Définition de la biomasse

La biomasse représente une source d’énergie renouvelable importante en France. Près de 55 % de l’énergie finale produite dans le pays est issue de la biomasse-énergie.

La biomasse, qu’est-ce que c’est ?

Notre environnement propose diverses matières organiques et végétales utiles à la production d’énergie ou de bioénergies. Ces matières, issues des végétaux (bois, déchets verts, résidus de cultures agricoles, etc.) et des animaux (déchets alimentaires, effluents d’élevage, déchets issus de la filière agroalimentaire, boues des stations d’épuration), représentent la biomasse.

Ainsi, la biomasse peut être extraite directement dans la nature, cultivée par l’homme ou provenir du recyclage des productions industrielles. La biomasse, par son caractère inépuisable, constitue une source d’énergie renouvelable. Son utilisation dans des modes de production d’énergie est quasiment exempte de gaz à effet de serre (dont le dioxyde de carbone) et constitue un outil efficace de lutte contre le réchauffement climatique.

Comment est utilisée la biomasse ?

La biomasse est utilisée depuis des siècles pour produire de l’énergie. Dès les débuts de l’Humanité, le bois par sa combustion produit du feu dont l’énergie thermique (la chaleur) sert à se chauffer ou cuire la nourriture.

Au fil du temps, l’exploitation de la biomasse s’est développée pour produire différents types d’énergie utiles à notre quotidien : la chaleur, l’électricité et les biocarburants.

Les modes de production de la biomasse

Pour extraire la biomasse-énergie des matières organiques et végétales, il existe trois modes de valorisation : la voie sèche, la voie humide et les biocarburants.

La voie sèche ou le bois-énergie

La voie sèche regroupe différents modes d’extraction, tels que la combustion, la gazéification et la pyrolyse. En France, la combustion du bois et de ses dérivés est la principale source de production de l’énergie biomasse :

  1. Produite par combustion directe (chaleur) ;
  2. Ou par transformation après combustion (électricité).

En brûlant, le bois va chauffer de l’eau et produire de la vapeur d’eau. Celle-ci peut être envoyée directement dans les réseaux de chauffage urbain ou être utilisée pour actionner une turbine et un alternateur afin de produire de l’électricité.

De manière plus marginale, les procédés de pyrolyse et de gazéification contribuent également à la valorisation de la biomasse dans des usines d’incinération. Appliquées à la biomasse, ces deux techniques de traitement thermique complémentaires sont appelées pyrogazéification. La gazéification consiste à transformer les déchets issus de la biomasse en un gaz combustible via un processus thermochimique. Les déchets solides sont d’abord séchés, puis subissent le processus de pyrolyse (décomposition de la matière par la chaleur entre 350 °C et 650 °C avec absence d’oxygène) pour se transformer en charbon. Après cela, le charbon de bois suit le processus de gazéification consistant à l’exposer à de la vapeur d’eau et à du dioxyde de carbone. La réaction en chaîne produit enfin un gaz de synthèse employé dans des centrales thermiques de cogénération (chaleur et électricité), en substitution au gaz naturel dans des procédés industriels ou dans des méthaniseurs pour produire du gaz vert.

À savoir, le procédé de pyrolyse et celui de gazéification sont des procédés de transformation anciens, utilisés pour la fabrication du charbon de bois ou de gaz pour l’éclairage urbain au début du XXe siècle. A partir des années 1990, la pyrolyse et la gazéification sont utilisées de façon conjointe pour le traitement des déchets (biomasse).

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La voie humide ou la méthanisation

La voie humide, représentée par la méthanisation, produit de l’énergie biomasse via la dégradation de la matière issue de déchets organiques en présence de micro-organismes (bactéries). La biomasse-énergie issue de la méthanisation permet de produire principalement du biogaz. Utilisé à l’état brut, le biogaz participe à la production d’électricité ou de chaleur. Via un processus de transformation et d’épuration, le biogaz devient du biométhane, un gaz vert aux qualités similaires au gaz naturel. Le processus de méthanisation produit également le digestat, un fertilisant naturel utilisé dans les exploitations agricoles.

Les biocarburants

Les biocarburants (bioéthanol et biodiesel) sont des combustibles gazeux ou liquides issus du mélange entre des matières végétales (graines, déchets de culture ou microalgues) et du pétrole/essence. Il existe trois générations de biocarburants en fonction du type de matières végétales ou organiques utilisées :

  • les biocarburants de 1re génération composés de mélanges de déchets de canne à sucre, betterave ou céréales, huile de colza, huile de palme, huile de soja, etc. ;
  • les biocarburants de 2e génération composés de résidus de déchets cellulosiques (paille, bois, etc.) ;
  • les biocarburants de 3e génération composés d’huiles issues de microalgues.

Après transformation, ces biocarburants (bioéthanol et biodiesel) servent principalement de combustibles pour alimenter les automobiles et autres types de véhicules.

L’énergie biomasse produite par ces matières premières peut également être transformée pour une utilisation plus large que l’énergie. En effet, elle peut se retrouver dans des produits insoupçonnés : solvants industriels, produits cosmétiques, colles et résines, bioplastiques, etc.

Les usages de la biomasse dans notre quotidien

L’exploitation de la biomasse-énergie permet de produire trois types d’énergie finale : chaleur, électricité et biométhane.

Les centrales biomasses et la chaudière biomasse

La biomasse est représentée en majorité par le bois-énergie, dont le bois et ses dérivés constituent les principaux combustibles dans la production de chaleur renouvelable. Selon l’Ademe (Agence de la transition écologique), le bois représente la première source d’énergie renouvelable en France. Elle se place donc devant l’énergie hydraulique.

La combustion de ce bois-énergie peut ainsi être utilisée dans la chaudière individuelle d’une habitation pour produire de la chaleur et alimenter le chauffage central. Les chaudières biomasses regroupent les chaudières à pellets ou granulés de bois et les chaudières à bûches. Plus de 60 % de la chaleur produite dans les logements en France est issue du chauffage individuel au bois. Ses atouts sont nombreux et participent totalement à la transition énergétique actuelle : le bois-énergie est une énergie renouvelable avec des taux d’émission de CO2 (dioxyde de carbone) réduits. Son développement en France est d’ailleurs porté par les politiques publiques, puisque la chaudière biomasse est éligible à de multiples aides à la transition énergétique (MaPrimeRénov’, Coup de pouce « Chauffage », prime énergie, etc.).

A grande échelle, le bois-énergie en tant que biomasse solide est utilisé dans des centrales biomasses ou chaufferies biomasses afin d’alimenter les réseaux de chaleur des collectivités, des sites industriels et des entreprises tertiaires. Celles-ci sont encouragées par les pouvoirs publics à construire des installations de production de chaleur issue de la biomasse. Cette incitation est pilotée par un programme d’aides régionales, le Fonds Chaleur.

Le gaz vert ou biométhane

La décomposition de la biomasse solide produit une ressource énergétique intéressante : le biogaz ou biométhane. Constitué principalement de méthane (à plus de 90 %), le gaz vert est utilisé de la même façon que le gaz naturel. Produit via des méthaniseurs selon le processus de la méthanisation évoqué précédemment, le biométhane est injecté dans le réseau de distribution général du gaz. Particuliers et professionnels peuvent consommer du biogaz via un abonnement classique chez une fournisseur d’énergie.

La production d’électricité via la cogénération

A l’échelle industrielle, la centrale thermique biomasse utilise la combustion du bois pour produire à la fois de l’électricité et de la chaleur. Ce principe de cogénération est obtenu par le mode de production classique d’une centrale thermique :

  • combustion d’une matière qui produit de la vapeur d’eau ;
  • cette vapeur d’eau actionne une turbine et un alternateur ;
  • l’alternateur produit à son tour un courant alternatif envoyé via un transformateur sur les lignes à haute tension pour alimenter le réseau et être distribué sur les installations électriques des sites résidentiels et professionnels ;
  • en parallèle, la vapeur d’eau est récupérée en sortie de turbine pour alimenter les réseaux de chaleur des sites présents à proximité.

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Biomasse-énergie : avantages et inconvénients

La filière de la biomasse en France présente des atouts importants en termes de valorisation des déchets, tout en affichant certains freins à son développement.

Les avantages de la biomasse

La biomasse est une source d’énergie renouvelable importante en France et dans le monde. Le bois et ses multiples dérivés, ainsi que les déchets issus de nos activités anthropiques (déchets alimentaires, agroalimentaires, déchets agricoles, etc.) sont des ressources inépuisables et en constant renouvellement. Cette spécificité de la biomasse la distingue des énergies fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) dont les ressources sont limitées dans le temps. De plus, la matière première utilisée pour produire de la biomasse-énergie représente également un coût financier moins élevé que les énergies fossiles.

La biomasse participe au mix énergétique de la production d’énergie française. En diversifiant ses sources, le pays peut réduire sa dépendance aux énergies fossiles, provenant parfois d’autres pays, et accroitre son avancée vers une transition énergétique.

La biomasse-énergie permet de réduire les coûts de production. Grâce au recyclage ou à la réutilisation des déchets végétaux ou organiques, les entreprises de différents secteurs (filière bois, agricole, agroalimentaire) peuvent créer des emplois et augmenter leurs sources de revenus.

Les inconvénients de la biomasse

Les exploitants agricoles ou de la filière bois, se montrent intéressés par la biomasse car ils peuvent ainsi réutiliser leurs déchets végétaux ou organiques pour développer leur exploitation.

Le risque de ce développement est d’oublier tout bon sens dans l’utilisation des ressources naturelles, et d’aller au contraire vers la surexploitation. D’autant plus que l’énergie-biomasse a un rendement énergétique faible et nécessite d’importantes ressources naturelles pour produire de l’énergie. Les inconvénients sont nombreux sur ce point : la déforestation des terres boisées, l’érosion voire la pollution des sols fertiles, l’exploitation de terres cultivables au détriment de l’élevage agricole.

La filière biomasse : quelles sont les perspectives de développement en France ?

Le développement de la filière biomasse-énergie répond à de multiples enjeux ambitieux fixés par la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) :

  • remplacer les énergies fossiles via le développement du réseau de chaleur renouvelable. D’après le Syndicat des énergies renouvelables, en 2020, la part du bois-énergie dans la consommation finale de chaleur est de 10 %, sachant que la PPE fixe à 38 % cette part pour 2030. En 2023, les pouvoirs publics espèrent atteindre un objectif près de 10 millions de ménages équipés d’appareils individuels de chauffage au bois ;
  • développer la filière de production d’énergie biomasse en cogénération dont la production d’électricité a atteint 2,7 TWh en 2019. Les objectifs de production d’électricité pour 2023 se situent entre 790 MW et 1 040 MW ;
  • réduire la consommation d’énergie globale du pays, et plus spécifiquement la consommation d’électricité en saison hivernale. La réduction des pics de consommation permet ainsi de stabiliser le réseau électrique ;
  • poursuivre le développement des biocarburants dans le secteur des transports. Le transport est responsable de plus de 40 % des émissions de gaz à effet de serre en France. L’utilisation de biocarburants, faibles émetteurs de Co2, peut aider à réduire considérablement cette part. La consommation finale des biocarburants dans le transport en 2019 représentait 37,5 TWh soit 7,5 % de la consommation finale totale d’énergie dans ce même secteur. La PPE fixe à 15 % la part des énergies renouvelables dans les transports.

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