22 septembre 2025
Réduire notre dépendance aux combustibles d’origine fossile passe aussi par l’innovation dans le domaine des biocarburants. Ces derniers représentent une solution de transition essentielle, notamment dans les secteurs difficiles à électrifier, comme l’aviation, le transport maritime ou certaines industries lourdes. De plus, l’électricité, souvent présentée comme la voie idéale, n’est pas accessible partout dans le monde et n’est pas toujours produite à partir de sources renouvelables.
Dans ce contexte, les biocarburants offrent une voie complémentaire : en utilisant des ressources renouvelables (p. ex. les résidus agricoles ou forestiers), ils permettent non seulement de valoriser des déchets, mais aussi de limiter les émissions nettes de gaz à effet de serre, puisque la biomasse capte du CO₂ lors de sa croissance. Ils peuvent en outre s’intégrer dans les infrastructures existantes, parfois sans nécessiter de modifications substantielles des moteurs. C’est le cœur des recherches de Romain Lemaire, professeur à l’ÉTS, qui s’intéresse depuis plus de quinze ans aux procédés permettant de transformer la biomasse en sources d’énergie plus durables.
Dès sa thèse de doctorat, le chercheur s’est penché sur les effets des carburants moteurs et de leurs additifs (l’éthanol dans l’essence ou les esters méthyliques d’huiles végétales dans le gazole) sur la formation des particules de suie et de leurs précurseurs aromatiques toxiques, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Ces molécules cancérigènes sont notamment adsorbées à la surface des particules fines issues des pots d’échappement, ces dernières pouvant pénétrer profondément dans les poumons et favoriser le développement de maladies graves. Pour les étudier, le professeur Lemaire a perfectionné des techniques de mesures optiques, incluant notamment l’incandescence induite par laser, un diagnostic permettant de quantifier les suies dans les flammes et d’obtenir des informations sur leurs propriétés physiques et optiques.
Vers des carburants plus propres
À son arrivée à l’ÉTS, Romain Lemaire a poursuivi ses recherches en développant des indicateurs de pouvoir suitant inédits, le Fuel Equivalent Sooting Index (FESI), le Particulate Matter Index Correlation (PMIC), et le Unified Index (UI), permettant de caractériser et de prédire la quantité de suie produite par une molécule lors de sa combustion. Testé sur près de 500 composés, le modèle incrémental de pouvoir suitant développé par le professeur Lemaire aide à repérer les carburants les moins polluants et à orienter les choix vers des molécules prometteuses pour remplacer les dérivés pétroliers.
Le professeur Lemaire a ensuite élargi son champ d’études à la pyrolyse de la biomasse. Ce procédé thermochimique, qui consiste à chauffer de la matière organique en l’absence d’oxygène, permet de produire des huiles pyrolytiques ou des gaz de synthèse riches en hydrogène. La biomasse présente un avantage majeur : en captant du CO₂ durant sa croissance, elle offre un bilan carbone plus favorable que les combustibles fossiles. Son utilisation directe présente toutefois d’importants défis du fait de sa forte humidité et sa faible densité énergétique. Les travaux du chercheur visent donc à surmonter ces obstacles et à rendre les biocarburants issus de la biomasse compétitifs.
Des projets à retombées sociales
Avec la professeure Josiane Nikiema, Romain Lemaire a mené un projet au Ghana pour valoriser des déchets, comme les balles de riz ou les résidus de bois en briquettes de combustible. Une fois séchés et compressés, ces matériaux deviennent plus denses énergétiquement et peuvent servir au chauffage, à la cuisson ou à l’alimentation de procédés de production d’énergie. Selon une étude exploratoire des chercheurs, l’Afrique pourrait ainsi produire entre 8 et 10 exajoules d’énergie par an grâce à ses résidus agricoles, réduisant ainsi les émissions de CO₂ d’environ 15 mégatonnes.
D’autres travaux en cours explorent en outre le potentiel du bambou et même de résidus de culture, comme ceux de la tomate. L’objectif : produire des carburants liquides ou solides adaptés à des besoins locaux partout dans le monde, notamment pour améliorer l’accès à l’électricité dans les régions où elle fait encore défaut.
Les défis de demain
Les recherches de Romain Lemaire ne s’arrêtent pas là. Dans les prochaines années, il souhaite mieux caractériser le comportement des combustibles solides en conditions réelles, en instrumentant directement les foyers pour mesurer les émissions. Il envisage aussi de développer de nouveaux biokérosènes, une option particulièrement cruciale pour l’aviation, secteur où l’électrification reste limitée. Certaines molécules issues de la biomasse, comme les terpènes, pourraient à terme être considérées pour remplacer une partie du kérosène et contribuer à réduire l’impact environnemental des aéronefs.
En misant sur l’innovation et la valorisation des ressources locales, les travaux de Romain Lemaire ouvrent des pistes concrètes pour rendre notre consommation énergétique plus respectueuse de l’environnement. Un pas de plus vers une transition durable.
