Biomasse

La biomasse et les enjeux de la photosynthèse

La biomasse représente l’ensemble de la matière organique, qu’elle soit d’origine végétale ou animale. Elle peut être issue de forêts, milieux marins et aquatiques, haies, parcs et jardins, industries générant des co-produits, des déchets organiques ou des effluents d’élevage.
Cette matière organique est la matière qui compose les êtres vivants et leurs résidus ayant pour particularité d’être toujours composée de carbone (du bois aux feuilles en passant par la paille, les déchets alimentaires, le fumier…). Bref, une source d’énergie tirée de ce qui pousse et de ce qui vit !

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La biomasse a plus d’un atout !

D'abord, cette source d'énergie ne risque pas de s'épuiser, comme c'est le cas des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz). En effet, quand la moindre goutte de pétrole met des millions d'années à se former dans le sous-sol, les arbres, eux, fabriquent 81 millions de mètres cubes de bois chaque année rien qu’en France !
Mais surtout, elle dégage très peu de gaz à effet de serre. Bien sûr, tout comme le charbon ou le pétrole, lorsque des éléments brûlent, cela dégage du dioxyde de carbone (CO₂), le principal gaz responsable du réchauffement planétaire. La différence, c'est qu'elle n'émet pas  que du CO₂, elle en stocke aussi… en poussant !
Les plantes sont en effet les plus efficaces des usines chimiques, dont les scientifiques rêvent de reproduire la machinerie parfaite depuis des décennies… Elles sont capables de transformer le dioxyde de carbone de l'air, la lumière du soleil et l'eau en énergie et en oxygène grâce à une réaction chimique : la photosynthèse.
Ce mécanisme permet aux plantes de grandir, mais également participe au quotidien à lutter contre le réchauffement en fixant le carbone et en rendant l'air respirable grâce à la production d’oxygène (O₂). Par exemple, chaque tonne de bois poussée équivaut ainsi à 0,5 tonne de dioxyde de carbone fixé !
Ainsi, grâce à la photosynthèse, lorsque l'on brûle de la biomasse et tant que l'on ne dépasse pas son accroissement naturel, la ressource est préservée. En effet, la combustion restitue la même quantité de dioxyde de carbone qui a été absorbée durant la croissance de la plante. Emission et absorption de CO₂ sont donc très proches dans le temps ce qui permet un bilan équilibré et un impact sur l’environnement presque nul. Ce qui n’est pas le cas pour les énergies fossiles car le carbone est relâché plusieurs centaines de millions d'années après son absorption…

Le bois constitue une part importante. En France, la récolte annuelle de bois est inférieure à la production biologique de la forêt (on ne récolte au plus que 60 % environ de ce qui pousse chaque année).
L'utilisation de 4 tonnes de bois comme énergie permet d'économiser 1 tonne équivalent pétrole (c'est-à-dire la chaleur que produirait la combustion d’une tonne de pétrole) et d'éviter l'émission de 1,5 à 2,5 tonnes de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Pourquoi dit-on que la déforestation augmente les émissions de gaz à effet de serre ?

La déforestation n’émet pas de gaz à effet de serre à proprement parler ; il est plus juste de dire que la déforestation participe à l’augmentation des gaz à effet de serre.
En effet, si les forêts sont moins nombreuses, le rôle qu’elles jouent dans la régulation du climat (absorber le dioxyde de carbone (CO₂) pour rejeter de l’oxygène (O2)) n’est plus respecté. Ainsi, plus on coupe d’arbres, moins la quantité de CO₂ qu’ils peuvent absorber sera importante. C’est pour cela qu’on dit que la déforestation augmente les émissions de gaz à effet de serre.

La biomasse pour produire de la chaleur et de l'électricité

Roland Bourguet / ADEME

 

La biomasse pour se chauffer

Se chauffer chez soi : le chauffage au bois

Quand on parle de « chauffage au bois », on pense souvent à un joli feu de cheminée qui permet un chauffage d’appoint. Or, il est aujourd’hui possible de chauffer une maison entièrement avec du bois, par exemple avec des poêles ou des chaudières à granulés ou plaquettes de bois. Cependant, pour que ce type de chauffage soit efficace et intéressant au point de vue environnemental, il faut que le combustible (le bois) soit sec et la combustion de bonne qualité. En effet, le bois, s’il n’est pas de bonne qualité (humide ou traité par exemple) peut émettre des polluants, favorisant ainsi la pollution atmosphérique. Une mauvaise combustion entraîne également des émissions de polluants et de poussières et un mauvais rendement de l’appareil de chauffage (la combustion ne dégage pas assez de chaleur).
Les technologies existent déjà ! Les fabricants d’inserts, de poêles et de foyers fermés ont mis au point des technologies dont le rendement de combustion atteint plus de 80 % et qui permettent de chauffer entièrement la maison. Elles fonctionnent grâce à une double combustion : la combustion du bois (première combustion) produit des gaz, eux-mêmes brûlés (deuxième combustion) grâce à une seconde arrivée d’air.
Pour se chauffer chez soi, on peut donc utiliser l’élément de la biomasse qu’est le bois. Cependant, d’autres techniques permettent de produire de la chaleur à plus grande échelle.

La biomasse pour chauffer et produire de l’électricité

Afin d’atteindre l’objectif du Grenelle Environnement de 23 % d’énergie produit par des énergies renouvelables en France d’ici 2020, des projets existent qui utilisent la biomasse pour chauffer des usines, des bâtiments, voire des quartiers entiers… Il peut s’agir de bois sous différentes formes (bûches, plaquettes forestières, écorces, bois de récupération), mais également d’autres éléments de la biomasse (résidus de récolte, déchets ménagers, déchets d’usine papetière…).
Ces installations peuvent même produire de l’électricité. Le principe s’appelle la cogénération… un mot complexe pour un concept simplissime : à partir de la même matière première, on produit à la fois de la chaleur et de l’électricité (une partie de la chaleur produite est utilisée pour chauffer un circuit d’eau, entraîner une turbine grâce à la vapeur et produire de l’électricité).

Les chaufferies bois

Ce sont de véritables usines qui brûlent le bois pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité. Ces chaufferies à bois comportent une chaudière et un silo de stockage du combustible (il s’agit le plus souvent de bois sous la forme de plaquettes ou de petits granulés, car sous ces formes particulières, le bois peut être transporté jusqu’au foyer de la chaudière de façon automatique).
Les fumées produites lors de la combustion sont évacuées par un conduit qui filtre les particules et enfin, un réseau de canalisations enterrées et isolées distribue la chaleur vers les différents bâtiments et/ou la turbine (pour produire de l’électricité).

Les usines d’incinération de déchets

Il est possible de produire de la chaleur à partir de nos déchets en les brûlant. Cette technique s’appelle l’incinération. Si l’incinérateur est à cogénération, on peut produire, à partir des déchets, de la chaleur et/ou de l’électricité.
Ainsi, cette technique est intéressante d’un point de vue environnemental sous plusieurs angles :

• elle permet de tirer le meilleur parti du contenu énergétique des déchets en produisant de la chaleur susceptible d’alimenter un réseau de chaleur urbain et/ou d’être transformée en électricité
• elle permet de diminuer fortement le volume des déchets (90 % de réduction environ) et leur masse (70 % environ).
• elle émet moins de gaz à effet de serre que le stockage, qui a inévitablement des fuites de méthane (CH₄) (puissant gaz à effet de serre) issu de la dégradation des déchets organiques sans oxygène.

La production de biogaz par méthanisation

La méthanisation est le processus de fermentation de la matière organique végétale ou animale dans un milieu dépourvu d’oxygène (anaérobie). Cette réaction produit du biogaz, composé de méthane (CH₄) (entre 50 % à 70 %) et de dioxyde de carbone (CO₂). Ces deux gaz étant inflammables, il suffit donc de brûler le biogaz pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité.
La méthanisation et l’utilisation du biogaz permettent à la fois de :

• réduire le volume de déchets 
• récupérer l’énergie dégagée par la décomposition des déchets organiques pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité (valorisation énergétique). 
• augmenter la part de production d’énergie renouvelable 
• réduire les émissions de gaz à effet de serre en valorisant le méthane dégagé lors de la décomposition des déchets et en équilibrant le bilan du CO₂ (le CO₂ dégagé par la combustion du biogaz est compensé par le CO₂ absorbé par les végétaux lors de leur croissance).

Selon les cas, les déchets mis dans des unités de méthanisation peuvent avoir des origines très variées : déchets verts et agricoles comme le lisier, la paille, la tonte de gazons, les déjections animales, les boues et les graisses des stations d’épuration mais également les déchets industriels (provenant des industries papetières, agro-alimentaires et pharmaceutiques).

Les biocarburants : la biomasse pour se déplacer

Les céréales, les betteraves, les huiles de colza, de tournesol, de soja ou de palme… tout cela, c’est encore de la biomasse ! Ce sont aussi des matières premières de base pour fabriquer des carburants pour alimenter les véhicules, appelés biocarburants.
Deux techniques existent pour transformer les végétaux en carburants :

• les huiles de colza, de tournesol, de soja ou de palme peuvent être extraites et modifiées grâce à des réactions chimiques pour donner naissance à un produit, appelé biodiesel, que l’on incorpore au gazole ; 
• le sucre des betteraves, de la canne ou des céréales, permet de fabriquer un alcool appelé éthanol, que l’on incorpore à l’essence.

Le secteur des transports émet environ 14 % des émissions de gaz à effet de serre mondiales. C’est pourquoi les industriels et les chercheurs développent des solutions alternatives aux carburants fossiles (le gazole ou l’essence, fabriqués à partir du pétrole). Pour les carburants consommés en France, les biocarburants ont un bilan énergétique plus positif que les carburants fossiles. En moyenne, leur utilisation permet ainsi d’éviter l’émission de 5 440 000 tonnes par an de CO₂ dans l’atmosphère.
Mais la production des biocarburants pose certains problèmes, notamment sur le changement de culture des terres. Lorsque les plantes nécessaires à la fabrication des biocarburants sont cultivées sur des champs qui étaient auparavant occupés par des prairies ou des forêts, le bilan de gaz à effet de serre des biocarburants peut s’avérer négatif. Pire, dans certains pays (notamment en Amérique latine), la culture de ces plantes peut entrer en concurrence avec la production alimentaire.
C’est pour éviter cela que d’importants travaux de recherche sont en cours afin de mettre au point des biocarburants que l’on nomme de « seconde génération ». Ils sont produits non plus à partir de plantes cultivées spécialement pour devenir des biocarburants mais à partir de résidus agricoles, de ressources forestières ou de déchets organiques. Leur bilan en gaz à effet de serre promet donc d’être bien meilleur et surtout, ils ne risquent pas d’entrer en concurrence avec les cultures alimentaires. Les premières gouttes de ce carburant prometteur devraient sortir des pompes en 2015-2020. 

Plus futuriste encore, les biocarburants produits à partir d’algues microscopiques (biocarburants de 3e génération) qui produisent naturellement des hydrocarbures sont actuellement en train d’être étudiés par les scientifiques…

Et même… faire de la chimie !

Il y quelques années, le pétrole était le roi de l’industrie chimique ! Il faut dire qu’à partir de cette matière première, on fabrique des plastiques, des solvants pour les peintures, des matériaux de toutes sortes, etc.
Mais la biomasse, renouvelable et beaucoup moins polluante, s’impose de plus en plus car les chimistes ont trouvé des méthodes pour fabriquer foule de produits à partir de cette matière première.
Ainsi, des biomatériaux faits à base de plantes, de bois ou de ses dérivés (papiers, cartons…) concurrencent les matériaux produits à base de pétrole. Le chanvre et les autres plantes textiles sont par exemple de plus en plus utilisés comme isolants pour les maisons. Les sacs des magasins deviennent biodégradables et sont faits d’amidon de céréales ou de pomme de terre. De nombreuses peintures, nettoyants, vernis, colles, sont désormais issus de végétaux… Et avec la raréfaction du pétrole, cela devrait se développer.



Publié par l'ADEME