Outil de prise de décision pour différentes options technologiques émergentes en bioraffinage forestier liées à la production de bioéthanol

L'accès à de nouvelles sources d'énergie renouvelable est un élément clé en ce début de XXIème siècle. L'indépendance vis-à-vis des combustibles fossiles semble difficile à court terme mais de nombreux autres secteurs tels que les énergies solaires, éoliennes ou encore l'apparition de nouveaux biocarburants verts tendent à augmenter la part des énergies renouvelables sur le marché de l'énergie. Dans cette optique le développement du bioraffinage forestier (BRF) - dont l'objectif est de maximiser l'utilisation de la biomasse et de la valoriser via le développement de nouveaux bioproduits - s'est considérablement accru au cours des quinze dernières années et plus particulièrement en Amérique du Nord et en Europe par l'intermédiaire de nombreux investissements publics et privés. Au Canada, le BRF trouve une opportunité particulièrement intéressante dans le secteur des pâtes et papiers (P&P), en grande difficulté financière depuis le début des années 1990. En effet, le BRF offre une opportunité considérable pour cette industrie d'améliorer voire de transformer ses plans d'affaires en ajoutant de nouveaux produits à leurs familles traditionnelles pour ainsi diversifier leurs revenus et améliorer leur compétitivité sur le marché. La palette de bioproduits accessibles est considérable: des produits chimiques de commodité (acides, alcool, etc.), divers biocarburants jusqu'à des produits de haute valeur ajoutée (nutraceutiques et pharmaceutiques). En Amérique du Nord, les biocarburants jouissent d'une demande sur le marché en constante augmentation en particulier le bioéthanol de deuxième génération cible de nombreux développeurs de technologies qui veulent assurer sa production à grande échelle dans les années à venir (e.g. premières échelles de production de 40 à 60 Millions de gallons) en bénéficiant de nombreuses aides d'organismes gouvernementaux sous diverses formes (subventions, prêts, possibilités de bénéficier des crédits carbone). Ainsi le bioéthanol représente une cible d'intérêt à court terme pour les sociétés du secteur des P&P pour leur permettre de considérer l'implantation et la possible intégration de diverses technologies émergentes dans leur contexte d'usines par l'intermédiaire de projets de conception et d'ingénierie usuels. Néanmoins, la grande variabilité dans les échelles de développement de ces technologies, le manque d'informations et l'incertitude liée à leur utilisation rend l'évaluation et la comparaison de ces technologies difficiles. Ainsi, le risque que prend une société papetière à considérer l'intégration de technologies BRF est important. En effet, du fait de l'investissement majeur demandé pour leur implantation, ces compagnies ne peuvent se permettre des choix stratégiques non calculés. Afin de soutenir une stratégie de diversification des revenus, les procédés sélectionnés doivent donc assurer un bon Retour sur Investissement (ROI) et un certain niveau de maturité technologiques. Pour permettre à ces sociétés de minimiser les risques lors de leur prise de décision, il est donc nécessaire de pouvoir trier ces technologies émergentes très tôt afin d'identifier les plus prometteuses avant d'entreprendre toute étude de conception et d'ingénierie détaillée reliée à leur intégration aux usines considérées.

Abstract

Having access to new renewable sources of energy is a key issue today in the beginning of the XXIst century. Being independent from fossil energy sources seems impossible in the short term but new sources of renewable energy are being developed in the market as solar and wind energy systems. As an example, the development of the forest biorefinery (FBR) to maximize the use of lignocellulosic feedstocks to produce new bioproducts dramatically evolved over the last fifteen years, especially in North America and Europe. In Canada, the biorefinery has an interesting application in the forest sector and especially in pulp & paper companies facing a difficult financial situation since the beginning of 1990. Indeed, the FBR offers a unique opportunity for this industry sector to improve and transform their way of doing business and add new products to their existing P&P portfolio in order to increase their revenue and gain competitiveness. A huge diversity of products could be reached thanks to biorefinery technologies: from commodity chemicals (acids, alcohols, etc.) to biofuels or even added-value chemicals (nutraceuticals and pharmaceuticals). Biofuels currently have a huge demand on the North American market and especially second-generation ethanol. Numerous technology providers are willing to develop its production in the upcoming years (e.g. development scales between 40 and 60 Million gallons.) thanks to potential federal support (grants, loans, carbon credits). Ethanol would then represent a good opportunity in the short term for these P&P companies to consider the integration of various FBR technologies in their mills. Nevertheless, the discrepancy among scales of development between all these technologies and the scarcity and uncertainty of information needed to evaluate them make technology assessments even more difficult. Thus, investing in the FBR sector for integrating new technologies implies risk taking from P&P companies: not choosing a mature technology with economic and technological guarantees could potentially deteriorate the already dramatic economic situation. To minimize risk taking and allow efficient decision, previous to any early stage design study, it is important to be able to critically evaluate the future potential of proven as well as emerging FBR technologies and triage them before any more detailed design study is done regarding their integration in mill contexts.