Comment le biobutanol peut être utilisé comme carburant

Le biobutanol est un alcool à quatre carbones issu de la fermentation de la biomasse. Lorsqu'il est produit à partir de matières premières à base de pétrole, il est communément appelé butanol. Le biobutanol appartient à la même famille que les autres alcools communément connus, à savoir le méthanol monocarboné et l'alcool éthanol à deux carbones plus connu. L'importance du nombre d'atomes de carbone dans une molécule d'alcool donnée est directement liée au contenu énergétique de cette molécule particulière. Plus il y a d'atomes de carbone, en particulier dans une longue chaîne de liaison carbone-carbone, plus l'énergie est dense.

Des percées dans les méthodes de traitement du biobutanol, à savoir la découverte et le développement de micro-organismes génétiquement modifiés, ont préparé le terrain pour que le biobutanol dépasse l'éthanol en tant que carburant renouvelable. Autrefois considéré comme utilisable uniquement comme solvant industriel et matière première chimique, le biobutanol est très prometteur en tant que carburant pour moteur en raison de sa densité énergétique favorable, et il offre une meilleure économie de carburant et est considéré comme un carburant supérieur (par rapport à l'éthanol).

Production de biobutanol

Le biobutanol est dérivé principalement de la fermentation des sucres dans les matières premières organiques (biomasse). Historiquement, jusque vers le milieu des années 50, le biobutanol était fermenté à partir de sucres simples dans un processus qui produisait de l'acétone et de l'éthanol, en plus du composant butanol. Le processus est connu sous le nom d'ABE (Acétone Butanol Ethanol) et a utilisé des microbes peu sophistiqués (et pas particulièrement copieux) tels que Clostridium acetobutylicum. Le problème avec ce type de microbe est qu'il est empoisonné par le butanol même qu'il produit une fois que la concentration d'alcool dépasse environ 2%. Ce problème de traitement causé par la faiblesse inhérente des microbes de qualité générique, plus le pétrole peu coûteux et abondant (à l'époque) a cédé la place à la méthode de distillation à partir du pétrole plus simple et moins coûteuse de raffinage du butanol.

Mon, comment les temps changent. Ces dernières années, les prix du pétrole augmentant régulièrement et l'approvisionnement mondial se resserrant de plus en plus, les scientifiques ont revu la fermentation des sucres pour la fabrication du biobutanol. De grands progrès ont été réalisés par les chercheurs dans la création de «microbes concepteurs» qui peuvent tolérer des concentrations plus élevées de butanol sans être tués.

La capacité de résister à des environnements d'alcools à haute concentration difficiles, ainsi que le métabolisme supérieur de ces bactéries génétiquement améliorées, les ont renforcés avec l'endurance nécessaire pour dégrader les fibres cellulosiques tenaces des matières premières de la biomasse telles que les bois pulpeux et le panic raide. La porte a été ouverte et la réalité du carburant à base d'alcool renouvelable, si ce n'est pas moins cher, est à nos portes.

Les avantages

Donc, malgré toute cette chimie sophistiquée et cette recherche intense, le biobutanol présente de nombreux avantages par rapport à l'éthanol plus facile à produire.

• Le biobutanol a un contenu énergétique plus élevé que l'éthanol, il y a donc une perte d'économie de carburant beaucoup plus faible. Avec un contenu énergétique d'environ 105 000 BTU / gallon (contre environ 84 000 BTU / gallon d'éthanol), le biobutanol est beaucoup plus proche du contenu énergétique de l'essence (114 000 BTU / gallon).
• Le biobutanol peut être facilement mélangé avec de l'essence conventionnelle à des concentrations plus élevées que l'éthanol pour une utilisation dans des moteurs non modifiés. Des expériences ont montré que le biobutanol peut fonctionner à 100% dans un moteur conventionnel non modifié, mais à ce jour, aucun fabricant ne garantit l'utilisation de mélanges supérieurs à 15%..
• Parce qu'il est moins sensible à la séparation en présence d'eau (que d'éthanol), il peut être distribué via des infrastructures classiques (pipelines, installations de mélange et réservoirs de stockage). Pas besoin de réseau de distribution séparé.
• Il est moins corrosif que l'éthanol. Non seulement le biobutanol est un carburant à plus haute densité énergétique, mais il est également moins explosif que l'éthanol.
• Les résultats des tests de l'EPA montrent que le biobutanol réduit les émissions, à savoir les hydrocarbures, le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d'azote (NOx). Les valeurs exactes dépendent de l'état d'accord du moteur.

Mais ce n'est pas tout. Le biobutanol comme carburant - avec sa structure à longue chaîne et sa prépondérance d'atomes d'hydrogène - pourrait être utilisé comme tremplin pour amener les véhicules à pile à combustible à hydrogène dans le courant dominant. L'un des plus grands défis du développement des véhicules à pile à combustible à hydrogène est le stockage d'hydrogène à bord pour une autonomie durable et le manque d'infrastructures d'hydrogène pour le ravitaillement. La forte teneur en hydrogène du butanol en ferait un carburant idéal pour le reformage à bord. Au lieu de brûler le butanol, un reformeur extrairait l'hydrogène pour alimenter la pile à combustible.

Désavantages

Il n'est pas courant qu'un type de carburant ait autant d'avantages évidents sans au moins un inconvénient incandescent; cependant, avec l'argument biobutanol versus éthanol, cela ne semble pas être le cas.

Actuellement, le seul inconvénient réel est qu'il y a beaucoup plus d'installations de raffinage d'éthanol que de raffineries de biobutanol. Et bien que les installations de raffinage de l'éthanol soient beaucoup plus nombreuses que celles du biobutanol, la possibilité de moderniser les usines d'éthanol en biobutanol est réalisable. Et comme les raffinements se poursuivent avec les micro-organismes génétiquement modifiés, la faisabilité de la conversion des plantes devient de plus en plus grande.

Il est clair que le biobutanol est le meilleur choix que l'éthanol comme additif pour l'essence et peut-être pour le remplacement éventuel de l'essence. Depuis une trentaine d'années, l'éthanol a bénéficié de l'essentiel du soutien technologique et politique et a semé le marché des carburants à base d'alcool renouvelable. Le biobutanol s'apprête à reprendre le manteau.