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Le défi des biocarburants

Centres étrangers • Juin 2019

Le défi des biocarburants

30 min

25 points

Intérêt du sujet • Ce sujet porte sur les biocarburants, l'une des alternatives aux énergies fossiles trop polluantes comme le pétrole.

 

Le 6 septembre 2017, le ministre de la Transition écologique et solidaire a présenté le projet de loi mettant fin à la recherche ainsi qu'à l'exploitation des hydrocarbures. La production de carburants à partir de végétaux (appelés biocarburants) est donc désormais l'un des enjeux du xxie siècle. On se propose d'étudier quelques aspects de cette production d'avenir.

▶ 1. À l'aide du document 1, identifier la substance qui est exploitée par l'être humain pour fabriquer des biocarburants à partir d'Haematococcus pluvialis. (4 points)

document 1a Observation microscopique de l'algue

sci3_1906_06_01C_01

ph © M.N.H.N., Paris

Source : site internet du Muséum national d'histoire naturelle

document 1b Système de culture de l'algue Haematococcus pluvialis

sci3_1906_06_01C_02

Journal de la Société de biologie, 202(3)

Pour pouvoir cultiver Haematococcus pluvialis, il faut utiliser un dispositif comme celui qui est photographié ci-dessous afin d'obtenir une production d'huile nécessaire à la synthèse de biocarburants.

Ce dispositif permet de contrôler les différents facteurs permettant la croissance rapide d'Haematococcus pluvialis :

la lumière ;

le CO2 dissous dans l'eau de mer ;

la température ;

l'agitation du milieu.

Source : Journal de la Société de Biologie, 202 (3), 201-211 (2008). La production de biocarburant lipidique avec des microalgues : promesses et défis.

2. À partir du document 2 comparer la productivité des différentes cultures, en vous appuyant sur des valeurs chiffrées. (8 points)

document 2 Productivité en huile obtenue à partir de différentes cultures agricoles alimentaires (colza, tournesol) et d'algues

sci3_1906_06_01C_03

Source : Journal de la Société de Biologie, 202 (3), 201-211 (2008). La production de biocarburant lipidique avec des microalgues : promesses et défis.

3. À partir des documents 3 et 4, expliquer l'intérêt de la dernière génération de biocarburants. Justifier avec des valeurs chiffrées. (13 points)

document 3 Différentes générations de biocarburants

Au cours des dernières années, on a successivement obtenu plusieurs générations de biocarburants, en utilisant de la matière d'origine variée.

Tableau de 3 lignes, 3 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : Type de biocarburant; 1re génération; Dernière génération; Ligne 2 : Origine de la matière; Production agricole alimentaire (blé, maïs, colza, tournesol…); Algues; Ligne 3 : Partie du végétal utilisée; Essentiellement les graines; Toute l'algue;

D'après : Rapport du Sénat : « Le défi alimentaire à l'horizon 2050 », 2011-2012.

document 4 Tableau comparant les pourcentages de surfaces nécessaires pour produire les deux types de biocarburants

Tableau de 3 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : Génération de biocarburant; Pourcentage de la surface agricole nécessaire à la production de 10 % des besoins en carburant; Ligne 2 : 1re génération; 72; Ligne 3 : Dernière génération; 4,2;
 

Les clés du sujet

Comprendre les documents

Tableau de 5 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 5 lignes ;Ligne 1 : Document 1A •Observation microscopique de l'algue; Il s'agit de la photographie d'une observation en microscopie optique d'algues Haematococcus pluvialis.Lis attentivement les légendes, elles apportent une information pour répondre à la question 1.; Ligne 2 : Document 1B •Système de culture de l'algue Haematococcus pluvialis; Ce document consiste en un texte et une photographie présentant le système de culture de l'algue afin d'obtenir des biocarburants.Des informations dans le texte sont à relier à celle du document 1A pour répondre à la question 1.; Ligne 3 : Document 2 •Comparaison de productivité en huile; Ce graphique présente la quantité d'huile produite (en gramme par jour et par mètre carré) pour les cultures de tournesol, de colza et d'algues.; Ligne 4 : Document 3 •Différentes générations de biocarburants; Ce tableau présente les végétaux utilisés pour les biocarburants de première et dernière générations.Cette comparaison doit servir à montrer l'intérêt de la dernière génération. Pense aux autres utilisations possibles de ces végétaux.; Ligne 5 : Document 4 •Comparaison des surfaces de culture; Ce tableau compare la surface agricole utilisée pour produire les différentes générations de biocarburants.Cette comparaison doit aussi servir à montrer l'intérêt de la dernière génération. Pense à l'intérêt des surfaces agricoles en dehors de la production des biocarburants.;

Répondre aux questions

1. Lis attentivement le texte afin de relever la substance utilisée pour la fabrication des biocarburants.

2. Compare les valeurs de productivité en huile pour les trois types de culture.

3. Tu dois faire ressortir les avantages des biocarburants dernière génération. Compare les caractéristiques des deux types de culture données par les tableaux des documents 3 et 4.

sci1_1906_06_01C_04

▶ 1. Il est noté dans le texte expliquant le système de culture : « production d'huile nécessaire à la synthèse de biocarburants », cette huile est présente dans les cellules de l'algue d'après l'observation microscopique. L'huile produite par l'algue est la substance exploitée par l'humain pour fabriquer des biocarburants.

remarque

Synthèse est synonyme de production ou fabrication.

▶ 2. La productivité des différentes cultures est donnée en ordonnée sur le graphique, en quantité d'huile produite en grammes par jour et par mètre carré de culture (g/j/m2).

conseil

N'oublie pas les données chiffrées.

La productivité de la culture de colza est de 3 g/j/m2, celle du tournesol de 2 g/j/m2 et celle de l'algue de 40 g/j/m2.

La productivité de la culture d'algue est 10 à 20 fois supérieure à celle des cultures agricoles alimentaires.

▶ 3. L'étude des documents comparant les biocarburants de première et dernière génération nous permet de démontrer l'intérêt de la dernière génération.

gagne des points

Il faut d'abord énoncer la problématique, puis argumenter en montrant les intérêts des biocarburants dernière génération grâce aux documents et conclure en répondant à la problématique.

D'après le document 3, les biocarburants de première génération sont produits à partir de cultures agricoles alimentaires comme le blé, le colza, le maïs ou le tournesol qui ne peuvent alors plus être utilisés pour l'alimentation humaine ou d'élevage. Les biocarburants de dernière génération sont produits à partir d'algues qui ne sont pas des sources alimentaires.

De plus, seules les graines sont utilisées pour les cultures agricoles alimentaires, alors que c'est l'algue toute entière qui est utilisée pour les biocarburants de dernière génération. Il y a alors un meilleur rendement.

D'après le document 4, les biocarburants de première génération utiliseraient 72 % des surfaces agricoles, ceux de dernière génération seulement 4,2 % pour produire 10 % des besoins en carburant. La culture d'algue utilise 17 fois moins de surface agricole que les cultures des biocarburants de première génération.

remarque

Le second document montre un intérêt supplémentaire qui est une productivité d'huile très supérieure.

D'après les documents 3 et 4, les intérêts de la dernière génération de carburant sont :

un meilleur rendement que la première génération ;

cette culture ne se fait pas aux dépens des productions alimentaires humaines, car la surface de culture est moindre et la production n'est pas alimentaire.

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