Définition de la biomasse

La biomasse est l’ensemble de la matière organique non fossile d’origine végétale et animale ainsi que ses produits de transformation et de dégradation (les déchets organiques). Le concept de biomasse sous-entend que la matière est utilisée à des fins énergétiques (car elle contient du carbone et de l’hydrogène) ou agronomiques.

Pendant des millénaires, la biomasse était la source principale d’énergie des hommes et elle est encore très utilisée dans certains pays.

La production de biomasse est divisée en huit catégories d’après l’échelle établie par Hoogwijk et al. :
•biomasse produite par le surplus des terres agricoles, non utilisées pour l’alimentation humaine ou animale : cultures énergétiques,
•biomasse produite par le déboisement (entretien de forêt) ou le nettoyage de terre agricoles,
•résidus agricoles issus des cultures des céréales, vignes, vergers, oliviers, fruits et légumes,... et résidus de l’agroalimentaire,
•résidus forestiers issus de la sylviculture et de la transformation du bois,
•résidus agricoles issus de l’élevage (fumier, lisier, litières...),
•déchets organiques des ménages (fraction fermentescible des ordures ménagères (FFOM), papiers, cartons, déchets verts),
•biomasse directement utilisée à des fins non alimentaires (bois pour le papier),
•déchets organiques des déchets industriels banals (papiers, cartons, bois, déchets putrescibles).

Pour résumer, les sources de biomasse se subdivisent en trois catégories : forestière, agroalimentaire et urbaine.
Certains distinguent la biomasse sèche de la biomasse humide :
•biomasse sèche comprenant les divers déchets ligneux et sont appelés « bois-énergie »,
•biomasse humide comprenant les déchets organiques d’origine agricole, agroalimentaire et urbaine et pouvant être transformée en engrais ou amendements organiques (matières fertilisantes qui enrichissent le sol en matières organiques).

Ainsi, la biomasse peut être considérée comme un combustible et être utilisée dans plusieurs secteurs pour satisfaire les besoins énergétiques (production d’électricité et de chaleur). Elle peut également servir à la production de carburant pour les automobiles.
Un autre secteur en plein expansion est celui des biomatériaux, notamment des matériaux plastiques (emballage, bâtiment, transport...).

Gisement de biomasse

Les gisements de carboné végétal sont nombreux et variés, permettant à tous les pays souhaitant remplacer le pétrole d’investir vers ces ressources. On peut schématiquement distinguer trois sources de biomasse : les cultures, le bois et les déchets.

L’idée d’utiliser la biomasse à des fins énergétiques, agronomiques et industrielles ne peut se concrétiser que si les besoins (nature, caractéristiques, évolution), les ressources (nature, volumes disponibles, caractéristiques, qualité, lieu…) et les moyens technologiques associés (cogénération, pyrolyse, gazéification, digestion anaérobie…) sont bien identifiés.
Beaucoup pensent que la biomasse a un potentiel considérable mais qu’elle est un gisement encore sous-exploité, notamment en France.

Bois

Pour la France métropolitaine, il semble que la biomasse agricole et forestière constitue le gisement énergétique le plus prometteur pour les années à venir : les ressources sont abondantes et relativement bien réparties sur le territoire.
Ainsi, avec 15 millions d’hectares, la forêt française, qui occupe déjà 27 % du territoire, est en croissance continue chaque année (entre 30 000 à 80 000 ha par an). La biomasse forestière représente environ 90 millions de mètres cubes de bois par an. Mais selon les estimations, entre le tiers et la moitié de l’accroissement annuel de la biomasse forestière n’est pas valorisé actuellement : la déforestation du sol français n’est donc pas prête de se produire. Cette biomasse lignocellulosique pourrait fournir 15 % de la consommation actuelle d’énergie primaire, soit 30 millions de tonne équivalent pétrole par an.

Les déchets de l’agroforesterie et les sous-produits de l’industrie du bois (sciures, écorces, branches) sont aussi des ressources accessibles et peu coûteuses dont il faudra organiser les filières. On estime à 45 millions de tonnes les déchets de sylviculture.

Cultures

Le potentiel de l’agriculture est lui aussi considérable : les déchets d’élevage, les sous-produits agricoles (pailles de céréales, tiges de maïs, sarments de vigne…), mais surtout les cultures dédiées à au développement durable sont des exemples de biomasse agricole disponible. Des changements dans la gestion de ce secteur sont en train de se mettre en place pour favoriser des cultures dites à courte rotation (à croissance rapide) et des plantes qui fournissent un bon rendement énergétique.

La valorisation énergétique des cultures peut concerner :
• soit la plante entière (cultures dédiées),
• soit les parties récoltées (grains, tubercules),
• soit les résidus de récolte comme co-produit de cultures à vocation alimentaire.

La biomasse peut alors être divisée en catégories selon la nature des ressources utilisées et les produits obtenus :
• Biomasse lignocellulosique (bois, pailles, tiges, cultures dédiées...),
• Biomasse alcooligène (betterave, blé, maïs...),
• Oléagineux (colza, soja, tournesol...).

De plus, les taillis (peuplement forestier composés d’arbres issus de rejets de souche) à courte rotation (TCR) constituent une voie intermédiaire entre agriculture et sylviculture : ce sont des cultures arboricoles à productivité rapide (saule, peuplier) conduites comme des cultures énergétiques pérennes (cultures en place sur une même parcelle pendant au moins 5 ans) qui permettent des coupes fréquentes (environ tous les 3 ans) et qui ont une durée de vie de 20 à 30 ans.

Selon les estimations, 15 % de la superficie de la France seraient disponibles pour un potentiel de 40 millions de tonne équivalent pétrole pour 8 millions d’hectares cultivées. Il faudrait aussi tirer profit de la surface agricole inutilisée pour les productions alimentaires, en y cultivant des plantations énergétiques nouvelles ou actuelles, herbacées ou lignocellulosiques, selon le type de terrain et le climat.
De plus, on estime à 55 millions de tonnes de déchets des cultures et à 250 millions de tonnes par an de déchets agricoles organiques (lisiers, fumiers, fientes) en France.

Il est important d’améliorer le rendement et la qualité du tri pour mieux assurer la valorisation de la biomasse qui, en fin de cycle, revient sous forme de déchets (bois, papiers, cartons...).

Ainsi, les agriculteurs et les forestiers deviendraient les producteurs d’énergie de l’avenir.

Déchets

Cette catégorie regroupe la fraction fermentescible des déchets ménagers, urbains et industriels, ainsi que les déjections animales.

Nous pouvons citer les déchets verts des particuliers et des collectivités qui s’élèvent de 80 à 200 kg par an et par habitant.

Les déchets organiques alimentaires représentent 30 % de la poubelle classique dans notre société industrialisée, soit 120 kg par an par habitant.
Les industries agroalimentaires émettent des déchets (sang, marc, pâtes, graisses, cuirs, légumes et fruits…) qui représentent 43 millions de tonnes par an en France.
Il existe également un gisement de biomasse constituée de déchets organiques issus de l’activité industrielle en papeterie, pour la filière textile et en chimie.

Les boues d’épuration produites par les stations de traitement d’eaux usées représentent 850 000 tonnes par an de matière sèche en France.

Valorisation de la biomasse

On distingue dans la valorisation de la biomasse :

- les bioénergies (biocarburants, biocombustibles) qui visent à remplacer les carburants d’origine fossile ou à produire de la chaleur et de l’électricité,
- les bioproduits, sous lesquels sont regroupés les agro-matériaux (biopolymères, fibres, matériaux de construction…) et les produits issus de la « chimie du végétal » ( tensioactifs, lubrifiants, solvants…).

Ces thèmes sont abordés dans des articles spécialement dédiés.

Remarque : Une tonne équivalent pétrole vaut 41,8. 10⁹ J, soit 41,8 GJ.