Le carbone

En ces temps de désarroi, comment nous retrouver ? Comment retrouver la trace de la raison et du progrès – de la dignité de l’homme confronté à un monde qui pourrait très bien exister sans lui, à un monde où il est de plus en plus difficile d’exister en tant qu’homme ? A moins que la Planète ait de plus en plus de mal à supporter l’homme ?

D’abord, revenant sur mon billet précédent, je ne suis pas satisfait de sa conclusion « relativiste ». Ce n’est pas parce que les ultra-puissants  de la Planète sont responsables de millions de morts que nous pourrions relativiser les victimes des attentats. Nous n’en sommes pas moins responsables au niveau politique et éthique. Nous continuons à laisser un dictateur écraser son propre peuple sous les bombes. Les 300 000 morts syriens ne sont pas pour rien dans le discrédit de l’Occident. Dès lors, d’autres fanatiques peuvent se réclamer de cette incurie pour appliquer des solutions tout aussi criminelles. Il s’agit d’une faille majeure de notre humanisme.

En attendant… nous pourrions parler des J.O. – dernier clou à chasser le précédent. Je vous propose pour ma part l’autre volet de ma motivation à reprendre ce blog : les questions écologiques.

Pour l’équilibre de la Planète, il n’y a que deux atouts majeurs : le soleil et le carbone. Bien qu’au fond le carbone soit lui aussi lié au soleil dans le cas du charbon ou du pétrole – énergie solaire différée, mise en réserve. Une forme gigantesque de stockage.

Alors, pour nous projeter vers l’avenir, revenons en 2011. Vous me direz que c’est une drôle de manière d’avancer que de nous projeter vers le passé … Je reste persuadé du contraire.

Le 15 décembre 2011, Paul Colonna, Directeur scientifique adjoint bioéconomie à l’INRA, Délégué scientifique Développement Durable et Directeur de l’Institut Carnot Bioénergies, Biomolécules et Biomatériaux du Carbone Renouvelable – donnait sa leçon inaugurale au Collège de France autour de cette question :

Comment remplacer efficacement une partie du carbone d’origine fossile par du carbone renouvelable produit à partir des fractions non alimentaires de la biomasse végétale, des plantes aux micro algues ?

J’avoue que l’ai failli me laisser subjuguer par ce déploiement de lucidité et de savoir. C’était pourtant simple : nous étions prévenus :

cdfTotal

C’est là :« Diffusé avec le soutien de Total » – bénéfices records, licenciements, salaire du PDG, Erika … et j’en passe. Mais n’anticipons pas un procès en sorcellerie capitaliste. Il faudra écouter, suivre cet exposé brillant, riche d’enseignements – le suivre jusqu’au bout pour saisir l’enjeu véritable. Évidemment, il faut un effort.

Comme cela risque d’être long, avant que vous ne zappiez, voici ce que j’en pense.

Le piège technologique

Lorsqu’on nous parle de biomasse (ATTAC, Greenpeace, Négawatt, etc.) nous pensons aller vers un monde apaisé et durable. Les grands groupes ont compris – peut-être mieux et plus vite que nous – l’obsolescence (programmée ?) du système actuel. Ils ont une longueur d’avance.

Deux voies s’ouvrent à nous – et il faudra nous battre sur cette fracture, choisir notre camp. Ou bien nous reprenons les idées des rêveurs des années 60 – simplicité, frugalité, faire autrement avec les moyens du bord – ou bien nous nous inscrivons dans un post humanisme, un  transhumanisme qui transgresse tous les tabous et prépare un nouveau viol de Gaïa.

Vous verrez (audio + ci-après) que la voie proposée repose sur de nouveaux systèmes, avec une production massive et centralisée, dopée aux biotechnologies les plus élaborées : plantes modifiées, enzymes créés in silico, micro-algues OGMs, etc. L’intérêt est double. D’abord faire pièce au solaire photovoltaïque chinois mais surtout entrer dans des processus brevetable et privatisés. Les risques ne sont ni niés ni ignorés – peu importe puisque le « peuple » est occupé à regarder les J.O. ou à se cacher dans l’ombre des gendarmes.

C’est là le véritable enjeu. « L’avenir ouvre ses jambes bleues » comme le chantait l’irremplaçable Jean Ferrat  – Hourrah ! Naïf ? Certes. « Faudra-t-il en mourir ? »  Ne laissons personne confisquer cet avenir aux jeunes générations. L’élite techno-branchée des grands labos ne doit pas décider seule du futur de l’humanité.

Le monde qu’on nous prépare à coups de super calculateurs et de science de pointe … se défait à coup de bon sens. Parfois il suffit d’une règle trois ou d’un tableau Excel pour le défaire. Sur ce point je rejoindrais presque Michel Onfray qui dénonce une complexification en creux.  Si  Onfray va trop loin quand il saute allègrement par dessus Freud, Sartres, Kant et Kierkegaard, ici nous n’enjambons pas ces géants, mais des nains qui organisent chaque jour davantage un maquis mathématique où s’engloutit l’humanité et le futur du vivant.

jacksonVeillons

Veillons mais sachons. Sachons aussi ce que dit la conclusion de cette  conférence : si l’espérance de vie s’accroît effectivement en fonction directe de la quantité d’énergie disponible pour les individus, elle atteint par contre un palier autour de 1.5 tonne d’équivalent pétrole – les Américains en consomment 5 fois plus. Nous rejoignons là ce que nous dit Tim Jackson (La prospérité sans croissance – 2010 … déjà !).
                    

Au final, le carbone biologique est vu ici comme une production destinée à combler les besoins en complément des énergies fossiles – pétrole et gaz principalement. « Il n’est pas question de les supprimer », bien entendu – alors que les préconisations vont vers une émission nulle, voire une réabsorption.  Nous en somme loin – mais Total est sauf ! Reste que l’analyse est parfaitement articulée et précise et qu’il faudra en tenir compte pour n’omettre aucune composante du mix énergétique de demain. Ce qui est curieux également, c’est que la transition évoquée au début de la conférence ne reflète en rien la progression possible du carbone « biologique ». Nous sommes encore une fois dans l’entre deux – cette politique qui faisait horreur aux grands hommes, de Clemenceau à Churchill et De Gaulle. Cet entre deux politique n’est pas plus durable que l’énergie fossile. Malheureusement, cette stagnation peut se traduire par une sortie précipitée et désagréable comme à Berlin en 1933. Le vélo, vous dis-je !

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La parole est à Paul Colonna

Comment obtenir un carbone renouvelable pour la chimie, l’énergie et les matériaux ?

Depuis le début du XVIIIe siècle, le carbone fossile a progressivement remplacé les matières premières issues de la biomasse. Consommation de la France en 2008 : 280 millions de Tonnes Équivalent Pétrole.
Prévisions 2020 : 305 millions de TEP. Part du renouvelable : 36.6 MTEP.

Le tableau qui suit reflète l’orientation de cette transition.

transistion

Pour 2005, la situation mondiale est présentée sur ce tableau :

EnergieMonde2005

Les ENR ne représentent que 12.9%. Les fossiles sont majoritaires : charbon, gaz et pétrole.
La biomasse, c’est d’abord le bois de feu, puis les bio carburants. Toutes les autres sources d’ENR sont directement ou indirectement liées au soleil – y compris l’éolien et l’hydraulique.
Sur les 9 milliards de tonnes de carbone utilisés en 2005 dans le monde, 5% le sont pour la chimie. Le reste, l’essentiel, c’est l’énergie.

Pas durable

Ce fonctionnement n’est pas durable : épuisement inéluctable des réserves fossiles d’une part, enrichissement de l’atmosphère en CO2 d’autre part (on sait qu’il devra être limitée à 450ppm). Pour produire des biocarburants, peut-on trouver plus de terres agricoles ? C’est courir le risque d’un déstockage de CO2. Des tensions se font jour entre les rendements des surfaces et la capacité des écosystèmes à fournir à la fois des biens marchands et des services écosystémiques. D’où 4 défis.

  • Répondre aux besoins alimentaires de la population en 2050
  • Réduire les émissions de CO2 (« facteur 4 »)
  • Élaborer des produits de substitution du carbone fossile
  • Nous adapter au changement climatique

En conséquence : 4 objectifs :

  • Favoriser l’indépendance énergétique
  • Initier un développement neutre sans carbone
  • Initier une agro-industrie bio
  • Relocalisation et réindustrialisation

Il existe trois scénarios de sortie :

  • le scénario fortissimo présent dans les 3 religions monothéistes – l’homme dominant
  • Le scénario de la décroissance sélective et équitable
  • Le développement durable avec la bio-économie.

Sur ce dernier terme il y a une dérive avec la bio-technologie. Avec Rio+20 on parle aussi d’économie verte qui vise à maintenir le niveau de vie en réduisant l’empreinte écologique – on ne parle plus de PIB.

Pour saisir les possibilités du carbone biologique, on doit partir des flux :

flux

Nous disposons de 5 stocks de carbone : les océans, les sols, le carbone fossile (charbon, gaz, pétrole), la végétation et l’atmosphère.

Deux émetteurs de carbone : la végétation (1.6 Gt) et l’exploitation du carbone fossile (6.4 Gt).

Le milieu vivant réabsorbe une partie dans la végétation (3.1 Gt). Les océans absorbent 1.7 Gt – dont une partie sous la forme de carbonate de calcium – seule forme stable. On voit que 3.2 Gt sont ajoutées chaque année à l’atmosphère : elles sont responsables du réchauffement climatique. Il faudrait réduire de 50% l’émission de carbone issu de l’extraction fossile.  Il serait aussi possible d’augmenter la surface de photosynthèse (végétation). Mais dans ce cas il y a un risque d’accélération de la décomposition dans le sol avec un dégazage. De plus : où trouver de nouvelles surfaces ?

L’élément essentiel à examiner est la photosynthèse.

photosynthese

Le soleil provoque la rupture de la molécule d’eau – libération d’oxygène.  Ensuite il y a d’une part une libération d’hydrogène mais surtout création de nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH) qui va permettre la fixation du carbone. Le rendement théorique maximum du point de vue énergétique est de 27%, mais comme toute la lumière n’est pas absorbée, le rendement réel est de 12% – même ordre de grandeur que pour les panneaux photovoltaïques courants. Mais lorsqu’on veut utiliser cette biomasse, le rendement final est seulement de 1 ou 2% sous une forme de stockage stable (qu’il faudrait comparer à l’énergie PV stockée). Il n’empêche, je pense, que si l’on compare avec l’utilisation non stockée de l’énergie PV, celle-ci est 6 ou 7 fois plus efficace.

Le recours au carbone biologique

La biomasse :

biomasse

Les sources moléculaires

4 sources principales : amidon, saccharose, lignocellulose et lipides – ces derniers très proches des produits dérivés du pétrole. Mais aussi : les protéines. Encore faut-il séparer ces différents éléments, car il n’y a pas de libération spontanée de la cellulose. D’où les bio raffineries.  Premier exemple : la meunerie pour le blé.  De nos jours, on est parvenu à séparer les diverses molécules, allant même jusqu’à la gazéification et à l’assemblage sous des formes exploitables énergétiquement.

On cherchera à obtenir des molécules à très fort potentiel énergétique. Les plus énergétiques comme le méthane et les alcanes sont malheureusement moins faciles à produire en quantité.

Les ressources végétales

On parle d’un ensemble espèce+système de production+procédé de transformation, le tout devant être compatible/complémentaire avec les usages alimentaires (humain, animal), énergétique et chimique.

bioplantes

Ces nouvelles plantes sont hautement productives et capables de s’implanter sur des terres délaissées par la production agricole. La phyto-remédiation des terres anciennement polluées concerne 50 millions d’hectares en Europe (155 millions d’hectares sont consacrés à l’agriculture en Europe).

Autre source : les algues :

algues

  • Macroalgues : Production élevée mais coût de ramassage.
  • Microalgues : productivité très élevée mais implantée sur des zones convoitées – le littoral océanique.
  • Les algues OGM sont plus complexes et plus riches.
  • L’utilisation d’enzymes est en développement rapide – ce que permet ingénierie génétique moderne.

Autre procédé : la fermentation classique pour obtenir l’éthanol notamment à partir de la saccarose. Mais la voie la plus prometteuse est celle du génie métabolique et la biologie de synthèse. Il est aussi possible de renvoyer vers la chimie organique ou la pétrochimie classique des produits semi élaborés.

Les risques

Première question : la sûreté. Accidents industriels, risques environnementaux (diffusion d’OGMs dans le milieu naturel) et impact des molécules produites sur l’ensemble de la biosphère.

Seconde question : la propriété intellectuelle. D’un côté les brevets et de l’autre les certificats d’obtention végétales sont sur des logiques politiques complètement différentes.

Troisième objection : l’éthique et l’artificialisation du vivant.

La transition alimentaire

La photosynthèse que nous venons d’évoquer a au départ un autre but : l’alimentation. Nous avons besoin de carbone organique sous une forme réduite, que nous allons oxyder pour apporter l’énergie à nos cellules.

alim

Un défi est à relever pour nourrir l’humanité à l’horizon 2050. Il faudra  70% de production agricole supplémentaire en 2050.

Il existe deux facteurs de tension : la croissance démographique d’une part, l’augmentation du niveau de vie de l’autre. On ne pourra pas satisfaire les besoins sans modifier le régime alimentaire. La production mondiale actuelle est de 4600 KCal par habitant et par jour. Mais le rendement est réduit à cause des pertes. Les pertes interviennent lors de la récolte (pays pauvres), elles sont dues aussi à la transformation en produits pour animaux (3 à 7 fois plus de calories sont nécessaires pour une calorie absorbée). Pour les pays développés s’ajoutent les pertes à la distribution. Reste : 2000 calories. Les variables d’ajustement sont donc la quantité de protéines (leur mode d’obtention, consommation carnée) et les pertes dans les pays développés.

Tout çà pour quoi ?

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Quand nous parlons de vrais besoins, nous devons prendre en compte la quantité d’énergie nécessaire par habitant pour assurer une meilleure espérance de vie … et comme nous l’avons vu, la limite de 1.5 Tep par habitant est largement dépassée par certains – au détriment des autres.

 

 

 

 

 

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