Production de la biomasse végétale

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1 4 Production de la biomasse végétale 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

2 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 1

3 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. 2

4 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. 3

5 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 4

6 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 5

7 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 ) 6

8 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 7

9 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 8

10 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 9

11 LE SORGHO FIBRE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX 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 CONTRAINTES PRINCIPALES 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 10

12 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 11

13 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 12

14 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 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 FEVRIER de l année suivant l implantation Broyage de la culture en fin de 1 ère année AVRIL Reprise de végétation Possibilité de récolte «en vert» à l automne JB/CDA27 7 à 25 t MS /ha selon les conditions d implantation 13

15 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 14

16 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 15

17 LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (2/3) Cycle du switchgrass a b c d 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 10 à 20 ans f a-d-e-g = BD/CRACA ; b-f = JB/CDA 27 ; c = ED/CRAP e Récolte 16

18 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 17

19 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 CDA60 18

20 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 19

21 APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (1/2) Ensilage 4. Production de la biomasse végétale Récolte «en sec» en sortie d hiver (70 85 % MS) pour la combustion ou les agro-matériaux Stockage en vrac : en tas ou en boudin Combiné ensilage (brins longs) / pressage Stockage en ballot 20

22 APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (2/2) Récolte «en sec» en sortie d hiver (70 85 % MS) - suite Fauchage puis pressage pour la combustion ou les agro-matériaux 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. 21

23 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 22