Le mythe
Le biodiesel de chanvre peut remplacer le diesel standard.
Le contexte
Nous savons tous ce qu’est le carburant diesel, mais qu’est-ce qui le rend exactement si spécial et différent de l’essence ?
Le carburant diesel est un type particulier de carburant. C’est un produit moins raffiné que l’essence et c’est le carburant principal des gros moteurs, notamment :
- Véhicules de classe 8 (autobus, semi-remorques, camions à ordures, etc.)
- Navires océaniques
- Les locomotives ferroviaires
- Les équipements de construction (bulldozers, excavatrices, camions à benne, etc.)
Dans ces applications, le carburant diesel est en mesure d’offrir divers avantages par rapport à l’essence, notamment :
- Un couple plus élevé
- Des taux de compression plus élevés
- Une densité énergétique plus élevée
Le biodiesel est un carburant en devenir depuis de nombreuses années. Le processus de production du biodiesel est appelé transestérification. De nombreuses huiles végétales et animales différentes peuvent être utilisées pour fabriquer du biodiesel, mais les plus courantes sont (selon l’EIA) :
- L’huile de soja (52%)
- Les aliments recyclés (13%)
- L’huile de maïs (13%)
- L’huile de colza (12%)
- Les graisses animales (10%)
Donc, nous allons nous lancer, examiner les données, faire un peu de maths et voir à quel point ce mythe du chanvre est vraiment vrai.
Les données
Pour ce mythe, nous allons nous concentrer sur quelques points primaires, notamment :
- La quantité de terres nécessaires pour que le biodiesel de chanvre remplace le diesel standard
- Les différentiels de coûts
- L’effet sur l’approvisionnement alimentaire
- Les complications techniques
Combien de terres ?
Comme toujours, pour remplacer une source d’énergie fossile par une source végétale, de grandes quantités de terre sont nécessaires.
Selon le ministère de l’Agriculture et des Forêts du gouvernement de l’Alberta, au Canada, 1 074 livres de graines de chanvre peuvent être produites par acre en utilisant des souches de grains de chanvre. Nous avons constaté, en travaillant avec la souche Katani de HGI, que 21% du poids total de la graine peut être pressé en huile de chanvre. Cela donne un poids d’huile de 226 livres par acre.
Selon l’EIA (Energy Information Association, une agence gouvernementale américaine), 11,9 milliards de livres d’huile ont été utilisées pour créer du biodiesel aux États-Unis en 2017. Pour que le chanvre puisse simplement remplacer cela, nous aurions besoin de 52 654 867 acres de terre, soit 22,6 % des terres agricoles américaines, sur la base des données de la Farm Service Agency, au 1er août 2019.
Maintenant, ceci est juste pour que le biodiesel de chanvre remplace la production de biodiesel existante. Que faudrait-il pour que le biodiesel de chanvre remplace le diesel standard ?
L’EIA nous informe que les États-Unis ont consommé 41,4 milliards de gallons de « On Highway Distillate Fuel Oil » en 2017. Il s’agit simplement d’un nom plus long pour le carburant diesel. Combien pèse ce carburant ?
Le diesel pèse environ 6,9 livres par gallon. Donc le poids total du carburant diesel consommé aux États-Unis est de 285,7 milliards de livres de diesel. C’est beaucoup ! Mais nous devons traduire cela en acres nécessaires au chanvre pour le remplacer.
Comme calculé ci-dessus, un acre de chanvre peut produire 226 livres d’huile. Si nous faisons un peu de mathématiques, nous découvrons qu’un total de 1,26 milliard d’acres de terre est nécessaire pour produire suffisamment d’huile de chanvre pour égaler le poids du carburant diesel standard consommé. Les États-Unis ne représentent que 2,4 milliards d’acres.
Pour que le biodiesel de chanvre remplace le diesel standard, 50% de TOUTES les terres des États-Unis seraient nécessaires pour remplir cette commande.
Si nous voulions simplement remplacer le biodiesel standard à la place, nous aurions besoin d’utiliser 22,6% de toutes les terres agricoles américaines.
Jusqu’à présent, il semble que nous n’ayons pas assez d’acres pour cultiver suffisamment de chanvre pour produire de l’huile de graines de chanvre pour remplacer le carburant diesel standard.
Quel est le coût ?
Pour que le biodiesel soit compétitif en termes de coût par rapport au diesel standard, il doit maintenir un prix de vente de 2,933 $ par gallons en utilisant la moyenne nationale actuelle des prix de l’AAA.
Explorons le côté de l’offre, la volonté des agriculteurs, d’un point de vue économique, de produire une récolte au point de prix ci-dessus. Nous allons calculer la valeur par livre d’un remplacement de diesel et voir combien un agriculteur ferait par acre.
Enfin, ce gallon de diesel pèse 6,9 livres. Compte tenu de cela, la valeur par livre est de 0,425 $ par livre. Toutes choses étant égales, disons que l’agriculteur recevra la pleine valeur de détail à la pompe. Avec un rendement par acre de 226 livres d’huile multiplié par la valeur par livre de 0,425 $, nous pouvons voir que l’agriculteur, dans ce scénario, gagnerait 96,05 $ par acre. Si l’on revient au prix HGI et au taux d’ensemencement, l’exploitation agricole serait en dessous de 8,95 $ par acre juste pour acheter la semence, sans parler de la mettre en terre, de la faire pousser et de la récolter.
Maintenant, l’autre chose avec ce scénario est que l’agriculteur n’obtiendrait pas la valeur de la pompe au détail. L’EIA indique que le prix de gros du diesel à faible teneur en soufre est de 1,96 $ par gallon (en utilisant la région la plus chère, Los Angeles). Cela représente 66,8 % de la valeur du prix de détail moyen national. Compte tenu de cela, si un agriculteur devait vendre en gros (en supposant que son huile est capable d’être un carburant sans raffinage, ce qui n’est pas le cas), il ne gagnerait que 64,16 $ par acre.
La seule façon pour un agriculteur de maximiser la valeur de l’huile, en tant que source de carburant diesel, serait de la planter, de la récolter, de la raffiner en biodiesel, de la transporter et de la vendre au détail dans une station-service qu’il possède. Mais encore une fois, ils perdront toujours au moins 8,95 $ par acre, en ne considérant que le coût des semences.
Jusqu’ici, nous pouvons voir qu’aucun agriculteur ne voudrait cultiver du chanvre juste pour récolter l’huile pour faire du biodiesel.
Pour s’amuser, jetons un coup d’œil au côté de la demande, n’est-ce pas ? Il s’agira de savoir combien les raffineurs devraient payer pour fabriquer du biodiesel.
Selon l’Alternative Fuels Data Center, le biodiesel est fabriqué en faisant réagir un certain type d’huile végétale (ou de graisse animale) avec un alcool à chaîne courte et un catalyseur. Ils précisent également que 100 livres d’huile végétale à l’entrée donneront 100 livres de biodiesel à la sortie. La conversion est donc facile. La question suivante est, combien coûte l’huile de graines de chanvre ?
Le prix le plus bas que j’ai pu trouver était de Bulk Apothecary avec un prix de 3,63 $ la livre. Rappelez-vous qu’un gallon de diesel pèse 6,9 livres et que chaque livre entrée est égale à une livre sortie. Donc, notre prix par gallon juste pour acheter l’huile est de 25,05 $. Ce prix ne comprend pas le transport du pétrole, le raffinage, le transport du produit raffiné ni les coûts de vente au détail. Regardons le graphique pour voir une comparaison:
Nous pouvons voir que le biodiesel à partir d’huile de chanvre serait extrêmement cher. Imaginez que vous fassiez le plein de votre réservoir (disons 10 gallons) et que vous payiez 250,50 $ à la pompe. Par rapport à l’huile de soja (qui est utilisée comme matière première pour la majorité du biodiesel, selon l’EIA), l’huile de chanvre est près de 13 fois plus coûteuse.
Pour que l’huile de chanvre soit compétitive, le prix devrait diminuer de 92,2%. C’est pour être un remplacement de l’huile de soja dans le biodiesel, pour le diesel standard, c’est plus.
Avec cela, il est tout à fait évident que le biodiesel de chanvre ne sera pas en mesure de remplacer le carburant diesel standard du côté de l’offre ou de la demande. Les agriculteurs perdraient de l’argent sur chaque acre cultivée et les consommateurs verraient les prix à la pompe subir des augmentations extrêmes.
Réduire l’approvisionnement alimentaire
Cette section reviendra sur le besoin total en terres puisque l’approvisionnement alimentaire est une fonction de la terre disponible.
Pour produire suffisamment d’huile de chanvre pour produire du biodiesel de chanvre pour remplacer le diesel standard, nous aurons besoin de beaucoup de superficie. 1,26 milliard d’acres pour être exact, plus de 50% de TOUTES les terres américaines.
Donc nous ne pouvons pas cultiver assez de chanvre aux États-Unis pour remplacer le diesel standard américain. Mais mettons cela de côté et disons que nous le pouvons. Nous devons voir quel effet cela pourrait avoir sur les approvisionnements alimentaires.
Utilisons d’autres statistiques pour déterminer combien de personnes seraient affectées :
- 7,5 milliards – population de la Terre
- 4.62 milliards – acres cultivés sur Terre (USGS Survey)
Avec ces valeurs, on peut dire que chaque acre sur Terre fait vivre 1,62 personne (il y a 62% de personnes de plus que d’acres cultivés). Ce 1,26 milliard d’acres que nous devrions cultiver (fait amusant : cela nécessiterait 27,3 % de tous les acres cultivables sur Terre), entraînerait la perte d’accès à la nourriture pour environ 2,04 milliards de personnes. C’est tellement scandaleux que nous pouvons envisager que le biodiesel de chanvre remplace le biodiesel standard à la place.
Pour cela, nous aurions besoin de 52 654 867 acres de terre, ce qui se traduirait par 85,3 millions de personnes perdant l’accès à la nourriture.
Maintenant, les graines de chanvre peuvent produire des protéines en plus de l’huile. Oilseedcrops.org nous informe que le chanvre peut produire 5 à 45 boisseaux par acre (44 livres par boisseau). Sachant qu’un acre de chanvre peut produire de 220 livres de farine à 1 980 livres de farine. Cela pourrait être appliqué dans le marché alimentaire.
Cependant, un boisseau de maïs pèse 56 livres et une seule acre peut produire 178 boisseaux selon le Farm Bureau (fb.org). Cela équivaut à 9 968 livres de maïs par acre, égrené et sans épi. Pour remplacer le biodiesel standard, regardons ce qui se passerait si les acres de chanvre remplaçaient les acres de maïs. Avec le pétrole allant au carburant et les protéines allant sur le marché alimentaire pour remplacer le maïs perdu, nous pouvons calculer que seulement 68,24 millions de personnes seraient privées de nourriture (ceci est dû au fait que le chanvre, au mieux, ne peut produire que 20% du grain que le maïs peut).
Maintenant, nous pouvons voir que même si nous avions la terre et que l’économie était favorable, la perte de production des cultures entraînerait probablement la perte d’approvisionnement alimentaire qui affecterait des dizaines de millions de personnes. Il ne s’agit là que du remplacement du biodiesel standard, sans parler du diesel standard. Si nous regardons vraiment le mythe et la quantité de terres nécessaires, des milliards de personnes se retrouveraient sans la nourriture dont elles ont besoin.
Les problèmes techniques
Maintenant, pour que tout biodiesel remplace le diesel standard, indépendamment de l’utilisation du chanvre ou non, il y aura un certain nombre de problèmes techniques, notamment :
- Contenu énergétique réduit (117 000 BTU pour le biodiesel à 131 000 BTU pour le diesel de pétrole). Cela entraîne une puissance plus faible et une économie de carburant globale et une autonomie plus faible. (PennState Extension)
- Point de trouble élevé (point de trouble de 30-50 degrés). Entraîne l’obstruction des conduites de carburant, le colmatage des filtres et des problèmes de démarrage à froid. De plus, différentes matières premières maintiennent des points de trouble différents, ce qui peut entraîner des problèmes d’uniformité de la qualité. (Performance de Bell)
- Absorption de l’eau. Le biodiesel est capable d’absorber et de retenir l’eau. Cette eau peut réduire l’auto-inflammation car l’eau est non combustible ainsi que conduire à la formation de glace dans le système de carburant dans les climats plus froids. En outre, le biodiesel peut être une source de nourriture pour les bactéries et autres microbes qui peuvent se développer dans l’eau absorbée et conduire à l’obstruction des filtres à carburant et à une dégradation plus rapide du biodiesel. (Bell Performance)
Ces problèmes ont été documentés pour le biodiesel provenant de sources existantes. Mais le processus de production est le même, quelle que soit la source. Avec cela, nous pouvons nous attendre à des problèmes de performance similaires peuvent se produire avec le biodiesel de chanvre.
Le mythe – BUSTED
Avec toutes ces données, le mythe « le biodiesel de chanvre peut remplacer le diesel standard » est BUSTED.
Il y a des problèmes importants avec ce mythe. Tout d’abord, à notre avis, le différentiel de coût du biodiesel de chanvre par rapport aux mélanges de biodiesel existants, sans parler du diesel de pétrole. En outre, la quantité de terre nécessaire est extrême et si cette terre était utilisée pour cultiver une culture énergétique, de grandes populations pourraient être confrontées à des pénuries alimentaires. Pour surmonter cela, la quantité d’huile produite par acre devrait augmenter de manière significative et le coût d’opportunité de l’huile de chanvre dans l’industrie alimentaire devrait devenir saturé pour que la compression des prix s’ensuive.
Enfin, la question technique autour du biodiesel rend le carburant beaucoup moins attrayant à travers la lentille « drop-in ». Il est possible qu’il puisse être utilisé avec peu de modifications du moteur, mais la consistance du carburant devrait être étroitement surveillée, des produits chimiques ajoutés pour surmonter les problèmes sont avoir le carburant mélangé avec des niveaux importants de carburant diesel standard.