Produire, mobiliser et valoriser durablement la biomasse en énergie KIT PEDAGOGIQUE

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1 Produire, mobiliser et valoriser durablement la biomasse en énergie KIT PEDAGOGIQUE avec le soutien financier du CasDAR 1

2 «Ce support pédagogique, composé de 9 modules, est présenté sous forme de diaporamas. Il rassemble l ensemble des réflexions menées par le RMT «Biomasse, énergie, environnement et territoire» depuis son lancement en 2008 et les éléments clé de connaissance, prioritairement à destination des enseignants. Ces diaporamas peuvent être repris librement par les enseignants et les partenaires du RMT Biomasse, dans le cadre de leurs cours et interventions, à condition d indiquer explicitement la source des informations. Les notions abordées font appel à un traitement pluridisciplinaire de la thématique : économie, géographie, agroéquipement, physique, biologie La biomasse-énergie pouvant être considéré comme un moteur de développement local, les partenaires du RMT Biomasse incitent les utilisateurs de ce kit à rencontrer les personnes ressources de leur territoire pour connaître plus les détails les projets et les contextes locaux : ADEME, DRAAF, Conseil régional, Conseil général, Chambre d agriculture, associations, coopératives» Ce support a été réalisé avec le soutien financier du Compte d'affectation spéciale "Développement Agricole et Rural" du Ministère de l'alimentation, de l'agriculture et de la Pêche

3 S O M M A I R E Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse Les valorisations non alimentaires de la biomasse La production de la biomasse végétale La mobilisation de la biomasse : stockage, logistique et structuration des acteurs La mobilisation de la biomasse : diagnostic de territoire La mobilisation de la biomasse : insertion dans les exploitations agricoles Evaluation des filières bioénergies Les perspectives pour le développement des filières et pour la recherche

4 1 Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 4

5 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? QU EST-CE QUE LA BIOMASSE? Définition de référence pour le Ministère de l Agriculture et les collectivités locales (article 29 de la loi n du 13 juillet 2005 de programme fixant les orientations de la politique énergétique) La biomasse est la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, y compris les substances végétales et animales issues de la terre et de la mer, de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers

6 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 1 BIOMASSE : différentes origines AGRICOLE FORESTIERE URBAINE INDUSTRIEL végétale animale Cultures Pailles, rafles maïs,... Haie Taillis Fumier-Lisier Résidus abattoirs,... Bois Sciure, écarts de sciage,... Copeaux, résidus menuiseries,... Résidus verts Boues station épuration Fraction fermentescible, déchets ménagers Résidus industries agroalimentaires Résidus industrie papetière + BIOMASSE VENANT DES MILIEUX MARINS ET AQUATIQUES 1.2 Remarque : des biomasses sont simplement disponibles(celles-ci sont déjàproduites : il s agit de co-produits de différentes activités) ou volontairement produite (ou dédiée ex : taillis courtes rotation ). 6

7 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 2 BIOMASSE : différentes caractéristiques % humidité exemple : une biomasse peut être utilisée pour la combustion lorsque le taux de matière sèche est au moins de 85 % Matières ligno-cellulosiques / teneur en sucres Selon leur composition, les biomasses seront plus ou moins adaptées à certaines valorisations exemple : la betterave est riche en sucres pouvant être fermentés et transformés en éthanol Teneurs en minéraux exemple : la paille contient plus de chlore que le bois. Elle est donc utilisée dans des chaudières adaptées à cet effet. 1.3

8 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? POURQUOI UN TEL INTERET POUR LA BIOMASSE? 1 La production et la valorisation non alimentaire de la biomasse constitue une réelle opportunité pour différents secteurs : L AGRICULTURE : Offrir aux agriculteurs de nouvelles diversifications pour les productions Stratégies économiques Maintien voire développement de nouvelles activités rurales et d'offres locales de matières énergétiques Conjugaison productions alimentaires/énergétiques et élevage pour améliorer les bilans environnementaux 1.4 Stratégies économiques : valorisation du bois de haies, valorisation de terres moins fertiles, lutte contre l érosion Intérêt de la biomasse pour certains systèmes de culture : potentiel agronomique de certaines plantes dans les rotations, faible besoin en intrants ; intérêt pour la mosaïque paysagère et la biodiversité 8

9 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? LA SYLVICULTURE : Permettre une meilleure gestion de la forêt Stratégies économiques de filière et enjeux de diversification Mieux exploiter le gisement et développer le tissu d'activités créateur d'emplois Intégrer les défis environnementaux dans les modes de gestion durable 1.5 La forêt française est actuellement sous exploitée : il serait possible, tout en respectant des conditions de production durables, de mieux exploiter le gisement présent. L intérêt pour la biomasse peut permettre de mieux gérer la forêt, dans la mesure où une plus grande part des des produits récoltés pourraient être valorisés (ex : les rémanents). 9

10 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? COLLECTIVITES ET INDUSTRIELS : Accéder à des voies de valorisation et de recyclage de résidus, trouver de nouvelles sources locales de production d'énergie Meilleure gestion économique et indépendance énergétique locale Soutien au développement économique Préservation de l'environnement 1.6 Vers une production décentralisée de l énergie par les territoires 10

11 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 2 Pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre (GES) et limiter le réchauffement climatique UTILISER DES ENERGIES FOSSILES entraîne la libération dans l atmosphère du carbone qui était piégé dans le sous-sol, ce qui est à l origine de l effet de serre Mécanisme de l effet de serre (cf. diapo suivante) LA BIOMASSE EST CONSTITUEE DE CARBONE RENOUVELABLE =>produire de l énergie ou d autres produits à partir de la biomasse contribue à réduire les émissions de GES Le carbone renouvelable (cf. diapo 1.9) 1.7

12 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 2.a Mécanisme de l effet de serre Les gaz à effet de serre sont principalement le CO2, le CH4 et le N2O Source : Fondation Nicolas Hulot 1.8 Il y a beaucoup d incertitude sur l augmentation de la température et la relation avec les gaz à effet se serre. Évolution des températures dans le monde : + 0,8 à 1 C depuis 100 ans Exemple de prévision pour le futur : + 1,8 à 3,4 C d ici 50 ans selon les prévisions 12

13 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 2.b La biomasse, source de carbone renouvelable CYCLE FERMÉ : LE CARBONE EST RECYCLÉ Carbone atmosphérique LE CARBONE S ÉCHAPPE Carbone atmosphérique Effet de serre Photosynthèse Combustion de l énergie fossile Combustion : biocarburant, biogaz, bois de chauffage Sous-sol Carbone fossile 1.9 Remarque : la durée du cycle production / émission de carbone est variable selon les types de biomasse (ex : 1 an pour du blé, colza ; 30 à200 ans pour des arbres ) Attention toutefois às assurer de produire la biomasse de façon renouvelable : par exemple, ne pas convertir des surfaces stockant beaucoup de carbone dans le sol pour y produire de la biomasse (c est le cas des prairies, des sols des forêts tropicales riches en humus ). 13

14 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 3 La biomasse fait partie des grandes orientations pour répondre aux défis énergétique et climatique PROTOCOLE KYOTO EUROPE (UE) FRANCE - 5% des émissions de GES d ici 2010 par rapport à : - 8 % GES 2020 : - 20 % GES 21 % électricité renouvelable 20 % électricité renouvelable 5,75 % biocarburant 10 % biocarburant -20% de consommation d énergie Dépendance énergétique : si rien n est fait 70 % en (50% en 2000) Le «facteur 4» : - 75% d émissions de GES d ici 2050 (plan climat) 1.10 Intérêt pour la biomasse : Enjeu géopolitique également : recherche d une plus grande indépendance énergétique par rapport àdes fournisseurs en zones politiquement instables 14

15 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? 4 La biomasse fait partie du panel de solutions parmi les autres énergies renouvelables PRODUCTION D ENERGIE RENOUVELABLE (hors biocarburant), en Mtep Scénario élaboré par le comité opérationnel n 10 du Grenelle pour les énergies renouvelables en France en 2020 Electricité Chaleur /2020 Biomasse 8,8 15 x 1,7 Géothermie 0,4 2,3 x 5,8 Solaire 0 0,9 +0,9 Déchets 0,4 0,9 x 2,3 Biogaz 0 0,6 +0,6 Total 9,7 19,7 x 2,0 Hydraulique 5,2 5,8 x 1,1 Eolien terrestre 0,2 3,6 x 18,0 Eolien en mer 0 1,4 +1,4 Biomasse 0,2 1,4 x 7,0 Solaire photovoltaïque 0 0,5 +0,5 Autres (géothermie, énergies marines ) 0 0,1 +0,1 Total 5,6 12,9 x 2, Remarque : La biomasse, dans certains cas, peut être stockable, ce qui est avantageux par rapport à d autres énergies qu on a encore du mal à stocker, comme l électricité 15

16 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? BIOMASSE : BEAUCOUP DE NOUVELLES QUESTIONS DE R&D POSEES EN PEU DE TEMPS Comment choisir et produire une biomasse pour un usage donné? Comment mobiliser cette biomasse? Quelles nouvelles sources de biomasse développer et comment? Comment estimer les volumes de biomasse disponibles, possibles, potentiels? Comment calculer / prévoir les bilans économiques, environnementaux et sociaux des filières? 1.12 Le potentiel énergétique de la biomasse peut être quantifiéen tep (tonne d'équivalent pétrole). Son pouvoir calorifique (PCI) est exprimé en MWh/t (Mégawattheure par tonne) Exemple: 1 t de biomasse de type bois à35 % d'humidité sur brut 1 m3 3 MWh 0.25 tep 16

17 1. Face au défi énergétique, quel est l intérêt de la biomasse? UN CONTEXTE QUI POUSSE A INNOVER ENSEMBLE Des enjeux politiques forts : Kyoto, UE, Grenelle Des contraintes économiques pour être compétitif par rapport aux énergies fossiles Un débat éthique et médiatique qui demande des éléments précis et objectifs Un climat économique qui spécule sur des perspectives floues de développement de la biomasse Un secteur de R&D éclaté, sans structure spécialisée, sous pression 1.13

18 2 Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse RMT signifie Réseau Mixte Technologique C est un réseau national qui regroupe, au travers d une convention, des acteurs de différentes organismes de R&D et de la formation concernés par la biomasse. L objectif est de décloisonner et coordonner les travaux de ces différents acteurs pour trouver des réponses aux questions posées plus rapidement. Ce type de réseau a étéimpulsépar le Ministère de l Agriculture, de l Alimentation et de la Pêche en

19 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse BIOMASSE : BEAUCOUP DE NOUVELLES QUESTIONS DE R&D POSEES EN PEU DE TEMPS Comment choisir et produire une biomasse pour un usage donné? Comment mobiliser cette biomasse? Quelles nouvelles sources de biomasse développer et comment? Comment estimer les volumes de biomasse disponibles, possibles, potentiels? Comment calculer / prévoir les bilans économiques, environnementaux et sociaux des filières? 2.1 Remarque sur le développement territorial associéàla Biomasse Des questionssocio-économiques se posent également sur les territoires: Quels types de projet est-il possible de développer sur un territoire donné? Quels acteurs s intéressent àla biomasse? Qui peut produire de la biomasse, quand et où? Qui peut valoriser cette biomasse, quand et où? Comment faire en sorte que cette offre et cette demande en biomasse se rencontrent de sorte àstructurer une filière? Quels types de projets sont aidés? Qu est-ce que les pouvoirs publics en région et au niveau national souhaitent promouvoir? Comment éviter des concurrences entre filières (bois énergie / bois de construction / papier )? Peut-on concilier de multiples projets sur un territoire, notamment lorsque ceux-ci n ont pas la même taille (des gros projets industriels et des petits projets locaux)? 19

20 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse UN CONTEXTE QUI POUSSE A INNOVER ENSEMBLE Des enjeux politiques forts : Kyoto, UE, Grenelle Des contraintes économiques pour être compétitif par rapport aux énergies fossiles Un débat éthique et médiatique qui demande des éléments précis et objectifs Un climat économique qui spécule sur des perspectives floues de développement de la biomasse Un secteur de R&D éclaté, sans structure spécialisée, sous pression 2.2 «Sur le 3ème point : il s agit notamment du débat alimentaire / non alimentaire => àquel usage destiner les sols disponibles? => les biocarburants contribuent-ils à affamer les populations? Éléments de réponse : l année 2008 a vu naître un débat sans précédent sur l impact des biocarburants sur les productions alimentaires mondiales. Ce phénomène de hausse des prix des matières premières alimentaires était en fait principalement dû à la combinaison de plusieurs aléas climatiques ayant conduit àune baisse des rendements dans les différentes régions productrices au niveau mondial (sécheresse en Australie), à des spéculations financières, au faible niveau des stocks mondiaux et àla demande mondiale en hausse (évolution des modes de consommation en Inde et en Chine par exemple). Les biocarburants peuvent donc participer d une tendance àla hausse des prix des matières 1ères agricoles mais ne sont donc pas le seul élément d analyse à évoquer. L année suivante, en 2009, bien que les surfaces consacrées aux biocarburants étaient plus importantes, l abondance des matières sur le marché mondial a conduit à une chute des prix des matières premières.» 20

21 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse 1 2 Le RMT BIOMASSE : OBJECTIFS Les sources de biomasse diverses mais pas illimitées: Une concurrence d accès aux gisements entre les diverses valorisations est possible. Les priorités: Accroître la disponibilité en biomasse Faciliter le déploiement des filières Fournir des outils et méthodes sur l évaluation quanti- et qualitative pour optimiser les filières => c est l objectif du RMT Biomasse pour les gisements de biomasse végétale, agricole et forestière, tout en tenant compte des principes du développement durable Haie Taillis Cultures Bois Co-produits agricoles Co-produits forestiers 2.3 «Une contribution positive des cultures énergétiques passe donc par une nécessaire anticipation de leur large développement pour valoriser toutes les surfaces disponibles, quelles qu elles soient, avec un niveau de productivitémaximiséet des bilans environnementaux favorables (eau, biodiversité, paysage ). Parallèlement, les constats du RMT Biomasse et les premiers retours d expérience sur les bioénergies indiquent que le choix de départ de la biomasse utilisée et de sa localisation impacte fortement le bénéfice social et environnemental des filières. Or, ce choix est souvent peu réversible (cas des cultures comme les taillis ou lemiscanthusimplantés pour plus de 15 ans), d oùla nécessitéd évaluation a priori des possibilités production de biomasse dans les de bassins.» 21

22 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse Le RMT BIOMASSE : UN RESEAU DE COMPETENCES COMPLEMENTAIRES 1 Réseau Mixte Technologique : Nouvel outil de développement agricole, faisant suite à la Loi d Orientation Agricole, qui vise à favoriser des partenariats Réseau national regroupant autour d une thématique de travail des acteurs de la recherche, du développement et de la formation Partage et échange des connaissances Des compétences complémentaires Un programme de travail commun sur 5 ans => Le RMT Biomasse regroupe et mobilise au niveau national des connaissances et compétences pluridisciplinaires, du champ à l usine et plus de 70 personnes. 2.4 RMT : c est une démarche MAAP/DGER/SDI sous direction de l innovation, suite à la Loi d Orientation Agricole, qui veut un nouvel outil de développement agricole visant àfavoriser des partenariats. D autres RMT que le RMT Biomasse existent pour d autres thématiques (ex : agroéquipement et énergie, Systèmes de Cultures Innovants ). Les RMT bénéficient, pour le travail de coordination qu ils réalisent, d un financement spécifique du Compte d Affectation Spéciale «Développement Agricole et Rural» CASDAR. Pour le RMT Biomasse plus spécifiquement : -Des acteurs intervenant danstoutes les étapesde la Recherche et du Développementde la biomasse, du territoire jusqu à l usine - Cela permet un décloisonnement, source d efficacité accrue et de synergie grâce à: *des compétences complémentaires * un programme de travail commun (ce qui évite que chacun fasse indépendamment une même étude) * des moyens regroupés -Un programme de travail a étéélaborésur 5 anspour proposer des solutions techniques fiables et reconnues ( pour le RMT Biomasse) 22

23 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse 2 Un réseau de 14 partenaires RECHERCHE ET INSTITUTS TECHNIQUES DEVELOPPEMENT CENTRE CHAMPAGNE- ARDENNE NORMANDIE PICARDIE POITOU- CHARENTES FORMATION EPLEFPA Coordination : Chambre Régionale d Agriculture de Picardie 2.5 Depuis son lancement, d autres partenaires ont rejoint le RMT Biomasse en participant àdifférentes séquences de travail, notamment des acteurs économiques, comme les coopératives agricoles (fédérées au sein de Coop de France). Remarque : les actions du pôle de compétitivité«insdustries et Agroressources» portent sur l émergence des filières en aval (c est-à-dire le développement d unité de valorisation de la biomasse) ; en étroite liaison, le RMT Biomasse étudie les questions relatives à l amont agricole: celles portant sur la production et la mobilisation de la biomasse. 23

24 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse 3 Au sein d un réseau pluridisciplinaire RECHERCHE ET INSTITUTS TECHNIQUES DEVELOPPEMENT FORMATION Remontée des demandes de terrain Attendus des filières en développement Mise au point d innovations Tests sur des territoires / sites pilotes Transfert des résultats 2.6 Chaque type d acteurs remplit un rôle différent, mais complémentaire. 24

25 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse CHAMPS DU RMT BIOMASSE 1 Energie Biomasse-Énergie Tous les usages non alimentaires de la biomasse sont en développement. Travailler sur la biomasse-énergie est un parti pris car cela implique : Des quantités de biomasse demandées très importantes Des délais très échelonnés entre les filières (par exemple, les biocombustibles en cours d utilisation dans les chaudières et les biocarburants 2 ème génération en cours de mise au point) Des résultats transposables aux autres filières : la problématique de mobilisation de la biomasse est la même 2.7 Les différents usages de la biomasse sont (cfmodule 3 sur les valorisations non alimentaires de la biomasse) : - la chimie verte : tensioactifs, émulsifiant, vernis - lesagromatériaux: béton de chanvre, panneaux isolants en lin - les bioénergies : bio/agrocarburants,biogaz,biocombustibles(ex : granulés de bois, plaquette forestière ) Le RMT Biomasse traite de la production et de la mobilisation dela biomasse au sein des territoires, préférentiellement pour des valorisations énergétiques ; cependant, ces thèmes de travail sur la mobilisation de la biomasse sont aussi valables pour les autres usages. 25

26 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse 2 Environnement et territoire BIOMASSE-environnement (au sens large du terme) Des enjeux complexes sont associés à la biomasse : énergie, gaz à effet de serre, eau (qualité et quantité), air, sol, biodiversité, emploi, tissu économique, développement local, cohabitation et interférences avec les autres filières de valorisation (dont alimentaire) L évaluation des filières bioénergies doit passer par des bilans complexes. =>Besoin de mettre au point des méthodes et indicateurs globaux et reproductibles à destination des décideurs et acteurs des filières de bioénergie BIOMASSE-territoire Avant d être une matière première sur un marché, la biomasse est d abord le produit d un territoire et de ses acteurs. Les décisions industrielles et opérationnelles s appuient sur des territoires Il y a une différence entre capacité à produire et consentement à offrir des acteurs du territoire 2.8 Explication «Il y a une différence entre capacité à produire et consentement à offrir des acteurs du territoire» Un agriculteur pourrait avoir des terres potentielles capables de produire de la biomasse et transformer une parcelle éloignée en plantation de saule pour Taillis àcourte Rotation ; mais il pourrait ne pas consentir àle faire pour une raison d organisation du travail, du durée de location des terres (exemple : comme les taillis sont implantés pour 20 ans, un agriculteur en fin de bail ou proche de la retraite a-t-il intérêt àles implanter?) ou de vision de son métier (producteur de produits alimentaires ou producteurs de matière végétale qui peut être destinée àdes valorisations non alimentaires). 26

27 2. Le RMT Biomasse, un réseau de R&D pour produire les innovations rendues nécessaires par l essor rapide de l énergie biomasse Contraintes des procédés de valorisation Plateforme de projets R&D fédérateurs Un réseau r lancé en 2008 pour 5 ans, Méthodes d évaluation des impacts des résultats r depuis 2009 Questions réglementaires Fiches cultures Lignocellulosiques Cartographie des surfaces mobilisables 2.9 Les documents produits par le RMT Biomasse sont disponibles sur / rubrique Outils et documents Contraintes des procédés de valorisation (voir module 3) : le RMT a réalisé 6 fiches procédés. Ces fiches présentent les spécificités de la biomasse agricole, ses avantages et ses inconvénients liés à son utilisation dans les procédés actuels et à venir. En effet, la biomasse agricole végétale présente des caractéristiques physico-chimiques qui peuvent différer de celles du bois et des ressources fossiles. Son utilisation suppose d adapter les procédés de valorisation énergétique. Fiches cultures Ligno-cellulosiques (voir module 4): les travaux consistent à produire des fiches faisant la synthèse se des connaissances acquises dans les derniers travaux conduits sur la production des différentes cultures sources de biomasse. Les fiches miscanthus, switchgrass, triticale, sorgho, fétuque et luzerne (haie : à venir) présentent les spécificités liées à la production de biomasse. De ce fait, dans le cas des cultures déjà connues pour la production alimentaire, elles ne reprennent pas l itinéraire technique complet. Elles regroupent les informations suivantes : - composition, potentiel de rendement énergétique - itinéraires de production pour la production de biomasse énergétique, contraintes, impacts environnementaux - atouts et contraintes par rapport à différents contextes pédo-climatiques. - conditions de mobilisation (conditions techniques, période de récolte) Cartographie des surfaces mobilisables (voir module 6) : Le RMT a étudié, sur des exemples de territoires, comme celui du Loiret, les types de surfaces qui étaient mobilisables pour la production de cultures biomasse. Questions réglementaires : Le RMT Biomasse a réalisé une première étude sur les conditions de pérennisation d une offre en biomasse énergétique dans le système d exploitation agricole au niveau réglementaire. Cette étude a permis, grâce à une phase d enquête, de recenser les questions réglementaires que les acteurs des filières se posent ou pressentent, ou qui leur sont posées. Cet état des lieux réglementaires porte principalement sur les possibilités d utilisation des terres pour des cultures énergétiques (baux, gestion forestière, zones de captage,...) et les contraintes de production (produits phytosanitaires autorisés, DPU, variétés, itinéraires techniques ). Méthodes d évaluation des impacts (voir module 8) : Le RMT a aussi recensé courant 2008 les méthodes et outils d évaluation de la durabilité des projets biomasse qui peuvent être utilisées. Ces outils et méthodes ont ensuite été analysés selon différents aspects : - prise en compte des dimensions environnementales, économiques et/ou sociales - choix méthodologiques (échelle : les impacts ne sont pas pris en compte de la même manière à l échelle de la parcelle, de l exploitation ou du territoire ; type d indicateurs ) => Peu d outils prennent en compte les spécificités locales, alors que les interactions entre les projets biomasse énergie et le territoire sont souvent importantes. => Les aspects territoriaux et sociaux sur la partie agricole restent à développer. Plateforme de projets R&D fédérateurs Après une phase d état des lieux dans ces différents thèmes, les partenaires du RMT ont pu identifier les manques de connaissances, de références ou de méthodes. Pour combler ces manques, ils ont monté de nouveaux projets. Exemples de projet : L aide au choix des cultures biomasse à implanter en fonction des contextes locaux de production (projet LIGNOGUIDE) La quantification des gisements de biomasse sur un territoire L évaluation et les bilans des projets bioénergies en filière courte (sur lesquels il n est pas possible de mettre en place les mêmes méthodes d évaluation, très lourdes, que pour les filières plus importantes comme les biocarburants) 27

28 Les valorisations non alimentaires 3 de la biomasse Les différentes voies, la taille des procédés, les modes de gestion

29 3. PLAN Les valorisations non alimentaires de la biomasse LES VALORISATIONS NON ALIMENTAIRES LES VALORISATION EN ENERGIE Caractéristiques particulières de la biomasse Zoom sur les différents procédés Taille des unités LE PRINCIPE DE BIORAFFINERIE LE POINT DE VUE DES DIFFÉRENTS ACTEURS POTENTIELLEMENT UTILISATEURS DE BIOMASSE-ÉNERGIE 3.1

30 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse LES VALORISATIONS NON ALIMENTAIRES DE LA BIOMASSE La biomasse pour remplacer des molécules d origine minérale ou de synthèse Énergie Unité de méthanisation Agro-matériaux Valise en chanvre Matériau isolant Chimie verte Encre, vernis, adhésif, cosmétique 3.2

31 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse LES VALORISATIONS NON ALIMENTAIRES Biomatériaux Bioproduits Biocarburants Biocarburants de 2 de génération Biocombustibles Biogaz Chanvre, Lin Pomme de terre Oléagineux Céréales, betteraves Plantes entières Coproduits végétaux Oléagineux Céréales, betteraves Coproduits animaux Plantes entières Coproduits végétaux Plantes entières Coproduits végétaux Coproduits animaux Déchets des IAA Résidus de cultures Coproduits végétaux Déchets des IAA Effluents d élevage Coproduits animaux 3.3 Les biocarburants de 1ère génération sont, en France, le biodiesel et le bioéthanol. Le biodieselest obtenu par la transformation chimique des huiles obtenues par le pressage des graines d oléagineux. Lebioéthanolprovient de la fermentation du sucre ou de l amidon des organes de réserve des plantes, comme les racines de betterave ou les grains de bléou de maïs. Les biocarburants de 2nde génération seront produits àpartir de la plante entière. Ces procédés auront pour matière première la biomasselignocellulosique (bois, résidus de récoltes forestières ou agricoles, déchets agroindustriels, cultures dédiées ). La 2nde génération peut donc utiliser une variété plus importante de culture non alimentaire. La troisième génération de biocarburant n est encore qu au stade de la définition. Il s agit principalement de produire des biocarburants à partir de micro-algues. Remarque pour la valorisation des coproduits animaux vers lebiogaz: le seuil d autorisation d utilisation de graisses animales ou d autres déchets d origine animales est assez bas. Cette voie de valorisation reste donc marginale. 31

32 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse 3.4 => Selon son taux d humidité et sa composition, la matière première pourra être valorisée dans différentes voies. Les étapes signalées par un astérisque correspondent aux phases productrices de coproduits. Ceux-ci peuvent ensuite ré-employés dans différentes voies de valorisation. Par exemple, la voie méthanisation conduit à la production de biogaz, mais aussi d un digestat qui pourra ensuite être épandu dans les champs comme élément fertilisant. La suite du diaporama va reprendre certaines étapes en particulier. Il est aussi possible de s appuyer sur les fiches procédés du RMT Biomasse en téléchargement sur rubrique Outils et documents. Quelques définitions: *Déchets méthanisables : Déchets d industries agro-alimentaires (co-produits fruits et légumes, déchets d abattoir, effluents très chargés en matière organique ), Déchets verts (déchets des collectivités : tontes de gazon, feuilles etc), Boues de station d épuration, effluents d élevage *Matières sucrées : betterave sucrière, canne à sucre *Matières amylacées : céréales, maïs *Biomasseslignocellulosiques: bois, résidus de récoltes forestières ou agricoles, déchets agroindustriels, cultures dédiées *Oléagineux : colza, tournesol *Fisher-Tropsch: Le procédéde Fisher-Tropschpermet la synthèse d un carburant liquide àpartir d'un combustible solide ou gazeux. *Pyrolyse : la pyrolyse de la matière organique est la décomposition thermique de la biomasse en absence d air. Exemple deprétraitementdesbiocombustiblessolides : séchage, incorporation d un additif comme de la chaux, densification (ex : granulation, mise en briquette ) 32

33 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse PARTICULARITÉS LIÉES À L UTILISATION DE LA BIOMASSE Comparaison des cultures biomasse par rapport au bois AVANTAGES INCONVENIENTS Même pouvoir calorifique Taux d humidité inférieur (cas des récoltes en sec) Moins d azote et de soufre => réduction des émissions de NOx et de SOx Plus de silice et T de fusion des cendres inférieure => plus de mâchefer % de cendres plus élevé => plus de cendres à évacuer Incidence sur le type de chaudière (grille mobile de préférence) Taux de chlore plus élevé => plus corrosif (HCl dans les fumées) Incidence sur le type de conduit Voir le Tableau des compositions ci-après => 3.5 Le pouvoir calorifique inférieur (plus couramment appelépci) correspond àla quantitéd énergie contenue dans la biomasse : C'est l énergie dégagée sous forme de chaleur par la réaction de combustion par l'oxygène. Le PCIpeut s exprime en MJ (méga joule) par unitéde masse, donc en MJ/kg ou MJ/t. Les cendres sont les résidus récupérés en fin de combustion. On parle de mâchefers les cendres formant un dépôt résiduel au niveau du foyer ont fusionnées et sont devenues dures comme de la roche. Le mâchefer, composé de blocs de silice et de minéraux compacts, se forme donc lors de la fusion des cendres. C est pourquoi un point de fusion bas sera problématique. Ces blocs risquent d étouffer la combustion et de boucher l évacuation des cendres s ils s accumulent. 33

34 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse COMPOSITION DE LA BIOMASSE Pouvoir Calorifique (kwh/kg) Humidité (%) Température de fusion des cendres Matière Sèche (T/ha) Taux de cendre (%) Carbone (% MS) Hydrogène (% MS) Azote (% MS) Souffre (% MS) Chlore (% MS) Potassium (% MS) Calcium(% MS) Silice (% MS) Miscanthus Switchgrass Bois Paille de céréales Max Min Max Min Max Min Max Min 4,75 5, ,52 3,5 5,39 4 5, ,6 47,3 5,4 0,19 0,004 0,4 0,12 0,04 0, ,67 0,19 0,5 1,3 0, ,3 41,45 5 0,71 0,05 0,02 0,06 0,28 1, ,5 47,8 5,8 1,37 0,11 0,1 1,28 0,72 4, , ,07 0,004 0, ,5 50 6,2 0,49 0,05 0, ,18 0,05 0,14 0, , ,84 0,27 0,75 2 Sources : biobib ( et phylis ( Flore Barat, Caractérisation de la variabilité de la teneur en chlore, silicium, potassium, soufre dans le sol et leur transfert dans les parties aériennes du panic érigé et du miscanthus en vue d essais de combustion. Septembre Il s agit ici de comparer les «nouvelles»biomasses au bois pour lequel il existe des procédés adaptés. Dans ces indications, il faut rechercher les biomasses ayant : -Le pouvoir calorifique le plus élevé -Le % d humiditéle moins élevési on souhaite utiliser une biomasse sèche ou transporter le moins d eau possible jusqu à l unité de valorisation -Une température de fusion des cendres élevée. La température de fusion des cendres est un paramètre intéressant àprendre en compte car plus la température de fusion des cendres d un combustible sera basse, plus sa combustion conduira àla formation de mâchefer. -Le rendement par hectare le plus élevé(cela revient à limiter l emprise au sol) -Un taux de cendres faible (celles-ci devront de toute façon être éliminées durant une phase de combustion) -Pour la combustion : des taux de N, S, Cl, K, Si les moins élevés 34

35 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse ZOOM SUR LES PROCÉDÉS 1 Combustion Combustion = oxydation complète du combustible en présence d un excès d air Chauffage individuel : insert, poêle, chaudière Réseau de chaleur Chaufferie industrielle Possibilité de cogénération : production simultanée d énergie mécanique ou électrique et de chaleur Biocombustibles Chaudière Vapeur Turbine Chaleur Électricité Cogénération Biodéchets et sous-produits cellulosiques Produits cellulosiques de cultures ou de sylvicultures 3.7 Voir la fiche procédé«combustion»du RMT Biomasse surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents. 35

36 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse 2 Pyrolyse Pyrolyse = décomposition thermique de la biomasse en absence d air 300 C Température 900 C Solide : charbon végétal solide densifié en énergie Liquide : combustible Gaz combustible (chauffage, électricité, voire carburant) Pilote de pyrolyse Gérard_pôle IAR => Plus la température est élevée, plus le process est orienté vers la formation de gaz 3.8 En jouant notamment sur les températures et les temps de traitement, la conduite de la pyrolyse peut être orientée vers la maximisation : -de la production de charbon (on parle alors de carbonisation) -d'huile pyrolytique -d un combustible gazeux (gaz de synthèse riche en hydrogène et monoxyde de carbone). Techniquement, il est possible de transformer ce gaz de synthèse en méthane ou en méthanol, mais pour l instant ce procédé n est pas rentable. => L intérêt de la pyrolyse serait donc de permettre un pré-traitement à basse température de la biomasse pour obtenir un produit torréfié, densifié en énergie, et qui peut être transporté et stocké facilement (les problématiques de transport et stockage de la biomasse sont abordées dans le module 5). Ce produit pourrait ensuite être utilisé dans un procédé de gazéification. Voir la fiche procédé«pyrolyse»du RMT Biomasse sur surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents. 36

37 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse 3 Gazéification Gazéification : décomposition thermique de la biomasse, en atmosphère réductrice Cendres Gaz combustible Vapeur valorisée dans le procédé Épuration/filtration Énergie mécanique / électricité => La matière solide est complètement transformée. Avantages sur la combustion directe : procédé «plus propre», rendements plus élevés, valorisation de la vapeur possible dans le procédé 3.9 Atmosphère réductrice = Atmosphère composée principalement de donneurs d'électrons (l atmosphère primitive de la terre était aussi réductrice) ; les quantités d oxygène sont donc réduites par rapport à la combustion. Voir la fiche procédé«gazéification»du RMT Biomasse sur surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents. 37

38 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse 4 Méthanisation BIOGAZ BIOMASSE Absence de O2 Bactéries BIOGAZ + DIGESTAT Chaleur Electricité Injection dans le réseau de gaz naturel (Suisse, Allemagne et France courant 2011) Carburant pour véhicules (Lille, Suède) 3.10 Voir la fiche procédé«méthanisation» du RMT Biomasse sur sur / rubrique Outils et documents. Remarque : certains pays, comme l Allemagne, pratiquent l injection dubiogazdans le réseau de gaz naturel. En France, une unitéde production àlille utilise lebiogazproduit dans sa propre flotte de véhicules. 38

39 5 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse Biocarburants G1 Source : IFP Un hectare de Céréale Betterave Oléagineux produit 2,5 t d éthanol 5,8 t d éthanol 1,4 t de biodiesel 85% Source : ADEME 3.11 Voir la fiche procédé«biocarburants de 1ère génération»du RMT Biomasse sur sur rubrique Outils et documents. Remarque EMHV : ester méthylique d huile végétale ; ETBE : éthyl tertio butyl éther ; HVP : huile végétale pure A titre de comparaison sous un autre angle : -1 tonne de céréale produit environ 2,1 t d éthanol -1 tonne de betterave produit environ 6 t d éthanol -1 tonne de colza produit environ 0,5 t debiodiesel Cela peut aussi être ramenéau contenu énergétique des carburants. Dans la perspective d une production d énergie, c est en effet l unité énergétique produit qui serait la meilleure unité de comparaison. Pour information : -PCI éthanol : environ 26 MJ/kg -PCI biodiesel: environ 38 MJ/kg 39

40 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse ZOOM SUR LA PRODUCTION DE BIOCARBURANTS 1 Marché des biocarburants en France : 7 % en 2010 G1/Bioéthanol SEINE MARITIME (76) Gonfreville Ouest ETBE production ETBE Lillebonne BENP 230 kt/an NORD (59) Mardyck ETBE production ETBE AISNE (02) Origny TEREOS 200 kt/an MARNE (51) Bazancourt CRISTANOL 1 & kt/an Bioéthanol : Besoin : entre 0,7 et 1 MT/an Agréments : 1 MT/an Capacité Filière 2010 : 1,3 MT/an Beinhem ROQUETTE 160 kt/an AUBE (10) BAH-RHIN (67) Le Mériot SOUFFLET 100 kt/an GIRONDE (33) Bordeaux DIESTER 250 Kt/an Source : Les biocarburants, un atout pour l indépendance énergétique, l agriculture et l environnement (MAAP) : DISTILLERIE EXISTANTES CAPACITÉ DISPONIBLE PLUS DE 120 Kt/an BOUCHES DURHÔNE (13) Fos LYONDELL production ETBE RHÔNE (69) Feyzin TOTAL production ETBE 3.12 Marchédes biocarburants en France : 7 % incorporéau carburant en France en 2010 Les sites représentés sur la carte correspondent aux sites réalisés et en projet en

41 Les valorisations non alimentaires de la biomasse G1/Biodiesel Biodiesel : Besoins : 2,8 MT/an Agréments : 3,2 MT/an Capacité Filière 2010 : 3,66MT/an Emprise sur les terres en France en 2010 : 2,3 M d'ha de biocarburants (2 M d ha «nets») Lisieux BIONERVAL 55 kt/an ILE-ET-VILAINES (35) Cornille SCA Pétrôle et dérivés 100 kt/an Source : Les biocarburants, un atout pour l indépendance énergétique, l agriculture et l environnement (MAAP) : CALVADOS (14) LOIRE ATLANTIQUE (44) Montoir AIRAS 4 55 kt/an Montoir DIESTER 250 kt/an CHARENTES MARITIMES (17) La Rochelle SCA ATLANTIQUE 50 kt/an GIRONDE (33) Bordeaux DIESTER 250 kt/an SEINE MARITIME (76) Grand-Couronne DIESTER 520 kt/an VIENNE (86) NORD (59) Dinkerque 200 kt/an TOTAL biodiesel synthèse Dunkerque 150 kt/an DAUDRRUY Coudekerque 250 kt/an DIESTER Chalandray CENTRE OUESTCEREALES 120 kt/an Boussens COGNIS DIESTER 120 kt/an OISE (60) Compiègne 1 et 2 DIESTER 220 kt/an SEINE ET MARNE (77) Limay SARP INDUSTRIE 80 kt/an AUBE (10) Nogent - Le Mériot DIESTER 250 kt/an BOUCHES DU RHÔNE (13) Fos-sur-mer BIOCAR 200 kt/an HÉRAULT (34) Sète 1 et 2 DIESTER 500 kt/an HAUTE GARONNE (31) MEUSE (55) Charny-sur-Meuse PROGILOR BOUVART 60kt/an EMHA Verdun INEOS 230 kt/an 3.13 Marchédes biocarburants en France : 7 % incorporéau carburant en France en 2010 La notion d hectare «net»correspond au nombre d hectares réellement destinéàla seule production de biocarburant. En effet, lorsqu un ha produit dubiodiesel, il produit également des tourteaux comme co-produits. De ce fait, si l on retire des surfaces totales les surfaces qu il serait nécessaire pour produire l équivalent pour l alimentation animale, on arrive àcette surface «nette». Les sites représentés sur la carte correspondent aux sites réalisés et en projet en

42 4 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse G2/Biocarburant Ils seront produits à partir de la biomasse lignocellulosique (bois, résidus de récoltes forestières ou agricoles, déchets agroalimentaires, cultures dédiées plante entière ) Source : IFP 3.14 Voir la fiche procédé«biocarburants de 2ème génération»du RMT Biomasse sur sur rubrique Outils et documents. La faisabilitéindustrielle de ces procédés est en cours de vérification pour ces deux voies : la construction de pilotes a démarréen 2010 (projetfuturolpour la voie biochimique projetbiotfuelpour la voie thermochimique). 42

43 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse QUELLE TAILLE POUR LES UNITES? 1/2 Procédé Matière première Taille Combustion Pyrolyse Biomasses lignocellulosiques Biomasses lignocellulosiques Des chaufferies domestiques (2 à 4 t MP/an) aux chaufferies collectives (3 à 4000 t MP pour 3 à 4 MWth) et industrielles De petites unités aux unités industrielles Gazéification Biomasses lignocellulosiques D une dizaine de kwe à plusieurs dizaines de Mwe 3.15 Méthanisation Biocarburant G1 Biocarburant G2 Biomasses / déchets méthanisables Matière sucrée et amylacée (bioéthanol) ; oléagineux (biodiesel) Biomasses lignocellulosiques Du méthaniseur agricole (au moins 40 kwe) à plusieurs MW pour les unités industrielles (de l ordre T MP/an) Industrielle (bioéthanol : 100 à 300 kt/unité/an ; biodiesel : 50 à 500 kt/unité/an) Industrielle (rayon d approvisionnement voie biochimique : 30 à 40 km soit + de t MP ; voie thermochimique : 500 km) MP = Matière Première Pour être rentable, les unités de biocarburant G2 voie thermochimique devront avoir une taille supérieure àcelles de la voie biochimique. En effet, leprocess nécessite beaucoup d énergie et ces unités s apparenteront àdes raffineries pétrolières. En conséquence, cette rentabilité passe par une quantité de biomasse traitée supérieure. 43

44 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse QUELLE TAILLE POUR LES UNITES? 2/2 Estimation du volume nécessaire pour l'approvisionnement des unités kt biomasse/an/unité Combustion Méthanisation Biocarburant G1 : éthanol Biocarburant G2 : éthanol Biocarburant G1 : biodiesel Biocarburant G2 : biodiesel Unité domestique Unité collective Unité industrielle Source : CRA Picardie 3.16 Il s agit ici d ordres de grandeur approximatifs qui reflètent les tailles de certains projets actuels ou àvenir (cas des biocarburants de 2nde génération). La quantitéde biomasse entrante dans les procédés est indicatrice du rayon d approvisionnement de l unité et aussi de la nécessité d optimiser cet approvisionnement (quantité à transporter). 44

45 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse VERS LE PRINCIPE DE BIORAFFINERIE 1/3 Une source de biomasse donnée peut entrer dans la voie de valorisation en énergie, mais pas uniquement. Chaque composant de la biomasse peut être extrait ou séparé des autres, pour obtenir différentes fractions qui seront utilisées dans différents procédés. => Il est possible de créer des synergies entre les différentes voies de valorisation Le meilleur bilan sera obtenu si l on ne se sert de la biomasse comme énergie une fois qu on en a extrait tout ce qui était possible pour les biomatériaux, bioaliments 45

46 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse VERS LE PRINCIPE DE BIORAFFINERIE 2/3 PLANTE ENTIERE CEREALES-OLEAGINEUX-PROTEAGINEUX BETTERAVES-PLANTES A FIBRES-RAISIN-BOIS 1 ère Transformation EXTRACTION - SEPARATION FRACTIONNEMENT HYDROLYSE CHIMIQUE OU ENZYMATIQUE FONCTIONNALISATION CHIMIE, FERMENTATION, CONVERISON ENZYMATIQUE PRODUITS AGRO-INDUSTRIELS INTERMEDIAIRES 2 ème Transformation FORMULATION Flux de matière Bioénergie Biomolécule Bioaliment Biomatériaux Bioénergie Biomatériaux Biomolécule Bioaliment 3.18 Voir la fiche procédé«biocarburants de 2ème génération»du RMT Biomasse sur sur rubrique Outils et documents. La faisabilitéindustrielle de ces procédés est en cours de vérification pour ces deux voies : la construction de pilotes a démarréen 2010 (projetfuturolpour la voie biochimique projetbiotfuelpour la voie thermochimique). 46

47 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse VERS LE PRINCIPE DE BIORAFFINERIE 3/3 Les biocarburants de 2ème génération pourront être le point de convergence de la bioraffinerie Exploitation agricole Production Collecte Conversion [Agronomie] [Logistique] [Pré-traitement - Synthèse] Etapes Biomasse Commodités Intermédiaire Horizon 2015 Industrie des biomatériaux, biomolécules, bioaliment Produits Biomasse humide Préconditionement Broyage et/ou méthanisation Biogaz Prétraitement Intermédiaire de la lignine Hydrolyse enzymatique Fermentation multi-sucres Ethanol + H 2 O + Energie Chaleur Co-génération Electricité Biomasse sèche Huiles Préconditionement Broyage et/ ou pyrolyse Gazéification Pyrolyse Synthèse Conditionnement gaz et séparation Hydrocarbures INRA / J.Cormeau 3.19 Ici, les commodités sont àconsidérer comme les étapes nécessaires àla mobilisation de la biomasse. 47

48 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse POINT DE VUE DES INDUSTRIELS Des industriels souhaitent intégrer une valorisation énergétique de la biomasse afin de : Rationaliser la gestion des déchets (valorisation des co-produits ) Augmenter leur autonomie énergétique Diversifier les produits de l entreprise Développer leur image Les entreprises privées du secteur de l énergie qui souhaitent investir dans une centrale de production d un bien ou d un service

49 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse POINT DE VUE DES COLLECTIVITES TERRITORIALES Les collectivités locales sont à la fois productrices et utilisatrices potentielles de biomasse. Les procédés qu elles peuvent mettre en œuvre sont : Combustion Exemple : les différents de projets de chaufferie bois/biomasse (Besançon, Beauvais, Metz ) Pyrolyse voire la gazéification (unité de taille importante) Exemple : projet de pyrolyse de la ville d Arras pour le traitement des déchets Méthanisation Exemple : le Centre de Valorisation Organique de Sequedin qui produit du biogaz pour la flotte de bus de la Communauté Urbaine de Lille Potentiel de production et de valorisation de la Biomasse d une collectivité locale =>

50 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse 3.22 Quelques hypothèses sur les évolutions dans le secteur de l énergie Approche par l offre => approche par la demande une offre centralisée => une offre décentralisée, répartie près des lieux de consommation Une approche étatique => une approche avec divers niveaux de gouvernance (région, intercommunalité ) Une approche macro-économique => une approche micro-économique / plus à l échelle des territoires, encourageant initiatives locales et implication citoyenne Une approche française => une approche davantage européenne et mondiale (comment inventer un mode de production/consommation énergétique compatible avec le développement du reste du monde?) Des spécialistes énergétiques => place à des acteurs non-énergétiques Source : Energie-Cités, 20 Juin 2007, communication lors des 1ères assises de l énergie et des territoires Comment les territoires sont impliqués? À travers la transversalité des solutions à mettre en œuvre => garantir la cohérence et intégrer des projets contradictoires A travers leur impact sur les politiques d aménagement => l énergie est présente dans toutes les composantes du territoire. Les choix d aménagement du territoire déterminent une partie des consommations énergétiques et réciproquement. 3 leviers d action pour les pouvoirs publics locaux pour valoriser les énergies locales Construire des réseaux de chaleur alimentés par des énergies locales (biomasse, déchets, géothermie) (chaleur : couverte actuellement à 80%par des énergies fossiles) Être exemplaire dans la maîtrise de l énergie et l approvisionnement énergétique des bâtiments publics et véhicules de service. Recommander aux habitants le recours aux énergies locales dans la construction des bâtiments Source : Énergies renouvelables et développement local, rapport du Sénat, C. Belot et JM Juilhard 50

51 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse POINT DE VUE DES COLLECTIVITES TERRITORIALES Mode de fonctionnement : il y a différents niveaux d implication possibles Le modèle décentralisé : la collectivité organise son marché dans le cadre d appel d offre et de partenariats publics/privés Exemple : la Délégation de Service Public Le modèle centralisé : la collectivité investit totalement dans la réalisation et la gestion Le modèle centralisé :la collectivitéinvestit totalement dans la réalisation et la gestion. C est le cas par exemple des régies municipales exemple concret : Une municipalitépourrait souhaiter s affranchir des grandes entreprises multinationales de gestion de déchets et les faire traiter localement et, de ce fait, passé du modèle décentralisé au modèle centralisé. 51

52 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse DES CHOIX STRATEGIQUES A ADAPTER 1/2 Les choix stratégiques seront différents selon les utilisateurs des procédés et les enjeux auxquels ils sont confrontés : type de ressource disponible, aménagement du territoire, compétitivité d une entreprise Exemples d acteurs : 1. Un élu local qui souhaite valoriser la biomasse produite par la commune 2. Un élu local qui souhaite utiliser de la biomasse pour faire des économies d énergie sur sa commune. 3. Une communauté de commune qui désire faire une étude globale des flux de biomasse et de leur potentiel d utilisation sur son périmètre d action. 4. Un politique qui souhaite avoir des critères de décision fondés sur des référentiels scientifiques pour développer la valorisation de la biomasse à l échelle de la région ou du département. 5. Un agriculteur ou un groupement d agriculteurs qui produit de l énergie et qui souhaite la vendre à une collectivité locale Autres exemples : Une région qui doit décider si elle a assez de biomasse pour fournir àde grosses unités de bois énergie / cogénération d électricitétout en soutenant des projets de chaufferies collectives municipales Une région qui se demande comment maintenir son agriculture / élevage => impose de maintenir des IAA (laiteries ) => impose de les aider àtrouver des solutions d énergie peu chère et àlong terme pour les motiver àrester sur le territoire (déshydrater lait en poudre ) Exemples de questions qui se posent àl acteur : Cas n 6. Un agriculteur ou un groupement d agriculteurs qui produit de la biomasse et qui souhaite la valoriser auprès d une collectivitélocale.=> Un agriculteur intéressépar la biomasse : ai-je intérêt àme diversifier dans un projet biomasse plutôt qu un projet d agrotourisme? Quels impacts sur l économie, l environnement, le social (temps de travail, organisation des chantiers dans l année )? 52

53 3. Les valorisations non alimentaires de la biomasse DES CHOIX STRATEGIQUES A ADAPTER 2/2 Exemples d acteurs (suite) : 6. Un agriculteur ou un groupement d agriculteurs qui produit de la biomasse et qui souhaite la valoriser auprès d une collectivité locale. 7. Un agriculteur ou un groupement d agriculteurs qui produit de la biomasse et qui souhaite la valoriser en propre. 8. Un industriel qui produit de la biomasse et qui souhaite la valoriser en énergie auprès d une collectivité. 9. Un industriel qui gère de la biomasse et qui souhaite la valoriser énergétiquement auprès d une collectivité. 10. Un industriel qui souhaite utiliser de la biomasse pour faire des économies d énergie dans son entreprise (chauffage- électricité)

54 Production de la biomasse 4 végétale 54

55 4. Production de la biomasse végétale LES SOURCES DE LA BIOMASSE VEGETALE Ordre de priorité pour la mobilisation 1. Bois 2. Co-produits des IAA 3. Co-produits agricoles : résidus de culture (pailles), issues de silos, lisier 4. Déchets verts des collectivités 5. Cultures dédiées Annuelles Pérennes et taillis 4.1 Par la logique, il est possible de dégager cet ordre de priorité: Bois / Co-produits et déchets / Cultures. C est aussi la vision des pouvoirs publics. En effet : le bois estsur pied et existe déjà; les co-produits et les déchets seront produits de toute façon, autant les utiliser, par exemple pour l énergie ; l implantation de cultures dédiées relève d une décision et implique une emprise au sol supplémentaire car ces cultures seront implantées sur des surfaces qui n étaient pas nécessairement dédiées àdes usages non alimentaires auparavant. 55

56 4. Production de la biomasse végétale BOIS : LES SURFACES FORESTIERES La forêt française en 2007 : 15,71 Mha dont 14,97 Mha de forêt dite de production => Une surface en augmentation... mais des parcelles parfois difficiles d accès : Sur 2,4 milliards de m 3 de bois sur pied > 60% sont faciles à exploiter > 9% sont moyennement faciles à exploiter > 31% sont difficiles ou très difficiles à exploiter => A lui seul, le bois ne suffira pas à répondre aux besoins. 4.2 Au delàdes aspects techniques qui peuvent rendre difficile l exploitation forestière, il est aussi ànoter que la propriétéforestière peut aussi être un frein àl exploitation : le morcellement des parcelles, conséquence du grand nombre de petits propriétaires privés ; il est nécessaire, dans les études de gisement, de prendre en compte le consentement àoffrir de la biomasse de ces multiples propriétaires Certains de ces propriétaires privés ont toutefois rejoint des coopératives forestières auxquelles ils délèguent la gestion de leurs parcelles. Les trois quarts de la forêt française relèvent de la propriété privée et 10 % sont des forêts domaniales, propriété de l État (gestion ONF). Le reste est la propriété des collectivités locales, principalement les communes mais aussi les départements et les régions. Question : quel impact environnemental de l intensification de l exploitation forestière? Les scenarii d exploitation pour les années àvenir intègrent des critères environnementaux, par exemple via le retour au sol d une partie des rémanents 56

57 4. Production de la biomasse végétale LES CO-PRODUITS Résidus de cultures : les pailles Ex : les pailles de céréales et d oléagineux les pailles et rafles de maïs les anas de lin INRA Les paramètres à prendre en compte pour mobiliser la paille (diapo suivante) Co-produits des IAA et déchets verts Ex : les issues de silos les résidus de distilleries, sucrerie, meunerie, amidonnerie les coproduits de l industrie des corps végétaux (tourteaux de colza, de tournesol) Des travaux de cartographies ont déjà été réalisés ou sont en cours de réalisation dans différentes régions : il s agit de localiser au sein du territoire les gisements déjà existants. => Limite de ces gisements : ils sont déjà captés en partie car il existe déjà des valorisations pour ces co-produits

58 4. Production de la biomasse végétale MOBILISATION DE LA PAILLE : LES PARAMETRES EN JEU Les contraintes à la mobilisation sont : la modification éventuelle des pratiques actuelles des agriculteurs (enfouissement ou retour direct au sol) la nécessité de maintenir un bilan humique correct de la parcelle Exemple d outil permettant d identifier les possibilités d exportation des pailles en Picardie : cf. exporter des pailles sans risques.pdf + cf. feuillet exporter des pailles.pdf la rôle du retour au sol des pailles dans la réduction des intrants et la diminution du risque de lessivage le coût de mobilisation, notamment de transport (volume important) Le coût des engrais PK de remplacement

59 4. Production de la biomasse végétale LES CULTURE DEDIEE A LA BIOMASSE Sorgho Miscanthus TtCR saule Luzerne Maïs biomasse Orge* Triticale* Switchgrass Fétuque TCR peuplier * Plante entière Il peut s agir de plantes annuelles, pluriannuelles ou pérennes, plus ou moins connues Pourquoi avoir recours à des cultures pérennes ou à des cultures moins bien connues? => Ces espèces peuvent être plus productives : certaines peuvent produire plus (ou autant) de biomasse par hectare avec moins d intrants, moins d eau, moins de temps de travail 4.5 Le switchgrass, originaire d Amérique du Nord, a pour nom français le Panic érigé. Les cultures dédiées sont entièrement produites pour des valorisations non alimentaires de la biomasse. Leur récolte s entend donc «plante entière». 59

60 4. Production de la biomasse végétale LES CULTURES DEDIEES A LA BIOMASSE Cultures annuelles : insertion plus facile dans les rotations Cultures pérennes/pluriannuelles : immobilisation d une partie des surfaces de la rotation Cultures connues Cultures en cours d étude Cultures connues Cultures en cours d étude Orge* Triticale* Sorgho (zone nord de la France) Fétuque* Luzerne* Miscanthus Switchgrass Taillis à (très) courte rotation : T(t)CR * Ces cultures connues ont été optimisées pour la production de biens alimentaires (grains, par exemple) et leur itinéraire technique doit être adapté pour optimiser la production de biomasse en fonction de plusieurs critères (eau, intrants, surface nécessaire )

61 2 4. Production de la biomasse végétale LE TRITICALE (1/2) Plante annuelle, hybride blé / seigle, rustique avec une bonne résistance au froid ITK : Semis en Récolte au stade grain laiteux (mai-juin) ou à maturité (juillet) octobre-novembre Pas de traitement fongicide et avec une fertilisation azotée réduite Récolte : Stade laiteux-pâteux (35-45 % MS) : ensilage t MS/ha À maturité (85 % MS) : fauchage / pressage t MS/ha en situation favorable 6-12 t MS/ha en milieu peu alimenté en eau INRA Surface en triticale en 2007 ; en vert : les surfaces sont les plus nombreuses ; source : Agreste 4.7 Pas de traitement fongicide et avec une fertilisation azotée réduite : ce traitement et un plus haut niveau de fertilisation seraient nécessaires pour produire du grain. Or, ici, l objectif est de maximiser la biomasse totale produite. Plus d information sur la fiche culture «triticale» téléchargeable sur rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. 61

62 4. Production de la biomasse végétale LE TRITICALE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX Plante annuelle, facile à inclure dans la rotation Nombreuses variétés disponibles pour une adaptation aux différents territoires Potentiels de production connus et intéressants plante rustique, conduite de la culture avec peu d intrants pour une production de biomasse plante entière valorisation de la plante complète (paille + grains) pour la production énergétique Récolte avec un matériel courant (récolte de céréales) CONTRAINTES PRINCIPALES Densité faible et humidité forte du produit à la récolte si récolte au stade grain laiteux pâteux

63 4. Production de la biomasse végétale LE SORGHO FIBRE (1/2) Plante annuelle C4, jusqu à 3 m de haut ITK : Semis en avril/mai exigences thermiques importantes bonnes facultés d extraction des minéraux du sol Récolte : ensilage à l automne 5 à 15 t MS / ha 20 à 35 % MS BD/CRACA Sorgho versé ; CA 51 INRA 4.9 Plus d information sur la fiche culture «sorgho» téléchargeable sur rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. 63

64 4. Production de la biomasse végétale LE SORGHO FIBRE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Potentiel de production élevé, essentiellement sous forme d un produit humide Large gamme variétale pour les sorghos sucrés, grain et fourragers, pour une adaptation aux contraintes locales Bonnes facultés d extraction de l eau et des éléments minéraux du sol qui permettent une adaptation aux conditions séchantes Faibles intrants Valorisation de la plante entière pour la production d énergie Culture annuelle facile à insérer dans les rotations Exigences thermiques élevées Sensibilité à la verse Très peu de variétés de sorgho fibre développées, d où une faible adaptation à des conditions pédoclimatiques variées Densité faible du produit à la récolte

65 4. Production de la biomasse végétale LA FETUQUE (1/2) Plante pluriannuelle de la famille des graminées ITK : Semis au printemps ou en fin d été, préparation de sol type prairie (petite graine) Plusieurs cycles de récolte sur l année : 1 ère récolte à la mi-juin, puis en été voire même en automne (récolte possible en sec si l été a été sec) BD/CRACA Récolte : En sec : comme un foin (fauchage, andainage, pressage et stockage à l'abri) ; t MS/ha Humide : en ensilage Rendement : 10 à 15 t MS/ha à partir de la 2ème année 4.11 Plus d information sur la fiche culture «fétuque» téléchargeable sur rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. 65

66 4. Production de la biomasse végétale LA FETUQUE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX Bonne adaptation à des milieux divers, mais potentiel maximal en terres profondes et saines Supporte des températures élevées, bonne pousse estivale grâce à un système racinaire développé et profond Potentiels de productivité connus et intéressants Récolte avec un matériel courant Culture pérenne (6 à 15 ans) CONTRAINTES PRINCIPALES Implantation délicate, notamment en raison de la lenteur de la levée Densité faible du produit à la récolte Peu de débouchés actuels en valorisation énergétique de la biomasse Itinéraire technique à adapter pour la production de biomasse en plante entière

67 4. Production de la biomasse végétale LE MISCANTHUS (1/2) 1 ère année Années suivantes jusqu à 20 ans Rhizome prêt pour implantation MARS Récolte de la tige AVRIL Implantation des rhizomes avec une planteuse pommes de terre modifiée JUIN Développement du miscanthus en première année FEVRIER de l année suivant l implantation Broyage de la culture en fin de 1 ère année AVRIL Reprise de végétation BD/CRACA BD/CRACA Récoltes «en sec» en sortie d hiver (80 à 85 % MS) JANVIER Sénescence des tiges et chute des feuilles BD/CRACA Possibilité de récolte «en vert» à l automne JB/CDA27 7 à 25 t MS /ha selon les conditions d implantation 4.13 Plus d information sur la fiche culture «miscanthus»téléchargeable surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Idée pour illustrer la phase d implantation : visionner les vidéos de différentes techniques d implantation testées en Picardie en mai 2010 sur rubrique Energie-biomasse 67

68 4. Production de la biomasse végétale LE MISCANTHUS (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX Potentiel de productivité important en situation pédoclimatique favorable Récolte d un produit sec directement utilisable Culture pérenne (10 à 20 ans) sans baisse de productivité au cours du temps (à vérifier selon le mode de récolte) Besoins en fertilisation modérés peu de protection phytosanitaire ni d irrigation (sauf cas particuliers) CONTRAINTES PRINCIPALES Implantation coûteuse et délicate, conditionnant la réussite de la culture et nécessitant un matériel spécifique Forte sensibilité aux adventices en première et deuxième année Entrée en production 2 à 3 ans après l implantation et pleine production après 3 à 5 ans Productivité très variable selon les conditions pédoclimatiques Culture encore peu documentée (besoins en eau et en azote, débouchés, conditions de l insertion dans les rotations agricoles et de destruction en fin de cycle ) Nécessité d une bonne portance de la parcelle en hiver pour la mécanisation de la récolte Densité faible du produit récolté

69 4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ(1/3) Autre plante pérenne utilisable pour la production de biomasse s implante avec un semoir à céréales cycle similaire à celui du miscanthus 10 à 25 t MS/ha BD/CRACA BD/CRACA BD/CRACA BD/CRACA 4.15 Plus d information sur la fiche culture «switchgrass» téléchargeable sur rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. 69

70 4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (2/3) Cycle du switchgrass 4.16 a b c Première année Légende : a - semis du switchgrass b - switchgrass 1,5 mois après le semis c - switchgrass en 1 ère année en septembre (Aisne) d - switchgrass à épiaison en octobre (Champagne-Ardenne) e - switchgrass en sortie d'hiver avant récolte (Champagne-Ardenne) f - redémarrage du switchgrass en avril g - switchgrass au printemps g d 10 à 20 ans f a-d-e-g = BD/CRACA ; b-f = JB/CDA 27 ; c = ED/CRAP e Récolte Légende : a - semis du switchgrass b - switchgrass 1,5 mois après le semis c - switchgrass en 1ère année en septembre (Aisne) d - switchgrass à épiaison en octobre (Champagne-Ardenne) e - switchgrass en sortie d'hiver avant récolte (Champagne-Ardenne) f - redémarrage du switchgrass en avril g - switchgrass au printemps 70

71 4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (3/3) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX Potentiel de productivité important soumis à une variabilité plus faible que d autres cultures telles que le miscanthus Bonne tolérance à une très large gamme de sols et de climats Culture pérenne (10 à 20 ans) sans baisse de productivité au cours du temps (à vérifier selon mode de récolte) Faibles besoins de fertilisation Peu de protection phytosanitaire Pas de matériel spécifique pour le semis CONTRAINTES PRINCIPALES Implantation délicate avec fréquentes difficultés de germination et de levée Forte sensibilité aux adventices en première année Entrée en production réelle la deuxième année suivant l implantation Culture encore peu documentée (besoins en eau et azote, débouchés, conditions de l insertion dans les rotations agricoles et de destruction en fin de cycle ) Nécessité d une bonne portance de la parcelle en hiver pour la mécanisation de la récolte Densité faible du produit à la récolte

72 4. Production de la biomasse végétale LES TtCR DE SAULE Densité : environ boutures / ha Après 3 ans, les saules atteignent 3,5 m de hauteur et 4 à 5 cm de diamètre Récolte tous les 3 à 4 ans Environ 8 t MS / ha / an Récolte par ensileuse équipée d une tête adaptée ou par récolteuse de tiges entières TtCR de saule en Picardie : l année de son implantation, fin mars fin avril fin juin CDA TtCR : taillis à très courte rotation Plus d information sur la culture téléchargeable surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Ces espèces forestières sont exploitées sous forme de plaquettes de bois et valorisées pour la production d énergie par combustion. Elles permettent de valoriser des parcelles agricoles éloignées du siège de l exploitation (peu d'interventions) ou non valorisées (en bordure de bois). Elles doivent cependant rester accessibles et suffisamment grandes (3-4 ha) pour justifier le déplacement des machines lors de la récolte. 72

73 4. Production de la biomasse végétale LES TCR DE PEUPLIERS INRA Densité : environ 1000 à 2000 boutures / ha Récolte tous les 7 à 10 ans Environ 10 t MS / ha / an Récolte : abattage manuel ou mécanisé 4.19 Remarque : le robinier faux-acacia et l eucalyptus peuvent aussi être conduits en TCR Plus d information sur la culture téléchargeable surwww.rmtbiomasse.org/ rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Ces espèces forestières sont exploitées sous forme de plaquettes de bois et valorisées pour la production d énergie par combustion. Elles permettent de valoriser des parcelles agricoles éloignées du siège de l exploitation (peu d'interventions) ou non valorisées (en bordure de bois). Elles doivent cependant rester accessibles et suffisamment grandes (3-4 ha) pour justifier le déplacement des machines lors de la récolte. Les photos de cette diapositive sont bel et bien des photos de peuplier; cependant, ceux-ci sont implantés avec une forte densitéet sont ainsi conduits en TCR, avec des récoltes tous les 7 ans en moyenne. 73

74 4. Production de la biomasse végétale APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (1/2) Récolte «en sec» en sortie d hiver (70 85 % MS) pour la combustion ou les agro-matériaux Ensilage Stockage en vrac : en tas ou en boudin Combiné ensilage (brins longs) / pressage Stockage en ballot

75 4. Production de la biomasse végétale APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (2/2) Récolte «en sec» en sortie d hiver (70 85 % MS) - suite pour la combustion ou les agro-matériaux Fauchage puis pressage Ensilage Switchgrass Récolte «en vert» à l automne (40 50 % MS) pour les biocarburants de seconde génération La productivité est maximale à l automne. La récolte nécessite une valorisation rapide du fait de son taux d humidité élevé

76 4. Production de la biomasse végétale CULTURE DEDIEES / TRAVAUX DE R&D Des travaux sont toujours en cours REGIX ( , projet ANR) : comparaison des potentialités des espèces dans les différents contextes pédoclimatiques français (réseau national) LIDEA ( , projet CasDAR) : précision des itinéraires techniques des cultures biomasse en Picardie / Champagne-Ardenne LIGNOGUIDE ( , projet CasDAR) : élaboration d un guide d aide au choix des cultures biomasse en fonction des contextes locaux de production Expérimentation au niveau des Chambres d Agriculture de l INRA INRA => carte des sites terrain du projet Lignoguide 4.22 Quelques précisions : REGIX : projet pilotépar le GIE Arvalis / Onidol; plus de 50 sites au total sur la France entière + 2 plateformes expérimentales (zone nord / zone sud) ; espèces étudiées : miscanthus,switchgrass, sorgho fibre, canne de Provence, maïs, triticale, fétuque élevée, luzerne, taillis LIDEA : projet pilotépar la Chambre Régionale d Agriculture de Picardie ; 23 sites en Champagne-Ardenne et Picardie ; espèces étudiées : principalement le miscanthus, le switchgrass, le sorgho et les taillis (phase d implantation) => Ces 2 projets n ont pu porter que sur la phase d implantation des cultures pérennes. Celles-ci n avaient donc pas encore atteint leur potentiel maximal de rendement. LIGNOGUIDE : projet pilotépar la Chambre Régionale d Agriculture de Picardie ; 10 sites sur la France entière ; le guide d aide au choix portera sur un panel large de cultures (annuelles, pluriannuelles, pérennes + taillis) ; espèces faisant l objet d expérimentation : miscanthus,switchgrass(ayant atteint leur potentiel maximal de production) et sorgho, pour lesquelles le projet s attachera àidentifier les composantes de rendement et à construire des méthodes de diagnostic agronomique adaptées. 76

77 5 La mobilisation de la biomasse Stockage, logistique et structuration des acteurs Diagnostic de territoire Insertion dans les exploitations Ce module vise àmontrer les questions àse poser lorsqu on souhaite mobiliser de la biomasse et recense quelques exemples de solutions. 77

78 5. La mobilisation de la biomasse STOCKAGE, LOGISTIQUE ET MOBILISATION DES ACTEURS Quelle biomasse est-il possible de valoriser sur mon territoire? Comment la mobiliser? PARCELLE UNITE DE VALORISATION

79 1 5. La mobilisation de la biomasse QUESTIONS A SE POSER La biomasse n est pas produite de façon continue comme les produits pétroliers Dans la plupart des cas : une récolte / an. l unité de valorisation en énergie fonctionne-t-elle sur une courte période au moment de la récolte? Fonctionne-t-elle toute l année? Dans ce cas, la question du stockage se pose La biomasse se conserve-t-elle correctement durant une période de stockage?

80 5. La mobilisation de la biomasse CALENDRIERS DE PRODUCTION / UTILISATION : EXEMPLES INRA Fonctionnement chaufferie collective ou individuelle Besoin d énergie pour la campagne betteravière Méthanisation : fonctionnement en continu Production de biocarburant

81 5. La mobilisation de la biomasse QUESTIONS A SE POSER 2 La densité de la biomasse est faible Jusqu à quelle distance aller chercher la biomasse qui représente un gros volume à transporter? Qui approvisionne l unité? Avec quelle organisation? Quel volume et conditions de stockage sont nécessaire? (à l extérieur en plein champ, bâché ou non ; sous hangar )

82 5. La mobilisation de la biomasse TRANSPORT DE LA BIOMASSE Plus le volume à transporter est important : plus le nombre d allers/retours ou de véhicules mobilisés est élevé plus il y a consommation d énergie et d émissions de gaz à effet de serre plus l opération coûte cher Exemples : on met 3 à 4 t de miscanthus ensilé en vrac dans une remorque de 18 T impact sur le rayon d approvisionnement et sur les coûts de la biomasse entrée usine

83 5. La mobilisation de la biomasse UNE SOLUTION : DENSIFIER LA BIOMASSE Différents conditionnements possibles à la récolte Miscanthus en vrac ~ 100 kg/m3 Miscanthus en ballot ~ 190 à 230 kg/m3 À l étude : des plate-formes de densification, (unité mobile de granulation, unité de pyrolyse à proximité ) USINES

84 2 5. La mobilisation de la biomasse OÙ ET COMMENT STOCKER? Lieu de stockage : Sur l exploitation Sur des plateformes : coopérative Sur l unité de valorisation Mode de stockage : au champ à l air libre au champ sous bâche sous abri en boudin ou en silo (vrac ensilé) Quel coût et valeur ajoutée pour les différents acteurs selon les options? A l étude : quel impact de la conservation sur la qualité et sur la quantité de biomasse valorisable? INRA

85 5. La mobilisation de la biomasse QUELLE ORGANISATION TECHNIQUE SUR LE TERRITOIRE? Le monde agricole a construit une organisation lui permettant de répondre aux besoins liés aux productions actuelles : ETA, coopératives, capacité de stockage pour le grain Un nouveau fonctionnement est à construire entre ces acteurs pour mobiliser la biomasse. Les travaux du RMT : Projet densification / logistique Travaux en cours sur les différents schémas de mobilisation => Il est possible que, sur un projet donné, différentes solutions soient combinées

86 5. La mobilisation de la biomasse MISES EN PLACE DES FILIERES : LES ACTEURS ATTENDENT Agriculteurs Visibilité sur les perspectives de valorisation Exemple : j implante du miscanthus en N, qui me l achètera en N+2? À quel prix? Type de contrat : durée, mode d indexation du prix Industriels/utilisateurs de la biomasse Disponibilité de la biomasse en quantité et dans la durée 5.9 D oùle rôle des politiques publiques pour essayer d inciter tous les maillons de la filière à structurer en même temps. 86

87 5. La mobilisation de la biomasse STRUCTURATION DES ACTEURS ECONOMIQUES Une solution : créer une structure intermédiaire d approvisionnement, interface entre les producteurs et les utilisateurs Exemples : SCIC (société coopérative d'intérêt collectif) qui peu regrouper collectivité locale, industriel, fournisseur de biomasse Association loi 1901 : exemple de Haiecobois en Normandie => Partage du risque et de l engagement

88 5. La mobilisation de la biomasse Exemple de l association Haiecobois plus d info : Les agriculteurs peuvent aller plus ou moins loin dans la filière après la phase de déchiquetage 88

89 5. La mobilisation de la biomasse EXEMPLE DE STRUCTURATION DES ACTEURS ECONOMIQUE Cas de l association Haiecobois Déchiquetage Transport Bois humide Pesée Contrôle Qualité "Rangement" du bois Séchage stockage Contrôle qualité Chargement Bois sec Pesée Pesée PRODUCTEUR HAIECOBOIS CLIENT Retrait sur place Livraison plus d info : Il s agit ici d un exemple qui illustre une des façons possibles de se structurer. Derrière cet exemple de structuration, les objectifs suivants sont poursuivis : Aspect environnemental: Encourager l entretien durable des haies et donc leur maintien Développer l utilisation d une énergie propre et renouvelable: le bois Développer des approvisionnements locaux avec le minimum de transport Aspect économique : Fournir un complément de revenu àl agriculteur, en le rémunérantcorrectement de la vente du produit Créer une filière locale de vente engendrant une dynamique sur lesterritoires, depuis la production jusqu aux valorisations Aspect social: Créer des emplois locaux: entretien des haies, gestion deplateformesde stockage, maintenance des chaudières Travailler avec tous les producteurs potentiels de bois qu ils soient agriculteurs ou non (en particulier avec les entreprises d insertion) Recréer du lien entre la sociétéet le monde agricole Remarque à propos du positionnement stratégique du producteur agricole au sein d une filière : Plus que simplement l offre de matières premières végétales énergétiques, l agriculteur, au sein d une structure à définir, doit avoir la possibilité de s impliquer vers l aval, allant par exemple jusqu à la formulation d un combustible complexe (paille, bois, broyat de haie, résidus de déchèterie,...), l offre de chaleur et de services,... Et ce pour conserver un maximum de valeur ajoutée. 89

90 5. La mobilisation de la biomasse DES TRAVAUX SE POURSUIVENT SUR LES POSSIBILITES DE STRUCTURATION DES ACTEURS Au sein de projets et au sein des territoires Dans le cadre du Réseau rural français capitalisation sur des expériences réussies de démarches territoriales ayant fait émerger des projets bioénergies capitalisation sur les bonnes pratiques de co-habitation entre petits et gros projets 5.13 Le Réseau Rural Français regroupe les acteurs du développement rural en France. Il est présent dans chaque état membre de l Union Européenne et vise à décloisonner et capitaliser les connaissances et savoir-faire de ces acteurs, par définition répartis sur tout le territoire. Il s agit notamment d améliorer l efficacité des fonds structuraux qui leur sont alloués (FEADER). Il est porté par le Ministère de l Alimentation, de l Agriculture et de la Pêche et la DATAR (délégation interministérielle à l aménagement du territoire et à l attractivité régionale). La biomasse-énergie fait partie des axes prioritaires d intervention de ce réseau. Pour connaître les résultats de ces travaux qui seront disponibles àpartir de début 2011, rendez-vous sur : 90

91 6 La mobilisation de la biomasse Stockage, logistique et structuration des acteurs Diagnostic de territoire Insertion dans les exploitations Ce module vise àmontrer les questions àse poser lorsqu on souhaite mobiliser de la biomasse et recense quelques exemples de solutions. 91

92 6. La mobilisation de la biomasse ORGANISATION AU SEIN DES TERRITOIRE Quelle biomasse est-il possible de valoriser sur mon territoire? Comment la mobiliser? Quels sont les territoires les plus favorables pour avoir le meilleur bilan? Quel schéma choisir? Quelle quantité de biomasse disponible?

93 6. La mobilisation de la biomasse DISPOSITION DE L OFFRE DE BIOMASSE AU SEIN DES TERRITOIRES Cette question est associée à : Des impacts économiques et sociaux : où y aura-t-il création d activité? des aménagements routiers devront-ils être réalisés? Des impacts territoriaux : quel trafic l unité de valorisation énergétique va-t-elle induire, où? Quelle modification du paysage la nouvelle activité va-t-telle induire? Des impacts environnementaux : quelle est la sensibilité du/des milieu(x) sur lesquels est produite la biomasse? Quel en sera l impact sur la ressource en eau, la biodiversité etc.? 6.2 Les exigences économiques sont à concilier avec les risques environnementaux. Exemple : si une machine de récolte spécifique ne se déplace pas pour moins que 2ha minimum proches, comment morceler pour la biodiversitésans trop éloigner les parcelles? 93

94 6. La mobilisation de la biomasse EXEMPLE D IMPACTS Zone : un territoire de grandes cultures où du miscanthus est implanté. La culture mesure 2 à 3 m durant la période juillet-mars. 1 Vis-à-vis du paysage : Quel schéma d implantation? des zones dédiées des parcelles dispersées, de quelle taille? à proximité ou non des habitations INRA

95 6. La mobilisation de la biomasse EXEMPLES D IMPACTS Comparaison miscanthus/ttcr dans un contexte bocager Avant Eté Extr ait du r apport final Solagr o/agence Paysages Etude «Les impacts environnementaux et paysagers des nouvelles pr oductions éner gétiques sur les par celles et bâtiments agr icoles» r éalisée pour le compte du Ministèr e de l Agr icultur e et de la pêche Hiver

96 6. La mobilisation de la biomasse EXEMPLES D IMPACTS 2 Vis-à-vis de la biodiversité : Selon les schémas, quel impact sur la biodiversité? Les différentes composantes de la biodiversité : insectes (ravageurs, auxiliaires), végétaux, faune du sol, gibier Observation réalisée par l Office de la chasse : «En petites parcelles dispersées, le miscanthus peut constituer un refuge pour le gibier alors que celui-ci le fuit si les parcelles se concentrent sur une surface importante.» Rôle dans la prévention des ravageurs et maladies

97 6. La mobilisation de la biomasse QUELS SONT LES TERRITOIRES LES PLUS FAVORABLES? CAS DES BIOMASSES DÉJÀ PRODUITES (1/2) Cas de la forêt : des inventaires forestiers sont réalisés périodiquement, ce qui permet de planifier l exploitation à moyen/long terme (plans d approvisionnement territoriaux ) Cas des co-produits, résidus de cultures et cultures classiques : Il s agit tout d abord de les localiser sur le territoire, en fonction : des statistiques agricoles par exemple des données des coopératives (issues de silo) Exemple de cartographie : Cartopailles

98 2 6. La mobilisation de la biomasse QUELS SONT LES TERRITOIRES LES PLUS FAVORABLES? CAS DES BIOMASSES DÉJÀ PRODUITES (2/2) Démarche globale à adopter : Bien se renseigner sur les projets régionaux et locaux (ADEME, DRAAF, Conseil Régionaux peuvent être des structures ressources) Lister les ressources disponibles en situation initiale (tonnes de déjections, paille, déchets IAA et municipaux ) Tenter d évaluer globalement et par canton ces ressources disponibles : en plus des données statistiques, interview d experts des organismes agricoles sur les hypothèses à faire de biomasse résiduelle (résidus cultures, déjections, déchets ) Objectif : distinguer la production totale pour ces ressources et la production qu il est possible de mobiliser, en tenant compte de conditions d exportation durables (ex : retour au sol des pailles pour conserver la matière organique) et des ressources déjà captées par les débouchés existants INRA

99 6. La mobilisation de la biomasse QUELS SONT LES TERRITOIRES LES PLUS FAVORABLES? CAS DES BIOMASSES AGRICOLES «NOUVELLES» (1/2) Cas des biomasses qui ne sont pas encore présentes sur les territoires, comme c est le cas pour les cultures pérennes => Il est nécessaire d étudier la faisabilité de l introduction de ces cultures en cernant les enjeux de territoires et des exploitations agricoles pour quantifier le potentiel de surfaces disponibles. 2 aspects Insertion au niveau du territoire Insertion dans les exploitations agricoles

100 6. La mobilisation de la biomasse QUELS SONT LES TERRITOIRES LES PLUS FAVORABLES? CAS DES BIOMASSES AGRICOLES «NOUVELLES» (2/2) Démarche à adopter : Repérer les surfaces en terres labourables pour les cultures énergétiques, en fonction : des surfaces qui ne changeront pas d usage Exemple : surfaces pour l alimentation humaine, pour les cultures permanentes, les prairies naturelles écologiques, surfaces pour les animaux (STH, prairies temporaires, fourrages annuels, céréales pour animaux ) des assolements possibles pratiqués des conditions pédo-climatiques adaptées aux cultures biomasse Attention! Ne pas déstabiliser les équilibres régionaux! 6.9 Il s agit par exemple de cultures biomasse qui ne sont pas forcément encore produites. La démarche est différente de celle utilisée pour le gisement bois déjàsur pied ou pour les co-produits : pour ces derniers, il est nécessaire de déterminer la production actuelle et d y déduire les valorisations actuelles pour obtenir le gisement disponible ; pour les cultures biomasse, il est nécessaire de raisonner par rapport aux utilisations actuelles des sols, des cultures qu il serait possible de substituer, des zonespédo-climatiques adaptées aux cultures, le tout en essayant de limiter autant que possible la concurrence avec les surfaces destinées aux productions alimentaires (c est pourquoi les cultures biomasse avec les plus hauts niveaux de rendement àl hectare, et de bas niveaux en intrants pour la préservation de l environnement, doivent être privilégiées). 100

101 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Étapes nécessaires pour dégager des stratégies de territoire et un potentiel de surface 1- diagnostic général de territoire Situation géographique, répartitions des zones urbaines, agricoles et naturelles, démographie, activités économiques, réseau hydrographique potentiel de ressources en surfaces disponibles Évolution de la SAU, conditions pédo-climatiques, orientations des systèmes agricoles, présence d'une logistique de collecte/transformation potentiel de consommation locale = les besoins en énergie du territoire Situation géographique des chaufferies, des activités soumises à des quotas de rejet de CO2, des réseaux de chaleur existants ou en projet ; dates des fins de contrats des villes avec les grands fournisseurs d énergie classique Bien se renseigner sur les projets régionaux et locaux (ADEME, DRAAF, Conseil Régionaux peuvent être des structures ressources) -Lister les ressources disponibles en situation initiale (tonnes de déjections, paille, déchets IAA et municipaux ) -Pour contribuer àévaluer globalement et par canton la matière organique disponible : Interview d experts des organismes agricoles (en plus des données statistiques / carto) sur les hypothèses àfaire de biomasse résiduelle (résidus cultures, déjections, déchets ) -Repérer les surfaces en terres labourables pour les cultures énergétiques, les assolements, essayer d identifier les surfaces qui ne bougeront pas (surfaces pour alimentation humaine, cultures permanentes, prairies naturelles écologiques ), celles pour les animaux (STH, prairies temporaires, fourrages annuels, céréales pour animaux ) et celles exportées sur lesquelles possibilitéde culture énergétique sans remise en cause des équilibres régionaux 101

102 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Étapes nécessaires pour dégager des stratégies de territoire et un potentiel de surface Sols - climat zonage géo-pédologique paysages pédoclimatiques à l échelle 1 : e carte des Réserves Utiles des sols Occupation des sols (SAU, friches, jachères, ) Base de données Corine Land Cover 2000 Enquête Terruti-Lucas Recensement Général Agricole de 2000 (et bientôt de 2010) Base de données de la SAFER Environnement Zones vulnérables Zones de périmètres de captages Zones Natura 2000 oiseaux et habitats Sols pollués : Base de données BASOL Modes de production durables de la biomasse

103 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Exemple du Loiret Occupation des sols Surface totale : ha SAU : ha

104 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Exemple du Loiret Situation des unités quotas CO t/an 45-Loiret t/an t/an t/an supérieur à t/an 6.13 Intérêt : ces unités sont autant de centre potentiel de valorisation de la biomasse car cela leur permettrait de réduire leurs émissions de CO2 104

105 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Exemple du Loiret Évolution de la SAU Pourquoi des zones sont-elles en déprise? Quelle est la nouvelle utilisation de ces surfaces? Peut-on les utiliser pour produire de la biomasse?

106 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Quel est le potentiel d adaptation des cultures que l on souhaite introduire? Le croisement des différents critères par l intermédiaire d un SIG permet d identifier les zones d aptitudes pour chaque culture énergétique étudiée. Exemple du Loiret => En connaissant le potentiel de surface disponible sur chaque zone, il est possible d en déduire, par zone, la quantité de biomasse maximale qu il serait possible de produire. A chacune de ces zones est associé un potentiel de rendement

107 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Exemple de stratégie pour le Loiret : des surfaces disponibles rapprochées sur une zone à faible potentielle à proximité d un grand centre urbain Exemple du Loiret Monter une démarche commune d approvisionnement de ce grand centre urbain Réserver les zones plus éloignées avec des surfaces disponibles dispersées à l approvisionnement de projets locaux de taille plus petite Exemple de quantification pour le Loiret : Maximum ha bandes enherbées Maximum ha de landes ha de nouvelles cultures annuelles ha de nouvelles cultures pérennes Possibilités d emprise sur prairies non évaluées

108 6. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSE : APPROCHE TERRITORIALE Cette démarche permet ainsi : de faire un état des lieux des forces et faiblesses des territoires d aboutir à des hypothèses chiffrées de surfaces potentiellement disponibles de dégager des stratégies potentielles de territoire

109 6. La mobilisation de la biomasse POSITIONNEMENT AU SEIN DES TERRITOIRES : SYNTHÈSE Pour les nouvelles cultures : Implantées pour 10 à 20 ans, elles émergent déjà sur le terrain. Il est nécessaire d informer au plus vite les acteurs pour favoriser l optimisation des implantations au sein des territoires. Exemple à éviter : implanter des espèces qui ne sont pas les plus adaptées aux contextes, d où des rendements moins élevés par unité de surface, une plus grande concurrence avec les cultures alimentaires, des impacts environnementaux non maîtrisés, une moins bonne valorisation des terres pour les agriculteurs

110 6. La mobilisation de la biomasse POSITIONNEMENT AU SEIN DES TERRITOIRES : SYNTHÈSE Intégrer les différents enjeux pour aboutir à un positionnement judicieux et complémentaire des cultures sur le territoire : rentabilité économique rentabilité énergétique concurrence alimentaire/non alimentaire préservation de l environnement

111 7 La mobilisation de la biomasse Stockage, logistique et structuration des acteurs Diagnostic de territoire Insertion dans les exploitations 111

112 7. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSES : INSERTION DANS LES EXPLOITATIONS AGRICOLES Quel potentiel de surface réellement disponible? Il existe une différence entre le potentiel agricole maximum déterminé en fonction des territoires et le potentiel réel intégrant le consentement à produire des agriculteurs. Surface agricole totale Approvisionnement réel Capacité à assoler Introduction dans le système d exploitation Capacité à produire Techniques de production, conditions pédoclimatiques Capacité à vendre Volonté d innover / Vocation de l agriculture => Il est nécessaire de coupler l approche territoriale à une approche au niveau de l exploitation agricole. 7.1 Les études de gisement menées ont sont plus ou moins précises en fonction des objectifs auxquels elle doit répondre (ex: avoir une vision globale de la ressource ou au contraire, avoir une idée précise des quantités disponibles pour l approvisionnement d une unité de valorisation). Les objectifs de l étude définissent les différents critères à prendre en compte dans l évaluation (ex : le contexte pédoclimatique, les conditions technico-économiques de mobilisation ou les filières de valorisation préexistantes). Ces critères peuvent être symbolisés par des filtres successifs appliqués au gisement total. La précision des études augmente avec le nombre de critères pris en compte, partant du gisement maximum (le potentiel de production), pour tendre vers le gisement réel, disponible et mobilisable pour de nouvelles valorisations. 112

113 7. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSES : APPROCHE EXPLOITATIONS AGRICOLES Appréhender le consentement à produire des agriculteurs et/ou leur manière de raisonner l introduction de cultures dédiées dans leur assolement Démarche d enquête du RMT : dans le Loiret (région Centre), en 2009, 34 agriculteurs enquêtés Objectif : identifier les surfaces où les agriculteurs seraient prêts à implanter des cultures biomasse Questionnaire d enquête du RMT Biomasse testé dans le Loiret cf. enquête biomasse doc diapo 4.pdf 7.2 A partir de la répartition géographique des systèmes d exploitation réalisés sur le département du Loiret, le lycée agricole du Chesnoy a «sondé» cinq cas de figure sur les six identifiés et a réalisé 34 enquêtes. La rédaction du contenu du questionnaire et le déroulement des entretiens a fait l objet de nombreuses concertations entre des conseillers agricoles de Chambre d Agriculture, enseignants du lycée agricole et quelques agriculteurs. Néanmoins les résultats laissent place à des interprétations cf diapo suivante Précisions sur la méthode d enquête utilisée par le lycée agricole du Chesnoy : Uneprélistesoumise aux techniciens chambre qui ont orientévers des agriculteurs susceptibles de répondre, restriction aux systèmes céréaliers et laitiers. Module BTS D48 activitéinnovante sur la biomasse. Bibliographie par groupe sur cultures pérennes, bois,méthanisation 5 Thèmes pour découvrir la biomasse. Puis 5 enquêtes sur une journée, certains groupes en ont fait parfois seulement 2 selon disponibilité agriculteurs, répartition géographique... Restitution de la bibliographie à d autres classes, et restitution des résultats aux BTS 1. Le professeur a saisi toutes les enquêtes pour homogénéiser les notations. 113

114 7. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSES : APPROCHE EXPLOITATIONS AGRICOLES Résultats de cette enquête dans le Loiret Les agriculteurs sont favorables aux cultures énergétiques annuelles (colza, blé, betteraves ; éventuellement triticale, maïs, sorgho) Ils manquent de connaissance sur les cultures pérennes. S ils devaient consacrer 5 % de leur SAU aux cultures biomasse, ils préfèreraient implanter des cultures annuelles. S ils devaient consacrer 20 % de leur SAU aux cultures biomasse, ils auraient tendance à accroître la part de cultures pérennes. INRA 7.3 Interprétation des résultats : En plaçant les agriculteurs face à des hypothèses d implantation de 5 %, 10 et 20% de cultures énergétiques sur leur SAU, on note que les réponses différent peu selon les systèmes... Les cultures énergétiques annuelles font pratiquement l unanimité en raison de la bonne connaissance des itinéraires techniques, d équipements disponibles sur les exploitations, des possibilités de rotation, de la flexibilité dans les choix. Même si les agriculteurs se disent bien informés, ils entrent peu dans une logique de production de matières ligno-cellulosiques annuelles (sorgho, triticale immature,...) et encore moins de cultures pérennes (miscanthus, taillis courte rotation,...). Les marchés locaux sont quasi inexistants actuellement et le développement sera très lié aux réalisations de projets biocombustible à court terme (méthanisation, agro-combustibles) et par conséquent à l organisation de filières (cf module 5). Contrairement à une première investigation sur l avis des agriculteurs par rapport aux cultures pérennes, il ressort ici qu elles sont envisagées lorsque le pourcentage en cultures énergétiques croit de 5 à 20%. Dans ce cas, les terres peu productives, les parcelles éloignées sont choisies pour ces cultures. Cela peut toutefois poser question car on sait que les rendements des cultures biomasse sont, comme toute les cultures, meilleurs dans les bonnes terres. 114

115 7. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSES : APPROCHE EXPLOITATIONS AGRICOLES Résultats d une autre enquête dans la Somme sur les surfaces que les agriculteurs seraient prêts à «convertir» => Cette démarche permet de préciser la perception des cultures biomasse par les agriculteurs et de qualifier les types de surface que les agriculteurs seraient prêts à mobiliser pour l implantation de cultures biomasse pérennes ou annuelles. 7.4 Cette étude a été réalisée par la Chambre d agriculture de la Somme. 60 enquêtes ont été réalisées dont une partie par téléphone (pour des raisons de temps). L échantillonnage a été réalisé de sorte à ce que la part des différents systèmes d exploitation de l échantillon corresponde à la répartition globale de ces systèmes dans la Somme. Quatre systèmes ont été enquêtés : - mixte lait + cultures - mixte viande + cultures - cultures - système pomme de terre Les systèmes spécialisés lait ont été exclus de l enquête car leurs cultures sont essentiellement destinées à l alimentation de leur troupeau (cette hypothèse a été validée suite à l interrogation de quelques agriculteurs de ce type de système). Parmi les enquêtés, deux agriculteurs étaient déjà producteurs de cultures dédiées et n ont pas été intégrés pour l analyse des données. Résultats : La variabilité inter-système est élevée et il n y a pas de relation entre la SAU de l exploitation et la part de terre offerte (où l agriculteur accepterait d implanter des cultures dédiées). Les agriculteurs implanteraient majoritairement ces cultures biomasse sur des jachères (environ 50%). Ils ont aussi exprimé la possibilité de remplacer des cultures communes (type betterave ou pois) pour 25% et d implanter sur des parcelles éloignées (environ 20%). Le facteur déclenchant l implantation serait : - pour 70% un prix garanti sur le long terme et l existence d un marché - pour 20 % l aspect pratique de la culture (simplicité, faible temps de travail nécessaire) - pour 5% le fait de mieux connaître les cultures - pour 2 % le fait d avoir une filière structurée avec des vendeurs de rhizomes Deux calculs différents ont permis d extrapoler les résultats de l enquête à l échelle du département : - % SAU offerte x SAU totale du type d exploitation - surface moyenne offerte par le type d exploitation x nombre total d exploitation du type Ces deux calculs ont abouti à des résultats compatibles : à ha potentiellement disponibles à court terme dans le département de la Somme. Ce résultat n a cependant pas été croisé avec les zones pédo-climatiques adaptées à la culture 115

116 7. La mobilisation de la biomasse CE QUI SEMBLE NÉCESSAIRE POUR DÉVELOPPER CES CULTURES BIOMASSE DÉDIÉES Un prix garanti sur le long terme et l existence d un marché Un meilleur niveau de connaissance sur ces cultures Avoir une filière structurée avec de la vente des plants/rhizomes et des semences jusqu aux utilisateurs finaux

117 7. La mobilisation de la biomasse NOUVELLES BIOMASSES : LES ENJEUX ASSOCIÉS Des exigences Les surfaces dédiées aux cultures énergétiques seront soumises à de fortes exigences vis à vis : de la concurrence avec la production de biens alimentaires => valoriser la plante entière et maximiser l énergie produite par hectare (co-génération, biocarburants de deuxième génération, méthanisation ) de la préservation de l environnement : niveau d intrant, préservation de la ressource en eau, efficacité de l énergie utilisée pour la production en phase agricole, émission de gaz à effet de serre de leur capacité à valoriser des territoires variés : terres à faible potentiel agronomique, zones protégées qui peuvent aussi ouvrir de nouvelles possibilités

118 2 7. La mobilisation de la biomasse POURSUITE DES TRAVAUX AU SEIN DU RMT Étude des besoins des cultures, de leurs itinéraires techniques, de leurs zones d adaptation pour un positionnement judicieux au sein des territoires Approche «bottom up» : étude des conditions d introduction au sein des systèmes d exploitation puis extrapolation au territoire (Lidea, Optabiom) INRA Analyse critique des méthodes utilisées pour l estimation des gisements de biomasse au sein des territoires 7.7 Etude bottom-up : du bas vers le haut, c est àdire non pas estimer les gisements de biomasse globalement disponibles sur un territoire, mais estimerles potentiels d introduction de ces cultures dans les systèmes d exploitation agricoles pour ensuite en déduire, par extrapolation, les quantités qu il serait possible de produire. 118

119 Impacts territoriaux des filières 8 bioénergies Les critères et échelles à considérer, les exemples de questions à se poser 119

120 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies DIFFÉRENTS CRITÈRES pour intégrer les 3 dimensions de la durabilité Exemples en lien direct avec les projets bioénergies : impacts environnementaux : biodiversité, qualité de l'eau et quantité d'eau, qualité de l'air, qualité des paysages, utilisation d'énergie non renouvelable, érosion du sol, utilisation des engrais azotés et des pesticides... impacts économiques : revenu, emploi... impacts sociaux : qualité des produits et des territoires, équité pour intégrer les différentes échelles temporelles et spatiales

121 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies LA METHODE ACV 1 tonne de En tonne équivalent CO2 Dioxyde de carbonne CO₂ 1 Méthane CH₄ 25 Protoxyde d azote N₂0 298 Source : IPCC 2007 Source : IFP 8.2 Une meilleure prise en compte des problématiques environnementales passe par une connaissance de plus en plus fine des impacts sur l'environnement et la santé humaine liés à la composition, la fabrication, l'utilisation et la fin de vie des produits. L'ACV est une méthode d'évaluation environnementale qui permet de quantifier les impacts d'un produit (qu'il s'agisse d'un bien, d'un service voire d'un procédé) sur l'ensemble de son cycle de vie, depuis l'extraction des matières premières qui le composent jusqu'à son élimination en fin de vie, en passant par les phases de distribution et d'utilisation. Outil normalisé et reconnu, l'acv est la méthode la plus aboutie en terme d'évaluation globale et multicritère. Elle résulte de l'interprétation du bilan quantifié des flux de matières et énergies liés à chaque étape du cycle de vie des produits, exprimée en impacts potentiels sur l'environnement. L'enjeu majeur de l'utilisation de l'acv est d'identifier les principales sources d'impacts environnementaux et d'éviter ou, le cas échéant, d'arbitrer les déplacements de pollutions liés aux différentes alternatives envisagées. Cette meilleure connaissance des impacts associés aux produits peut permettre de hiérarchiser les priorités d'amélioration et éclairer les choix techniques et organisationnels dans une démarche d'écoconception par exemple. La conduite d'une telle évaluation peut également permettre de repérer et valoriser les produits présentant les impacts les plus faibles dans une démarche d'écolabellisation, d'information des consommateurs, et participer au développement de l'offre de produits de meilleure qualité écologique. Favorisant une vision globale des impacts générés par les produits ou procédés, déclinée selon différentes simulations, l'acv fournit ainsi des éléments d'aide à la décision aux politiques industrielles (choix de conception, d'amélioration de produits, choix de procédés?) ou publiques (choix de filières de valorisation, critères d'écolabellisation de produits?). Source : ADEME Plus d informations sur le site de l ADEME : - Rubrique :Domaines d'intervention / Management environnemental et éco-produits / Recherche / Projets en cours / Analyse de cycle de vie - Evaluations multicritères ou 121

122 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies LA METHODE ACV Importance du raisonnement global INRA Pour les biocarburants, les critères systématiquement renseignés sont : les émissions de gaz à effet de serre l efficacité énergétique par rapport aux carburants d origine fossile

123 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies LA METHODE ACV Exemple de résultat pour les biocarburants de 1ère génération 8.4 Les points de divergence peuvent s expliquer de la manière suivante : -concernant le champ de l étude, différentes situations sont considérées : >actuellement en France >en Europe en avec des technologies moyennes / avec les meilleures technologies à cet horizon > étude Pimentel: basée sur des technologies désormais obsolètes -concernant l énergie considérée dans les calculs : l étude GM intègre l énergie solaire utilisée pour la photosynthèse dans le bilan! (or, on ne pourra pas intervenir sur cette consommation d énergie + si l optique est bien de comparer des biocarburants entre eux ou avec des ressources fossiles, le soleil produire de l énergie de toute façon) ; l étude Concawecomptabilise au niveau industriel l énergie renouvelable provenant de la biomasse et perdue avec les co-produits 123

124 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies LA METHODE ACV Des questions méthodologiques comment intégrer les co-produits? quels systèmes étudier/comparer? à quelles échelles? comment agréger les indicateurs? Quels critères regarder en priorité? Des difficultés pour les évaluations multicritères certains critères manquent encore nécessité de mobiliser des équipes pluridisciplinaires

125 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies ÉVALUATION : LES AVANCÉES DU RMT État des lieux des outils utilisés par les acteurs sur le terrain Analyse de 28 outils/méthodes utilisés en 2008 : les dimensions considérées : environnementales, économiques et/ou sociales choix méthodologiques : échelle, type de variables et de sorties, type d indicateurs

126 2 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies QUELLES SONT LES ÉVALUATIONS PRATIQUÉES ACTUELLEMENT? Au niveau global, pour des produits ou pour les filières biocarburants : ACV, bilans énergétiques, études d impacts sociaux et économiques A petite échelle : modèles biophysiques (fonctionnement des sols, des couverts végétaux cultivés, dynamique du carbone ), modèles économiques (rentabilité, coûts ) A l échelle des projets d implantation des unités «biomasse» : de façon systématique : évaluation technico-économique (rentabilité) au cas par cas : évaluations environnementales (bilans énergétiques, bilan des émissions de GES) INRA

127 2 8. Impacts territoriaux des filières bioénergies EXEMPLES D OUTILS D ÉVALUATION INRA => ACV : démarche lourde, difficile à appliquer systématiquement sur le terrain sur les projets bioénergies en filière courte Plus d information sur ces outils : télécharger le document «analyse de 28 outils et méthodes» sur rubrique «Outils et documents» / dans «Evaluation environnementale, sociale et territoriale» 8.8 Pour plus d informations sur ces outils ( auteur et utilisateur de la méthode, son objectif et son principe ), télécharger l analyse critique complète dans la partie Résultats / Evaluation sociale, environnementale et territoriale du site du RMT Biomasse ou directement via : f La première caractéristique frappante de ces outils et méthodes est leur foisonnement, ce qui ne facilite pas leur analyse, ni le choix pour une évaluation des aspects environnementaux, sociaux et territoriaux des projets de valorisation énergétique de la biomasse. Néanmoins, la multiplicité laisse envisager l utilisation, au moins en partie de ces outils et méthodes pour les évaluations des projets «biomasse», sous réserve de les adapter aux spécificités de ces projets. En effet, dans aucun cas il n est mentionné de spécificités pour utiliser les outils recensés dans ce type de projets, même si certains outils (comme PLANETE, désormais DIATERRE, ou DIGES) sont plus directement utilisés du fait des thèmes traités (respectivement bilan énergétique à la ferme et de bilan des émissions de GES d une installation de méthanisation pour PLANETE et DIGES). Par ailleurs, même si beaucoup d entre ces outils ont une approche généraliste, leur mise en œuvre sur des cas divers et variés n est pas toujours possible, car ils ont été conçus et validés uniquement pour une région et/ des types d exploitation/ de productions particulières, ou bien, on manque de référence pour étendre leur application ailleurs (par exemple : Persyst, Arthtur et Merlin, EDEN, etc ). Par ailleurs, dans des projets biomasse énergie où les interactions avec le territoire sont souvent importantes, la régionalisation des impacts, ainsi que la prise en compte de la variabilité spatiale et temporelle pour les évaluations sont des caractéristiques attendue. Cependant, peu d outils et méthodes recensés intègrent effectivement ces aspects. De plus, peu d outils et méthodes prennent en compte les spécificités locales. Les phénomènes avec déterminisme local fort (ex : émissions de N2O) sont rarement traduits, et souvent, des références nationales ou moyennes régionales sont utilisées faute de mieux. De plus, si certains outils se positionnent clairement en tant qu aide à la décision, et utiles à une application directe, ce manque de lien avec le local les dessert et suppose une certaine adaptation dans l optique d une utilisation pour les projets de valorisation énergétique de la biomasse. Les thématiques environnementales sont abordées largement et de manière plus ou moins complètes selon les outils ou méthodes, mais les outils qui permettent une évaluation de la durabilité dans toute ses dimensions ne sont pas nombreux, et si les aspects économiques sont les plus intégrés après l environnement, les aspects territoriaux et sociaux restent très peu voire pas du tout abordés. La question de l intégration des aspects environnementaux, sociaux, économiques et territoriaux dans les projets qui se développent sur la thématique «bioénergies» reste donc entière. 127