans la deuxième étape qui vont atteindre 50 %.
Alors ce qu’on s’est rendu compte et c’est ce que je disais tout à l’heure c’est que finalement l’eau c’est le pire solvant et on s’aperçoit aujourd’hui qu’il vaut mieux plutôt que d’aller faire de l’hydrolyse de ces déchets de biomasse vaut mieux aller faire ce qu’on appelle de l’alcoolyse c’est-à-dire utiliser des alcools
Pourquoi parce que la cellulose et ça c’est un exemple criant elle ne recristallise pas dans les alcools enfin recristallise mais c’est très très lent ça vous laisse le temps de faire de la chimie et effectivement si vous faites une alcoolyse ici pour faire des C tensioactifs plutôt que d’aller vers du
Glucose vous voyez vous pouvez baisser les temps de broyage de 12h à se seulement 30 minutes vous avez ici 50 % de rendement ça veut dire que si vous êtes capable de baisser les temps de broyage bien évidemment vous allez abaisser fortement l’énergie que vous allez consommer et on sait ici qu’on est
Positif en énergie si vous broyez en dessous de de 40 minutes donc très rapidement je vais je vais je vais pas m’épiloguer là-dessus on l’a fait ça a été fait aussi sur la partie éicellulose juste le message pour vous dire ici c’est qu’on est aussi très très dépendant des impuretés qui sont
Présentes dans ces déchets biomasse notamment lorsque vous brûlez du bois vous récupérez des cendres ces cendres elles sont majoritairement basique et quand on utilise des catalyseurs acides vous imaginez bien que si vous avez des espèces basiques vous venez aussi empoisonner vos au catalyseur donc en fait c’est très très important aussi
Dans tous ces procédés de regarder le mode de collecte le mode de production de ces déchet pour s’assurer qu’il y a pas non plus certaines impuretés qui vont venir impacter euh le processus catalytique et ça c’est un des gros problèmes aussi parce que comme on collecte cette biomasse d’un petit peu
Partout on peut avoir des impuretés de différentes natures alors au départ ça va mais au final ça peut avoir un impact relativement important donc on a fait ce que on peut faire aujourd’hui ce qu’on appelle une analyse de cycle de vie pour voir finalement est-ce que c’est plus intéressant d’aller faire ces tensions
Actifs non plus à partir de sucre comestible mais plutôt à partir de paille donc ça ça avait été fait à Bordeaux par par l’ISM donc effectivement alors comme vous n’avez plus les problématiques d’évaporation de l’eau par rapport au procédés industriel de production de ces tension actif vous
Limitez la quantité vous divisez la la les émissions de CO2 par un facteur de 7 et puis vous réduisez aussi la la consommation d’eau donc là c’est intéressant maintenant très honnêtement si vous regardez l’impact environnemental du procédé initialement pensant que switcher finalement d’une ressource qui est comestible à un déchet
On va avoir un gain environnemental important ben finalement non pourquoi parce que on se concentre essentialement sur la partie sucre alors la partie sucre est intéressante parce que permet de faire baisser le coût du produit mais la majeure partie des impact environnementaux ils viennent pas de la
Partie sucre mais ils proviennent de la partie grasse donc la partie vient de brancher sur le sucre comme l’a montré Marc tout à l’heure qui est issu souvent du palme donc vous imaginez derrière les problèmes de déforestation de biodiversité qui peut y avoir donc j’iraai d’un côté si vous voulez baisser
Le coût de ce procédé bien évidemment travailler sur la matière première est essentiel mais si vous voulez travailler sur l’impact environnemental ben vaut mieux travailler sur la partie grasse donc il a une start-up qui a été montée sur cette technologie ils exploitent aujourd’hui cette technologie à l’échelle de de quelques Kilogramm
Aujourd’hui toujours principalement pour pour extraire des sucres de différents déchets de biomasse passe de sa part du du mar de pomme Mar de café des déchets de bois et cetera principalement pour l’industrie cosmétique parce que là encore ce sont des sucres que l’on sort à un coup quand même qui sont
Relativement importants je sais pas si j’ai le temps de dire deux mots encore de mots deux mots juste juste une curiosité de laboratoire qui peut vous intéresser c’est qu’en fait je vous ai montré ici quelque chose euh c’est le cas idéal vous êtes sans sol V et cetera
C’est joli à présenter mais bien évidemment dans la plupart des cas l’eau reste le solvant de prédilection pour la chimie des suces et qu’est-ce qu’on peut faire dans l’eau alors il y a des choses qui sont en train de revenir à la mode qui été étudié il y a un bout de temps
On nentendait plus parler qui reviennent ce sont les ultrasons et et et les ultrasons qu’est-ce qu’on peut faire avec ça c’est assez intéressant très simplement vous allez envoyer une onde ultrasonore dans un liquide vous allez comprimer décomprimer votre liquide et et au moment où vous allez décomprimer votre liquide toutes les les molécules
De gaz dissout elles vont venir s’assembler entre elles pour fmer une bulle qu’on appelle une bulle de cavitation cette bulle elle va elle va croître en surface d’une particule et très simplement lorsque vous allez faire une bulle au moment o l’onde passe vous faites une décompression vous allez
Absorber le liquide et à un moment au moment de la compression vous allez comprimer le la bulle et il y a un moment ben la bulle est gonfle et gonfle et puis elle peut plus contenir l’énergie et à un moment lorsque l’ondre REP passe la bulle elle explose pas elle
Implose et lorsque cette bulle elle implose en fait déjà lorsque le fait de comprimer décomprimer le gaz ça permet de monter en température à l’intérieur de la bulle c’est exactement lorsqu’on gonfle un pneu avec une pompe à vélo on sent que ça chauffe vous voyez ici en quelques microsecondes on parle de 3000°
Kelvin à l’intérieur de la bulle donc vous avez des conditions extrêmes de température également de pression et lorsque la bulle bah elle implose elle envoie toute l’énergie en solution vous voyez ici avec la la formation d’un jet vous voyez ici ces vidéos mais c’est des Gets extrêmement pu puissant à pouveit
Faire de l’abrasion de surface avec ce type de jet et cetera et la grande question ça c’est de se dire est-ce que je peux faire de la chimie finalement avec ces bulles et activer des des déchets de biomasse finalement bypasser certains catalyseurs et faire l’activation juste avec ces bulles et en
Fait on s’aperçoit que oui on peut faire trois grands types de réaction à l’intérieur de la bulle vous avez des conditions extrêmes pouvez je vais pas rentrer dans les détails mais pouvez générer soit des plasmas vous pouvez utiliser de la chaleur vous pouvez faire des réactions radicalairires et aujourd’hui on s’aperçoit qu’on peut
Faire beaucoup de chose en fait avec ces technologies on peut par exemple prendre ces déchets de cellulose sans catalyseur juste envoyer une onde ultrasonore et suivant le type de cellulose que vous avez avoir une dépolyimérisation plus ou moins importante de cette cellulose vous pouvez à l’inverse faire des réactions
De pyrolis c’est-à-dire commencer à faire l’inverse faire des réactions de polymérisation de sucre si vous êtes en milieu concentré vous pouvez faire l’oxydation et on peut même faire des choses qu’on narrive pas à faire aujourd’hui avec les je dirais que les les activations classiques dans le domaine de la chimie pouvez par exemple
Activer de l’ammoniaque ça ça a été fait avec l’Institut chimie séparatif de Marcou si vous remplissez des bulles de cavitation d’ammoniaque pouvez craquer l’ammoniaque et utiliser l’ammoniaque par exemple pour faire des réductions de léphine en alcane finalement ici sans source extérieure d’hydrogène sans catalyseur juste en utilisant et bien l’ammoniaque et uneondde ultrasonore
Donc ça vous montre un petit peu le potentiel de rupture que représente aujourd’hui ces technologies et c’est autant de technologie aujourd’hui alors ça c’est bien évidemment c’est la recherche très très Amond on est très très loin de l’échelle industrielle mais en fait ce sont vraiment des technologies sur lesquelles en fait et
Bien je dirais le l’arrivé de toutes ces biomasse permet et bien d’amener beaucoup d’innovation et de recherche euh en rupture derrière donc je vais je vais skipper ça je vais aller directement à la conclusion le message c’est quoi c’est de dire que je pense que l’électrification aujourd’hui de la
Société permet de repenser justement un petit peu les modes d’activation des molécules de repenser un petit peu différemment la manière dont on fait de la chimie et je suis sûr que les jeunes chercheurs vont probablement être le témoin de de changement très très importants dans le domaine de la chimie
Et deux messages importants si vous travaillez avec les déchets végétaux le premier on le Martelle toujours mais c’est qu’un produit biosourcé n en aucun cas un produit durable il faut le démontrer c’est pas évident et puis je crois que il est pas toujours très judicieux d’essayer de rentrer en
Compétition avec les ressources fossiles qui sont procédés extrêmement optimisé et vaut mieux finalement plutôt comme disait Marc d’aller casser toute cette biomasse plutô tirer profit de cette complexité moléculaire pour essayer d’amener des nouvelles choses et pendant très longtemps on a opposé je dirais chimie biosourcée à chimie pétrosourcée
Le débat il est pas là aujourd’hui il est plutôt entre recyclabilité et biodégradabilité c’est-à-dire biodégradabilité majoritairement les molécules qui sont destinées à dispersé dans l’environnement cosmétique détergents et cetera il y en a plein et recyclabil par exemple pour des matériaux pour lesquels on veut une durabilité et là justement on va pas
Chercher biodégradabilité mais dans ce cas-là il faut mettre en place les chaînes pour aller recycler ces matériaux donc voilà c’était une overview à peu près globale pour vous montrer quand même que derrière ces déchets biomasse mis à part ces histoires d’approvisionnement ça soulève derrière des verrous scientifiques qui sont
Extrêmement importants et je pense qu’il va falloir laisser le temps aut temp pour que la science on pourra pas switcher du fossile comme ça au renouvelable en juste par un mon doigt en 5 à 10 ans donc voilà je vous remercie [Applaudissements] [Musique] beaucoup