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Biomasse

La biomasse représente de manière générale la matière organique et recouvre un champ très large. On peut distinguer trois catégories de matière première pour la biomasse-énergie, qui sont détaillées dans le tableau ci-dessous.

Type de biomasse	Technologie de production	Utilisation
Biomasse ligneuse : bois, paille, bagasse, rafles de maïs...	Chaudière à biocombustibles (chauffage direct ou centrales)	Chauffage, électricité (seule ou cogénération)
Biomasse fermentescible : lisiers, les résidus liquides, les déchets organiques...	Production de biogaz (proche du gaz naturel) par biodigesteur ou méthaniseur	Chauffage, transports, électricité (groupes électrogènes)
Biomasse sucrière et oléagineuse : plantes sucrières (blé, canne à sucre...), huiles végétales (tournesol, palme...)	Fabrication de biocarburants liquides en distillerie (éthanol) ou en unité d’estérification (biodiesel)	Transports, électricité (groupes électrogènes)

La biomasse-énergie permet finalement la production d’énergie principalement sous trois formes : la chaleur, la biomasse-électricité et les biocarburants (utilisés dans les moteurs à explosion).

En pratique, la chaleur est produite via une utilisation traditionnelle du bois (feu de camp, poëles, etc.), à partir du biogaz dont les utilisations sont de manière générale assimilables à celles du ’gaz de ville’, ou en cogénération comme coproduit de la biomasse-électricité.

La biomasse électricité

Les centrales électriques à biomasse fonctionnement comme les centrales thermiques : seul le combustible change. Mais les caractéristiques techniques varient selon le combustible utilisé. Ainsi, on ne peut aujourd’hui brûler indifféremment n’importe quel type de biomasse dans une centrale ; d’où l’importance de la réflexion en amont sur le choix du combustible.

Volume produit grâce à 1 tonne de matériau (KWh)

Biomasse sèche (bois, paille...)	1000-5000
Biomasse humide (lisiers, déchets organiques...)	700-1000
Biomasse sucrière et oléagineuse (via la production de biocarburants)	700-1500

Les dégagements gazeux d’une centrale à biomasse ont une faible teneur en cendres et ne contiennent quasiment pas de soufre. De plus, l’utilisation d’1 tonne de bois permet d’éviter le dégagement dans l’atmosphère d’1 tonne de CO2 d’origine fossile. L’impact environnemental de la biomasse-électricité dépend en réalité nettement du mode de production de la biomasse elle-même : mode d’exploitation agricole, gestion du parc forestier, etc.

Les biocarburants liquides

Les biocarburants - ou carburants verts - sont des carburants élaborés à partir de la biomasse végétale ou animale. Ils sont utilisés en remplacement des produits pétroliers ou en mélange avec ceux-ci.
En réalité, les carburants classiques (diesel ou essence) en vente à la pompe en France contiennent systématiquement une proportion de biocarburant en mélange de l’ordre de 1%, ce qui en améliore les propriétés physico-chimiques.

Les biocarburants ont quatre avantages fondamentaux en comparaison des carburants fossiles :

• ils sont renouvelables, dans la limite des modes de production agricole servant à produire la matière première (ceux-ci utilisent actuellement des volumes importants d’intrants, eux-mêmes produits à partir d’hydrocarbures fossiles),
• leur utilisation permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre puisqu’elle permet de réduire la consommation d’hydrocarbures fossiles,
• ils permettent d’améliorer l’autonomie énergétique d’un pays lorsque celui-ci dispose de la capacité de production agricole adéquate,
• ils offrent un nouveau débouché aux produits agricoles.

Il faut pourtant mettre deux bémols aux assertions précédentes :

• la réduction des émissions de GES reste limitée (entre 30% et 70% selon les évaluations pour la France) dans la mesure où les modes de production agricoles actuels - au moins dans les pays développés - ont massivement recours aux intrants (pesticides, insecticides),
• le potentiel de production d’un pays comme la France - qui dispose pourtant d’une très grande SAU (surface agricole utile) - est largement insuffisant pour substituer les biocarburants à l’ensemble des carburants fossiles : à terme, on ne peut guère espérer satisfaire plus de 20% de la consommation actuelle de carburant en France grâce aux biocarburants.

Les deux grandes familles de biocarburants liquides

Il existe essentiellement deux grandes catégories de biocarburants liquides commercialisés aujourd’hui :

• Les huiles végétales (colza, soja, palme, etc.) et les esters qui en dérivent (Ester méthylique, esther éthylique) ; ce sont des biocarburants produits à partir de plantes oléo protéagineuses.
  En France, le produit commercial issu de la filière des huiles végétales est l’EMHV (Ester Méthylique d’Huile Végétale) ou ’biodiesel’. Il est par défaut en mélange à hauteur de 0.5 à 2% dans le diesel. Certaines flottes captives de véhicules (municipalités, entreprises, etc.) utilisent du B30, biodiesel mélangé à hauteur de 30% dans le diesel : c’est typiquement ce carburant qu’utilisent les véhicules dont on dit qu’ils ’roulent aux biocarburants’. Au-delà de cette proportion, l’utilisation de biodiesel requiert des modifications de moteur afin d’en éviter une usure accélérée.
  Même si les filières industrielles restent aujourd’hui marginales, l’huile usagée sert parfois de matière première à la production d’EMHV, de même que les graisses animales issues de la chaîne industrielle alimentaire (porcine par exemple).
  L’utilisation de l’huile végétale pure (HVP) est également possible techniquement dans les moteurs diesel - en mélange ou à 100%, mais pose des problèmes de mixtion avec le diesel, d’usure du moteur et de pollution ; de plus, elle est illégale en France.

• les alcools (en particulier l’éthanol) et ses dérivés (en particulier l’éthyl tertiobutyl éther ou ETBE). Ces biocarburants sont produits à partir de plantes sucrières (canne, betterave) ou céréalières (maïs, blé). L’éthanol (ou ’bioéthanol’) n’est pas utilisé en l’état à cause d’une volatilité élevée : c’est son dérivé ETBE qui est commercialisé, en vertu d’une volatilité réduite et d’une meilleure capacité à se mélanger aux différents types de carburant essence. Il est par défaut en mélange à hauteur de 0.2 à 1% dans l’essence ou le super.
  L’utilisation de l’éthanol pur est possible via des modifications simples des moteurs essence ; le mélange d’ETBE à l’essence ne nécessite pas de modification du moteur jusqu’à 15% (E15).

Les objectifs de développement des biocarburants en France

La directive communautaire 2003/30/CE fixe l’objectif d’un taux d’incorporation des biocarburants dans l’essence et dans le gazole atteignant 5,75% (exprimé en valeur énergétique) en 2010. Cependant en 2004, ce taux n’atteignait en France que 0,8% - soir un volume total de 15 Mtep (millions de tonnes équivalent pétrole).
En raison de la hausse récente du cours du baril de pétrole, de l’intensification de la lutte contre l’effet de serre et de la révision de la politique agricole commune (ou PAC), le Premier ministre a annoncé en 2006 un objectif renforcé pour la France : atteindre 5,75 % en 2008, 7 % en 2010 et 10 % en 2015, soit une anticipation de deux ans pour la première des échéances.

Aujourd’hui, la France semble en retard sur ces objectifs : si la croissance des capacités de production du biodiesel est soutenue, l’ETBE tarde à s’imposer. En effet, la France manque de diesel et se tourne donc naturellement vers le biodiesel mais elle reste exportatrice d’essence, ce qui ne favorise pas le développement de l’ETBE.
De multiples initiatives ont pour but de renverser la tendance ; l’une d’elles est l’introduction sur le marché français des véhicules FlexFuel, qui offrent la possibilité d’utiliser indifféremment l’essence et l’éthanol/ETBE dans des proportions de mélange varibales (limitées toutefois à 85% d’éthanol), répondant ainsi à des variations de disponibilité et de prix de chacun des deux carburants.

Notons que l’activité de R&D est très intense, que ce soit dans le domaine public ou au sein de grandes entreprises huilières (Cargill, Louis Dreyfus, etc.) et pétrolières (Total, BP, Repsol, etc.). Il faut en particulier noter la mise au point actuelle d’un nouveau procédé permettant la production de biocarburants à partir de biomasse cellulosique (c’est-à-dire la forme la plus rustre de végétal).
L’avènement de cette nouvelle technologie - qu’on peut espérer à un horizon de 5 à 20 ans - multiplierait naturellement le potentiel de production des biocarburants en volume et transformerait donc le paysage énergétique mondial.

Le biogaz

Le biogaz est fabriqué dans des bio digesteurs par des bactéries méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobies (sans oxygène) : il est issu de la fermentation de matières organiques animales ou végétales. Composé de méthane à plus de 95%, c’est un biocarburant (gazeux !) pouvant se substituer au gaz naturel.

Il peut donc être utilisé de deux manières, dont la première est largement prédominante en France :

• en lieu et place du ’gaz de ville’ lorsqu’il est injecté dans le réseau de distribution ; il sert alors essentiellement au chauffage domestique,
• en tant que carburant véhicule dans les moteurs essence ou dans des moteurs diesel alimentés en majorité par du méthane ou biogaz et pour lesquels l’explosion est assurée par un léger apport de biodiesel, d’ huile ou gazole (moteurs dual-fuel).

Les biodigesteurs sont très souvent installés dans les décharges ou centres de traitement des déchets étant donnée la disponibilité d’importants volumes de matière première : de nombreuses municipalités françaises ont déjà adopté cette solution pour optimiser la valorisation de leurs déchets. La digestion est cependant loin d’être instantanée : malgré des différences notables selon les technologies, l’ordre de grandeur de la durée de fermentation est de l’ordre de la semaine ou du mois, ce qui ne pose pas de problème une fois qu’un régime de production stable et continu est atteint.

Au-delà de sa capacité à remplacer le gaz de ville et donc à réduire simultanément la consommation de carburants fossiles et le dégagement de gaz à effet de serre, le biogaz présente quelques avantages déterminants en matière environnementale :

• il permet la réduction notable du volume de déchets à traiter en aval puisqu’une partie de ceux-ci est transformée en biogaz : c’est un excellent mode de valorisation des déchets,
• si la vitesse de fermentation est sensible aux conditions thermodynamiques (température, pression), le procédé ne présente pas de difficulté technique particulière et peut être réalisé - avec de plus faibles rendements - sans que cela nécessite un niveau technologique élevé,
• de même, les infrastructures nécessaires à la construction d’un biodigesteur simple sont relativement rudimentaires.

Les deux derniers avantages cités font du biogaz un excellent outil de développement social local dans les pays du Sud : sa production ne requiert pas de coûts d’investissement élevés, pas de maintenance assidue et permet de fournir une source d’énergie pour le chauffage ou la cuisson des aliments, y compris dans des villages reculés et pauvres. Même si sa connaissance remonte à la première partie du 20éme siècle, ce n’est que depuis une dizaine d’années que cette technologie se répand - soutenue en particulier par les programmes de développement de l’ONU (Programmes des Nations Unies pour le Développement et pour l’Environnement : PNUD et PNUE).

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