Analyses environnementales de deux filières de biomasse herbacée: Résultats et perspectives

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1 Analyses environnementales de deux filières de biomasse herbacée: Résultats et perspectives Colloque final du projet Life Green Pellets 23 septembre - Rennes I. Contexte et objectifs de l'étude "Evaluation environnementale" 1

2 I.1. L'étude "Evaluation multicritère" Evaluation multicritère de 2 filières biocombustibles herbacés qui pourraient s'implanter en Bretagne, tenant compte de critères : Environnementaux Socio-économiques Coûts de production, emplois etc. Techniques Aménagement infrastructures, qualité combustible, maintenance etc. De risques technologiques Liés à la production/stockage de biomasse, au transport de produits etc.... avec pour priorité l'analyse environnementale objet de cette présentation Informations limitées sur les autres critères Résultats associés = premiers éléments de réponse Des résultats destinés à informer les décideurs et le public et à nourrir le débat sur les filières bioénergies. I.2. Méthodologie d'évaluation environnementale : l'acv L'Analyse de Cycle de Vie (ACV) Evaluation environnementale de filière complète d'un produit ou service "du berceau à la tombe" Un périmètre d'analyse exhaustif pour éviter tout transfert de pollution vers une étape amont ou aval d'un impact environnemental vers un autre L'ACV : méthodologie de référence Principes définis dans les normes ISO Méthodologie reprise par réglementations actuelles ou à venir Certification de la durabilité des filières biocarburants, bioénergies.. Etiquetage environnemental des produits 2

3 I.3. Les objectifs classiques d'une ACV Identification des étapes de la filière "produit" dont les impacts sont les plus forts Ecoconception et support aux innovations environnementales Communication avec les Pouvoirs Publics interne / motivation des employés Support au respect des lois, normes et restrictions Détection de risques stratégiques et de problèmes environnementaux Support aux systèmes de management environnemental Amélioration de l image sur la base de considérations écologiques Avantage compétitif du fait de l inclusion d aspects environnementaux mise en œuvre d'étiquetage écologique I.4. Objectifs propres à l'évaluation environnementale Quels bénéfices environnementaux attendre du développement de la valorisation des biocombustibles considérés? Comparaison des impacts environnementaux associés à deux filières complètes de production de chaleur à partir de biocombustibles herbacés versus filières de référence correspondantes installations existantes (production ex-gaz naturel, fioul ou plaquettes bois) quelle hiérarchisation des filières selon le critère environnemental considéré? Analyse détaillée Pour chaque impact considéré, à quelles étapes de la filière sont associées les plus fortes contributions? Paramètres sensibles correspondant? Identification des pistes d'amélioration des performances environnementales des filières biocombustibles à l'étude 3

4 II. Présentation des systèmes étudiés Colloque final du projet Life Green Pellets 23 septembre - Rennes II.1. Les systèmes étudiés: production de chaleur à partir de biomasse herbacée Granulés mixte bois-miscanthus (60%- 40%) Granulés de bois Chaudière 300 KW Mélange résidus de fauche de lande et plaquettes forestières (25% - 75%) Plaquettes forestières Chaudière 1000 KW Fioul domestique (chaudière 1MW) Gaz naturel (chaudière > 100KW) Unité fonctionnelle: 1 MWh de chaleur utile en sortie de chaudière 4

5 II.1. Production de chaleur à partir granulé mixte bois- miscanthus II.3. Production de chaleur à partir de lande et de plaquette forestière 5

6 II.4. Hypothèses principales Miscanthus Produit en Ille et vilaine Apport de lisier et potasse Rendement: 14,5 t/ha / 15ans Sciure humide (Ille et Vilaine) Plaquette bocagère (Ille et Vilaine) Procédé de transformation Séchage et granulation Déchiquetage Installation semblable à la COOPEDOM Electricité et bois énergie (Ille et Vilaine) Transport Hypothèses optimisées: Rayon de 40 km III. Les résultats Colloque final du projet Life Green Pellets 23 septembre - Rennes 6

7 III.1. Energie primaire non renouvelable consommée Mwh consommé/mwh utile 1,2 1,0 0,8 0,6 Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Gaz Naturel Fioul Energie consommée Principal intérêt des biocombustibles: Consommation énergétique 4 fois moins élevée III.1. Energie primaire non renouvelable consommée Mwh consommé/mwh utile 15% 10% 50% 50% Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Transformation Granulation: environ 50% Plaquettes et lande: déchiquetage plus avantageux Production de biomasse herbacée non neutre (mécanisation) 7

8 III.1. Energie primaire non renouvelable consommée Mwh consommé/mwh utile 25% 15% Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Transformation Granulation: environ 50% Plaquettes et lande: déchiquetage plus avantageux Production de biomasse herbacée non neutre (mécanisation) III.2. Emissions potentielles de GES Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Misca nthus- Granulé Gaz Naturel Kg CO2 eq/mwh utile Fioul Emissions potentielles de GES Avantage des biocombustibles 10 fois moins élevées que le fioul ou gaz naturel 8

9 Kg CO2 Eq/Mwh utile III.2. Emissions potentielles de GES 20% % 35% 50% 5 0 Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Transformation Déchiquetage < Granulation Granulé mixte < Granulé bois: pas de séchage du miscanthus Biomasse herbacée: importance de la production Kg CO2 Eq/Mwh utile 40 III.2. Emissions potentielles de GES % 35% 0 Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Transformation Déchiquetage < Granulation Granulé mixte < Granulé bois: pas de séchage du miscanthus Biomasse herbacée: importance de la production 9

10 III.2. Emissions potentielles de GES 9% 10% 0% 15% Diagramme de répartition des émissions potentielles de GES dues à la culture de miscanthus (en % cumulé) 66% 66% des émissions: production de potasse et fumier 9% des émissions GES: rejets de N2O dans l atmosphère 25% dues aux engins agricole + transport Importance de limiter les intrants de la culture III.3. Potentiel d eutrophisation Kg PO4 eq/mwh utile Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Granulé Gaz Naturel Miscanthus- Potentiel d'eutrophisation Fioul Biocombustible > Gaz naturel Seul bois =~ fioul domestique Impact de l épandage des cendres: P qui retourne dans le sol Surestimation de l impact des cendres non prise en compte de la valeur fertilisante Combustion: rejet de NOx Combustibles herbacés fort en azote 10

11 III.3. Potentiel d eutrophisation Kg PO4 eq/mwh utile Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Granulé Gaz Naturel Miscanthus- Fioul Potentiel d'eutrophisation Biocombustible > Gaz naturel Seul bois =~ fioul domestique Impact de l épandage des cendres: P qui retourne dans le sol Surestimation de l impact des cendres non prise en compte de la valeur fertilisante Combustion: rejet de NOx Combustibles herbacés fort en azote III.3. Potentiel d eutrophisation Kg PO4 eq/mwh utile 30% 50% 35% 30% Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Granulé Gaz Naturel Miscanthus- Fioul Potentiel d'eutrophisation Biocombustible > Gaz naturel Seul bois =~ fioul domestique Impact de l épandage des cendres: P qui retourne dans le sol Surestimation de l impact des cendres non prise en compte de la valeur fertilisante Combustion: rejet de NOx Combustibles herbacés fort en azote 11

12 III.3. Potentiel d eutrophisation Kg PO4 eq/mwh utile Plaquette de bois Résidus de lande 10% Granulé Granulé Gaz Naturel Miscanthus- Potentiel d'eutrophisation Fioul Biocombustible > Gaz naturel Seul bois < fioul domestique Impact de l épandage des cendres: P qui retourne dans le sol Surestimation de l impact des cendres non prise en compte de la valeur fertilisante Combustion: rejet de NOx Combustibles herbacés fort en azote III.3. Potentiel d eutrophisation 6% 0% 65% 11% 18% Diagramme de répartition du potentiel d eutrophisation du à la culture de miscanthus (en % cumulés) Rejets de la culture: 65% Nitrate (lessivage) Production d engrais et pesticide: 18% (potasse) Mécanisation et transport: 17% Importance de limiter la fertilisation, bien connaître les besoins de la plante + limiter les distances 12

13 III.4. Potentiel d acidification Kg SO2 eq/mwh utile 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Gaz Naturel Fioul Potentiel d'acidification Biocombustible > Gaz naturel Résidus de lande > Fioul domestique Combustion: principal contribution Près de 85% pour les landes 70% pour le miscanthus et plaquette 50% pour le granulé bois Principalement NOx (80%) et SO2 (20%) III.4. Potentiel d acidification 1,0 0,9 Kg SO2 eq/mwh utile 0,8 0,7 0,6 0,5 70% 85% 70% 50% Plaquette de bois Résidus de lande Granulé Miscanthus- Granulé Gaz Naturel Fioul Potentiel d'acidification Biocombustible > Gaz naturel Résidus de lande > Fioul domestique Combustion: principal contribution Près de 85% pour les landes 70% pour le miscanthus et plaquette 50% pour le granulé bois Principalement NOx (80%) et SO2 (20%) 13

14 IV. Premières conclusions et perspectives Colloque final du projet Life Green Pellets 23 septembre - Rennes IV.1. Ecart relatif par rapport au scénario Gaz Naturel Consommation d énergie Emissions potentielle de GES Potentiel d eutrophisation Potentiel d acidification Granulé bois Granulé bois - miscanthus Lande Plaquette - impact additionnel (préjudiciable) - impact moins fort (bénéfice) 14

15 IV.2. Ecart relatif par rapport au scénario Fioul domestique Granulé bois Granulé bois - miscanthus Lande Plaquette Consommation d énergie Emissions potentielle de GES Potentiel d eutrophisation = Potentiel d acidification - impact additionnel (préjudiciable) - impact moins fort (bénéfice) IV.3. Conclusion: Paramètres sensibles de la biomasse herbacée Potentiel d émissions de GES et Energie Mécanisation nécessaire pour la biomasse herbacée Granulation N (%MS) S (mg/kg) PCI (j/g) Granulé bois < Granulé boismiscanthus Lande Plaquette forestière Potentiel d Acidification et d eutrophisation Biomasse herbacée riche en N et S PCI lande < PCI granulé 15

16 IV.4. Conclusion: Leviers d améliorations Réduction des GES et Energie Optimiser l utilisation du matériel agricole et les distances de transport Réduction du potentiel d acidification et eutrophisation Limiter l impact de la combustion: bien gérer les NOx Utilisation de chaudière grosse puissance + filtre Bien maîtriser la chaudière et les paramètres de combustion Miscanthus: adapter les intrants au besoin de la culture Manque de recul sur la culture -> meilleure connaissance de la culture d ici quelques année (?) Mais la hiérarchisation des filières ne changera pas IV.5. Conclusion: Atouts et limites de la méthode Points forts de la méthode: Analyse ACV: impacts sur différentes échelles Mise en évidence des paramètres sensibles de la biomasse herbacée et des leviers d amélioration Limites de la méthode Inventaire très détaillé Incertitudes Miscanthus : données difficilement disponibles Manque de recul Gaz naturel et Fioul: Choix de process issus d une base de données de référence et comparés à des études existantes 16

17 Merci de votre attention 17