Biocarburants : La baisse des émissions carbone au cœur de la stratégie de Gevo

Spécialisée dans la production d’hydrocarbures biosourcés à fort contenu énergétique, la société américaine Gevo se considère comme un acteur de la décarbonation. Grâce à une approche centrée sur l’analyse de cycle de vie de ses produits, elle vise le zéro émission nette pour une prochaine usine dont elle vient d’annoncer la construction.

Sylvie Latieule

Publié le 28 janvier 2022 à 09h00

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L’utilisation de ressources fossiles – gaz, pétrole, charbon - est clairement identifiée comme la source principale de gaz à effet à serre, responsable du changement climatique. Et alors que l’Accord de Paris préconise un zéro émission nette à l’horizon 2050 pour se maintenir au-dessous de la trajectoire de hausse de la température de 1,5 à 2 °C, les grands acteurs de l’énergie se mobilisent. À commencer par le groupe TotalEnergies qui a entamé sa transition vers les énergies renouvelables, notamment l’électricité éolienne et solaire, les biocarburants, l’hydrogène vert… Ce qui complexifie la donne, c’est qu’en changeant l’offre énergétique, et en passant notamment du pétrole à l’électricité, on amène les utilisateurs – par exemple, ceux de l’automobile - à changer leurs technologies.

Fondateur de la société de biotechnologie américaine Gevo, Patrick Gruber présente son entreprise comme un acteur à part entière de la décarbonation de la planète. En revanche, il a pris le pari de développer une solution drop in, c’est-à-dire un carburant renouvelable à forte densité énergétique, capable de remplacer les carburants d’origine fossile dans leurs applications classiques. Pas besoin de basculer vers la mobilité électrique. Le dirigeant vise a minima le zéro émission, et si possible, des productions carbon negative. Au cœur du portefeuille de Gevo, on va retrouver une molécule plateforme, l’isobutanol, que la société utilise pour créer de nombreux biocarburants renouvelables à faible émission de carbone : essence, diesel, iso-octane, isobutène, carburéacteurs pour l’aviation… C’est à Luverne, dans le Minnesota, que Gevo produit conjointement de l'isobutanol et de l'éthanol depuis 2014. La société a mis au point un procédé exclusif, en deux étapes, utilisant de la matière première renouvelable : 54 La levure exclusive de Gevo a été développée à l'aide des derniers outils biotechnologiques au monde pour obtenir des rendements et des taux commercialement attractifs. L’énergie de process utilisée est aussi partiellement renouvelable. Une éolienne a d’ailleurs été installée à Luverne pour réduire la consommation d’électricité, encore sur base charbon dans cette région des États-Unis.

Un partenariat avec TotalEnergies

C’est ensuite chez son partenaire South Hampton Resources, à Silsbee, au Texas, que Gevo convertit l'isobutanol en isobutène, iso-octane, iso-octène et carburéacteur (kérosène isoparaffinique, ATJ). Gevo a déjà connu des succès commerciaux. Par exemple, du carburéacteur dérivé de l'isobutanol est commercialisé, grâce à la réalisation de tests de certification dès 2011, y compris pour des vols d'essai pour l’armée de l'Air et la Marine aux États-Unis, puis une certification ASTM en 2016. Depuis, il a été utilisé pour de nombreux vols commerciaux à travers le monde. L'iso-octane fabriqué à Silsbee a, par ailleurs, été utilisé par TotalEnergies pour la formulation de carburants de spécialités, utilisés en Formule 1.

Tous les indices

Pour atteindre à terme le zéro émission nette pour ces produits, voire des émissions négatives, la société pense sa production d’isobutanol/éthanol selon les principes de la bioraffinerie. Dans le mid-west où elle est implantée, la matière première utilisée est le maïs qui fournit non seulement des sucres fermentescibles pour le procédé, mais aussi des protéines pour l’alimentation des animaux. Ainsi, la production d’un litre de carburant pour avion engendre un peu plus d’un kilo de protéines pour les animaux, précise Patrick Gruber qui souligne qu’à ce titre, la priorité est donnée à l’alimentation, avant même la production de carburant. À noter que la technologie de Gevo est applicable à toute matière première riche en carbohydrates - la betterave, la mélasse, la canne à sucre, le riz ou le bois – ce qui lui offre des perspectives partout dans le monde.

Abaisser l’empreinte carbone de la ressource agricole

Mais au-delà de cette démarche de valorisation de la plante entière, c’est dans le choix de la ressource et de la prise en compte des pratiques agricoles en amont que Gevo compte pouvoir diminuer encore un peu plus l’empreinte carbone de ses produits.

« Il fut un temps où l’agriculture n'était pas bonne pour la terre, alors qu’elle était pratiquée comme une industrie d'extraction, laissant derrière elle poussière et désolation. Mais de nombreux aspects de l'agriculture ont changé. Cultiver des plantes de manière plus durable peut augmenter la santé et la fertilité du sol en permettant à la matière organique et à d'autres minéraux de s'accumuler », souligne le dirigeant.

Gevo privilégie ainsi des partenaires agriculteurs qui utilisent des techniques innovantes dont le labour en bandes ou labour par zone (strip till). Cette méthode consiste à planter des graines sur des bandes étroites de sol. L'engrais est ensuite appliqué uniquement à cet endroit spécifique grâce à un équipement agricole guidé avec précision. Entre ces bandes, on va retrouver les rangées de cultures de l'année précédente (zone tampon), avec leurs structures racinaires qui vont pouvoir se décomposer et enrichir le sol. Cette matière organique supplémentaire alimente les micro-organismes et accroît la séquestration du carbone dans le sol. « Mesurer cette séquestration du carbone fait partie de l'équation à résoudre pour réduire l'intensité en carbone de chaque gallon de carburant fabriqué et vendu », souligne Pat Gruber. Le carburant d'aviation durable de Gevo capte entre 0,8 et 4 kilogrammes d'équivalents de dioxyde de carbone atmosphérique dans le sol pour chaque gallon (3,8 litres) de carburéacteur produit. « Nous essayons de changer les esprits et de prouver la durabilité de nos opérations dans la plus grande transparence », a conclu Patrick Gruber qui s’attelle désormais à un autre projet, baptisé Net-Zero 1. Une nouvelle usine va voir le jour près de Lake Preston, dans le Dakota du Sud (États-Unis). En un seul lieu, elle se consacrera à la production de carburéacteur totalement décarboné (45 millions de gallons ou 170 millions de litres), avec un démarrage de la production attendu pour 2023.

Net-Zero1, une nouvelle étape industrielle

En janvier 2021, Gevo a annoncé la construction d’une nouvelle usine de production d’hydrocarbures liquides à forte densité énergétique à Lake Preston, dans le Dakota du Sud. Baptisé Net-Zero 1, ce projet porte l’ambition de proposer des produits à empreinte carbone nulle, sur l’ensemble de leur cycle de vie, grâce à l’utilisation de matières premières biosourcées, issues de pratiques agricoles vertueuses, ainsi que d’énergies renouvelables telles que de l’électricité éolienne ou du biogaz. L’unité, qui aura une capacité de production de 45 millions de gallons par an (170 Ml), réinjectera 160 000 t/an de protéines dans la chaîne alimentaire animale. Évalué à 700 M$, le coût du projet est conséquent. Néanmoins, il réunit les deux types de production de Luverne (isobutanol) et de Silsbee (produits finis) et inclut la construction d’infrastructures de production d’énergie renouvelable.

Gevo sous le charme français

Si Gevo fournit de l’isooctane à TotalEnergies pour des carburants de spécialités, ce n’est pas le seul partenariat de l’Américain avec des sociétés françaises. « La France a un gros potentiel, que ce soit au niveau agricole ou technologique », explique Patrick Gruber, p-dg de Gevo. Le partenariat entre l’énergéticien TotalEnergies et Gevo, qui remonte à 2009 avec l’entrée du Français au capital de la société, s’est concrétisé par plusieurs opérations. Par exemple, en août 2019, Gevo a signé un partenariat avec Air Total, filiale du géant français, pour la production et la fourniture de carburant aéronautique en France et en Europe. Là encore, le carburant sera produit sur le site de Silsbee, aux États-Unis. En 2020, c’est une autre filiale de TotalEnergies qui contractualise avec Gevo : Total Cray Valley. L’objet de cette collaboration est la transformation par voie catalytique des huiles de fusel, coproduits de la production d’éthanol, en isoamylène renouvelable. Cet hydrocarbure alcénique en C4 est utilisé dans des applications variées, telles que les résines, les pesticides ou encore les stabilisants UV. Enfin, la société américaine souhaite importer sur son territoire le savoir-faire français d’Axens. Cette filiale de l’IFPEN a mis au point Polynaphta, une technologie d’oligomérisation des oléfines, qui sera employée pour le projet Net-Zero 1 de Gevo.