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Biomasse (énergie)

Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des matières organiques pouvant devenir des sources d'énergie. Ces matières organiques qui proviennent des plantes sont une forme de stockage de l'énergie solaire, captée et utilisée par les plantes grâce à la chlorophylle. Elles peuvent être utilisées soit directement (bois énergie) soit après une méthanisation de la matière organique (biogaz) ou de nouvelles transformations chimiques (biocarburant). Elles peuvent aussi être utilisées pour le compostage. La biomasse est une énergie qui peut être chimiquement polluante lorsqu'elle est mal utilisée. Bien qu'elle libère du CO2 en brûlant, comme le charbon, le gaz ou le pétrole, il ne faut pas oublier que le carbone stocké dans la biomasse a récemment été extrait de l'atmosphère par la photosynthèse des plantes ou algues, alors que ce processus a eu lieu il y a des millions d'années pour les ressources fossiles.

Le bilan quantitatif CO2 est donc nul mais à condition que toute l'énergie qu'il a fallu dépenser pour extraire du combustible de la biomasse soit elle aussi d'origine biomasse, sinon il y aurait alors un bilan CO2 défavorable. En régime industriel établi, l'on utilisera pour ce conditionnement du combustible biomasse. Il faut par contre faire très attention à ne pas libérer d'autres gaz à effet de serre, comme le méthane (CH4) qui a un pouvoir réchauffant environ 21 fois plus important que CO2 : la moindre fuite sérieuse dans une installation peut rendre son bilan GES très négatif.

L'énergie tirée de la biomasse peut dans la plupart des cas être considérée comme une énergie renouvelable. A l'heure actuelle, on constate un manque de visibilité et de structuration de cette filière en plein développement.

Avec 30,7 % du total mondial, les États-Unis sont le premier producteur d'électricité à partir de la biomasse, devant l'Allemagne et le Brésil (7,3 %).

Constituants de la biomasse 

On distingue trois constituants principaux, auxquels correspondent des procédés de valorisation spécifiques :

    * La biomasse lignocellulosique, ou lignine, constituée par :
          o le bois et les résidus verts,
          o la paille,
          o la bagasse de canne à sucre,
          o le fourrage.

    La valorisation se fait plutôt par des procédés par voie sèche, dits conversions thermochimiques.

    * La biomasse à glucide, riche en substance glucidique facilement hydrolysable :
          o les céréales
          o les betteraves sucrières
          o les cannes à sucre

    La valorisation se fait plutôt par fermentation ou par distillation dits conversions biologiques.

    * La biomasse oléagineuse, riche en lipides :
          o Colza,
          o Palmier à huile, etc.

    Elle peut être utilisée comme carburant. Il y a deux familles de biocarburants : les esters d'huiles végétales (colza) et l'éthanol, produit à partir de blé et de betterave, incorporable dans le super sans plomb sous forme d'Ethyl Tertio Butyl Ether (ETBE, voir bioéthanol).

Valorisation de la biomasse 

Sous forme de chaleur: les bioénergies 

Cas du bois
Bois sous forme de bûches pour chauffage. Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse.

L'énergie chimique du bois est libérée par combustion sous forme de chaleur et utilisée directement pour le chauffage ou pour produire de l'électricité. Le bois comme source de chauffage est utilisé à toute échelle.

Menaces - Les inconvénients sont :

    * Les coûts de transport et l'impact sur l'environnement,
    * L'utilisation de bois ou de charbon de bois dans des foyers domestiques mal ventilés peut entraîner des problèmes pulmonaires pour les habitants.

Réduction des risques :

En revanche, si les surfaces dévolues aux forêts restent constantes, à proximité des lieux d'utilisation, et que la quantité prélevée est plus ou moins remplacée, alors l'utilisation n'aggrave ni l'effet de serre ni la déforestation.

Les autres combustibles sont en principe des lignines. La valorisation énergétique est très variable.

Le Miscanthus, également appelé herbe à éléphant, fait l'objet d'études approfondies au Royaume-Uni et aux États-Unis. Il présente l'avantage d'avoir un très bon rendement énergétique (supérieur à celui du charbon à volume égal).
Par conversion biologique 

Biogaz

On appelle biogaz les effluents gazeux, méthane essentiellement, issus de la fermentation de matières organiques contenues dans les décharges, les stations d'épuration, etc. Le méthane est un puissant gaz à effet de serre et sa captation est de toute façon hautement souhaitable. Il peut être considéré comme une ressource énergétique, souvent via sa combustion pour produire de la vapeur et de l'électricité ; son utilisation directe dans des moteurs à gaz pauvres peut aussi être envisagée.

Compost

Le compostage est un procédé biologique simple et naturel par lequel la matière organique (résidus verts ou résidus de jardin, résidus de cuisine et restes de table) se décompose sous l'action des micro-organismes.

En combinant des conditions adéquates d'aération, une juste teneur en humidité et une bonne température, avec une recette équilibrée d'ingrédients à base de carbone (C) et d'azote(N), le compostage permet d'obtenir un amendement organique riche en composés fertilisants. Ce compost est un terreau utile en jardinage (autant dans les jardins que pour les plantes d'intérieur). Le compostage représente une solution efficace pour mettre en valeur ce qui est biodégradable et qu'on retrouve dans une proportion de plus de 40 % dans l'ensemble des matières résiduelles. Mais attention, le compostage libère de grandes quantités de méthane, gaz dont le pouvoir réchauffant est 21 fois plus élevé que celui du CO2.

Sous forme de carburant : les biocarburants 

Il y a deux familles de biocarburants :

    * l'huile végétale brute, et les esters d'huiles végétales (colza,...)
    * l'éthanol, produit à partir de blé et de betterave, incorporable dans le super sans plomb sous forme d'Ethyl Tertio Butyl Ether (ETBE, voir bioéthanol).

Comparaison des usages 

Risques 

Évaluer les différentes formes de valorisation nécessite de comparer les usages, ce qui suppose de mettre en place des méthodes d'évaluation et de traçabilité des filières.

La mise en place de la traçabilité en agroalimentaire fait l'objet de réglementations (notamment dans l'Union européenne). Elle est encouragée par des normes (ISO 22000).

La traçabilité permet également de réduire les risques, donc les coûts indirects pour la collectivité.

Gains en valeur carbone 

La valeur de la tonne de carbone en 2006 est de l'ordre de grandeur de 100 euros. La valeur marchande de la tonne d'équivalent CO2 est très volatile: elle dépend (entre autres) du prix du pétrole, des décisions politiques de Bruxelles (nombre de quotas, politique énergétique à long terme de l'UE) et de la spéculation. Au 13 mars 2008, la Tonne d'Equivalent CO2 valait 22 euros.

Comparaison de filières 

Afin de fiabiliser ces évaluations, il est souhaitable :

    * d'identifier les agents économiques des filières concernées,
    * de mettre en œuvre les projets industriels correspondants, sous la responsabilité d'un ensemblier, qui connaît les parties prenantes, les étapes de la filière (production, transport,...), le mode projet (cahiers des charges,...), les contraintes (sécurité, législation, normalisation...)
    * de tendre vers des filières intégrées,
    * d'effectuer des calculs de rentabilité économique, en évaluant les actifs engagés (création de valeur).

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