Biomasse : usages et pratiques clés

Définition, sources et types de biomasse

Définition de la biomasse et fonctionnement dans le contexte énergétique actuel

La biomasse désigne de la matière organique qui peut être utilisée comme source d’énergie. Elle peut être d’origine végétale, animale, bactérienne ou fongique.

À partir de la biomasse, il est possible de produire différents éléments :

• Des biocarburants qui seront utilisés pour le transport à partir d’huiles usagées, d’oléagineux ou de résidus de céréales ;
• De l’électricité grâce à la chaleur dégagée par la biomasse et notamment par le bois, ou les déchets organiques et agricoles ;
• Du biogaz à partir de la fermentation de la matière organique ;
• Du chauffage en chauffant de la matière issue du bois.

La biomasse traditionnelle englobe la combustion de bois énergie, de déchets issus d’effluents d'élevages d’animaux, tandis que la biomasse moderne se rapporte à la production de pellets ou de biocarburants.

Ainsi, la matière première biomasse est particulièrement scrutée pour réduire la dépendance au pétrole et aux autres énergies fossiles. En effet, la biomasse est une source d’énergie renouvelable et propre qui a l’avantage de donner une seconde vie à ce que l'on considère comme des déchets. De plus, elle ne produit pas de polluants : son impact sur le réchauffement climatique est donc limité.

En France, la biomasse représente la première énergie renouvelable utilisée. Notre pays produit 10% de son électricité grâce à la combustion de la biomasse. Et ce chiffre est fait pour augmenter car la valorisation des déchets permet de remplacer les énergies fossiles quand cela est possible. C’est un atout dans la lutte contre le réchauffement climatique.

La biomasse solide : bois et dérivés

La ressource bois-énergie est la première source d’énergie renouvelable en France. On l’utilise à 98% pour produire de la chaleur. Les 2% restants servent à produire de l’électricité.

Cette biomasse est consommée depuis de nombreuses années en combustion directe. Tout peut être valorisé : des déchets de bois, des résidus forestiers (déchets de scieries), écorces, branches, souches ou encore des résidus agricoles (résidus de pailles de blé, de maïs ou de miscanthus).

La biomasse bois est alors directement introduite dans des cheminées ou des chaudières et est brûlée. La combustion produit de la chaleur ou peut aussi être employée pour produire de l’eau chaude sanitaire.

Une autre façon d’utiliser la biomasse réside en la transformation des déchets bois en granulés, briquettes ou bûches. Cela facilite le transport de cette ressource. Le bois énergie transformé est ensuite utilisé comme le bois, dans des chaudières adaptées.

Utiliser de la biomasse solide plutôt qu’une autre énergie fossile a plusieurs avantages certains. Le premier est le caractère renouvelable du bois. En effet, en optant pour une gestion durable des forêts et en plantant des arbres après chaque coupe, on maintient la pérennité de la ressource bois au fil des années.

De plus, la combustion de bois est considérée comme neutre en carbone car elle émet autant de CO2 que ce que les arbres ont absorbé pendant leur croissance.

Enfin, la ressource biomasse solide permet de valoriser les déchets agricoles et forestiers qui seraient détruits ou non utilisés. On leur trouve ainsi une fonction utile.

La biomasse liquide : biocarburants

La biomasse liquide se réfère à la fabrication de biocarburants. Ce sont des carburants qui proviennent de déchets de matières organiques. Les principaux biocarburants connus sont l’éthanol et le biodiesel.

Pour fabriquer l’éthanol, on utilise des déchets issus de céréales comme le maïs ou le blé. On peut aussi utiliser la betterave sucrière ou la canne à sucre.

Une fois récoltés, ces résidus organiques sont transformés en glucose (forme liquide) puis fermentés à l’aide de levures. C’est l’étape de la fermentation. Vient ensuite l’étape de la distillation au cours de laquelle l’éthanol est extrait.

Pour produire du biodiesel, on s’appuie sur les huiles végétales comme l’huile de colza, de soja ou de palme. Le processus de transformation se nomme transestérification. On sépare alors les glycérides de l’huile et on les remplace. À la fin de l’action, le biodiesel est produit.

Les biocarburants issus de la biomasse liquide servent aussi à créer des carburants. Certains véhicules sont équipés de moteurs capables de fonctionner avec les biocarburants. La deuxième possibilité pour valoriser ces biocarburants est de les mélanger avec les carburants fossiles. Cela allège alors les émissions de gaz à effet de serre des carburants fossiles. Par exemple, l’éthanol peut être mélangé avec de l’essence.

La biomasse liquide ainsi utilisée permet de réduire l’impact carbone du secteur des transports. Ils émettent moins de gaz à effet de serre par rapport aux carburants fossiles. Ils permettent aussi de réduire la pollution locale en réduisant les émissions de particules fines et les polluants issus de la combustion de carburants fossiles.

La biomasse gazeuse : biogaz

Pour fabriquer du biogaz, la fermentation anaérobie à partir de déchets agricoles est requise. Concrètement, comment cela fonctionne-t-il ?

On valorise ici les déchets agricoles tels que les résidus de cultures, le fumier, les lisiers ou encore les déchets alimentaires de l’industrie agroalimentaire. Tous ces déchets sont collectés et stockés dans une infrastructure qu’on nomme digesteur. Dans ce digesteur, les déchets sont mélangés et chauffés. Les conditions optimales sont des conditions anaérobies, c’est-à-dire sans oxygène. Les bactéries ont alors la possibilité d'entamer leur travail en décomposant la matière organique.

Pendant la fermentation, les bactéries rejettent du méthane et du dioxyde de carbone. Cela est ensuite capturé pour être valorisé. Le biogaz est finalement ce gaz qui a été épuré et purifié pour éliminer l’hydrogène sulfuré.

Une fois produit, le biogaz est purifié et utilisé comme source d’énergie pour produire de l’électricité ou de la chaleur. On l’emploie également en tant que carburant pour véhicule. Le biogaz a aussi vocation à être distribué dans les réseaux de gaz, à l’instar du gaz naturel.

In fine, à partir de déchets destinés à être détruits, on peut créer une source d’énergie renouvelable particulièrement intéressante. Le biogaz permet de réduire les émissions de méthane et des gaz à effet de serre.

De plus, au cours de l’opération de transformation des déchets en gaz, les résidus solides restants (le digestat) peuvent être employés comme engrais organique pour les sols agricoles.

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Pratiques d'utilisation de la biomasse à des fins énergétiques

Chauffage et production d'électricité

La biomasse sous ses différentes formes peut être utilisée pour produire de l’électricité et du chauffage. Pour ce faire, il doit y avoir une combustion de la biomasse. Ainsi, on brûle différentes matières organiques telles que le bois, les déchets agricoles ou forestiers pour produire de la chaleur et ou de l’électricité.

Pour se chauffer à partir de la biomasse, on peut s’appuyer sur les chaudières à biomasse qui brûlent directement les matières organiques comme le bois ou les granulés de bois. Cette chaleur qui se dégage de la combustion sert à chauffer des bâtiments industriels ou résidentiels ou encore à produire de l’eau chaude sanitaire.

Sinon, les particuliers peuvent avoir recours aux poêles et cheminées qui utilisent du bois ou des bûches compressées. C’est un usage pour de l’occasionnel principalement, en complément d’un autre mode de chauffage.

Pour une production plus importante d’électricité et de chaleur, on s’intéresse aux centrales de cogénération à la biomasse. On produit dans ces lieux à la fois de la chaleur et de l’électricité. La biomasse est d’abord brûlée dans une chaudière, ce qui entraîne la production de vapeur d'eau. Puis, cette vapeur entraîne une turbine ou un moteur. La chaleur résiduelle provenant des machines est récupérée pour le chauffage.

Il existe des alternatives plus petites avec les centrales de microgénération qui sont installées dans des bâtiments résidentiels de petite taille.

L’utilisation de la biomasse pour créer de l’énergie est sans aucun doute une solution pratique. Cela réduit notre dépendance aux combustibles fossiles qui sont menacés par des pénuries et qui sont surtout très polluants. Grâce à la biomasse, on peut créer de la chaleur et de l’électricité avec une ressource inépuisable, produite localement sur tous les territoires.

Transport et biocarburants

Les biocarburants sont des carburants de substitution aux carburants traditionnels qui sont fabriqués à partir de la biomasse. Le plus souvent, ils sont dilués avec des carburants traditionnels pour les rendre moins polluants.

En France, il existe deux types de filières de production de biocarburants : la filière des biocarburants essence et celle des biocarburants gazole.

Généralement, pour faire fonctionner des véhicules qui acceptent les biocarburants, on utilise trois types de biocarburants :

• L’éthanol : il provient de ressources naturelles comme des résidus de maïs, de canne à sucre, de blé ou de betterave sucrière. Il est souvent mélangé à l’essence pour réduire la consommation de carburant traditionnel ;
• Le biodiesel est produit à partir de différentes huiles végétales. On l’utilise pur pour un moteur adapté ou bien mélangé avec du diesel ;
• Le biogaz est principalement composé de méthane. On l’utilise en tant que carburant pour les véhicules à gaz naturel (CNV) ou bien pour les véhicules à gaz naturel comprimé (CNG) ou liquéfié (LNG).

Les biocarburants utilisés dans les transports permettent de massivement réduire les émissions de gaz à effet de serre liés au secteur du transport. En effet, les biocarburants ont une empreinte carbone plus faible que les carburants fossiles. Nous n'avons pas besoin d’extraire des ressources fossiles pour les fabriquer. De plus, le procédé de fabrication est beaucoup moins polluant.

De plus, le biocarburant est compatible avec les véhicules existants sans modification majeure. On peut alors aisément réduire l’impact carbone du secteur, sans engager de profonde transformation des usages.

Enfin, les biocarburants permettent de diversifier nos approvisionnements en énergie. La France, territoire où nous ne fabriquons pas de pétrole, peut alors produire ses propres carburants sans dépendre des pays exportateurs de ressources fossiles. C’est un avantage dans un contexte économique et politique tendu.

Production de biogaz pour l'énergie et le traitement des déchets

La production de biogaz à partir de la biomasse est une solution idéale pour produire de l’énergie renouvelable et traiter en même temps les déchets organiques qui étaient jusqu’alors non valorisables.

En effet, aujourd’hui, on peut collecter les déchets organiques variés : résidus alimentaires provenant de l’industrie alimentaire, déchets alimentaires des établissements scolaires, lisiers d’élevage, boues et eaux usées des stations d'épuration, résidus de scieries, lisiers d’élevage etc. Ces résidus sont ensuite transportés vers une installation de production de biogaz. Il existe aussi des lieux où l’on récupère directement les déchets pour les transformer sur place comme dans les usines de méthanisation dans les exploitations agricoles.

La fermentation anaérobie fait alors son œuvre. En l’absence d’oxygène, le processus de fermentation se produit ce qui entraîne la fabrication du biogaz. Puis, ce biogaz est utilisé comme source d’énergie pour produire de la chaleur, de l’électricité ou bien pour alimenter des véhicules fonctionnant au biogaz, comme nous l’avons vu précédemment. Le biogaz peut aussi être transformé en biométhane.

On considère donc que le biogaz est une source d’énergie renouvelable qui participe à la transition vers un système énergétique plus durable. C’est un atout pour la lutte contre le réchauffement climatique car le biogaz émet moins de méthane que le gaz naturel.

De plus, la fabrication de biogaz est une solution parfaite pour traiter les déchets organiques qui étaient autrefois brûlés ou bien enfouis. Inévitablement, l’enfouissement ou l’incinération ont un impact environnemental négatif.

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Avantages et défis de l'utilisation de la biomasse

Avantages environnementaux et réduction des émissions de CO2

Pourquoi l’utilisation de la biomasse est-elle si précieuse de nos jours ? Les raisons environnementales sont diverses.

D’abord, utiliser et valoriser la biomasse permet de créer un cycle fermé de carbone, contrairement à la combustion de ressources fossiles. En effet, lorsqu’elles grandissent, les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l’atmosphère pendant le processus de la photosynthèse. Or, lorsque l’on utilise la biomasse comme une source d’énergie, le dioxyde de carbone qui a été capturé pendant la croissance de la plante est relâché dans l’atmosphère. Mais la plante ne peut pas relâcher plus de dioxyde de carbone que ce qu’elle avait absorbé pendant sa croissance. On parle alors d’un cycle fermé de carbone. On peut donc dire que la biomasse est neutre en carbone sur son cycle de vie.

Inévitablement, les émissions de CO2 sont donc réduites par rapport à l’énergie pétrole, charbon ou gaz naturel. Il y a également moins d’émissions de produits polluants comme le dioxyde de soufre ou les oxydes d’azote. In fine, la biomasse permet de réduire l’impact carbone du secteur de l’énergie et des transports.

De plus, l’utilisation de la biomasse pour la production d’énergie permet de valoriser des déchets agricoles, forestiers ou alimentaires qui étaient autrefois détruits. On réduit alors les émissions associées à la décomposition de ces produits dans des décharges.

La biomasse contribue également à la création d’une économie circulaire locale avec l’utilisation des déchets sur le territoire. Il y alors moins de dépenses de transport de l’énergie vers les lieux de consommation finale. La biomasse participe en plus à la diversification du bouquet énergétique sur le territoire. On utilise une énergie en dehors des marchés énergétiques habituels ce qui réduit la dépendance aux énergies fossiles.

Défis techniques et économiques

Récupérer les résidus organiques pour en faire une matière première comporte de nombreux avantages environnementaux. Cependant, cette technologie nécessite de passer outre un certain nombre de défis techniques et économiques.

Tout d’abord, quand on parle des unités de production de biogaz ou de chaudières à biomasse, il faut savoir que c’est un investissement initial important. Cela peut constituer un frein important à leur massification sur un vaste territoire. Il y a également des coûts cachés à prendre en compte, comme celui du transport et du stockage des déchets délicats vers les lieux de production (par exemple : les résidus agricoles). C’est pourquoi il est intéressant de les transformer directement sur site quand cela est possible.

Le second défi majeur à la démocratisation de la biomasse en tant que nouvelle énergie est celui du rendement énergétique. La qualité et l’humidité de la biomasse utilisée peuvent avoir un impact sur la qualité de la combustion. Il faut donc être en mesure de prévoir des technologies de combustion avancées pour se prémunir de ce risque.

Enfin, les combustibles fossiles restent aujourd’hui relativement accessibles. Les fluctuations du prix des combustibles fossiles peuvent alors rendre la biomasse moins attrayante économiquement. Mais il faut rappeler que les politiques gouvernementales peuvent avoir un impact sur ces prix et peuvent être amenées à changer dans le futur pour stimuler l’adoption de la biomasse dans les prochaines années.

Considérations sociales et durabilité

Pour que la biomasse soit majoritairement utilisée et se développe sur le territoire, il est important de mettre la lumière sur les enjeux sociaux existants autour de la biomasse.

Car on le sait, l’extraction des ressources fossiles pose des enjeux sociétaux. Il ne faudrait donc pas reproduire des problèmes existants avec les ressources fossiles avec cette nouvelle solution d’utilisation de la biomasse.

Tout d’abord, il faut s’assurer que seuls les déchets sont utilisés pour produire de l’électricité, des biocarburants ou de la chaleur. L’enjeu majeur est de ne pas conduire à la déforestation ou la conversion de terres agricoles précieuses pour réaliser des produits qui ne sont pas destinés à être consommés directement. Il y a là un enjeu de préservation de nos terres agricoles.

De plus, la production de biomasse nécessite souvent des quantités importantes d’eau pour l’irrigation des cultures et le traitement des déchets. Il est donc important d’encadrer cette gestion de l’eau pour éviter des dérives.

Enfin, pour la démocratisation de la biomasse, les populations locales doivent être au courant des enjeux qui se posent autour de la production d’énergies renouvelables avec la biomasse. La communication doit être ouverte et massive pour que tout le monde dispose des informations pour comprendre l’intérêt de la biomasse. Les bénéfices économiques et écologiques doivent être mis en avant.

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