Le projet de la voie biotechnologique

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• Le projet de la voie biotechnologique
• Répercussion sociales des technologies
• Analyse des impacts sur l’environnement
• Technologies de conversion avancées
• Soutien aux nouvelles technologies

Le projet de la voie biotechnologique

Le secteur forestier du Canada et la bioéconomie

Les Canadiens ne s’attendent toutefois pas d’y voir une raffinerie qui, outre des produits traditionnels, produit des combustibles renouvelables, des plastiques et des produits chimiques destinés à l’industrie pharmaceutique et alimentaire, ni une centrale qui fournit de l’électricité à des habitations, ni un site générant peu de déchets, voire aucun.

Les Canadiens ne s’attendent toutefois pas d’y voir une raffinerie qui, outre des produits traditionnels, produit des combustibles renouvelables, des plastiques et des produits chimiques destinés à l’industrie pharmaceutique et alimentaire, ni une centrale qui fournit de l’électricité à des habitations, ni un site générant peu de déchets, voire aucun.

C’est l’aspect que pourraient avoir de nombreuses installations canadiennes de transformation du bois dans un avenir pas si lointain. Les usines, qui jusqu’à maintenant transformaient le bois ou la pâte et le papier, se diversifieront bientôt et ajouteront de toutes nouvelles gammes de produits. L’industrie forestière du Canada s’apprête à entrer dans l’ère de la bioéconomie, au cours de laquelle la fibre de bois, ou la biomasse, sera convertie en de multiples produits : électricité, combustibles, plastiques, solvants, lubrifiants, voire additifs alimentaires.

Pour une industrie en transition après avoir connue une décennie de dure bataille, il est encourageant d’envisager un avenir où la fibre de bois aura autant d’usages novateurs. Il faut toutefois se demander si tous ces nouveaux usages sont viables, s’ils procurent aux investisseurs un bon rendement, s’ils créent de l’emploi et assurent la stabilité des collectivités tributaires de la forêt, s’ils cadrent bien avec les efforts d’aménagement forestier durable du Canada et s’ils sont avantageux pour le pays à long terme.

Présentation du Projet de la voie biotechnologique

C’est à ce genre de questions que le Projet de la voie biotechnologique se proposait de répondre lorsqu’il a été entrepris en 2009. Il a demandé à plus de 65 experts de différents secteurs y compris le secteur de la finance, de la biotechnologie et du développement de l'énergie, de bien examiner ces questions pour s’assurer que la transformation de l’industrie forestière soit un succès.

Ce Projet de la voie biotechnologique, initialement mis en branle par l'industrie, est né de l'intérêt grandissant de trouver de nouveaux usages à la biomasse. Le projet est mené par l'Association des produits forestiers du Canada (APFC) et ses partenaires, y compris FPInnovations et le Sevice canadien des forêts (SCF) de Ressources naturelles Canada.

Voie : « moyen conduisant à un but considéré du point de vue du résultat désiré. » (Trésor de la langue française informatisé)

Voie biotechnologique : série de technologies apparentées autour desquelles s’articule l’avenir de l’industrie forestière.

Ces experts examinent de concert une multitude de biotechnologies et de bioproduits en cours d’élaboration (dont de nombreux sont sur le point d’être commercialisés) pour déterminer lesquels offrent les meilleures perspectives à l’industrie forestière et aux collectivités tributaires de la forêt. Le projet en cours d'élaboration de six axes de recherche sert à évaluer les options du point de vue financier, socioéconomique et environnemental pour que l’on s’assure que, à cet égard, l’industrie continue de satisfaire les besoins de la population canadienne.

Les constatations initiales du projet, qui ont été rendues publiques au début de 2010, sont révélatrices.

Constatations prometteuses

On dispose maintenant de résultats partiels sur les trois premiers axes de recherche et à ce jour, les perspectives d’alliance entre l’industrie forestière et la bioéconomie semblent bonnes.

Selon des estimations initiales de l’industrie, l’énergie propre produite par des biotechnologies forestières pourrait alimenter 2,5 millions d’habitations, soit une sur cinq au Canada.

Or, comme l’ont constaté les chercheurs du projet, la bioénergie ne peut à elle seule transformer l’industrie forestière. Pour garantir sa pérennité à long terme, l’industrie forestière doit produire une gamme de bioproduits qui comprennent des produits de plus grande valeur, comme les produits biochimiques, en complément d’une bioénergie de plus faible valeur. La diversification complète — à savoir une gamme incorporant des produits de faible, moyenne et de grande valeur — semble être le modèle le plus durable. La formule a fait ses preuves dans le secteur pétrolier et gazier et, selon les résultats du Projet de voie biotechnologique, elle pourrait donner de tout aussi bons résultats dans le cas de l’industrie forestière.

La clé du succès réside également dans l’intégration. Selon les constatations des chercheurs du projet, un établissement produisant à la fois des produits forestiers traditionnels et des bioproduits génère un plus grand nombre d’emplois et des rendements financiers plus élevés qu’une usine ou des installations non intégrées de production de bioénergie. Le renouveau ne passe donc pas par le remplacement des installations existantes par de nouvelles, mais par l’intégration de nouvelles technologies aux usines existantes. Le message du projet : les bioraffineries intégrées sont la voie de l’avenir. 

D’autres constatations importantes ont aussi été effectuées à ce jour :

• La combinaison optimale de technologies et de produits varie selon la région, les produits disponibles (pâtes, sciage, bioénergie, autres bioproduits), les politiques provinciales (y compris celle sur l’énergie) et les coûts de transport.
• Il est capital de valoriser de manière efficace et économique les flux de déchets.
• L’industrie du sciage est la pierre angulaire de la compétitivité future de l’industrie.
• L’industrie doit établir des partenariats avec d’autres secteurs (p. ex. de la chimie et de l’énergie).

Où mène cette voie?

Durant la prochaine année, l’équipe du Projet de la voie biotechnologique terminera l’analyse des trois premiers axes de recherche, puis s’attaquera aux trois autres. Le secteur forestier devrait alors disposer d’une description détaillée des meilleures options disponibles et avoir une bonne idée des dimensions financières, socioéconomiques et environnementales en jeu.

Le Projet de la voie biotechnologique n’est toutefois qu’un début. Il faut adopter des politiques et des programmes sociaux appropriés pour appuyer les changements qui déboucheront sur une industrie durable. Les gouvernements, notamment des provinces et des territoires, joueront un rôle important à cet égard. Des programmes comme le Programme de projets pilotes de démonstration de technologies transformatrices, financé par Ressources naturelles Canada, sont essentiels pour faire du concept de la transformation une réalité.

De plus, l’étroite collaboration entre partenaires qui a caractérisé la réalisation du Projet de la voie biotechnologique doit se poursuivre. Le projet doit son succès à la diversité des partenaires qui y ont participé. Le secteur des forêts, de la biotechnologie et de l’énergie, ainsi que les instituts de recherche, le secteur financier et les gouvernements doivent tous continuer à partager et à échanger concrètement de l’information et des données, en utilisant la même formule que celle qui a fait le succès du Projet de la voie biotechnologique. L’avenir de l’industrie forestière en dépend.

Répercussion sociales des technologies

Regard sur les répercussions sociales des technologies existantes et nouvelles à l’aide de ratios multiplicateurs

Un secteur forestier florissant crée non seulement des rendements financiers pour les entreprises forestières, mais également des emplois et des revenus pour les collectivités. Étant donné l’importance de ces deux aspects, une technologie qui procure un rendement important du capital investi, mais fait disparaître des emplois au Canada n’est pas avantageuse à long terme. L’objectif de l’équipe du Projet de la voie biotechnologique était de déterminer les technologies et produits forestiers ayant le plus à offrir à ces deux points de vue.

Ratios multiplicateurs

L’industrie forestière devrait-elle produire de la bioénergie plutôt que des pâtes et papiers? Vaut-il mieux investir dans les granules de bois ou dans le gaz de synthèse? Faut-il éliminer progressivement les simples scieries pour les remplacer par des bioraffineries intégrées?

Pour mesurer les répercussions financières et sociales de différents produits et technologies, l’équipe du Projet de la voie biotechnologique a utilisé le rendement des capitaux engagés ainsi que des « ratios multiplicateurs » du PIB et de la main-d’œuvre, qui sont des formules objectives qui permettent aux chercheurs d’évaluer les avantages et inconvénients d’options précises et de calculer les répercussions socioéconomiques. Le résultat? Des réponses concrètes aux questions difficiles comme celles énoncées précédemment.

Le meilleur des deux mondes

Dans la plupart des cas examinés dans le cadre du projet, les ratios multiplicateurs du PIB et de la main-d’œuvre ont nettement montré que l’industrie des produits forestiers traditionnels génère plus d’emplois et plus de revenus nationaux que la bio-industrie qui fabrique les nouveaux produits. Ainsi, une usine de pâtes crée plus d’emplois directs qu’un nouveau séchoir à bois par gazéification (ratio de 4/1).

L’équipe du Projet de la voie biotechnologique arrive à la conclusion que des installations qui combinent production de bioénergie et de produits forestiers traditionnels offrent les meilleures perspectives en termes de rentabilité d’investissements et de création d’emplois. Intégrer dans une usine de pâte une usine de production d’éthanol, par exemple, génère plus d’emplois qu’une seule usine de production de pâte. Ce sont de bonnes nouvelles pour l’industrie, qui peut envisager d’élargir sa gamme de produits plutôt que de la réduire. Ce sont aussi de bonnes nouvelles pour les centaines de collectivités canadiennes — pour la plupart rurales, de nombreuses étant autochtones — dont la subsistance est tributaire de la forêt. Ces collectivités ne pourront que se réjouir d’un marché de l’emploi plus solide et d’une économie plus diversifiée.

Autres utilisations des ratios multiplicateurs

Les ratios multiplicateurs du PBI et de la main-d’œuvre se sont avérés très précieux pour faire avancer le Projet de la voie biotechnologique. De plus, leur grande utilité a mis en évidence l’aide qu’ils pourraient apporter au secteur forestier dans le cas d’autres évaluations.

À mesure que l’industrie forestière s’engage dans la voie de la bioéconomie, il faudra répondre à d’autres questions et prendre d’autres décisions sur les nombreuses options disponibles. Des ratios multiplicateurs qui mesurent les coûts et avantages sociaux et financiers fourniront aux décideurs une base objective et solide sur laquelle s’appuyer avant d'agir.

Analyse des impacts sur l’environnement

Pour déterminer les biotechnologies et les bioproduits que devrait adopter l’industrie forestière, les décideurs doivent tenir compte des impacts sur l’environnement. Comme la population canadienne accorde autant d’importance à l’environnement, qu’à l’économie et aux conditions sociales, il est capital que l’équipe du Projet de la voie biotechnologique compare l’empreinte écologique de diverses options.

Pour ce volet du projet, l’équipe a fait appel à des chercheurs du Service canadien des forêts (SCF) de Ressources naturelles Canada. Leur tâche a été d’analyser à deux échelles les effets sur l’environnement de la production de différents produits et technologies :

• à l’échelle de l’usine — pour aider à prendre des décisions sur les investissements
• à l’échelle du produit — pour comparer des technologies et produits nouveaux et existants

Empreinte carbone des bioraffineries

Pour étudier les effets sur l’environnement à l’échelle de l’usine, les chercheurs du SCF évaluent les cycles de vie autant de l’industrie traditionnelle que non traditionnelle. Ils commencent par analyser l’empreinte carbone, plus précisément par évaluer divers types de bioraffineries (p. ex., utilisant différentes technologies de conversion) et des configurations variées (p. ex., faisant appel à des matières premières et des produits différents).

Pour que l’analyse de l’empreinte carbone soit exacte et utile, elle doit comprendre toutes les étapes devant mener à l’obtention d’un produit dans une bioraffinerie, y compris la récolte, la collecte et la transformation de la biomasse, le transport jusqu’à la bioraffinerie et la conversion en produits et en énergie qu’elle y subit.

Une fois l’empreinte carbone analysée, il faut ensuite élargir la portée de l’analyse des impacts sur l’environnement pour englober d’autres indicateurs environnementaux comme la durabilité.

Empreinte carbone des bioproduits et de la bioénergie

Un autre volet de l’analyse des impacts sur l’environnement du Projet de la voie biotechnologique consiste à déterminer le cycle de vie des différents bioproduits et de la bioénergie. La première étape a donc été l’examen de l’empreinte carbone de différents types de bioénergie (p. ex., combustibles et granules) et de divers bioproduits traditionnels et non traditionnels (p. ex., sciages de dimensions courantes et fibres de carbone). Là encore, les chercheurs doivent suivre chaque étape de la production, le cheminement depuis la couverture morte jusqu’à la bioraffinerie pour s’assurer que leur analyse est exhaustive. Le SCF examinera par la suite la durée de vie de certains produits dans le souci d’analyser chacun d’eux depuis le début jusqu’à la fin de leur cycle de vie.

L’analyse des impacts sur l’environnement à l’échelle du produit permettra de comparer le cycle de vie des bioproduits et de la bioénergie issus de la forêt avec celui de produits équivalents qui proviennent, par exemple, de l’industrie pétrolière et gazière ou pétrochimique. On espère que de telles comparaisons permettront aux chercheurs d’évaluer les avantages pour l’environnement de l’utilisation des bioproduits forestiers.

Technologies de conversion avancées

La biomasse ligneuse, qu’il s’agisse de rémanents sur le bord des chemins, de bois mort ou de résidus industriels, doit être transformée de sa forme solide en une forme utilisable dans des produits comme des biocombustibles et des produits biochimiques. La conversion thermochimique est la méthode la plus courante de toutes et utilise la chaleur pour transformer la biomasse. Les bûches brûlant dans un poêle à bois en sont un exemple de tous les jours.

Deux procédés thermochimiques avancés — la gazéification et la pyrolyse — retiennent actuellement l’attention des chercheurs forestiers. Ces technologies sont préconisées pour plusieurs raisons : elles sont efficaces, elles répondent aux besoins de l’industrie forestière et elles peuvent aider le Canada à réduire ses émissions.

Gazéification

La gazéification est un procédé qui transforme une matière solide en un gaz combustible. Elle consiste à exposer une matière solide (qui peut être une matière résiduelle de faible valeur) à des températures extrêmement élevées (supérieures à 700 degrés Celsius) en présence d’oxygène, d’air ou de vapeur, ou d’une combinaison de ces agents. Elle permet d’obtenir un « gaz chaud » qui peut être épuré et transformé en un produit plus utile appelé gaz de synthèse (ou gaz synthétique). Ce dernier peut être utilisé directement comme combustible pour produire de la chaleur et de l’électricité ou peut être transformé et entrer dans la fabrication d’autres combustibles, polymères et produits chimiques.

La gazéification n’est pas une nouvelle technologie. Elle est utilisée à l’échelle commerciale depuis des décennies, notamment pour transformer des combustibles fossiles, tel le charbon, en électricité. Bien que l’utilisation de biomasse ligneuse comme matière première soit relativement récente, les technologies de gazéification en usage dans l’industrie forestière sont assez avancées.

Trouver la meilleure méthode d’épuration du gaz chaud initial est le plus grand défi technique posé par la gazéification. La recherche commence toutefois à surmonter ce problème, et les entreprises commencent à produire du gaz synthétique utilisable.

Établie à Montréal, Enerkem est l’une de ces entreprises. Elle produit non seulement un gaz synthétique propre, mais elle transforme également ce gaz en une gamme de combustibles et de produits biochimiques. Elle convertit même de vieux poteaux électriques en éthanol dans son usine de démonstration située à Westbury, au Québec.

D’autres entreprises spécialisées dans la conception et la fourniture de systèmes de gazéification ont fait leur apparition sur le marché. Ainsi, la Nexterra de Vancouver produit des systèmes de gazéification à lit fixe qui utilisent des résidus de bois. En février 2010, l’Université de la Colombie-Britannique (UBC) a donné le feu vert à l’implantation d’un système bioénergétique conçu par la Nexterra et la Générale électrique, qui utilisera de la biomasse pour produire de l’électricité et de la chaleur renouvelables pour le campus de Vancouver de l’UBC.

Pyrolyse

La pyrolyse est un procédé qui expose la biomasse à des températures supérieures à 350 degrés Celsius en l’absence d’oxygène. Deux produits sont obtenus. Le premier est la biohuile, un combustible liquide pouvant servir à des fins énergétiques ou pouvant être raffiné davantage pour en extraire des produits chimiques de spécialité. Le second est un produit de carbonisation sous forme solide pouvant servir de biocombustible (p. ex., sous forme de briquettes) ou pouvant être valorisé en charbon activé et utilisé dans des filtres. .

En comparaison de la gazéification, la commercialisation de la pyrolyse en est encore à ses débuts. Ensyn, dont le siège social est à Ottawa, est une entreprise spécialisée et bien établie qui, en plus de produire de la biohuile, extrait des produits chimiques du combustible qui entrent dans la fabrication d’une gamme de produits commerciaux, allant d’aromatisants alimentaires à des résines adhésives. La Dynamotive Energy Systems de Vancouver est une autre entreprise spécialisée en pyrolyse qui, avec la collaboration du gouvernement de l’Ontario, mène sur le terrain des applications expérimentales de résidus de carbonisation d’origine végétale (biochar).

Soutien aux nouvelles technologies

Le Projet de la voie biotechnologique vise à définir les produits et les technologies les plus susceptibles de faire entrer l’industrie forestière du Canada dans la bioéconomie. Il est capital de faire passer ces nouveaux produits et technologies du laboratoire au monde réel, où ils peuvent faire l’objet de démonstrations et de mises au point, afin de déterminer s’ils sont viables et pratiques et s’ils valent la peine d’être commercialisés.

Le gouvernement fédéral a lancé trois programmes connexes destinés à soutenir les activités novatrices de R-D dans le domaine des forêts et aider à commercialiser les résultats de ces activités.

Le premier programme, lancé en 2006, est le Programme des technologies transformatrices (PTT). Le PTT encourage les chercheurs du gouvernement, de l’industrie et des universités à étudier et à mettre au point des technologies nouvelles qui ont le pouvoir de transformer le secteur forestier du Canada.

Le deuxième programme, annoncé dans le budget fédéral de 2009 et mis en œuvre dans le cadre du PTT, finance des projets pilotes de démonstration des nouveaux procédés et produits forestiers les plus prometteurs. Le Programme de projets pilotes de démonstration des technologies transformatrices permettra de mettre à l’essai des idées novatrices issues du PTT et de mener des projets de démonstration à petite échelle dans un contexte industriel.

Une attention particulière est notamment portée aux percées technologiques dans les domaines de la récolte et de la conversion de la biomasse, de la nanotechnologie et des produits forestiers de prochaine génération.

Dans le budget fédéral de 2010, le gouvernement a annoncé un nouveau programme de 100 millions de dollars, le programme « Investissements dans la transformation de l’industrie forestière » (ITIF). Le but du programme ITIF est d’aider, par l’intermédiaire d’investissements dans son processus d’innovation, le secteur forestier pour qu’il mette au point et utilise les technologies novatrices. Conjugué au programme de projets pilotes de démonstration des technologies transformatrices, le programme ITIF aidera le Canada à demeurer à l’avant-garde dans la mise au point de nouvelles technologies forestières — un élément clé de l’obtention de prospérité, d’emplois et de produits écologiques dans la nouvelle bioéconomie.