20 mai - La biomasse

 

 

La biomasse désigne tous les types de matières organiques d’origine végétale ou animale à partir desquels il est possible de produire de l’énergie : le bois de chauffage, les déchets agricoles (paille, écorces, coques..), les déchets de bois urbains (palettes, empaquetages…), les déchets organiques (engrais animal, produits alimentaires…), les déchets ménagers (après tri), les déchets industriels (stations d’épuration…), les algues marines. Les usages sont divers : cuisson, chauffage domestique, production d’électricité ou de chaleur pour l’industrie, carburants pour transports.

La matière première peut être valorisée suivant plusieurs procédés :

  • Combustion directe. C’est la méthode la plus ancienne pour produire de la chaleur à l’échelle domestique mais elle est également utilisée pour alimenter les réseaux de chauffage urbain ou, par génération de vapeur, des turbines pour produire de l’électricité. Le rendement du système est faible mais peut être amélioré en installant des centrales de cogénération (chaleur/électricité). Dans certains sites, la biomasse vient en appoint du charbon ce qui a pour effet d’augmenter son rendement et de diminuer les émissions de CO2 .
  • Gazéification. La biomasse solide est chauffée à des températures élevées, dans un environnement sans oxygène, pour produire un gaz combustible (H2 + CO et autres composés) qui est utilisé pour produire, séparément ou en cogénération, de l’électricité et de la chaleur. Ce procédé a un meilleur rendement que le précédent.
  • Pyrolyse. Chauffer de la biomasse dans un environnement sans oxygène conduit à produire un fluide (bio-huile), un gaz combustible et un résidus solide (carbonisat). Ces dérivés permettent de produire de l’électricité et du chauffage.
  • Méthanisation. La décomposition de matières organiques par des bactéries, en absence d’oxygène, produit un bio-gaz (méthane + CO2 et autres composés) et un solide résiduel (digestat). Ce phénomène se produit naturellement dans le sous-sol (ref. dossier hydrocarbures, gaz biogénique) et dans les décharges urbaines. Le bio-gaz, produit industriellement dans des cuves appelées « méthaniseurs », est utilisé pour produire de l’électricité, de la chaleur ou des carburants pour le transport.
  • Biocarburants. La première génération de biocarburants liquides, utilisés en additifs des carburants fossiles, est fabriquée soit à partir de plantes contenant de l’huile (colza, tournesol…), le biodiesel, soit à partir de la fermentation de sucres (canne à sucre, betterave…), bio-éthanol. Les biocarburants de deuxième génération ont une origine lignocellulosique (bois, paille, foin…). Leur production est au stade pre-industriel et ils pourraient être commercialisés en 2015-2016. Une troisième génération est à l’étude à partir des micro-organismes marins. Cette filière nécessite encore des programmes de recherche lourds pour maîtriser les procédés de fabrication et atteindre des rendements et une économie acceptables.

 

La biomasse représente environ 10% de l’énergie primaire produite dans le monde. En France, elle est la première source d’énergie renouvelable (4,5% du bouquet énergétique), largement dominée par le bois. La forêt couvre, en France, la moitié de la superficie agricole. Le potentiel est important et encore sous-exploité puisque la récolte annuelle de bois correspond à 60% de ce qui pousse chaque année. L’utilisation de ce bois est consacré à plus de 75% pour le chauffage domestique. On ne compte en France qu’une centaine de réseaux chaleur desservant de l’habitat collectif ou des établissements publics, alimentés par des chaufferies à bois. Il existe trois filières de production d’électricité : combustion de matières végétales et animales, incinération d’ordures ménagères et installations de bio-gaz. Les pays les plus actifs dans cette filière sont les Etats Unis, l’Allemagne et le Brésil. En France, les tarifs de rachat de l’électricité produite, peu incitatifs auparavant, ont été doublés entre 2009 et 2011 pour les installations de puissance comprise entre 5 et 12 MW. Le bio-gaz, débarrassé de son CO2, peut être injecté dans les réseaux de distribution de gaz naturel mais c’est surtout sa valorisation électrique qui a été privilégié. Pour la méthanisation, avec une vingtaine de petits projets, la France est très en retard en Europe par rapport à des pays comme l’Allemagne qui compte plus de 4 500 unités en fonctionnement. Enfin, les biocarburants de première génération sont utilisés dans de nombreux pays dans le monde, en particulier aux Etats Unis et au Brésil.

La biomasse d’origine forestière et agricole est disponible presque partout mais de manière dispersée. Elle est stockable, transportable. Ces matières ont un coût ; les ressources sont renouvelables si elles sont renouvelées et leur utilisation comme source d’énergie peut entrer en concurrence avec les besoins alimentaires et les autres valorisations du bois. La valorisation des déchets est un progrès significatif mais elle doit être précédée par un processus efficace de tri des matières premières. Les biocarburants de deuxième et troisième générations permettront d’éviter la compétition avec les cultures vivrières qui pénalise les biocarburants de première génération.

Dans les perspectives 2011 de l’A.I.E., le scenario 450 ppm (en ligne avec l’augmentation de 2°C), prévoit une augmentation de 1% de la part de la biomasse dans le bouquet énergétique mondial à l’horizon 2020. Dans certains pays comme la France, elle est censée par contre contribuée de façon significative au développement des énergies renouvelables. Le Grenelle de l’Environnement (2008-2009) a fixé un objectif de doublement de la part de la biomasse dans le bouquet énergétique national à l’horizon 2020. Des efforts particuliers sont portés sur la production thermique (valorisation du bio-gaz multipliée par 10, chauffage collectif et industriel multiplié par 4, cogénération passant de 0 à 2400 kTep), sur la production d’électricité (potentiels biogaz et cogénération multipliés par 6) et sur les biocarburants (10% d’incorporation dans les carburants d’origine fossile). Le financement des projets de production de chaleur dans les secteurs collectifs et industriels sont soutenus par le dispositif « Fonds Chaleur » mis en place en 2009.

 

Pour en savoir plus à la SGF :                                                               

- La biomasse dans le mix énergétique aujourd’hui et demain, la Rédaction, Géologues n° 176, 2013 - Acheter en ligne ce numéro
- Quelle place pour les biocarburants à l’horizon 2050, la Rédaction, Géologues n° 176, 2013 - Acheter en ligne ce numéro
- icon Les énergies - Comprendre les enjeux (147.65 KB), P. Mathis, ed Quae, 2011 - Analyse d’ouvrage Géochronique date .– consultable à la bibliothèque de la SGF (joindre analyse d’ouvrage)
- icon Les énergies renouvelables - Etat des lieux et perspectives (37.71 KB), C. Acket et J. Vaillant, ed. Technip, 121, 2011 - Analyse d’ouvrage Géochronique, mars 2011
 
et …
 
- Site du Syndicat des Energies Renouvelables – Bioénergies : http://www.enr.fr/gene/main.php?base=31
- Site de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie – Biomasse : http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=25100
- Site de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie – Fonds chaleur : http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=25130
- Biomasse Energie, Direction Générale de l’énergie et du climat : http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Biomasse_energie.pdf
- La biomasse : la première source d’énergie renouvelable en France – Ministère du développement durable : http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/5_-_Annexe_-_La_biomasse_cle51a642.pdf
- site Connaissances des énergies - biomasse ; http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/biomasse
- site Connaissances des énergies  - méthanisation : http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/methanisation