Chimie du végétal : Le concept de mass balance – définition et principe

Pour comprendre le concept de mass balance, il faut tout d’abord se familiariser avec la notion de « matériau biosourcé ». En quelques mots, il s’agit d’un matériau issu de la biomasse qui peut être d’origine végétale ou animale. De nombreux secteurs industriels introduisent dans leurs procédés de fabrication des matériaux d’origine biosourcée avec pour objectif de limiter au maximum leur recours aux ressources fossiles. C’est le cas pour de nombreux secteurs d’activités comme par exemple l’automobile, l’emballage, la construction ou encore les transports.

La chimie biosourcée, qu’est-ce que c’est ?

Pétrole, charbon ou encore gaz naturel, aujourd’hui ces ressources fossiles sont largement utilisées pour de nombreux secteurs d’activité. Problème ? Elles subissent un épuisement mondial et entraînent un dégagement de quantités de CO2 important qui est à l’origine du réchauffement climatique. C’est dans ce contexte que l’industrie de la chimie a développé de nouveaux procédés de fabrication pour transiter d’une chimie conventionnelle à base de pétrole vers une chimie  à base de biomasse.

La chimie biosourcée a pour objectif d’introduire dans les procédés de fabrication de ses produits des ingrédients issus de la biomasse (d’origine végétale et/ou animale). Voici une sélection avec quelques exemples de différentes ressources qui peuvent se substituer aux ressources fossiles :

•  Les algues
• Les plantes riches en amidons appelées « amidonnières » (comme le maïs, le blé, les pommes de terre)
• Les plantes riches en sucre appelées « sucrières » (comme la betterave)
• Les plantes riches en huile appelées « oléagineuses » (comme le colza, le tournesol ou encore le soja)
• Les plantes riches en fibres appelées « lignocellulosiques » (comme la paille, le lin ou encore le bois)
• Les plantes riches en molécules actives (comme la vigne)
• Les déchets organiques, dans certains cas il est possible de parler « d’upcycling » (comme par exemple les feuilles de kiwi)

Les ressources renouvelables représentent de grandes opportunités sur les plans environnementaux et technologiques. Cependant transiter vers la chimie du végétal représente un challenge technologique et sociétal. En effet, développer des alternatives pour substituer à 100 % les ressources pétrochimiques au profit des ressources d’origine biosourcée est complexe et repose sur le développement de nouvelles chaînes d’approvisionnement, de logistique et de production dédiées à la production de matières issues de la biomasse.

C’est pourquoi plusieurs approches existent dans cet objectif de transition comme la ségrégation physique – qui consiste à séparer physiquement les matières d’origine biosourcée des matières pétrochimiques pendant toute la chaîne d’approvisionnement -, ou bien le concept de “mass balance”.

Le concept de “mass balance”

L’évolution de la législation mondiale en termes de qualité et d’environnement ajoutée à une sensibilisation croissante des consommateurs aux enjeux environnementaux, ont poussé les industriels à adapter leurs chaînes d’approvisionnements, de logistique et de production.

En réponse à ces nombreux enjeux environnementaux et économiques, le concept de “mass balance” s’est de plus en plus développé dans de nombreux secteurs, dont l’industrie de la chimie. Il s’agit d’une solution alternative qui a pour objectif une transition raisonnable et douce de la pétrochimie vers le 100 % biomasse. Le but est de remplacer progressivement les ressources fossiles utilisées aujourd’hui dans les chaines d’approvisionnement, de logistique et de production par des ressources renouvelables.

En pratique, le concept de “mass balance” consiste à certifier l’utilisation de matières premières d’origine biosourcée durant le procédé de fabrication à la place ou en complément de leurs équivalents pétrosourcés. Cette certification « mass balance » atteste que le fournisseur a introduit ou va introduire une proportion de matière d’origine biosourcée équivalente à celle contenue dans le produit fini acheté.

La démarche de “mass balance” est certifiée par différents organismes qui permettent d’attester, par la délivrance d’un label, des bonnes pratiques de ce principe.

Le contenu biosourcé du produit final n’est donc pas constant. Cependant, le producteur garantit que la quantité de matière première consommée par la fabrication de ce lot de produit fini a été réinjectée dans le cycle de production en son équivalent biosourcé, augmentant ainsi la part de biosourcé dans son cycle de production au cours du temps.

L’énergie verte est un bon exemple pour illustrer le concept de “mass balance”. En effet, le terme “électricité verte” désigne l’électricité produite à partir de sources d’énergies renouvelables comme l’énergie éolienne, solaire ou encore issue de la biomasse. Lorsqu’un client souscrit à une offre d’électricité verte, il est physiquement impossible de déterminer le pourcentage exact d’électricité verte délivrée à ce même client. En revanche, le fournisseur d’énergie garantit que la quantité consommée par ses clients a été réinjectée en électricité renouvelable dans le réseau global. Ainsi, la part d’énergie verte augmente dans le réseau.

De ce fait, la démarche du concept de “mass-balance” répond à différents enjeux. Tout d’abord, l’utilisation des ressources fossiles est diminuée, ce qui permet à l’industrie de la chimie de développer des procédés plus respectueux de l’environnement. Autre avantage, en plus de participer à la réduction des gaz à effet de serre, le produit fini n’est absolument pas impacté par ce changement, il possède les mêmes propriétés et la même qualité que le produit originel à base de matières premières pétrochimiques.

L’approche du concept de “mass balance” est une démarche pragmatique progressive qui laisse le temps suffisant aux producteurs de matières premières de développer une chaîne d’approvisionnement, de logistique et de production dédiée à la production de matières d’origine biomasse.  Cette démarche permet ainsi d’assurer la transition vers la consommation de matières d’origine biosourcée en structurant cette économie circulaire.

Les produits réalisés selon le principe de “mass-balance” présentent ainsi des empreintes carbones fortement réduites par rapport à leurs équivalents pétrosourcés permettant une réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Opportunités et enjeux autour de la chimie du végétal

En plus de participer à la substitution des ressources fossiles, le concept de “mass balance” est une opportunité pour les industriels de la chimie. En effet, grâce à ce principe, la filière de la chimie du biosourcé se structure, en assurant une transition progressive de la chimie du pétrosourcé au profit du biosourcé, afin de se pérenniser.

Cette transition est nécessaire pour plusieurs raisons :

• Les ressources végétales ne doivent pas entrer en compétition avec l’alimentation humaine. Le risque est que s’il s’avère que ces matières d’origine biosourcée à destination alimentaire sont également utilisées dans les procédés chimiques, il est possible que ces ressources soient cultivées puis vendues pour les besoins des industries de la chimie ce qui pourrait engendrer des pénuries alimentaires à l’échelle locale, voire mondiale.
• Éviter de surproduire avec un développement de l’agriculture de masse au détriment de l’écosystème.

Cette transition progressive va permettre de développer la recherche, notamment autour des denrées non-comestibles (comme par exemple l’utilisation de matières issues du concept de l’upcycling). Cela pourra permettre, à terme, de remplacer intégralement les ressources fossiles par les ressources renouvelables sans impacter la filière alimentaire ni l’écosystème.

Au cours des prochaines années, la généralisation de la mise en œuvre du concept de “mass balance” devrait permettre, le remplacement total des ressources fossiles par les ressources renouvelables.