L’évolution de la recherche en Espagne : innovations et avancées prometteuses

En Espagne, une part significative de la biomasse forestière excédentaire s’accumule dans les forêts, les fossés et les zones difficilement accessibles, augmentant le risque d’incendies de forêt et perdant ainsi un important potentiel énergétique. Face à cette réalité, un ensemble de centres de recherche et d’entreprises mise sur une solution concrète : transformer ces déchets végétaux en combustibles durables pour des secteurs où l’électrification n’est pas encore viable.

Cette initiative prend forme à travers Pyrofuel, un projet national qui vise à convertir les déchets forestiers et de taille en biocarburants liquides de haute qualité. Ces biocarburants sont destinés à l’aviation et au transport routier lourd. Grâce à un financement public et à des technologies innovantes de pyrolyse et de catalyseurs avancés, le projet démontre qu’une gestion intelligente des résidus forestiers peut se traduire par une diminution des incendies, des émissions de CO₂ réduites et une augmentation de l’énergie renouvelable produite localement.

Pyrofuel : des forêts espagnoles aux réservoirs d’avions et de camions

L’Institut de Technologie Chimique (ITQ), un centre mixte du Conseil Supérieur de la Recherche Scientifique (CSIC) et de l’Université Polytechnique de Valence (UPV), joue un rôle clé dans le projet Pyrofuel. Ce projet se concentre sur la valorisation de la biomasse provenant des résidus de taille et de nettoyage des chemins et des forêts espagnoles, qui, dans de nombreux cas, n’avaient pas d’utilisation claire ou étaient brûlées sans bénéfice énergétique adéquat.

Pyrofuel reçoit plus de 1,5 million d’euros de financement du Ministère de la Science, de l’Innovation et des Universités. Cet investissement vise plusieurs objectifs : réduire le risque d’incendies de forêt, diminuer le gaspillage de ressources végétales (bois, résidus agricoles, broussailles et autres sous-produits) et améliorer significativement l’efficacité des processus de conversion de cette biomasse en combustible, tout en progressant vers une bioéconomie circulaire.

L’un des objectifs techniques les plus ambitieux est d’augmenter d’environ 30 % l’efficacité de la pyrolyse thermique appliquée aux déchets forestiers. Cette avancée permettrait de produire davantage de produits utiles à partir de la même quantité de biomasse, améliorant ainsi la viabilité économique et réduisant l’impact environnemental de l’ensemble de la chaîne de production de biocarburants.

Les chercheurs impliqués affirment que le projet ne se limite pas à produire un biocarburant ordinaire, mais vise à créer des combustibles qui respectent les spécifications du kérosène et du diesel utilisés aujourd’hui dans l’aviation et le transport lourd. Cela faciliterait leur intégration dans les infrastructures de ravitaillement actuelles et dans les moteurs déjà existants, sans nécessiter de changements technologiques majeurs dans le parc automobile.

L’impact potentiel va bien au-delà des laboratoires : le CSIC souligne que ces types de combustibles renouvelables peuvent devenir des éléments clés pour la décarbonisation du transport de marchandises et de longue distance en Espagne et en Europe, surtout dans des secteurs où, à l’heure actuelle, l’électrification totale présente des limitations techniques ou opérationnelles.

Fonctionnement de la pyrolyse thermique des déchets forestiers

Le cœur technologique du projet repose sur la pyrolyse thermique de la biomasse, un processus thermo-chimique par lequel la matière organique se décompose en l’absence totale d’oxygène, à des températures généralement comprises entre 400 °C et 600 °C. En l’absence d’oxygène, le matériau ne brûle pas comme dans une combustion classique, mais se décompose en différentes fractions : gaz, solides carbonés et surtout des bioliquides.

Dans le cadre de Pyrofuel, on utilise un système de pyrolyse rapide avancée, conçu pour minimiser la perte de biomasse et maximiser la production de bioliquides. Cette technologie, en plus d’augmenter l’efficacité énergétique, vise à produire un courant liquide avec des caractéristiques adéquates pour un raffinement catalytique ultérieur, une étape clé pour que ce bioliquide ne soit plus un simple huile de pyrolyse, mais devienne un combustible de qualité supérieure.

L’équipe de recherche vise à améliorer l’efficacité globale de ce processus d’environ 30 % par rapport aux technologies de référence. Cela implique non seulement l’optimisation des conditions d’opération (température, temps de résidence, vitesse de chauffage), mais aussi l’ajustement de la logistique de collecte et de préparation de la biomasse pour garantir un flux constant et homogène de déchets vers les unités de pyrolyse.

En plus de cette augmentation de rendement, les modèles développés dans le projet visent à une réduction potentielle de jusqu’à 17 % des émissions de CO₂ associées à la production de combustibles, par rapport aux processus conventionnels dérivés des combustibles fossiles. Cette amélioration environnementale est renforcée à la fois par la nature renouvelable de la biomasse utilisée et par l’optimisation de la chaîne de conversion.

Le résultat direct de la pyrolyse est un bioliquide qui, à lui seul, n’est pas encore un combustible prêt à l’emploi commercial, comme d’autres biocarburants. C’est une huile avec une complexité chimique élevée, une présence d’oxygène et des composés instables, qui nécessitent une étape ultérieure de hydrotraitement catalytique pour être purifiés, stabilisés et adaptés aux normes de qualité actuelles des combustibles pour l’aviation et le transport routier.

Hydrotraitement catalytique : du bioliquide au combustible durable

Une fois les bioliquides obtenus par pyrolyse de déchets forestiers, on entame la phase de raffinage par le biais de diverses techniques regroupées sous le terme hydrotraitement catalytique. Cette étape vise à éliminer les impuretés, réduire la teneur en oxygène et améliorer les propriétés physiques et chimiques du produit final, afin qu’il soit compatible avec les spécifications des kérosènes et des diesel conventionnels.

Dans cette phase, plusieurs processus chimiques sont combinés, notamment l’hydrogénation et l’hydrodesoxygénation, qui utilisent de l’hydrogène et des catalyseurs solides pour transformer les molécules organiques présentes dans le bioliquide, éliminant l’oxygène et modifiant sa structure. Grâce à ces réactions, on obtient un combustible plus stable, avec un meilleur pouvoir calorifique et une moindre tendance à la dégradation lors du stockage.

Une autre réaction clé est l’hydrocraquage, qui consiste à briser de grandes molécules d’hydrocarbures en plus petites et plus maniables. Cette étape permet un meilleur ajustement de la distribution des poids moléculaires du produit final, afin qu’il se situe dans les secteurs souhaités pour des usages spécifiques, tels que des combustibles pour l’aviation ou un diesel pour des véhicules lourds.

Des processus de désaturation supplémentaires interviennent également, visant à réduire le pourcentage d’oxygène souvent présent dans les huiles de pyrolyse d’origine végétale. En éliminant cet oxygène, on obtient un combustible plus similaire, tant en comportement qu’en caractéristiques, aux dérivés du pétrole, ce qui simplifie leur mélange avec des combustibles fossiles et leur utilisation directe dans les moteurs existants.

À l’issue de l’ensemble de ces étapes d’hydrotraitement, le produit final se compose de combustibles liquides situés dans la fourchette des kérosènes et des diesels, qui peuvent servir de combustibles durables pour l’aviation (SAF) et comme alternatives renouvelables pour les camions, autobus et autres véhicules lourds. L’approche de Pyrofuel repose sur le principe que ces biocarburants sont compatibles avec les infrastructures et les moteurs actuels, réduisant ainsi les coûts d’implantation et accélérant leur déploiement potentiel à grande échelle.

Catalyseurs avancés : clés pour réduire les coûts et rendre le processus viable

Dans le cadre de Pyrofuel, le groupe de recherche CAT-REN du ITQ (CSIC-UPV) se charge de la conception et du développement de nouveaux catalyseurs solides basés sur des métaux supportés, spécifiquement conçus pour l’hydrotraitement des liquides dérivés de la biomasse forestière. Ces catalyseurs sont des matériaux sur lesquels de minuscules particules métalliques sont fixées sur un support solide, multipliant ainsi leur surface active et leur capacité à accélérer des réactions chimiques spécifiques.

L’utilisation de catalyseurs avancés est cruciale pour rendre la transformation des huiles de pyrolyse en combustibles finaux plus efficace et économiquement compétitive. En améliorant l’activité et la stabilité des catalyseurs, on réduit les temps de processus, diminue la consommation d’hydrogène et minimise les sous-produits indésirables, des éléments ayant un impact à la fois sur le coût et sur l’impact environnemental de la technologie.

Le groupe CAT-REN a accumulé une expérience dans le traitement catalytique des liquides de pyrolyse dérivés de la biomasse, acquise lors de projets industriels antérieurs tels que Ceus et Almagreen. Cette expertise permet de s’appuyer sur des formulations déjà éprouvées et de les adapter aux besoins spécifiques des déchets forestiers et de taille utilisés dans Pyrofuel.

Leur travail a abouti à des liquides améliorés compatibles avec les combustibles de transport actuels, comme le jet-fuel et le diesel. L’enjeu est désormais d’optimiser davantage ces formulations catalytiques, d’allonger leur durée de vie et de faciliter leur industrialisation sans augmenter les coûts, un pas essentiel pour que les combustibles durables générés à partir de déchets forestiers puissent rivaliser sur le marché.

Cette innovation dans le domaine de la catalyse ne répond pas seulement à un besoin technique, mais s’inscrit dans une vision plus large de bioéconomie circulaire, où les déchets sont perçus comme des matières premières de valeur ajoutée. Si l’ensemble de la chaîne — de la collecte de biomasse à l’utilisation du combustible dans un avion — est optimisée grâce à ces catalyseurs, cette technologie pourrait se consolider comme une alternative sérieuse aux combustibles fossiles dans des secteurs difficiles à décarboniser.

Impact environnemental, prévention des incendies et économie circulaire

Pyrofuel se présente également comme un exemple de gestion durable du territoire. L’Espagne fait face depuis des décennies à des enjeux liés à l’accumulation de biomasse forestière, augmentant le risque d’incendies majeurs, surtout pendant des étés de plus en plus chauds et secs à cause des changements climatiques.

L’initiative cherche à transformer ces déchets accumulés dans les forêts et les exploitations agricoles en une source d’énergie renouvelable. En les éliminant et en les valorisant, elle contribue à réduire la charge de combustible dans les champs et donc la probabilité d’incendies catastrophiques. Cette double approche — énergétique et de prévention des risques — renforce l’intérêt public pour des projets comme Pyrofuel.

Le projet se concentre également sur la création d’une logistique de collecte et de transport efficace, un aspect souvent négligé mais crucial pour la viabilité économique de toute exploitation forestière de grande ampleur. Organiser le travail sur le terrain, coordonner les entreprises de services forestiers et conclure des accords avec propriétaires et administrations sont des éléments essentiels du puzzle.

Concernant l’impact environnemental, les combustibles produits à partir de déchets forestiers s’inscrivent dans des stratégies d’économie circulaire, car ils convertissent des sous-produits à faible valeur — qui, sans cela, pourraient rester non gérés ou être brûlés de manière inefficace — en ressources énergétiques et matières premières pour de nouveaux usages industriels. Cette approche contribue à réduire la dépendance aux combustibles fossiles importés et renforce l’autonomie énergétique du pays.

De plus, étant donné que cette biomasse est d’origine forestière et agricole, le carbone libéré lors de l’utilisation de ces combustibles est considéré comme faisant principalement partie d’un cycle biogénique, contrairement au carbone fossile supplémentaire introduit dans l’atmosphère par l’utilisation de pétrole, de gaz ou de charbon. Une gestion adéquate des forêts et l’évitement des changements d’utilisation du sol peuvent significativement réduire l’empreinte carbone nette, par rapport aux combustibles conventionnels.

Applications en aviation et transport lourd : des secteurs difficiles à électrifier

L’un des principaux avantages de convertir les déchets forestiers en combustibles durables réside dans leur destination pour des secteurs où l’électrification présente encore de nombreuses barrières. Cela inclut l’aviation, ainsi que le transport lourd par route, où le poids des batteries, l’autonomie et l’infrastructure de recharge demeurent des défis majeurs.

Dans le secteur aéronautique, les combustibles durables pour l’aviation (SAF) sont devenus une priorité tant pour les compagnies aériennes que pour les régulateurs européens, qui cherchent à atteindre des objectifs de réduction des émissions. Pyrofuel s’inscrit dans ces stratégies en proposant un potentiel approvisionnement de SAF à partir de biomasse résiduelle locale, ce qui contribuerait à réduire l’empreinte carbone des vols sans nécessiter de changements radicaux dans la flotte d’avions.

De plus, le projet envisage des applications dans le transport terrestre lourd, en ciblant particulièrement les camions longue distance et autres véhicules industriels pour lesquels l’électrification totale n’est pas, à court terme, la solution la plus simple. Dans ces cas, des combustibles renouvelables compatibles avec les moteurs diesel actuels peuvent aider à réduire les émissions sans avoir besoin de remplacer l’ensemble du parc mobile d’un coup.

Le CSIC souligne que ce type de biocarburants peut jouer un rôle significatif dans la décarbonisation du transport de marchandises, qui représente une part substantielle des émissions de gaz à effet de serre. En combinant des améliorations technologiques dans la production avec des politiques favorisant l’utilisation de combustibles renouvelables, la transition vers un modèle de mobilité plus durable pourrait être accélérée.

La compatibilité avec l’infrastructure de distribution existante — des oléoducs aux stations-service et systèmes de stockage — ajoute un autre avantage. La possibilité de mélanger ou de remplacer partiellement les combustibles fossiles sans devoir recréer entièrement ces réseaux facilite le déploiement de solutions comme celles visées par Pyrofuel.

Collaboration public-privée et perspective d’industrialisation

Pyrofuel est également un exemple de collaboration entre institutions publiques et entreprises privées. Le projet est dirigé par la société Meryt Catalysts & Innovation et comprend la participation de partenaires issus des domaines de la recherche et de l’industrie en Espagne, parmi lesquels figurent l’ITQ (CSIC-UPV), I2con et Neoliquid.

Cette alliance forme un réseau national orienté vers l’innovation énergétique, avec une approche résolument interdisciplinaire : de la chimie des matériaux et catalyseurs, à l’ingénierie des processus, en passant par la logistique forestière et l’analyse de viabilité économique. La combinaison de ces différents profils permet d’aborder le défi de la transformation des déchets forestiers en combustibles durables sous tous les angles nécessaires.

Grâce à la financements du Ministère de la Science, de l’Innovation et des Universités, supérieur à 1,5 million d’euros, le projet s’efforce non seulement d’avancer dans le domaine scientifique, mais également de poser les bases d’un déploiement industriel futur de la technologie. Une partie des travaux se concentre sur l’évaluation de la viabilité technique et économique de l’implantation d’installations de production dans divers points du territoire espagnol.

L’objectif ultime est qu’à moyen terme, des installations capables de répondre partiellement à la demande de combustibles de secteurs stratégiques, notamment l’aviation et le transport lourd, puissent voir le jour. Pour ce faire, le projet doit prouver que la conversion des déchets forestiers en combustibles durables est stable, sécurisée, compétitive et reproductible dans différents contextes régionaux.

Si les attentes des équipes participantes se réalisent, de telles initiatives pourraient marquer un tournant dans la gestion des déchets forestiers et dans la production d’énergie renouvelable en Espagne, intégrant mieux le milieu rural dans les nouvelles chaînes de valeur de la transition écologique et offrant une opportunité économique supplémentaire aux zones souvent touchées par la dépopulation et le manque d’activité industrielle.

Toute cette dynamique scientifique, technologique et logistique dessine un avenir dans lequel les forêts gérées de manière durable passent d’un foyer potentiel d’incendies et d’émissions à une source de combustibles à faible impact climatique, en ligne avec les politiques européennes de décarbonisation. L’évolution de Pyrofuel dans les prochaines années sera cruciale pour déterminer à quel point cette voie peut se consolider comme une composante stable du nouveau paysage énergétique.