Biomasse et bioénergies : l’énergie du vivant

La bioénergie est utilisée par l’Homme depuis la bagatelle de 450 000 années environ, soit depuis la domestication du feu ! Elle désigne l’énergie obtenue à partir de matières organiques, d’origines végétales ou animales, formant ce que l’on appelle la biomasse. En somme, elle est constituée de toutes les matières biodégradables existant naturellement sur la planète ou étant générées par l’industrie.

La biomasse est-elle naturelle ou renouvelable ?

La biomasse est une source d’énergie naturelle. Attention cependant à ne pas se mélanger les pinceaux : pour être considérée comme une énergie renouvelable, la consommation de biomasse pour produire de l’énergie doit être au moins égale à sa régénération : brûler une forêt entière pour produire de la chaleur ou de l’électricité ne peut être considéré comme de l’énergie renouvelable si son équivalent ne repousse jamais.

Le bois représente d’ailleurs à lui seul près de la moitié des énergies renouvelables produites en France. Mais les forêts sont-elles assez grandes ? Ne risquent-elles pas de souffrir d’une surexploitation ?

Les forêts jouent un rôle de premier plan dans la régulation du climat en absorbant le dioxyde de carbone (CO₂) tout en rejetant de l’oxygène (O₂). Elles participent également au maintien des sols, à la richesse de la biodiversité et à la bonne santé des territoires en règle générale. Tandis que la situation mondiale des forêts reste critique, des études montrent que la forêt française n’a cessé de grandir depuis 150 ans. Chaque année, on ne récolte que 60 % de ce qui pousse, ce qui représente une collecte inférieure à la production biologique des forêts.

Une énergie neutre en carbone ?

La combustion de la biomasse, des végétaux par exemple, émet du CO₂. Mais le carbone rejeté équivaut normalement à celui qui a été absorbé lors de leur croissance. Bien gérée, la production de bioénergies est donc la plus susceptible d’être neutre en carbone.

Biomasse : au cœur de l’économie circulaire

Les bioénergies sont une externalité extrêmement positive de l’usage fait de nos déchets industriels, agricoles et collectifs, en particulier lorsque la biomasse utilisée est issue de manière directe ou indirecte de nos activités. Elles permettent de revaloriser des déchets qui auraient pu représenter une source de pollution supplémentaire, tout en venant remplacer d’autres sources d’énergies potentiellement polluantes (énergies fossiles…). Au lieu de cela, ces déchets deviennent une ressource, ce qui s’inscrit pleinement dans le cadre de l’économie circulaire.

L’énergie biomasse, comment ça marche ?

Tout ce qui brûle est source de chaleur. Mais la biomasse, à travers cette production de chaleur, peut aussi devenir source d’électricité : le principe permettant de produire de la chaleur et de l’électricité via la même source d’énergie s’appelle la cogénération.

Plusieurs méthodes d’exploitation de la biomasse permettent de produire de l’énergie.

La combustion

La matière organique peut dégager de l’énergie par combustion directe (par exemple, le bois issu de la forêt) ou à la suite d’une transformation (tels que certains déchets industriels et agricoles). La chaleur ainsi produite chauffe un circuit d’eau dont la vapeur actionne une turbine, ce qui crée de l’électricité. C’est de loin la méthode la plus employée pour alimenter en énergie les bâtiments collectifs et les habitations individuelles.

Un exemple répandu d’usage de biomasse chez les particuliers est bien entendu la présence d’un poêle à bois ou à granulés ! À noter que les granulés, issus de l’industrie du bois, permettent de valoriser utilement tous les résidus de bois qu’elles produisent.

Deux principales sortes de centrales produisent de l’énergie par combustion de biomasse :

1. Les chaufferies bois

Ce sont des installations dédiées à la production de chaleur et d’électricité grâce à la biomasse. Comme leur nom l’indique, elles ne brûlent que du bois, dont les fumées sont évacuées dans des réseaux de canalisations enterrées qui filtrent les particules en amont puis distribuent la chaleur là où on le souhaite ou vers une turbine qui produira du courant électrique.

2. Les usines d’incinération de déchets

Nos déchets représentent une source très importante d’énergie lorsqu’ils sont incinérés. La technique de l’incinération est intéressante sur plusieurs points :

• L’incinération des déchets permet de réduire de 90 % le volume des déchets.
• Le stockage des déchets produit du méthane lors de la dégradation des déchets organiques sans oxygène. C’est un puissant gaz à effet de serre. L’incinération réduit donc l’impact des déchets sur la couche d’ozone.

La gazéification

La biomasse solide est transformée en gaz combustibles (pouvant être brûlés) qui viendront alimenter un moteur à combustion.

La pyrolyse

La matière organique est ici décomposée sous l’action d’une chaleur intense en un matériaux pouvant servir de combustible : c’est ainsi que l’on obtient, par exemple, le charbon de bois ou le charbon végétal.

La méthanisation

On transforme la matière organique grâce à l’action de micro-organiques qui, en la digérant, vont produire du biogaz. Cette technique est utilisée par les exploitations agricoles, les entreprises ou les collectivités qui peuvent ainsi recycler leurs déchets organiques.

Les biocarburants

La biomasse peut aussi être valorisée et transformée en biocarburants de première, deuxième ou troisième génération. L’éthanol et le biodiesel en font partie.

Les huiles de colza, de tournesol, de soja ou de palme peuvent être extraites et modifiées grâce à des réactions chimiques pour donner naissance au biodiesel, que l’on incorpore au gazole. Quant au sucre des betteraves, de la canne ou des céréales, il permet de fabriquer l’éthanol, que l’on incorpore à l’essence.

La première génération de biocarburants fut créée à partir des graines des végétaux cultivés. Une forte controverse y fut associée, car elle entrait en concurrence avec la production alimentaire et ses procédés industriels de production n’étaient, qui plus est, pas neutres en émission de CO₂.

La deuxième génération a tenté de résoudre ce problème en utilisant cette fois des résidus non alimentaires des cultures. Enfin, la troisième génération de biocarburants mise sur la production d’hydrogène par des micro-organismes qui digèrent la biomasse ou sur la production d’huile via la culture de microalgues.

Cette dernière piste est particulièrement prometteuse, les microalgues étant de grandes consommatrices de CO₂ tout au long de leur croissance et du processus qui leur permet de produire la fameuse huile. Leur rendement serait de plus, à surface égale, 30 fois supérieur à celui du colza !

La biomasse peut-elle remplacer le pétrole ?

Si les biocarburants sont étudiés avec autant d’attention, c’est aussi et surtout pour affranchir nos sociétés de leur dépendance au pétrole.

Le pétrole est la matière première qui compose à peu près tout ce que l’on invente, fabrique et utilise, ce qui fait de lui le champion toutes catégories de l’industrie chimique. Il réussit cette prouesse en partie grâce à l’isobutène, élément issu du pétrole, incontournable et essentiel aux industries pétrochimiques. L’isobutène peut en effet être transformé en essence, kérosène, composants cosmétiques, plastiques. Or, sa conception a déjà été rendue possible à partir de sucre de betterave.

Le BioGNV est un autre exemple d’alternative. Ce gaz pour véhicule provient non pas de pétrole, comme c’est le cas pour le GPL, mais de méthane, qui peut être généré grâce à la méthanisation de biomasse. Le Biobutanol issu de la paille est lui aussi à l’étude pour remplacer le pétrole dans les futurs réservoirs de nos véhicules.