Le projet ARBRE

Le rapport n°380 présenté en 2016 au Sénat concernant la stratégie française vis-à-vis de la bioéconomie souligne la difficulté d’implémentation des industries de traitement de la biomasse, ainsi que la faiblesse de ce secteur de production qui est soumis à d’amples aléas.
Si le développement des bioraffineries s’est accéléré, il reste freiné par de nombreux obstacles liés aux irrégularités de production en qualité et quantité, à la difficulté de l’ancrage territorial, à la dispersion et à la variété de l’approvisionnement, et à la nervosité de la demande.

De plus, la bioraffinerie, telle qu’elle est conçue aujourd’hui, est un système extrêmement spécialisé de par le procédé mis en œuvre, les matières premières valorisées, et les produits résultant de la transformation. Cela constitue un obstacle majeur à l’adaptation de la bioraffinerie face aux aléas et à la difficulté d’implantation des usines.
Le passage du pilote à l’échelle industrielle est également un frein supplémentaire à la mise en œuvre de procédés innovants, du point de vue économique, financier et des opérations physico-chimiques.
Enfin, les bioraffineries nécessitent de lourds investissements financiers initiaux et engendrent des coûts opératoires importants, alors que la difficulté d’approvisionnement en menace le bon fonctionnement.

La problématique sous-jacente à ces constats relève d’un besoin d’apport d’agilité aux bioraffineries, au niveau des systèmes physique et d’information. En effet le mode de production doit être repensé en y intégrant certains concepts de l’usine du futur de façon à stimuler le développement industriel des bioraffineries en échangeant avec le monde socio-économique.

Sur le plan scientifique, le projet ARBRE s’intéresse à la caractérisation et à la conception d’une bioraffinerie agile, en rupture avec la structure figée héritée de la chimie du pétrole. Il s’agit de proposer une vision innovante de la structure de la bioraffinerie où le procédé de transformation est réparti sur différentes usines. Chacune des opérations du procédé est servicisée, les unités et le matériel existants sont réutilisés, et l’adaptation du procédé en fonction des aléas de l’écosystème est facilitée. Cette bioraffinerie virtuelle résulte de la collaboration des acteurs (récoltants, sites de production, consommateur) en fonction du procédé retenu et du bioproduit ciblé. Le rôle et l’implication des acteurs peuvent changer pour s’adapter aux objectifs et aux contraintes du moment.

Cette vision innovante facilite aussi la recherche de nouvelles solutions adaptées aux variabilités. Il devient envisageable de créer différents procédés alternatifs en fonction de la biomasse utilisée, des produits biosourcés visés ou du coût, du délai de traitement, etc. L’implémentation du procédé se fait ensuite en sélectionnant les acteurs respectant ces contraintes.

Cette vision s’inscrit donc à l’échelle du procédé et de l’ensemble du réseau, et en deux phases : (i) la conception d’un procédé innovant et de la bioraffinerie virtuelle, en adéquation avec leur écosystème à l’instant t0, (ii) l’exploitation avec l’adaptation du réseau et/ou du procédé en fonction des variabilités (modélisées et détectées).

Ce projet vise à dépasser la vision en silo et disciplinaire de l’écosystème des procédés de transformation de la matière et de l’énergie. L’objectif est de développer une vision plus globale permettant d’identifier les synergies possibles en s’appuyant sur l’usage du numérique pour améliorer l’efficacité de la dynamique et de l’ensemble des fonctions du réseau collaboratif et de ses interactions avec son écosystème.

Le projet ambitionne de développer un cadre méthodologique et son prototype logiciel.