Les chercheurs, de gauche à droite, le professeur d’économie agricole et de consommation Madhu Khanna, le professeur de génie civil et environnemental Jeremy Guest, le professeur de sciences des cultures DoKyoung Lee et leurs collègues ont évalué les nombreux facteurs qui entrent en jeu dans la sélection d’une matière première de biocarburant pour alimenter l’aviation et répondre à divers objectifs liés à l’environnement, à l’aménagement du territoire et aux politiques. Crédit : Michelle Hassel/Université de l’Illinois à Urbana-Champaign
Des chercheurs ont analysé les coûts et les avantages financiers et environnementaux de quatre cultures de biocarburants utilisées pour produire des carburants d’aviation durables aux États-Unis. Ils ont découvert que chaque matière première (tige de maïs, sorgho énergétique, miscanthus ou panic raide) donnait les meilleurs résultats dans une région spécifique des États-Unis, pays pluviaux.
Leur étude aidera les producteurs et les décideurs politiques à sélectionner les matières premières les mieux adaptées pour atteindre des objectifs tels que la réduction des coûts de production, la diminution des émissions de gaz à effet de serre et la constitution de stocks de carbone dans le sol.
Les États-Unis consomment actuellement 23 milliards de gallons de kérosène par an, et le carburant d’aviation représente environ 13 % des émissions de dioxyde de carbone du transport intérieur, rapportent les chercheurs dans leur analyse publiée dans la revue Sciences et technologies de l’environnement.
Jusqu’à présent, seuls quelques millions de gallons de carburants d’aviation durables sont produits aux États-Unis, mais une initiative nationale, le Sustainable Aviation Fuel Grand Challenge, vise à étendre la production à 3 milliards de gallons d’ici 2030 et à 35 milliards de gallons d’ici 2050 tout en parvenant à une réduction de 50 % de l’intensité des émissions de gaz à effet de serre sur le cycle de vie par rapport au carburant conventionnel.
La combinaison des matières premières des cultures bioénergétiques qui seront produites pour relever ce défi, leurs coûts relatifs et leur intensité carbone dépendront de la manière dont les objectifs de la politique seront spécifiés, a déclaré Madhu Khanna, professeur d’économie agricole et de consommation à l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign et directeur de l’Institut pour la durabilité, l’énergie et l’environnement de l’Université de l’Illinois. Khanna a dirigé l’étude avec Xinxin Fan, chercheur postdoctoral à l’iSEE.
« Il est extrêmement difficile de prendre en compte tous les facteurs qui rendent une matière première de biocarburant économiquement ou écologiquement viable », a déclaré Khanna. « Il faut tenir compte de toutes les autres utilisations possibles des terres utilisées pour la culture, des coûts de mise en place d’une nouvelle culture et de nombreux autres facteurs tels que la météo, le carbone du sol et la productivité d’une culture donnée dans un endroit particulier. »
« Il y a aussi le coût de la conversion de différentes matières premières en biocarburants et les émissions de gaz à effet de serre associées à leur culture et à leur transport vers une raffinerie », a déclaré Fan.
L’objectif était d’identifier les matières premières présentant le « prix d’équilibre » le plus bas pour un producteur passant d’une autre culture viable, l’intensité carbone et le coût de réduction du carbone les plus faibles, et la biomasse la plus élevée produite par unité de terre.
L’identification de ces facteurs pour chaque matière première et chaque région de culture permettra aux producteurs et aux décideurs politiques de déterminer quelles cultures seront les plus performantes dans chaque partie du pays et quelles politiques ou incitations seront les plus efficaces, a déclaré Fan.
Les chercheurs ont divisé les zones pluviales de leur zone d’étude, qui englobent la majeure partie du territoire continental des États-Unis, des Dakotas, du Nebraska, du Kansas, de l’Oklahoma et du Texas vers l’est, en parcelles de 1,5 mile carré. Ils se sont concentrés sur quatre zones : les Grandes Plaines, le Midwest, le Nord-Est et le Sud-Est.
L’équipe a d’abord déterminé les coûts d’équilibre pour un producteur qui passe d’une culture viable à une culture destinée à la production de biocarburants. Ces coûts comprennent les dépenses liées aux semences, aux produits chimiques, à la fertilisation, au stockage et à tous les autres coûts associés à la plantation, à l’entretien et à la récolte d’une culture.
Les scientifiques ont également modélisé les différentes conditions de croissance, les émissions de carbone et les coûts et avantages tout au long du cycle de vie de chaque matière première, y compris son transport vers une bioraffinerie et sa conversion en carburant d’aviation utilisable. Ils ont également déterminé le coût moyen de la réduction des gaz à effet de serre par matière première.
« Nous montrons que la matière première optimale pour chaque emplacement diffère selon que l’incitation consiste à réduire le prix d’équilibre, l’intensité carbone ou le coût de la réduction du carbone, ou à avoir une production de biomasse plus élevée par unité de terre », écrivent les chercheurs.
Selon eux, le coût de la réduction des émissions de gaz à effet de serre grâce aux carburants d’aviation durables « était le plus faible avec le miscanthus dans le Midwest, le panic raide dans le Sud et le sorgho énergétique dans une région relativement petite des Grandes Plaines. Alors que le SAF à base de canne de maïs avait le prix d’équilibre le plus bas par gallon, il a le coût de réduction le plus élevé en raison de son intensité de gaz à effet de serre relativement élevée. »
Selon Khanna, les politiques adoptées favoriseraient certaines matières premières par rapport à d’autres. Les tiges de maïs seraient alors les plus efficaces si les décideurs politiques accordaient la priorité au volume de production plutôt qu’à la réduction totale des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l’utilisation de cette matière première réduirait les réserves de carbone du sol, ce qui la rendrait plus gourmande en carbone que les autres cultures énergétiques.
Le miscanthus et le panic érigé augmentent la teneur en carbone du sol et contribueraient beaucoup plus à réduire les émissions de gaz à effet de serre que les tiges de maïs. Mais ces matières premières sont plus coûteuses à produire, ce qui nécessite une incitation comme un crédit d’impôt carbone pour les rendre économiquement viables.
En fin de compte, concluent les chercheurs, « il faudrait soit que les prix du carbone augmentent, soit que le coût de production des carburants d’aviation durables baisse pour que les SAF deviennent une alternative économiquement intéressante au kérosène. »
Plus d’information:
Xinxin Fan et al., Coûts spatialement variables de la réduction des GES avec des matières premières cellulosiques alternatives pour les carburants d’aviation durables, Sciences et technologies de l’environnement (2024). DOI : 10.1021/acs.est.4c01949
Fourni par l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign
Citation: Une étude identifie les meilleures cultures bioénergétiques pour les carburants d’aviation durables par région des États-Unis et objectifs politiques (2024, 23 juillet) récupéré le 23 juillet 2024 à partir de
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