La biomasse marine comme matière première : humide, salée, et pourtant précieuse
Une algue n'est ni du bois ni une culture. Cette page explique de quoi sont faites les macroalgues, pourquoi cette composition exclut les filières conçues pour la biomasse terrestre sèche, et ce qu'un procédé doit maîtriser pour transformer une biomasse marine humide en carburant.
Ce que sont les macroalgues
Les macroalgues sont les algues visibles à l'œil nu : des espèces vertes, rouges et brunes qui poussent en mer à partir de la lumière, du dioxyde de carbone et des nutriments dissous dans l'eau. Elles n'ont besoin ni de sol, ni d'irrigation, ni d'engrais. Les sargasses sont des macroalgues brunes. La grande famille comprend aussi les laminaires, cultivées pour l'alimentation et les alginates, et les algues rouges d'où viennent l'agar et les carraghénanes.
De quoi elles sont faites
Une algue fraîchement collectée est surtout de l'eau, typiquement huit à neuf dixièmes de son poids. Dans la matière sèche restante, la part la plus grande est faite de glucides, sous forme de polymères que les plantes terrestres ne fabriquent pas : alginate, fucoïdane et laminarine chez les algues brunes, avec du mannitol et un peu de cellulose. Viennent ensuite les protéines, puis une petite fraction de lipides. Deux traits distinguent l'algue du bois et de la paille. Elle contient peu ou pas de lignine, le polymère rigide qui rend le bois difficile à décomposer. Et elle porte une forte fraction minérale, un cinquième à deux cinquièmes de la matière sèche, faite des sels de l'eau de mer et des éléments qu'elle y concentre, dont l'arsenic et d'autres métaux lourds. Du sable accompagne toute algue ramassée sur une plage.
Terre ou mer : la base de ressources
| Biomasse terrestre | Biomasse marine |
|---|---|
| Exige des terres arables, en concurrence avec l'alimentation | N'exige aucune terre arable |
| Exige de l'eau douce et des engrais | Pousse dans l'eau de mer sur les nutriments dissous |
| Rendements limités par l'agriculture et le climat | Ressource vaste ; les seules sargasses s'échouent par millions de tonnes |
| Sèche ou séchée avant traitement | Humide telle que collectée, avec sels et minéraux |
| Plafond de scalabilité fixé par la terre | Plafond fixé par la collecte et la logistique, non par la terre |
Voies humides et voies sèches
La plupart des filières de conversion de la biomasse ont été conçues pour une matière sèche et broyée : combustion, pyrolyse et gazéification exigent d'abord d'ôter l'eau. Évaporer de l'eau coûte environ 2,3 mégajoules par kilogramme ; sécher une algue faite à neuf dixièmes d'eau dépense donc plus d'énergie que l'algue n'en contient. Les sels se concentrent ensuite dans les charbons et les cendres, et les chlorures attaquent l'acier ordinaire. Les voies biologiques comme la méthanisation acceptent une matière humide mais sont lentes, inhibées par le sel et les métaux, et produisent un gaz plutôt qu'un carburant liquide.
L'alternative consiste à convertir la biomasse avec son eau, sous température et pression contrôlées. C'est la famille de voies à laquelle appartient le procédé de Salacia : une conversion thermochimique sans étape de séchage, conçue pour les matières premières marines. Les sargasses captent des sels et des métaux lourds dans l'eau de mer, et leur teneur en sel signifie des chlorures, corrosifs pour les équipements ordinaires et indésirables dans un carburant. Plutôt que de les traiter dans des étapes supplémentaires, la première étape de conversion sépare elle-même ces éléments du circuit du carburant pendant la transformation des molécules d'intérêt, ce qui améliore aussi le bilan énergétique du procédé. La grande fraction aqueuse issue de la conversion est une ressource à part entière : elle peut être recyclée dans le procédé ou réutilisée par d'autres industries.
| Voie | Accepte une matière humide | Produit principal | Sort des sels et des métaux |
|---|---|---|---|
| Combustion, pyrolyse, gazéification | Non, séchage préalable | Chaleur, bio-huile ou gaz | Concentrés dans cendres et charbons ; les chlorures corrodent |
| Méthanisation | Oui | Biogaz | Inhibent les microbes ; restent dans le digestat |
| Conversion thermochimique sous pression, eau présente | Oui | Précurseurs de carburant liquide, phase aqueuse, solides | Séparés du circuit carburant dès la première étape |
Ce qu'un procédé doit maîtriser
- L'eau : huit à neuf dixièmes de la masse, à utiliser plutôt qu'à combattre.
- Les chlorures : corrosion, d'où des matériaux et des conditions choisis pour y résister.
- L'arsenic et les autres métaux lourds : à tenir à l'écart de tous les produits, carburant comme coproduits.
- Le sable et les débris : usure des équipements, retirés à la collecte et au conditionnement.
- La variabilité : mélange d'espèces, saison, fraîcheur et salinité changent d'une livraison à l'autre, d'où une standardisation de la matière avant conversion.
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