Cours de biocarburants

Leçon 1 • Définition des biocarburants et de la biomasse

Définit les catégories de matières premières de la biomasse et le concept de carbone biogénique. Ancre toutes les discussions ultérieures sur les matières premières et la conversion dans une terminologie précise.

Leçon 2 • Contexte énergétique mondial et facteurs politiques

Examine la sécurité énergétique, les objectifs climatiques et les mandats de mélange comme leviers politiques. Relie le potentiel scientifique des biocarburants aux incitations réelles de déploiement.

Leçon 3 • Bases de l'énergie et limites des combustibles fossiles

Couvre les unités énergétiques, les principes de combustion et les facteurs d'épuisement des combustibles fossiles. Fournit la référence thermodynamique nécessaire pour évaluer la performance des biocarburants.

Leçon 1 • Critères de durabilité et certification

Introduit le changement d'affectation des sols, l'empreinte hydrique et les indicateurs de biodiversité pour l'évaluation des matières premières. Les étudiants appliquent des cadres de durabilité reconnus pour classer les options de matières premières.

Leçon 2 • Logistique de la chaîne d'approvisionnement des matières premières

Couvre la récolte, le stockage, la densification et le transport de la biomasse vers les installations de conversion. Quantifie les facteurs de coût logistique qui affectent l'économie globale des biocarburants.

Leçon 3 • Biomasse algale et aquatique

Dresse le profil des microalgues et macroalgues pour la production de lipides, de glucides et de biogaz. Relie la productivité surfacique élevée à l'avantage d'utilisation des sols par rapport aux cultures terrestres.

Leçon 4 • Matières premières lignocellulosiques et résiduelles

Examine les résidus agricoles, les déchets forestiers et les déchets solides municipaux comme matières premières non alimentaires. Met en évidence les défis de récalcitrance qui déterminent les choix technologiques de prétraitement.

Leçon 1 • Hydrolyse enzymatique de la cellulose

Détaille les systèmes enzymatiques cellulase et hémicellulase qui convertissent les polysaccharides en sucres fermentescibles. Relie le dosage enzymatique, l'inhibition et le recyclage à l'économie du procédé.

Leçon 2 • Récupération et purification des produits

Couvre la distillation, la séparation membranaire et la déshydratation pour la purification de l'éthanol et du biogaz. Quantifie les pénalités énergétiques des étapes de purification dans le bilan global du procédé.

Leçon 3 • Prétraitement de la biomasse lignocellulosique

Explique les méthodes de prétraitement physique, chimique et biologique qui perturbent la lignine et exposent la cellulose. Établit le lien entre la sévérité du prétraitement et l'efficacité enzymatique en aval.

Leçon 4 • Digestion anaérobie pour le biogaz

Explique les étapes d'hydrolyse, d'acidogenèse, d'acétogenèse et de méthanogenèse de la digestion anaérobie. Relie la conception du réacteur et la composition de la matière première au rendement en méthane.

Leçon 1 • Liquéfaction hydrothermale et valorisation HTL

Couvre les conditions de l'eau subcritique qui convertissent la biomasse humide en biobrut sans séchage. Relie les propriétés du biobrut HTL à la compatibilité de co-traitement en raffinerie.

Leçon 2 • Nettoyage et conditionnement du syngas

Détaille l'élimination du goudron, la filtration des particules et la conversion eau-gaz pour la valorisation du syngas. Relie les spécifications de qualité du gaz aux exigences du catalyseur de synthèse en aval.

Leçon 3 • Pyrolyse et production de bio-huile

Explique les conditions de pyrolyse lente, rapide et flash et leur effet sur les rendements en bio-huile, charbon et gaz. Les étudiants évaluent les voies de valorisation de la bio-huile pour une utilisation comme carburant de transport.

Leçon 4 • Combustion directe et co-combustion

Examine la thermodynamique de la combustion de la biomasse, les types de chaudières et la co-combustion avec le charbon. Établit des références d'efficacité et d'émissions pour comparaison avec d'autres voies thermochimiques.

Leçon 1 • Esters et acides gras hydrotraités

Explique l'hydrodésoxygénation et l'isomérisation des huiles végétales pour produire du gazole renouvelable de type « drop-in ». Compare les propriétés du carburant HEFA au gazole pétrolier et au biodiesel.

Leçon 2 • Chimie de la transestérification et catalyse

Explique la catalyse acide, basique et enzymatique pour la conversion des triglycérides en esters méthyliques d'acides gras. Les étudiants prédisent l'efficacité de conversion à partir de la teneur en acides gras libres de la matière première.

Leçon 3 • Séparation et purification du biodiesel

Détaille la séparation de la glycérine, le lavage à l'eau et le lavage à sec pour le polissage du biodiesel. Les étudiants appliquent les normes de qualité du carburant pour évaluer l'adéquation du procédé de purification.

Leçon 4 • Synthèse Fischer-Tropsch pour biocarburants

Couvre les systèmes catalytiques au cobalt et au fer, la distribution des produits et l'hydrocraquage des cires dans la synthèse FT. Les étudiants calculent l'efficacité carbone du syngas au carburant liquide.

Leçon 1 • Bilan énergétique et ratio énergétique net

Quantifie les intrants énergétiques fossiles sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement pour dériver le ratio énergétique net et le retour sur investissement énergétique. Relie les résultats du bilan énergétique aux seuils d'éligibilité politique.

Leçon 2 • Analyse d'inventaire pour les systèmes de biocarburants

Couvre la collecte de données pour les intrants agricoles, l'énergie de conversion et les émissions de transport. Les étudiants construisent un tableau d'inventaire du cycle de vie pour une filière de biocarburants sélectionnée.

Leçon 3 • Modélisation des émissions liées au changement d'affectation des sols

Explique la dette carbone du changement d'affectation des sols direct et indirect et les méthodes d'amortissement. Les étudiants intègrent les émissions LUC dans les calculs d'intensité totale de GES.

Leçon 4 • Fondamentaux de la méthodologie ACV

Introduit la définition des buts et du champ d'étude, la sélection de l'unité fonctionnelle et la définition des limites du système pour l'ACV des biocarburants. Établit les étapes procédurales alignées sur l'ISO utilisées tout au long du chapitre.

Leçon 1 • Cadre d'analyse technico-économique

Introduit l'estimation des coûts d'investissement, la répartition des coûts d'exploitation et le calcul du prix de vente minimal du carburant. Fournit la structure analytique appliquée dans toutes les sections économiques suivantes.

Leçon 2 • Financement de projet et structures d'investissement

Explique les ratios d'endettement, les structures de financement de projet et les mécanismes d'allocation des risques pour les usines de biocarburants. Les étudiants évaluent les critères de bancabilité et identifient les instruments de financement appropriés.

Leçon 3 • Flux de revenus et crédits de coproduits

Identifie les revenus de l'électricité, de la chaleur, de la glycérine et des crédits carbone qui améliorent l'économie du projet. Les étudiants intègrent les valeurs des coproduits dans le modèle du prix de vente minimal du carburant.

Leçon 4 • Coût des matières premières et volatilité des prix

Analyse des stratégies d'approvisionnement en matières premières, des indices de prix et des instruments de couverture pour la gestion des coûts. Les étudiants modélisent l'impact du coût des matières premières sur l'économie globale de la production.

Leçon 1 • Filières de carburants durables pour l'aviation

Dresse le profil des voies HEFA, ATJ, FT et de co-traitement certifiées pour le mélange aéronautique. Les étudiants évaluent chaque voie par rapport aux objectifs d'intensité carbone et de coût de production.

Leçon 2 • Bioprocédé consolidé et biologie synthétique

Couvre les micro-organismes modifiés qui combinent production d'enzymes, hydrolyse et fermentation en une seule étape. Les étudiants évaluent les stratégies de génie métabolique pour améliorer le titre et le rendement.

Leçon 3 • Concepts de bioraffinerie intégrée

Conçoit des bioraffineries multi-produits qui coproduisent des carburants, des produits chimiques et des matériaux à partir d'une seule matière première. Les étudiants optimisent les portefeuilles de produits pour maximiser la valeur et minimiser les déchets.

Leçon 4 • Électrocarburants et voies Power-to-X

Explique l'électrolyse du CO2, l'électrosynthèse microbienne et les voies de synthèse de carburants à base d'hydrogène. Relie la disponibilité de l'électricité renouvelable au coût de production des électrocarburants.