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Grâce
à la photosynthèse mettant en jeu les molécules de chlorophylle, les plantes
utilisent l’énergie solaire pour décomposer l’eau qu’elles contiennent dans
leurs cellules et le gaz carbonique de l’atmosphère pour les transformer
en matières végétales, principalement des hydrates de carbone (sucres) et
de la cellulose, ce que l’on peut schématiser par :
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CO2
+ H2O + énergie solaire ->
matières végétales + O2.
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Ces matières
végétales, pour la plupart, se décomposent par oxydation soit directement
en présence de l’oxygène de l’air, soit après avoir été ingérées et digérées
par des animaux qui opéreront cette transformation lors de leur respiration,
avec, dans les deux cas, comme sous-produits de l’énergie thermique, du
gaz carbonique et de l’eau. Une très petite partie de la biomasse sera décomposée
par fermentation anaérobie (hors de la présence d’oxygène, par exemple dans
l’eau des marais) et formera du méthane (CH4). Enfin, une infime partie
sera transformée en tourbe en quelques milliers d’années, et une partie
encore plus infime sera transformée en charbon et en hydrocarbures en plusieurs
dizaines ou centaines de millions d’années. Le charbon, le pétrole et le
gaz naturel, formés au cours des âges géologiques à partir de la biomasse,
et que nous brûlons depuis la révolution industrielle, libèrent ainsi non
seulement de «l’énergie solaire fossile» dont nous bénéficions, mais aussi
du «carbone fossile»; ce dernier, après son oxydation par l’oxygène de l’air
lors de la combustion, va augmenter artificiellement la teneur en gaz carbonique
de l’atmosphère, renforçant ainsi l’effet de serre naturel. À l’inverse,
lorsque nous utilisons de la biomasse à des fins énergétiques, soit directement
sous forme de «biocombustibles» comme le bois, soit après l’avoir transformée
en «biogaz» (mélange de méthane, d’un peu de CO2 et d’autres gaz) ou en
biocarburants, le CO2 émis lors de la combustion ou de l’oxydation sera
refixé par les plantes lors de leur croissance, à condition que l’on prenne
la précaution d’équilibrer la croissance de biomasse par plantations et
les prélèvements à usages énergétiques.
La biomasse
est formée de l’ensemble des organismes vivants sur les continents et
dans les océans, qu’ils soient des micro-organismes, des plantes ou des
animaux. Cependant, son exploitation énergétique concerne principalement
les plantes et les arbres.
Les différentes méthodes de transformation, de la biomassse en
produits énergétique, décrites
ici.
Le
gisement mondial de biomasse est suffisamment important pour permettre sans
problème une utilisation énergétique à grande échelle, en substitution de
combustibles fossiles. Le stock terrestre de biomasse est de l’ordre de
2000 Gt. Néanmoins, une utilisation «soutenable» de la biomasse à usage
énergétique ne doit pas faire appel à ce stock, mais au flux
annuel de production de biomasse. Sur les seuls continents,
celui-ci est de l’ordre de 400 Gt/an
et représente un contenu énergétique d’environ 3 000 EJ/an (1 exajoule/an
[EJ/an] = 1018 joules/an), soit plus de 71 Gtep/an
(milliards de tonnes équivalent pétrole par an).
Sur ce total, les prélèvements humains actuels sont de l’ordre 3,8 Gtep
sur les 71Gtep de production
annuelle de biomasse (alimentation 2,1,
matériaux 0,4, biomasse-énergie 1,3) soit moins de 6 %...
Les
modifications des politiques fiscales sont indispensables pour permettre
aux biocarburants l’accès au marché des transports. Ainsi, en France, les
biocarburants ont été exonérés de la T.I.P.P.
(taxe intérieure sur les produits pétroliers) compte tenu du caractère national
de leur production (pas d’importations) et des avantages qu’ils présentent
pour la politique agricole et l’environnement. Cette exonération compense
ainsi la différence de coût entre les produits pétroliers importés (de 1
à 1,3 F/l) et les biocarburants (de 3 à 3,5 F/l, avec l’objectif de réduire
ces coûts d’environ 1 F/l grâce à la recherche-développement et à l’industrialisation).
Les
plantes ne contenant pratiquement pas de soufre, leur combustion ne libère
pas de dioxyde de soufre, (et ne produit donc pas de pluies acides).
La déforestation, qu’elle
soit due à l’usage du bois de feu sans reforestation,
où à la culture sur brûlis, contribue pour
environ 2Gt à l’émission annuelle de carbone,
contre 6 Gt/an
d’émissions mondiales de carbone dues à l’usage
des combustibles fossiles.
Si
le développement à grande échelle des usages
énergétiques de la biomasse n’est donc pas limité globalement par les ressources
naturelles, des facteurs qualitatifs influeront fondamentalement
sur ce développement à moyen et à long terme :
– La compétition entre les usages alimentaires et non alimentaires des ressources
naturelles (sol arable, eau...) sera très forte dans des zones à haute densité
démographique, notamment en Asie. Le maintien d’un équilibre alimentaire
fondé sur la prépondérance des apports nutritifs directs par les céréales
et des apports indirects par la viande sera un facteur clé dans ces zones
afin de préserver un potentiel suffisant d’usages énergétiques de la biomasse
à partir de l’exploitation des forêts ou de cultures énergétiques.
– Les usages non rationnels de la biomasse, c’est-à-dire ceux pour lesquels
les prélèvements sont supérieurs à l’accroissement naturel et où l’utilisation
énergétique de la biomasse se fait avec un rendement global très faible,
devront être remplacés avec une gestion de la
ressource fondée sur un équilibre prélèvement/croissance
naturelle par le biais de plantations ou de reboisements, et, en parallèle,
le recours à des appareils à haut rendement pour l’usage final de la biomasse
récoltée. Il s’agit, en priorité, de modifier l’usage traditionnel du bois
de feu, utilisé par des milliards de ruraux dans les pays en développement.
Cet usage conduit trop souvent à la déforestation et à un gaspillage énergétique,
le recours au foyer ouvert traditionnel ne permettant d’utiliser que moins
de 5 % de l’énergie du bois !
- Les rendements dépendent du climat, de la
qualité des sols, des espèces (peupliers, saule...), des
apports en eau et en engrais. Pour les pays tempérés, le rendement moyen
annuel est de dix tonnes de matière sèche par hectare, avec des maximums
de 20 t/ha, soit une ressource brute d’environ 3,6 à 7,2 tep/ha. En comparaison,
une forêt tropicale produit en moyenne 20 t/ha/an de matière sèche, avec
des maximums de 35 t/ha/an.
Dans
les scénarios les plus volontaristes d’utilisation à grande échelle de la
biomasse à long terme pour les besoins énergétiques, tel le scénario
de la Conférence des Nations unies pour l’environnement et le développement
présenté en 1992 pour l’horizon 2050, l’objectif de la contribution
énergétique de la biomasse est de 4,9 Gtep,
soit moins de 7 % de la production annuelle de biomasse continentale !
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