Fos-sur-Mer est indissociablement liée à l’industrie et la pollution qui en découle. C’est aussi sur ces terres qu’un programme précurseur destiné à valoriser les fumées de procédés industriels a porté ses fruits. En fait, des microalgues plutôt que des fruits, qui pourraient à terme être utilisées pour créer du biogaz ou du bioplastique.
Loin de moi l’idée de survendre un projet « révolutionnaire ». D’ailleurs, aucun des douze partenaires associés ne le présente de cette façon, même s’il apporte des solutions innovantes à la problématique de la qualité de l’air, même s’il a permis à la recherche d’avancer. Retour vers le passé proche, au mois d’octobre 2016. Le port de Marseille-Fos et onze partenaires – des industriels de la zone industrialo-portuaire (ZIP) de Fos-sur-Mer, des centres de recherche, start-ups et institutionnels – inaugurent ce qui ressemble à des piscines peu profondes sur les sites de trois usines (KemOne, ArcelorMittal et Solamat-Merex). D’une superficie de 160 m² sur le premier et 10 m² sur les deux autres.
Leur rôle ? Retraiter les fumées industrielles, notamment le dioxyde de carbone (CO2) et les oxydes d’azote (Nox) qu’elles contiennent. Comment ? En reliant les systèmes de culture aux cheminées des entreprises grâce à un ingénieux système de colonne développé et breveté par Coldep, une société de la région lyonnaise. Ajoutez à cela la lumière du soleil, des fertilisants, et tout est réuni pour obtenir des microalgues et créer ainsi une matière première renouvelable.
Plus de deux ans après ce lancement, 83 récoltes ont été opérées, soit 250 litres de pâte d’algues obtenus. « On parle vraiment de réussite aujourd’hui mais au tout début, on se demandait si le côté agressif des fumées allait être supporté par les microalgues. C’était la première fois pour nous que ce type de rejet était utilisé dans ce but », souligne Michaël Parra, coordinateur de ce projet baptisé « Vasco 2 ».
Comme son nom le laisse supposer, ce programme est la deuxième étape d’une étude démarrée en 2010. Son but était alors de chercher des pistes pour valoriser les émissions de CO2 des émanations industrielles, et réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. De ces premières études a germé l’idée qui a donné naissance à Vasco 2 : créer un système capable d’aspirer lesdites fumées pour cultiver des microalgues qui seraient réutilisées pour produire du biocarburant. Mais rien n’était alors sûr.
La piste du biocarburant en suspens
Les années 2017 et 2018 ont permis de mener les recherches dans ce sens. Il s’avère que le procédé fonctionne, et plutôt très bien, puisqu’il donne naissance à des algues, dans des quantités même supérieures à celles anticipées. Ces dernières sont récupérées, centrifugées pour retirer une partie de l’eau, puis envoyées sous forme de pâte humide au laboratoire du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) de Grenoble pour être cuites sous pression (on appelle ça la « liquéfaction hydrothermale »). De-là, du biobrut est obtenu, un équivalent du pétrole fossile. Dernière étape : le raffinage, chez Total au Havre, pour déboucher sur du biocarburant.
Victoire alors ? Oui, mais… « Les quantités produites nous ont permis d’apprendre, mais elles étaient insuffisantes pour faire suffisamment de biobrut. Le retour d’expérience a été limité par nos choix de taille des bassins », explique Michaël Parra. En effet, les 250 litres de pâte d’algues récoltés n’ont donné que 5 kilos de biobrut. Là n’est pas le seul « hic ». Jean-François Sassi, responsable de la plateforme bioprocédé microalgue au CEA, précise : « Le pétrole que l’on obtient n’est pas tout à fait le même que celui des gisements fossiles car il contient pas mal de molécules oxygénées et azotées. On a encore du travail à faire pour le raffiner de sorte à arriver à un biocarburant compatible avec les usages classiques, comme faire tourner les moteurs ou faire de la pétrochimie ». Et Michaël Parra d’ajouter : « Il va falloir trouver de nouveaux débouchés pour les microalgues parce que celui du biocarburant n’est pas mature ». Du moins dans un premier temps. Pour autant, pas de quoi mettre à mal le projet puisque les microalgues peuvent s’utiliser autrement, dans des secteurs plus accessibles à moyen terme.
Une V3 dans les tuyaux
Si la piste biocarburant nécessite davantage de recherche, Vasco 2 reste pour ses partenaires une vraie réussite. Car l’objectif premier était bien la valorisation du CO2 d’origine industrielle. Et sur ce point, le programme a tenu toutes ses promesses. Pour le volet amélioration de la qualité de l’air, il capte en plus les oxydes d’azote, les particules fines et tous les composés réglementés des fumées. Si ce programme de recherche arrive à son terme en juin prochain, après plus de trois ans de travaux, la suite se dessine déjà, avec une version 3 dévolue à la démonstration industrielle.
L’idée sera d’installer, toujours sur la ZIP de Fos, des bassins de 3 000 m² à 5 000 m² de superficie de sorte à recouvrir plusieurs hectares. Ces lagunes produiront en continu des microphytes. Que deviendront-elles alors ? « On va aller sur la voie de la méthanisation pour créer du biogaz, procédé qui existe déjà mais pas avec des émanations de procédé industriel, et sur celle des bioplastiques. On pourra également récupérer les différents composés d’intérêt des algues (huile, sucre, protéine), pour les vendre après extraction et purification », précise Michaël Parra. Le biocarburant ne sera toutefois pas abandonné. Les recherches continueront en parallèle de ces autres débouchés, eux déjà pérennes.
De la recherche à l’industrialisation
L’enjeu du futur reposera aussi sur le pilotage plus fin des cultures, en mode continu, et sur l’analyse, à savoir assurer un suivi hebdomadaire voire quotidien en termes de qualité de l’eau, des fumées, de l’air, des algues, etc. « Pour envisager une solution commercialisable il faut avoir des certitudes : donner la composition des fumées à l’entrée du procédé, ce que deviennent les différents composants, comment on les traite, etc. On a fait des analyses sur Vasco 2, mais il en faudra davantage pour la suite. Le budget nécessaire pour cette simple partie flirtera avec le million d’euros ». Une somme conséquente lorsque l’on sait que l’ensemble du programme Vasco 2 a coûté 2 millions d’euros, dont la moitié financée par l’Ademe (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie).
Pour la suite, le scénario le plus optimiste table sur le démarrage de la production industrielle en 2024. Michaël Parra espère avoir une trame de projet et une lettre d’intention des partenaires prêts à rempiler – tout ou partie des actuels – d’ici la fin de l’année 2019. Restera à trouver les financements (d’ici 2022) puis boucler les phases de design et d’examen des dossiers réglementaires. Les bassins actuels vont être démontés et stockés. Ils pourraient servir de démonstrateurs avant la mise en service grandeur XXL ou être réutilisés dans la V3. Beaucoup de points d’interrogation restent à éclaircir pour, qu’un jour enfin, le ciel de Fos le soit aussi. ♦
Bonus :
- Des inquiétudes ressortent souvent lorsque l’on parle de bassins de microalgues. Est-ce qu’ils ne permettent pas la prolifération des moustiques ? Et n’entraînent-ils pas de mauvaises odeurs ? Michaël Parra nous éclaire : « Dans le cas de Vasco 2, l’eau ne stagne pas, elle est tout le temps agitée et aérée pour stimuler la production d’algues, donc les bassins ne sont pas des endroits propices au développement de moustiques ou moucherons. Quant à l’odeur, les microalgues sont récoltées bien avant de pourrir ».
- Au début de Vasco 2, l’eau utilisée provenait de la mer. Aujourd’hui, il s’agit d’eau douce. Différents arguments ont mené à ce changement : 1. assurer une salinité constante de l’eau s’avérait complexe, 2. l’approvisionnement en eau de mer est plus compliqué car toutes les usines n’en font pas venir, ce qui aurait supposé dans le futur de demander des autorisations de pompage, 3. la formation des microalgues s’est révélée plus rapide dans de l’eau douce, 4. le biobrut obtenu avec l’eau salée donnait naissance à un résidu qui n’a aucun débouché s’il n’est pas traité, ce qui induit des coûts supplémentaires. Les algues marines peuvent toutefois très bien être utilisées. Elles ne collaient simplement pas avec ce programme-là.
- Outre Vasco 2, le CEA mène de nombreux projets sur les microalgues. Il dispose d’ailleurs sur son site de Cadarache d’une plateforme qui leur est entièrement dédiée. Y sont réalisées la définition et la preuve de concept de procédés de production industrielle de microalgues pour diverses applications dans des secteurs variés : biocarburants, cosmétiques, compléments alimentaires, alimentation animale, chimie du végétal, etc. D’autres chercheurs, comme ceux de l’Institut de biosciences et biotechnologies d’Aix-Marseille, font aussi de la recherche fondamentale sur ce sujet.