Bois énergie : évaluation environnementale 1) Biomasse, bois énergie : Un bilan positif sans conséquence sur l'effet de serre A la différence des combustibles fossiles (gaz, fioul, charbon, tourbe), le dioxyde de carbone (CO 2 ) produit par la combustion de biomasse végétale 1, est sans conséquence sur l'effet de serre. La combustion de bois/paille et autre biomasse, outre qu elle fournit une énergie renouvelable importante (10 Mtep/an en France) ne fait en effet que restituer dans l'atmosphère une masse de carbone qui s'y trouvait précédemment avant d'être captée par la photosynthèse. On retire en outre de la valorisation énergétique de la biomasse des bénéfices nets, grâce à l'exploitation forestière raisonnée. Ainsi, avec la gestion durable du patrimoine forestier européen, l'accroissement des surfaces et des volumes de forêts (+ 4,4 % en Europe en 10 ans) permet à la biomasse forestière en développement de capter plus de CO 2 qu'elle n'en émet. La prise en compte de ces éléments conforte les composantes du programme bois énergie : indépendance énergétique, emploi, préservation des gisements fossiles, développement économique local, entretien des espaces ruraux et forestiers, valorisation des sous-produits du bois non triturables, renforcement du tissu industriel (la filière bois dans son ensemble et l'industrie manufacturière (foyers fermés, poêles, chaudières)). 2) Bilan énergétique et effet de serre (ACV) Exemple de la filière du chauffage résidentiel (source ADEME) : Bilan énergétique global (2) 1 tep fossile consommée fournit X tep utiles Filières EnR bois Filières fossiles Bûches Plaquettes Granulés Gaz Fioul Electricité 13,8 15,7 6,2 0,88 0,82 0,35 Bilan effet de serre (IPCC 10 ans) g eqco 2 / kwh 15 17 16 222 466 136 g eqco 2 / MJ 4 5 4 62 129 38 Rendements : bûches =68 % ; plaquettes = 75% ; granulés = 80%, gaz et fioul = 90 %, électricité = 100% 1 Le terme de biomasse désigne l ensemble des produits organiques de l activité biologique, y compris les déchets organiques. 2 ACV dont le périmètre va de la «pépinière» à la «cendre». 1
3) Emissions de polluants provenant de la combustion du bois Même s il est admis, aujourd hui que le CO2 dégagé par la combustion du bois est neutre au regard de l accroissement des gaz à effet de serre, plusieurs études mettent en évidence l impact environnemental de la combustion du bois notamment dans certains environnements (concentration dans les bourgs et villes encaissés par exemples). Une combustion mal maîtrisée, un combustible impropre à la combustion (humide, sales) ou une utilisation inadaptée de l appareil peut entraîner des émissions de poussières, d imbrûlés gazeux (CO, HAP, COV, ). Ces émissions vont se concrétiser pour l utilisateur ou le maître d ouvrage par un encrassement de son équipement et par une perte de performance et pour l environnement par une pollution de proximité (nuisances de voisinage, ) Une combustion propre et performante est donc un impératif pour l environnement (limiter les émissions) mais aussi un atout pour l utilisateur (réduire les consommations, améliorer l autonomie et le confort d utilisation). Les émissions de polluants sont donc réelles mais globalement faibles, en quantités maîtrisables et acceptables pour l environnement par comparaison avec les bilans résultant de l utilisation de combustibles fossiles. 4) Les engagements de la France La France doit assumer à des engagements internationaux (Respect des plafonds d'émissions en SO 2, NOx, COV et NH 3, protocoles d'aarhus limitant les émissions de dioxines et de HAP et Protocole de Kyoto qui définit des engagements afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre). Le bilan des émissions de polluants liées à la combustion du bois dans les secteurs domestique, collectif, tertiaire et industriel en Europe sont désormais mieux connus (même si les études sont encore indispensables) Bilan des émissions polluantes en France (source CITEPA) Emissions annuelles avec les facteurs d émissions réévalués Combustion du bois dans le résidentiel Combustion du bois dans l industrie et le chauffage collectif Emissions totales de la combustion du bois Emissions totales en France Part du bois en proportion des émissions totales en France (en %) SO 2 NOx CO COVNM CH 4 HAP dioxines TSP kt kt kt kt kt t g kt 6,1 15,3 1967,9 466,7 154,6 101,0 30,7 109,9 0,8 3,4 5,5 0,1 0,1 0,2 0,9 1,9 6,9 18,8 1973,4 466,8 154,7 101,2 31,5 111,7 664,8 1435,0 7062,2 2353,7 2999,6 263,5 516,6 1635,2 1,0 1,3 27,9 19,8 5,2 38,4 6,1 6,8 2
Les nouveaux facteurs d émissions déterminés par le CITEPA, permettent de mieux quantifier les émissions de polluants mais ils restent perfectibles : La part des cheminées ouvertes, dans le bilan énergétique est faible, est très mal connue (20 % des consommations de bois, un «rendement» très faible : < 10 %) ; Le vieillissement et l état du parc est mal apprécié ; Son renouvellement est lent (285 000 ventes annuelles pour un parc de 6,8 millions d appareils pour 6 millions de familles) ; Plusieurs incohérences et manques d informations sur le parc existant et son usage subsistent Pour les secteurs collectif, tertiaire et industriel, l'ademe a réalisé des campagnes de mesures à l'émission de chaudières automatiques au cours des derniers hivers afin d'enrichir la connaissance liée à la combustion du bois. Les résultats montrent que les émissions respectent les seuils réglementaires en vigueur. Afin d'enrichir la base de données, notamment sur les NOx et le CO, ces campagnes de mesures seront poursuivies. La part de ce secteur collectif et industriel reste cependant faible (1,3 Mtep/an) malgré une croissance continue. Pour le secteur résidentiel (8,5 Mtep/an), les paramètres influençant les émissions liées à la combustion du bois sont nombreux (rendement, qualité du bois brûlé, taux d'humidité, technologie, allure de fonctionnement, vétusté...). La diversité de composition du parc d'appareils de chauffage au bois (chaudières, cuisinières, poêles, inserts, foyers fermés, foyers ouverts, ), son faible renouvellement et le comportement des utilisateurs rendent très incertaine la précision des facteurs d'émissions. Enfin, pour réellement quantifier les émissions nettes dues à la combustion du bois, il faudrait aussi mesurer l influence des émissions dues au brûlage à l air libre en forêt/bocage/jardins ou a la décomposition naturelle de la biomasse en l absence de valorisation énergétique. S abstenir d exploiter la forêt, de collecter les sous-produits industriels non triturables et les emballages en bois pour le chauffage, aurait en tout état de cause des conséquences graves pour l économie nationale et l emploi ( la sylviculture, l exploitation forestière, la scierie, la menuiserie, la papeterie ) mais aussi pour l environnement et la santé des forêts (vieillissement, dépérissement, décomposition des arbres morts, brûlages, ) 5) EN RESUME Ce qui pose peu ou pas de problèmes avec le bois-énergie : SO2, NOx, NH3, O3, CO2, CH4, N2O, CFC, HFC, PFC, SF6, dioxines et poussières, SO 2 (Dioxyde de soufre) : la part calculée est passée après étude avec le CITEPA et l INERIS de 0,3 à 1 %.Elle reste très faible ; NOx (Oxyde d azote) : la part calculée est passée de 13,1 à 1,3 %.Elle devient négligeable ; DIOX (Dioxines) : la part est passée de 15 à 6,1 %; avec une forte tendance à la baisse ; CH4 (Méthane) : la part est passée de 4,2 à 5,2 % ; une tendance à la baisse est prévue ; TSP (Particules de poussières en suspension ) : la part est passée de 7,7 à 6,8 %.; avec une forte tendance à la baisse; 3
Ce qui pose problèmes avec le bois HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques dont le Benzène) : la part a été divisée par 2 après étude avec le CITEPA et l INERIS ; (Tendance à la baisse) ; CO (Monoxyde de carbone) : la part est passée de 23,8 à 27,9 %; Elle est en baisse constante et va continuer de baisser à l avenir ; COVNM (Composés Organiques Volatiles Non Méthaniques) : la part est passée de 9 à 19,8 % après étude avec la CITEPA et l INERIS. Elle va baisser à l avenir ; Et pour la part bois (dans les émissions) : La part du chauffage domestique est prépondérante : > 99 % La part du chauffage industriel et collectif/tertiaire est très faible: < 0,5 % (malgré une contribution énergétique de plus de 10 % au secteur bois énergie) 6) Les paramètres influençant les émissions A partir de données bibliographiques récentes, les facteurs d émissions suivants ont été proposé pour la combustion du bois dans les foyers domestiques (sources CITEPA et ADEME) : CO NOx COVNM CH 4 TSP SO 2 HAP Dioxines Facteur d émissions g/gj g/gj g/gj g/gj g/gj g/gj g/gj ng I- TEQ/GJ Cheminées ouvertes 7000? 50 1700? 565 750 20 0,284 100 Poêles et cuisinières anciennes 7000 50 1600 530 310 20 0,602 100 Poêles et cuisinières modernes < 4000 50 <800 < 250 <170 20 < 0,1 100 Foyers fermés anciens 6000 50 1600 530 310 20 0,224 100 Foyers fermés modernes <4000 50 <800 <250 <170 20 <0,1 100 Chaudières anciennes 7000 50 1600 530 250 20 0,055 100 Chaudières modernes (classe 1) <3200 50 <400 <130 <34 20 <0,034 100 Chaudières certifiée classe 3 <950 50 <40 <130 <20 20 <0,034 100 Globalement, les équipements modernes et actuels émettront 2 fois moins de polluants que les modèles anciens du parc existant. Au delà des données moyennes utilisées, il s avère que les émissions liées à la combustion du bois sont largement variables, comme le montrent les essais réalisés par l INERIS et la revue bibliographique du CITEPA. 4
a) Combustion incomplète L analyse détaillée des émissions montre tout d abord que les émissions des grandes familles de polluants - COVT, HAP,CH 4 poussières sont directement corrélées au taux de CO. Globalement, ces émissions sont donc liées à une combustion incomplète (bois humide, défaut d air, combustion lente, température trop basse ), le taux de CO produit agissant comme un indicateur de mauvaise combustion. Les émissions de poussières, dioxines sont directement corrélées à la qualité du bois brûlé et au comportement de l utilisateur (bois sales, poussiéreux, brûlage de détritus, ). b) autres Paramètres influents Ce constat rejoint l analyse plus fine des paramètres influençant les facteurs d émissions, par exemple : Paramètre influençant les émissions de polluants 1 Allure de fonctionnement (allure nominale vs allure réduite) 2 Essence du bois (feuillus vs résineux) 2 Humidité (bois sec vs bois humide) 4 Marche de fonctionnement (périodicité de charge du combustible) Exemples de variations observées Emissions de particules (INERIS) : - allure nominale : 0,8 g/kg - allure réduite : 2,9 g/kg - Emissions de HAP (INERIS) : - hêtre : 4,8 mg/kg - sapin : 7,2 mg/kg Emissions de COV : - humidité x 2 émissions x 2 à x 4 Emissions de particules (INERIS) : - 1 chargement (norme) : 2,3 g/kg - chargement régulier : 1,4 g/kg Recommandations Proscrire le surdimensionnement et limiter le ralenti continu Les Français consomment du feuillu à plus de 90 %. Brûler du bois sec stocké depuis 1 an au moins Les prochaines normes européennes sont établies sur le chargement régulier c) Autres éléments Outre les facteurs ci-dessus qui sont les paramètres principalement étudiés dans les campagnes de mesures, on peut noter également l influence : - du rendement de l appareil, qui agit directement sur le taux d émissions rapporté à l énergie utile fournie, - de la qualité du combustible et de sa propreté : un combustible terreux engendre des émissions plus élevées de métaux, de poussières - des conditions particulières d intégration de l appareil : dimensionnement, présence d un cône de sortie des fumées, isolation du tube de fumée 5
e) Limites de l analyse Il est à noter enfin la difficulté de disposer de facteurs d émission utilisables comme valeurs inconditionnelles de référence. L analyse des données bibliographiques et les essais en laboratoire font apparaître une dispersion marquée des différents facteurs d émission inhérente à la combustion du bois. Deux raisons expliquent cette dispersion : le nombre élevé de paramètres influents (ne serait-ce que la caractérisation du combustible), la rare reproductibilité des résultats d essais, liée au caractère aléatoire des phénomènes de formation de certains polluants. 7) Conclusion Une combustion propre et performante est un impératif pour l environnement (limiter les émissions) mais aussi un atout pour l utilisateur (réduire les consommations, améliorer l autonomie et le confort d utilisation). Les émissions de polluants sont réelles, faibles pour certains polluants, en quantités maîtrisables et en diminution pour les plus importantes. Elles doivent en tout état de cause être comparées à celles résultant de combustibles fossiles. La combustion du bois et les émissions dans le résidentiel sont nettement améliorables. Les clés de la réussite : C est le renouvellement du parc ancien (en moyenne âgé + de 15 ans) qu il faut accélérer sans mettre en péril l industrie manufacturière Française de foyers fermés, poêles, chaudières (plusieurs milliers d emplois - 230 M de CA/an entreprises fortement tournées vers l export) et en mettant en place une réglementation progressive accompagnée d une communication de sensibilisation. Il convient d envisager ces évolutions réglementaires dans le temps pour développer des connaissances, pour que les manufacturiers adaptent leurs produits, pour renouveler le parc. Des moyens pour engager des actions de sensibilisations, et poursuivre les travaux de recherche et développement sont nécessaires. 6