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Journées Biomasse Bioenergies – GERRI
                                         27 & 28 Nov. 2012


Les enjeux de la biomasse - énergie à La Réunion
       Recherche, réalisations et projets
        Principaux obstacles rencontrés


                                                   Thomas PETIT
                  Laboratoire de Chimie des Substances
                 Naturelles et des Sciences des Aliments

                    I n s t i t u t U n i v e r s i t a i r e d e Te c h n o l o g i e


                                    Site : http://laboratoires.univ-reunion.fr/lcsnsa/
                                                Email : thomas.petit@univ-reunion.fr
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                    L’importance de la Biomasse au niveau territoriale


                 Préambule
                • Biomasse : Dans le domaine des bioénergies, la
                  biomasse regroupe l'ensemble des matières
                  organiques pouvant devenir des sources d'énergie
                  d’origine végétale, animale et autres microorganismes
                  bactéries,
                  ( algues, champ... ) et pouvant devenir source d’énergie par
                  combustion, après méthanisation, ou après de nouvelles
                  transformations chimiques (biocarburant).
                • Bioénergie : ensemble des valorisations énergétiques possibles de
                  la biomasse : combustible chaleur (ex. le bois énergie), électricité
                  (ex. le biogaz issus des effluents d’élevages), carburant (ex. l’ester
                  de colza ou biodiesel)
                • Biocarburant : Un combustible liquide ou gazeux
                  utilisé pour le transport et produit à partir de la
Université de
                  biomasse [agrocarburant = biocarburant issu de
La Réunion        cultures agricoles]
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                  Naissance des projets PRERURE et GERRI


                • Le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Evo-
                  lution du Climat (GIEC) estime que les ENR pourraient
                  fournir toute l’énergie dont l’humanité a besoin.
                • Energie verte la plus utilisée, la biomasse est promise à
                  un bel aveniren développant le bois énergie, le charbon
                  de bois, en méthanisant les déchets divers ou en
                  produisant des biocarburants à partir de biomasse
                  d’origine végétale et animale. Parmi les ENR, depuis le
                  premier choc pétrolier de 1973-74, la biomasse est le
                  secteur qui est resté le plus stable!
                • La valorisation énergétique de la biomasse permet
                  d’abattre de 80 à 90% les émissions de CO2 par rapport
                  à une production d’origine fossile.
                 LA RÉGION (PRERURE ET STARTER), L’ETAT (GERRI), LE DÉPARTEMENT, LES COLLECTIVITÉS,
                 LA CHAMBRE D’AGRICULTURE, L’ADEME, L’ARER, SIDELEC, VEOLIA, QUALITROPIC,
Université de    TEMERGIE, L’UNIVERSITÉ, LE CIRAD, ERCANE ET D’AUTRES SONT IMPLIQUÉS A DIFFÉRENTS
La Réunion       NIVEAUX DANS LE DÉVELOPPEMENT DE CETTE FILIÈRE À LA RÉUNION
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                   Les gisements de biomasse à La Réunion


                •   Quelles biomasses pour La Réunion de 2030? Comment les valoriser? Est ce
                    suffisant pour envisager une bonne rentabilité économique de l’entreprise?

                •   Les gisements sont très divers et de composition variée:
                     • Les plus important (> 100kT/MS ou volume) :
                     bagasse, canne fibre, le bois de chauffage ou ré-sidus,
                         déchets agricoles (déjections animales), la vinasse
                         de distillerie…
                     • Les intermédiaires (entre 5 et 100kTMS): Déchets
                         des cantines scolaires, Boues STEP, carton et papier,
                         déchets alimentaires, déchets carnés, déchets
                         huiles alimentaires, boues industrielles IAA,
                         lixiviats,     ordures     ménagères         (fraction
                         fermentescible), déchets graisseux, déchets verts,
                         les pneus usés, …
                     • Les pistes innovantes: les algues (macro et micro),
Université de            les organismes aérobies (levures et champignons
La Réunion               oléagineux), …
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                  Principales valorisations énergétiques de la
                                                                     biomasse




                    , canne




                    , canne




                , déchets verts




Université de
La Réunion
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                        La combustion directe et la gazéification




                          , canne




                          , canne




                      , déchets verts




Université de               ,
La Réunion      vinasse
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                La combustion directe et la gazéification




Université de
La Réunion
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                  La combustion directe et la gazéification




                  • Objectif : La ressource
                    Augmentation de la Production Sucrière/Energétique
   LA RECHERCHE




                  • Travaux : Pistes envisagées
                    Variétés Canne Sucrière, Mixte, Fibre
                    Modèles SPIR de caractérisation de la valeur
                    énergétique
                    Impacts des facteurs agro-climatiques
                    Modèles de croissance de la canne
                    Modèles de transformation usine
                  • Perspectives : Cannes Energétiques
                    Potentialités et Gisement ?
                    Systèmes culture adaptés et innovants ?
Université de
La Réunion          Rentabilité économique et durabilité ?               8
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                    La combustion directe et la gazéification



                  Deux pistes prometteuses à développer :
                  • Gazéification: Procédé permettant la
                    gazéification de la matière organique solide
                    par l’effet de la chaleur (400 à 800 C) en CO,
   LA RECHERCHE




                    CH4 et H2.
                  • Ce gaz peut permettre la cogénération de
                    chaleur et d'électricité.
                  • Le rendement d'une unité transformant le
                    bois en gaz combustible atteint 70 à 85% (le
                    rendement est bien meilleur que
                    l’incinération)
                  • Tous les végétaux sont en principe
                    utilisables.
                  • ORC (Organic Rankine Cycle) est un
Université de       procédé utilisant moins de chaleur grâce à
La Réunion
                    l’utilisation d’un solvant organique                 9
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                        Principales valorisations énergétiques de la
                                                                           biomasse




                          , canne




                          , canne




                      , déchets verts




Université de               ,
La Réunion      vinasse
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                                       La méthanisation




                • La méthanisation: tous les déchets organiques sont méthanisables
Université de   • Problème de la collecte (gisements dispersés, petites unités,
La Réunion
                  rendements encore trop faibles) et des investissements lourds.
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                                          La méthanisation




                •   Bagasse (combustion/incinération) = 100 kTEP
                •   Potentiel biomasse (hors bagasse) par méthanisation = 30 kTEP
                •   Soit 1/3 des importations de fioul lourd …
                •   Actuellement 18 projets à l’horizon 2020
Université de
La Réunion
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                   Principales réalisations et projets de méthanisation
                                                  (liste non exhaustive)

                • Quelques exemples concrets de réalisa-
                  tions industrielles et démonstrateurs:

                • ISDND de Sainte Suzanne (Déchets ménagers)
                • ISDND de la rivière Saint Etienne (Déchets
                  ménagers)
                • Distillerie Rivière du Mat (Vinasse)
                • STEP du Grand Prado (Traitement des boues,
                  CINOR et Veolia, 2013)
                • Abattoir Ducheman et Grondin (Déchets
                  d’abattoir et d’élevage, en projet)
                • Lycée agricole de Saint Joseph (projet
                  démonstratif)
                • …

Université de           Nombre de ces projets sont soutenus par
La Réunion
                     la Région Réunion, l’ADEME, l’Europe et l’ARER
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                       La recherche dans le domaine de la méthanisation




                                           LCSNSA
                  • Laboratoires de l’Université de La Réunion
   LA RECHERCHE



                    LCSNSA, PIMENT, LE2P

                  • Objectifs : Biotransformation et procédés (méthane)
                  Valorisation énergétique de la biomasse, optimisation des
                      rendements énergétiques, précédés innovants, gestion
                      territoriale des déchets agricoles, ménagers et industriels …
                  • Travaux : Stratégies de recherche
                    Prétraitement d’effluents agro-industriels par voie
                    microbienne et traitement physique (ultrasons, ondes…)
                  Amélioration du méthanogène de mélanges de déchets
                    traitées par les moisissures et les microalgues
Université de     Méthanisation des boues de STEP
La Réunion                                                                            14
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                      La recherche dans le domaine de la méthanisation




                                         LCSNSA
                  • Laboratoires de l’Université de La Réunion
   LA RECHERCHE



                    LCSNSA, PIMENT, LE2P

                  • Travaux : Stratégies de recherche (suite)
                     Modélisation et simulation
                  Co-méthanisation des déchets solides et liquides
                     Caractérisation physicochimique et biochimique
                     Suivi qualitatif et quantitatif du biogaz




Université de
La Réunion                                                            15
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                    La recherche dans le domaine de la méthanisation


                    Centre de compétence pour la mesure du pouvoir
                     méthanogène (BMP) de matières biodégradables
                      liquides et semi-solides (Etat/Région/Université)
                • Possibilité de tester 5 à 6 substrats par mois (30 mini-fermenteurs)
                • Suivi qualitatif (volume biogaz et méthane équivalent) et
                  quantitatif (composition chimique du gaz produit) par CPG
                • Disponible pour la recherche, l’enseignement et les industriels
                  (plateforme basée sur le site de l’IUT)




Université de
La Réunion
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                        Principales valorisations énergétiques de la
                                                                           biomasse




                          , canne




                          , canne




                      , déchets verts




Université de               ,
La Réunion      vinasse
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                         La recherche dans le domaine des biocarburants
                                              de 2ième et 3ième génération



                                                 LCSNSA
                  • Laboratoires de l’Université (LCSNSA) et Start-up (BAO)
   LA RECHERCHE




                  • Objectifs : Production de biomasse microbienne et
                    d’énergie de 2ième et 3ième génération
                  Production de biocarburants liquides à partir des déchets
                     industriels, STEP, déchets ligno-cellulosiques, …

                  • Travaux : Stratégies de recherche
                     Production de bioéthanol et de biodiesel par des micro-
                     organismes aérobies (levures) ou photosynthétiques
                     microalgues) à partir de vinasse, de compost,
                     Production de cocktails enzymatiques (dégradation des
                     composés bio-réfractaires)
                     Production de biomasse algales à partir des déchets
Université de
La Réunion           inorganiques par photosynthèse (eaux usées)               18
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                                            Conclusions


                 Conclusions
                • Etat des lieux : La transition énergétique fait partie des grands
                  enjeux sociétaux majeurs de notre pays. Elle passera obligatoirement
                  par la valorisation de la biomasse qui est abondante dans notre île.
                • Perspectives : Il faut augmenter la compétitivité, le rendement
                  énergétique et la propreté des émissions.
                • Rendement énergétique : amélioration des quantités de biomasses
                  (cultures/biodiversité/ramassage…) ou par une optimisation des
                  procédés de production et de combustion.
                • R&D : La recherche doit jouer un rôle fondamental dans ce processus
                  (recherche académique et transfert).



Université de
La Réunion
Les enjeux de la biomasse à la Réunion
                                                               Conclusions


                  Conclusions
                       Projet gouvernemental pour améliorer la compétitivité :
                      15 mesures pour une nouvelle dynamique de transfert de la
                    recherche publique (conseil des ministres du 7 novembre 2012)
                • Mesure 2 : prendre en compte le transfert dans l’évaluation des
                  carrières des chercheurs de l’ESR (nbre d’emplois créés)
                • Mesure 4 : créer un conseil d’orientation stratégique pour le transfert
                  au niveau de chaque département pour dynamiser le transfert et de
                  l’impact économique au niveau territorial (été 2013)
                • Mesure 12 : augmenter les relations directes entre chercheurs et PME
                  en créant un réseau social recherche/PME et un dispositif facilitant le
                  conseil des chercheurs auprès des PME (été 2013)
                • Mesure 14 : mettre en place un programme cohérent de soutien au
Université de
                  transfert par la création d’entreprises (sensibilisation, valorisation dans
La Réunion        les carrières, amorçage, incubation) (été 2013)
Journées Biomasse Bioenergies – GERRI
                                         27 & 28 Nov. 2012


Les enjeux de la biomasse - énergie à La Réunion
       Recherche, réalisations et projets
        Principaux obstacles rencontrés


                                                   Thomas PETIT
                  Laboratoire de Chimie des Substances
                 Naturelles et des Sciences des Aliments

                    I n s t i t u t U n i v e r s i t a i r e d e Te c h n o l o g i e


                                    Site : http://laboratoires.univ-reunion.fr/lcsnsa/
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Les enjeux de la Biomasse - énergie à la Réunion - Recherche, réalisations et projets - Principaux obstacles rencontrés

  • 1. Journées Biomasse Bioenergies – GERRI 27 & 28 Nov. 2012 Les enjeux de la biomasse - énergie à La Réunion Recherche, réalisations et projets Principaux obstacles rencontrés Thomas PETIT Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles et des Sciences des Aliments I n s t i t u t U n i v e r s i t a i r e d e Te c h n o l o g i e Site : http://laboratoires.univ-reunion.fr/lcsnsa/ Email : thomas.petit@univ-reunion.fr
  • 2. Les enjeux de la biomasse à la Réunion L’importance de la Biomasse au niveau territoriale Préambule • Biomasse : Dans le domaine des bioénergies, la biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie d’origine végétale, animale et autres microorganismes bactéries, ( algues, champ... ) et pouvant devenir source d’énergie par combustion, après méthanisation, ou après de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). • Bioénergie : ensemble des valorisations énergétiques possibles de la biomasse : combustible chaleur (ex. le bois énergie), électricité (ex. le biogaz issus des effluents d’élevages), carburant (ex. l’ester de colza ou biodiesel) • Biocarburant : Un combustible liquide ou gazeux utilisé pour le transport et produit à partir de la Université de biomasse [agrocarburant = biocarburant issu de La Réunion cultures agricoles]
  • 3. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Naissance des projets PRERURE et GERRI • Le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Evo- lution du Climat (GIEC) estime que les ENR pourraient fournir toute l’énergie dont l’humanité a besoin. • Energie verte la plus utilisée, la biomasse est promise à un bel aveniren développant le bois énergie, le charbon de bois, en méthanisant les déchets divers ou en produisant des biocarburants à partir de biomasse d’origine végétale et animale. Parmi les ENR, depuis le premier choc pétrolier de 1973-74, la biomasse est le secteur qui est resté le plus stable! • La valorisation énergétique de la biomasse permet d’abattre de 80 à 90% les émissions de CO2 par rapport à une production d’origine fossile. LA RÉGION (PRERURE ET STARTER), L’ETAT (GERRI), LE DÉPARTEMENT, LES COLLECTIVITÉS, LA CHAMBRE D’AGRICULTURE, L’ADEME, L’ARER, SIDELEC, VEOLIA, QUALITROPIC, Université de TEMERGIE, L’UNIVERSITÉ, LE CIRAD, ERCANE ET D’AUTRES SONT IMPLIQUÉS A DIFFÉRENTS La Réunion NIVEAUX DANS LE DÉVELOPPEMENT DE CETTE FILIÈRE À LA RÉUNION
  • 4. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Les gisements de biomasse à La Réunion • Quelles biomasses pour La Réunion de 2030? Comment les valoriser? Est ce suffisant pour envisager une bonne rentabilité économique de l’entreprise? • Les gisements sont très divers et de composition variée: • Les plus important (> 100kT/MS ou volume) : bagasse, canne fibre, le bois de chauffage ou ré-sidus, déchets agricoles (déjections animales), la vinasse de distillerie… • Les intermédiaires (entre 5 et 100kTMS): Déchets des cantines scolaires, Boues STEP, carton et papier, déchets alimentaires, déchets carnés, déchets huiles alimentaires, boues industrielles IAA, lixiviats, ordures ménagères (fraction fermentescible), déchets graisseux, déchets verts, les pneus usés, … • Les pistes innovantes: les algues (macro et micro), Université de les organismes aérobies (levures et champignons La Réunion oléagineux), …
  • 5. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Principales valorisations énergétiques de la biomasse , canne , canne , déchets verts Université de La Réunion
  • 6. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La combustion directe et la gazéification , canne , canne , déchets verts Université de , La Réunion vinasse
  • 7. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La combustion directe et la gazéification Université de La Réunion
  • 8. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La combustion directe et la gazéification • Objectif : La ressource Augmentation de la Production Sucrière/Energétique LA RECHERCHE • Travaux : Pistes envisagées Variétés Canne Sucrière, Mixte, Fibre Modèles SPIR de caractérisation de la valeur énergétique Impacts des facteurs agro-climatiques Modèles de croissance de la canne Modèles de transformation usine • Perspectives : Cannes Energétiques Potentialités et Gisement ? Systèmes culture adaptés et innovants ? Université de La Réunion Rentabilité économique et durabilité ? 8
  • 9. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La combustion directe et la gazéification Deux pistes prometteuses à développer : • Gazéification: Procédé permettant la gazéification de la matière organique solide par l’effet de la chaleur (400 à 800 C) en CO, LA RECHERCHE CH4 et H2. • Ce gaz peut permettre la cogénération de chaleur et d'électricité. • Le rendement d'une unité transformant le bois en gaz combustible atteint 70 à 85% (le rendement est bien meilleur que l’incinération) • Tous les végétaux sont en principe utilisables. • ORC (Organic Rankine Cycle) est un Université de procédé utilisant moins de chaleur grâce à La Réunion l’utilisation d’un solvant organique 9
  • 10. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Principales valorisations énergétiques de la biomasse , canne , canne , déchets verts Université de , La Réunion vinasse
  • 11. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La méthanisation • La méthanisation: tous les déchets organiques sont méthanisables Université de • Problème de la collecte (gisements dispersés, petites unités, La Réunion rendements encore trop faibles) et des investissements lourds.
  • 12. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La méthanisation • Bagasse (combustion/incinération) = 100 kTEP • Potentiel biomasse (hors bagasse) par méthanisation = 30 kTEP • Soit 1/3 des importations de fioul lourd … • Actuellement 18 projets à l’horizon 2020 Université de La Réunion
  • 13. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Principales réalisations et projets de méthanisation (liste non exhaustive) • Quelques exemples concrets de réalisa- tions industrielles et démonstrateurs: • ISDND de Sainte Suzanne (Déchets ménagers) • ISDND de la rivière Saint Etienne (Déchets ménagers) • Distillerie Rivière du Mat (Vinasse) • STEP du Grand Prado (Traitement des boues, CINOR et Veolia, 2013) • Abattoir Ducheman et Grondin (Déchets d’abattoir et d’élevage, en projet) • Lycée agricole de Saint Joseph (projet démonstratif) • … Université de Nombre de ces projets sont soutenus par La Réunion la Région Réunion, l’ADEME, l’Europe et l’ARER
  • 14. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La recherche dans le domaine de la méthanisation LCSNSA • Laboratoires de l’Université de La Réunion LA RECHERCHE LCSNSA, PIMENT, LE2P • Objectifs : Biotransformation et procédés (méthane) Valorisation énergétique de la biomasse, optimisation des rendements énergétiques, précédés innovants, gestion territoriale des déchets agricoles, ménagers et industriels … • Travaux : Stratégies de recherche Prétraitement d’effluents agro-industriels par voie microbienne et traitement physique (ultrasons, ondes…) Amélioration du méthanogène de mélanges de déchets traitées par les moisissures et les microalgues Université de Méthanisation des boues de STEP La Réunion 14
  • 15. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La recherche dans le domaine de la méthanisation LCSNSA • Laboratoires de l’Université de La Réunion LA RECHERCHE LCSNSA, PIMENT, LE2P • Travaux : Stratégies de recherche (suite) Modélisation et simulation Co-méthanisation des déchets solides et liquides Caractérisation physicochimique et biochimique Suivi qualitatif et quantitatif du biogaz Université de La Réunion 15
  • 16. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La recherche dans le domaine de la méthanisation Centre de compétence pour la mesure du pouvoir méthanogène (BMP) de matières biodégradables liquides et semi-solides (Etat/Région/Université) • Possibilité de tester 5 à 6 substrats par mois (30 mini-fermenteurs) • Suivi qualitatif (volume biogaz et méthane équivalent) et quantitatif (composition chimique du gaz produit) par CPG • Disponible pour la recherche, l’enseignement et les industriels (plateforme basée sur le site de l’IUT) Université de La Réunion
  • 17. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Principales valorisations énergétiques de la biomasse , canne , canne , déchets verts Université de , La Réunion vinasse
  • 18. Les enjeux de la biomasse à la Réunion La recherche dans le domaine des biocarburants de 2ième et 3ième génération LCSNSA • Laboratoires de l’Université (LCSNSA) et Start-up (BAO) LA RECHERCHE • Objectifs : Production de biomasse microbienne et d’énergie de 2ième et 3ième génération Production de biocarburants liquides à partir des déchets industriels, STEP, déchets ligno-cellulosiques, … • Travaux : Stratégies de recherche Production de bioéthanol et de biodiesel par des micro- organismes aérobies (levures) ou photosynthétiques microalgues) à partir de vinasse, de compost, Production de cocktails enzymatiques (dégradation des composés bio-réfractaires) Production de biomasse algales à partir des déchets Université de La Réunion inorganiques par photosynthèse (eaux usées) 18
  • 19. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Conclusions Conclusions • Etat des lieux : La transition énergétique fait partie des grands enjeux sociétaux majeurs de notre pays. Elle passera obligatoirement par la valorisation de la biomasse qui est abondante dans notre île. • Perspectives : Il faut augmenter la compétitivité, le rendement énergétique et la propreté des émissions. • Rendement énergétique : amélioration des quantités de biomasses (cultures/biodiversité/ramassage…) ou par une optimisation des procédés de production et de combustion. • R&D : La recherche doit jouer un rôle fondamental dans ce processus (recherche académique et transfert). Université de La Réunion
  • 20. Les enjeux de la biomasse à la Réunion Conclusions Conclusions Projet gouvernemental pour améliorer la compétitivité : 15 mesures pour une nouvelle dynamique de transfert de la recherche publique (conseil des ministres du 7 novembre 2012) • Mesure 2 : prendre en compte le transfert dans l’évaluation des carrières des chercheurs de l’ESR (nbre d’emplois créés) • Mesure 4 : créer un conseil d’orientation stratégique pour le transfert au niveau de chaque département pour dynamiser le transfert et de l’impact économique au niveau territorial (été 2013) • Mesure 12 : augmenter les relations directes entre chercheurs et PME en créant un réseau social recherche/PME et un dispositif facilitant le conseil des chercheurs auprès des PME (été 2013) • Mesure 14 : mettre en place un programme cohérent de soutien au Université de transfert par la création d’entreprises (sensibilisation, valorisation dans La Réunion les carrières, amorçage, incubation) (été 2013)
  • 21. Journées Biomasse Bioenergies – GERRI 27 & 28 Nov. 2012 Les enjeux de la biomasse - énergie à La Réunion Recherche, réalisations et projets Principaux obstacles rencontrés Thomas PETIT Laboratoire de Chimie des Substances Naturelles et des Sciences des Aliments I n s t i t u t U n i v e r s i t a i r e d e Te c h n o l o g i e Site : http://laboratoires.univ-reunion.fr/lcsnsa/ Email : thomas.petit@univ-reunion.fr