La bioéconomie se définit comme une économie basée sur l’utilisation des ressources biologiques renouvelables (biomasse) pour produire des biens et services de manière durable. Elle vise à substituer le carbone fossile par des ressources renouvelables tout en préservant les écosystèmes, les sols et la biodiversité.
La bioéconomie s’appuie également sur des concepts d’économie circulaire et d’optimisation des ressources, afin de minimiser les déchets et de valoriser les co-produits tout au long de la chaîne de valeur (Axelos, et al., 2020).
Les ressources biologiques mobilisées incluent des matières variées telles que les résidus agricoles, les déchets organiques, les forêts, les algues et les microorganismes.
En Europe, cette stratégie est étayée par le Pacte Vert, qui encourage une transition vers une économie neutre en carbone. L’Europe génère chaque année environ 700 millions de tonnes de coproduits d’origine agricole. Une ressource immense mais encore largement inexploitée, ou en tout cas, pas assez valorisée.
La bioéconomie soutient les objectifs de la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) (Stratégie nationale bas-carbone (SNBC), 2020), visant une neutralité climatique à l’horizon 2050.
Les apports de la bioéconomie pour la chimie
L’industrie chimique, historiquement dépendante des hydrocarbures, trouve dans la bioéconomie une opportunité majeure pour réinventer ses modèles.
La biomasse issue de l’agriculture, des forêts ou des déchets constitue une alternative prometteuse aux ressources fossiles. Ces produits entrent dans la fabrication de cosmétiques, peintures, détergents, arômes, colles, emballages, compléments alimentaires, etc.
Par exemple, le miscanthus, une plante durable à forte productivité, peut être utilisé pour produire des biomatériaux composites. Le bois est également exploité dans des projets tels qu’EXTRAFOR_EST, qui valorise les coproduits comme les écorces pour des applications en cosmétique ou biocontrôle (INRAE, 2022).
Les biotechnologies industrielles permettent de développer des procédés plus respectueux de l’environnement, comme la catalyse enzymatique ou la valorisation des résidus agricoles en bioplastiques. Par exemple, le projet Demether transforme les tiges de tournesol en panneaux isolants intégralement biosourcés. Autre exemple, le secteur automobile utilise des fibres naturelles comme le lin pour fabriquer des panneaux composites, réduisant ainsi le poids des véhicules et leur consommation d’énergie.
En substituant les hydrocarbures, les produits biosourcés participent à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et réduisent l’empreinte carbone des produits finaux.
La filière est dominée en amont par les agro-industriels (Tereos, Roquette, Avril, etc.). Ils transforment la biomasse par séparations et purification en huile, produits amylacés, glucose, amidon, fibres, etc. Ces produits sont alors soit utilisés tels quels soit fonctionnalisés pour produire des tensioactifs, solvants ou polymères, soit transformés en intermédiaires chimiques du type éthanol, acide succinique, acide polylactique, acide isosorbide, etc.). En aval, les grands groupes de la chimie tels que Arkema, Solvay et Air Liquide, intègrent de plus en plus la biomasse dans leur procédé de production. Les groupes Berkem, Global Bioenergies, Afyren, etc. sont eux des spécialistes de ce secteur.
État des lieux en termes de technologies et de coûts
Les biotechnologies utilisées pour produire des molécules biosourcées à des fins industrielles sont communément appelé biotechnologies blanches.
Deux principales biotechnologies industrielles sont utilisées dans la chimie du végétal :
– la biocatalyse – hydrolyse enzymatique.
– la fermentation – via des micro-organismes (bactéries, champignons, levures, etc.).
Malgré ses promesses, l’adoption de la bioéconomie reste confrontée à plusieurs défis technologiques et économiques.
Les procédés actuels de transformation de la biomasse souffrent de complexités liées à sa structure chimique hétérogène et à sa saisonnalité. Par exemple, la valorisation des coproduits comme les exsudats de résineux nécessite encore des recherches approfondies pour exploiter leur plein potentiel.
La biomasse, bien qu’abondante, reste coûteuse à produire et transformer, notamment en raison de la concurrence avec d’autres usages (alimentaires ou énergétiques). Par exemple, les frais d’installation du miscanthus atteignent environ 3 000 euros par hectare, freinant son adoption.
Les installations industrielles doivent également être adaptées pour traiter des volumes importants de biomasse, tout en préservant sa qualité et ses propriétés chimiques. Le stockage et la densification des matières biosourcées, au plus près des zones de production, sont des pistes envisagées pour résoudre ces problèmes.
Avec une quinzaine de bioraffineries orientées en partie vers la chimie du végétal, les agroindustriels français disposent des plus importantes capacités de production d’Europe en matières premières pour la chimie (amidons, glucoses, etc.).
Les entreprises de biotechnologies dépendent souvent de financements privés. Néanmoins, du côté des pouvoirs publics, la chimie du végétal est identifiée comme une filière d’avenir. Plusieurs acteurs de la chimie biosourcée ont bénéficié du plan France relance ou du plan France 2030. L’Europe soutient également financièrement plusieurs programmes de recherche liés à la bioéconomie.
Perspectives économiques
Les perspectives du marché des produits chimiques biosourcés sont très encourageantes à moyen terme. La compétitivité par rapport aux produits pétrosourcés augmente. En effet, l’augmentation de la demande et des volumes produits par les usines, entrainera des économies d’échelle. Le prix haut du baril de pétrole, au-dessus de la barre des 80 $, devrait perdurer. Les tensions géopolitiques, actuellement très fortes, peuvent aussi provoquées une nouvelle hausse du prix des hydrocarbures (Aziza & Paturel, 2023).
Le lancement de deux bioraffineries de METabolic Explorer (METEX), pour la production de 1,3 propanediol et d’acide butyrique, et d’Afyren pour la production de 16kT/an d’acides carboxyliques, accompagne cette transition. Et d’autres sites sont en cours de construction pour la synthèse de bioactifs à base d’algues, de molécules antifongiques à partir de déchets de bois de vigne. Mais c’est aussi à l’échelle de PME et de start-up, la production d’oméga-3 à partir de microalgues (Polaris) et de squalane à partir d’huile d’olive (Sophim).
Le marché des cosmétiques est historiquement le plus important débouché de la filière de la chimie biosourcée. En quelques années, les cosmétiques bio et naturels sont passés à un véritable marché de masse. Ce marché est appelé à croître comme en Asie, plus gros marché régional.
Toutefois, pour les industriels, la transition d’une production 100% pétrosourcée à une chimie 100% biosourcée nécessite des investissements avec un risque commercial tout en maîtrisant leur rentabilité aujourd’hui.
Dans cette phase de transition, les grands groupes chimiques ont défini un nouveau concept: l’approche mass balance (bilan de masse). Cette méthode consiste à certifier l’utilisation de matières premières d’origine biosourcée à la place ou en complément de leurs équivalents pétrosourcés. L’objectif est de commencer à verdir leur production sans changement brutal de procédés de production.
Ce qu'il reste à faire pour remplacer les matières fossiles par la biomasse
Pour accélérer la transition, plusieurs initiatives stratégiques sont nécessaires.
Les modèles permettant d’anticiper la disponibilité et la qualité des biomasses sont essentiels pour sécuriser les chaînes d’approvisionnement. Les outils de modélisation forestière permettent d’optimiser l’usage des résidus d’écorces et de sciures dans les industries locales.
Maximiser la valorisation des co-produits et des déchets en créant des approches en cascade. Par exemple, les fibres de lin sont associées à des polymères pour créer des matériaux légers mais résistants, utilisés dans les coques de bateaux ou les cadres de vélo.
Encourager fiscalement les produits biosourcés, tout en régulant les compétitions d’usage et en soutenant les investissements dans les infrastructures. Le soutien à la recherche sur des variétés hybrides de miscanthus, par exemple, pourrait en réduire les coûts d’installation.
Les partenariats entre agriculture, recherche et industrie sont cruciaux pour développer des solutions innovantes et partagées. Les collaborations autour du lin textile en Normandie illustrent comment une culture locale peut s’intégrer dans des chaînes de valeur internationales.
Conclusion
La bioéconomie représente une opportunité unique de transformer l’industrie chimique en un secteur durable et compétitif. Les initiatives comme les panneaux isolants en tournesol, les composites de fibres de lin ou la valorisation des exsudats forestiers montrent le potentiel concret de cette transition.
Bien que des efforts significatifs restent à fournir pour réduire les coûts et adapter les infrastructures, les avantages environnementaux et économiques qu’elle offre justifient pleinement ces investissements. En unissant les efforts des parties prenantes et en adoptant des politiques audacieuses, la bioéconomie peut révolutionner les pratiques industrielles et contribuer à un avenir plus vert.
Références
Axelos, M. A., Bamière, L., Colin, F., Dourmad, J., Duru, M., Gillot, S., . . . Wohlfahrt, J. (2020). Réflexion prospective interdisciplinaire bioéconomie – Rapport de synthèse. INRAE.
Aziza, K., & Paturel, P. (2023). Le marché de la chimie biosourcée. Paris: Xerfi-DGT.
INRAE. (2022). De la biomasse aux molécules et matériaux innovants, dossier de presse. INRAE.
Stratégie nationale bas-carbone (SNBC). (2020, mars). Récupéré sur www.ecologie.gouv.fr: www.ecologie.gouv.fr/strategie-nationale-bas-carbone-snbc
