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Biomasse Centrale à biomasse en France (©photo) SOMMAIRE Définition Fonctionnem

Biomasse Centrale à biomasse en France (©photo) SOMMAIRE Définition Fonctionnement Enjeux Acteurs majeurs Unités et chiffres clés Zone d'application PasséAu Futur Le saviez-vous ? Définition et catégories La biomasse désigne l’ensemble des matières organiques pouvant se transformer en énergie. On entend par matière organique aussi bien les matières d’origine végétale (résidus alimentaires, bois, feuilles) que celles d’origine animale (cadavres d’animaux, êtres vivants du sol). Il existe trois formes de biomasse présentant des caractéristiques physiques très variées : x les solides (ex : paille, copeaux, bûches) ; x les liquides (ex : huiles végétales, bioalcools) ; x les gazeux (ex : biogaz). La biomasse est une réserve d'énergie considérable née de l’action du soleil grâce à la photosynthèse. Elle existe sous forme de carbone organique. Sa valorisation se fait par des procédés spécifiques selon le type de constituant. La biomasse n'est considérée comme une source d'énergie renouvelable que si sa régénération est au moins égale à sa consommation. Ainsi, par exemple, l’utilisation du bois ne doit pas conduire à une diminution du nombre d’arbres. Fonctionnement technique ou scientifique La valorisation énergétique de la biomasse peut produire trois formes d'énergie utile, en fonction du type de biomasse et des techniques mises en œuvre : x de la chaleur ; x de l'électricité ; x une force motrice de déplacement. On distingue trois procédés de valorisation de la biomasse : la voie sèche, la voie humide et la production de biocarburants. La voie sèche La voie sèche est principalement constituée par la filière thermochimique, qui regroupe les technologies de la combustion, de la gazéification et de la pyrolyse : x la combustion produit de la chaleur par l'oxydation complète du combustible, en général en présence d'un excès d'air. L'eau chaude ou la vapeur ainsi obtenues sont utilisées dans les procédés industriels ou dans les réseaux de chauffage urbain. La vapeur peut également être envoyée dans une turbine ou un moteur à vapeur pour la production d'énergie mécanique ou, surtout, d'électricité. La production combinée de chaleur et d'électricité est appelée cogénération ; x la gazéification de la biomasse solide est réalisée dans un réacteur spécifique, le gazogène. Elle consiste en une réaction entre le carbone issu de la biomasse et des gaz réactants (la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone). Le résultat est la transformation complète de la matière solide, hormis les cendres, en un gaz combustible composé d’hydrogène et d’oxyde de carbone. Ce gaz, après épuration et filtration, est brûlé dans un moteur à combustion pour la production d'énergie mécanique ou d'électricité. La cogénération est également possible avec la technique de gazéification ; x la pyrolyse est la décomposition de la matière carbonée sous l’action de la chaleur. Elle conduit à la production d'un solide, le charbon de bois ou le charbon végétal, d'un liquide, l'huile pyrolytique, et d'un gaz combustible. Une variante de la pyrolyse, la thermolyse, est développée actuellement pour le traitement des déchets organiques ménagers ou des biomasses contaminées. La voie humide La principale filière de cette voie est la méthanisation. Il s’agit d’un procédé basé sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique. Elle s’opère dans un digesteur chauffé et sans oxygène (réaction en milieu anaérobie). Ce procédé permet de produire : x le biogaz qui est le produit de la digestion anaérobie des matériaux organiques ; x le digestat qui est le produit résidu de la méthanisation, composé de matière organique non biodégradable. La production de biocarburants Les biocarburants sont des carburants liquides ou gazeux créés à partir d’une réaction : x entre l’huile (colza, tournesol) et l’alcool dans le cas du biodiesel ; x à partir d’un mélange de sucre fermenté et d’essence dans le cas du bioéthanol . Il existe 3 générations de biocarburants : x 1ère génération : biocarburants créés à partir des graines ; x 2e génération : biocarburants créés à partir des résidus non alimentaires des cultures (paille, tiges, bois) ; x 3e génération : biocarburants créés à partir d’hydrogène produit par des micro-organismes ou à partir d’huile produite par des microalgues. Les biocarburants de 2e et 3e génération ont entre autres pour vertu de ne pas « occuper » un territoire agricole en compétition avec la production d’aliments pour l’homme. Leur maturité industrielle, tout particulièrement pour la 3e génération, reste à établir. Ces biocarburants peuvent prendre différentes formes : x des esters d'huiles végétales produits, par exemple, à partir du colza (biodiesel) ; x de l'éthanol, produit à partir de blé et de betterave, incorporable dans le super sans plomb sous forme d'ETBE (éthyl tertio butyl ether). Cet ETBE favorise l'incorporation d'éthanol dans les essences (jusqu'à 15% du volume dans le SP95 et le SP98, jusqu'à 22% dans le cas du SP95- E10)(1). La valorisation de la biomasse ne produit toutefois pas que des biocarburants. Voies de valorisation de la biomasse (©DR d'après fréquence terre) Enjeux par rapport à l'énergie Une énergie naturelle et propre La valorisation énergétique de la biomasse peut permettre d’augmenter la part des énergies renouvelables dans un mix énergétique et de réduire la dépendance au pétrole ou au gaz. La diversité des matières organiques constituant la biomasse permet à de nombreux pays d’avoir accès à cette ressource. Elle peut donc favoriser leur indépendance énergétique. De plus, la biomasse participe à la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre dans la mesure où le CO2 dégagé par la combustion des bioénergies est compensé par le CO2 absorbé par les végétaux lors de leur croissance. La récupération du biogaz dans les décharges permet de capter le méthane issu de la biomasse (dont l’effet de serre est considéré comme 21 fois plus fort que le CO2). Une énergie renouvelable si son utilisation est maîtrisée L’utilisation de la biomasse peut dans certains cas engendrer des déséquilibres environnementaux. L’amalgame entre énergie propre et énergie renouvelable est fréquent. Il est important de préciser que la biomasse ne peut être considérée comme une énergie renouvelable que si elle est renouvelée. Les biocarburants en débat La concession de parcelles à l’industrie des biocarburants a réduit la taille des terres agricoles destinées à l’alimentation. Certains experts craignent que l’essor des biocarburants déclenche une crise alimentaire mondiale, en particulier dans le contexte d’une forte croissance démographique terrestre (plus de 100 millions d’individus en plus par an). Après en avoir fait l’éloge, certains médias et ONG ont opté pour des campagnes de dénigrement et de désinformation globale à l’égard des biocarburants en omettant de souligner les différences propres à chaque génération. Acteurs majeurs Les gestionnaires de déchets Ils sont les leaders de la valorisation énergétiques des ordures ménagères mais aussi de la méthanisation car ils contrôlent les centres d’approvisionnement (centres de tri). Parmi ces gestionnaires de déchets on peut citer : Veolia Propreté, Sita-Novergie ou encore TIRU (filiale d'EDF). Les acteurs de l’énergie Les producteurs comme EDF, GDF Suez ou Séchilienne-Sidec mais aussi les exploitants de réseaux de chaleur comme Dalkia ou Cofely utilisent la biomasse solide (bois et ses sous- produits) afin de diversifier leurs bouquets énergétiques. Les industriels du bois Ils fournissent les acteurs de l’énergie en bois. Dans certains cas, à l’image de Tembec (Canada) ou d’UPM (Finlande), ils souhaitent valoriser eux-mêmes leurs chutes de production afin de réduire leur dépendance aux énergies fossiles. Les collectivités locales Elles décident des politiques locales de gestion des déchets mais aussi de l’installation d’infrastructures locales de production d’énergie (chauffage urbain, cogénération, etc.). Elles ont donc un rôle clé dans l’évolution de la biomasse, plus particulièrement en matière de valorisation des déchets. Unités de mesure et chiffres clés Pouvoir calorifique Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) désigne le dégagement maximal théorique de chaleur qu'on peut tirer d'un combustible lors de sa combustion. Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) ne prend pas en compte la chaleur de condensation de la vapeur d'eau qui se dégage lors de la combustion. Ce PCI est souvent employé pour comparer l'intérêt calorifique de différents combustibles. Il peut être exprimé en mégajoules par kg (MJ/kg) ou en kWh/kg, sachant que 1 kWh = 3,6 MJ. Pour produire de l’énergie, il faut de grandes quantités de biomasse car son PCI n’est globalement pas très élevé(2) : x Paille : 14,3 MJ/kg ; x Bois (dans la nature) : 10,8 MJ/kg x Déchets urbains, bagasse (résidu fibreux de la canne à sucre) : 7,77 MJ/kg. Notons que le pouvoir calorifique du bois est directement lié à son taux d'humidité. Des granulés de bois dont le taux d'humidité est très faible (5 à 10%) a un PCI bien meilleur, de l'ordre de 18 MJ/kg. A titre de comparaison, le PCI du fioul domestique avoisine 42 MJ/kg (26 MJ/kg pour la houille). La biomasse couvre près de 10% des besoins mondiaux en énergie. Deux tiers de la consommation mondiale d'énergie issue de la biomasse sont consacrés à la cuisine et au chauffage dans les pays en voie de développement(3). Zone de présence ou d'application Hors consommation domestique, les principaux pays dans le monde ayant recours à la biomasse sont le Brésil, les États-Unis et l'Inde(4). La uploads/Industriel/ biomasse.pdf