Éthanol, biodiesel, biogaz : transformer la biomasse en énergie grâce aux micro-organismes et à la chimie.
www.ndolomath.comFiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
La production des biocarburants
Module IV : La biotechnologieSéquence 18 : Énergies renouvelables : production des biocarburantsSéance 94 : Production des biocarburants
💡 Idée principale : les biocarburants sont produits à partir de la biomasse. Le bioéthanol vient de la fermentation alcoolique de sucres par des levures, suivie d’une distillation ; le biodiesel de la transformation d’huiles végétales ; le biogaz (méthane) de la méthanisation des déchets par des bactéries sans oxygène. Renouvelables, ils doivent être produits sans menacer l’alimentation ni les forêts.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Étapes résumées
Biomasse : matière organique végétale ou animale (cultures, déchets, bouses).
Bioéthanol : glucose ➜ éthanol + CO₂ par les levures, sans oxygène ; puis distillation.
Biogaz : déchets ➜ méthane + CO₂ par des bactéries anaérobies ; le résidu (digestat) est un engrais.
Situation problème
Dans un village de la Lékié, les familles cuisinent au bois et la forêt recule. Le prix du carburant augmente. Un élève de Terminale D propose à son oncle, éleveur de porcs, d’installer un digesteur pour produire du gaz de cuisine à partir du fumier. Sa sœur, elle, a vu à la télévision des voitures rouler à l’« alcool de canne ».
Consignes :
Relève le problème posé.
Comment peut-on produire un carburant à partir de fumier ou de canne à sucre ?
Quels sont les avantages et les limites des biocarburants ?
le problèmele biocarburantla circulation automobile
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Compétence visée
Rechercher de nouvelles sources d’énergie en produisant des biocarburants à partir de la biomasse locale.
Objectifs de la leçon
Définir un biocarburant et citer ses types.
Expliquer la production de bioéthanol et de biogaz.
Réaliser une fermentation alcoolique et discuter des avantages et limites des biocarburants.
Les biocarburants et la biomasse
1. Trois types de biocarburants
Biocarburant
Matière première
Procédé
Usage
Bioéthanol
canne à sucre, manioc, maïs, fruits
fermentation alcoolique + distillation
mélangé à l’essence
Biodiesel
huile de palme, de jatropha, huiles usagées
transestérification (réaction avec du méthanol)
moteurs diesel
Biogaz
bouses, fientes, épluchures, déchets de marché
méthanisation (bactéries, sans air)
cuisson, éclairage, électricité
l’objectifle baril de pétrolel’huile de palme
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
2. Pourquoi « renouvelables » ?
Les plantes utilisées captent du CO₂ par photosynthèse pendant leur croissance ; leur combustion le rejette. Le bilan est donc meilleur que celui des carburants fossiles, à condition de ne pas défricher de forêts et de limiter l’énergie dépensée pour les produire.
Produire du bioéthanol (TP n° 26)
Activité 1 : la fermentation alcoolique
On mélange du jus sucré (mangues écrasées, canne à sucre ou eau sucrée) avec de la levure de boulangerie, dans un flacon fermé relié à un tube d’eau de chaux, à 30 °C (document 1).
Document 1 : montage de fermentation alcoolique.
Pourquoi l’eau de chaux se trouble-t-elle ?
Pourquoi le flacon doit-il rester fermé ?
Ce qu’il faut comprendre : les levures (Saccharomyces), privées d’oxygène, dégradent le glucose en éthanol et en CO₂ : c’est la fermentation alcoolique. Le CO₂ trouble l’eau de chaux. En présence d’air, les levures respireraient et produiraient surtout du CO₂ et de l’eau, sans alcool. Le liquide obtenu contient au plus 12 à 15 % d’éthanol.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Activité 2 : séparer l’éthanol par distillation
Le liquide fermenté est chauffé dans le montage du document 2.
Document 2 : distillation du liquide fermenté.
Sur quelle propriété repose la distillation ?
Comment vérifier que le distillat contient de l’éthanol ?
Ce qu’il faut comprendre : l’éthanol bout à 78 °C, l’eau à 100 °C : en chauffant vers 80 °C, les vapeurs sont surtout formées d’éthanol ; elles se condensent dans le réfrigérant. Une petite quantité de distillat déposée dans une coupelle brûle avec une flamme bleue. Attention : l’éthanol est inflammable ; chauffer au bain-marie, loin de toute flamme.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Le biogaz et le biodiesel
3. Un digesteur à biogaz
Document 3 : production de biogaz à partir de déchets organiques.
Le biodiesel
Les huiles végétales (palme, jatropha, huiles de friture usagées) réagissent avec du méthanol en présence d’un catalyseur : on obtient des esters méthyliques (biodiesel) et du glycérol.
Le jatropha pousse sur des sols pauvres et n’est pas comestible : il ne concurrence pas l’alimentation.
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Bilan
Avantages
Énergie renouvelable, valorisation des déchets, moins de bois coupé, digestat engrais, revenus et emplois ruraux.
⇄
Limites
Concurrence avec les cultures vivrières, risque de déforestation (palmeraies), coût des installations, besoin d’entretien.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Les biocarburants sont des carburants fabriqués à partir de la biomasse.
Bioéthanol : fermentation alcoolique des sucres par les levures, sans oxygène, puis distillation.
C6H12O6 ➜ 2 C2H5OH + 2 CO2.
Biodiesel : transformation des huiles végétales par le méthanol.
Biogaz : méthanisation des déchets par des bactéries anaérobies ; le digestat sert d’engrais.
Ils sont renouvelables mais ne doivent pas concurrencer l’alimentation ni détruire les forêts.
je retiensle recyclagel’énergie du vent
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Vocabulaire à connaître
Biomasseensemble de la matière organique d’origine végétale ou animale.Fermentationdégradation incomplète d’une molécule organique sans oxygène.Distillationséparation de liquides grâce à leurs températures d’ébullition.Méthanisationproduction de méthane par des bactéries en l’absence d’air.Digestatrésidu de la méthanisation, utilisé comme engrais.
Je m’évalue
1. Quels micro-organismes réalisent la fermentation alcoolique ?
2. À quelle température bout l’éthanol ?
3. Quel gaz principal compose le biogaz ?
4. Cite une limite des biocarburants.
Réponses : les levures · environ 78 °C · le méthane (CH₄) · concurrence avec l’alimentation, déforestation. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisle biogazla température
Fiche de révision de SVTEEHB : « La production des biocarburants », proposée par ndolomath.comndolomath
Erreurs fréquentes
Croire que la fermentation alcoolique a besoin d’oxygène : elle se fait en anaérobiose.
Confondre biogaz (méthane) et gaz domestique fossile (butane).
Penser qu’un biocarburant est toujours écologique : tout dépend de la façon dont il est produit.
Méthode
Pour interpréter un montage expérimental : identifie ce qui est mis en présence (substrat, micro-organisme), les conditions (température, absence d’air), ce qui est mesuré ou observé (eau de chaux, odeur, flamme), puis écris l’équation de la réaction.
Activité d’intégration
Le lycée agricole d’Obala possède une porcherie de 30 porcs, des déchets de cantine et une plantation de canne à sucre. La cantine consomme chaque mois plusieurs stères de bois. Le proviseur demande aux élèves de proposer un projet énergétique.
Propose un projet de biogaz et décris le fonctionnement du digesteur.
Explique comment la canne à sucre pourrait fournir de l’éthanol (étapes et équation).
Présente deux avantages et deux limites de ce projet pour l’environnement.