Biomasse : définition, production, et avantages

La biomasse désigne dans le domaine de l’Energie, l’ensemble des matières organiques d’origine animale ou végétale pouvant se transformer en énergie. Cette transformation de la matière première (bois et ses résidus, déchets agricoles et organiques) en source d’énergie renouvelable est une solution alternative à la dépendance aux énergies fossiles (gaz, charbon, pétrole) pour produire de la chaleur, de l’électricité ou des biocarburants. Le développement des énergies renouvelables (éolien, hydraulique, solaire) en parallèle des multiples façons de valoriser la biomasse est une nécessité pour faire face à l’urgence climatique en cours.

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Définition de ce qu’est la biomasse

Pour comprendre ce que recouvre la biomasse et donner une définition de la biomasse juste et complète, il est utile de comprendre de quoi elle est faite, son fonctionnement, ce que l’on peut produire comme énergie à partir de ses ressources et comment cette production peut être mise en place à l’échelle industrielle.

Qu’est-ce que l’énergie biomasse ?

L’énergie biomasse est la 1ère source d’énergie renouvelable en France, devant l’énergie hydraulique, éolienne et solaire. Elle recouvre l’ensemble des matières organiques, qu’elles soient d’origine végétale ou animale, qui vont servir de ressources pour la production d’énergie. Ainsi, les matières organiques utilisées peuvent être issues de la part résiduelle du bois des forêts, de déchets agricoles ou agroalimentaires mais également des déchets ménagers (compost) ou effluents d’élevage, ou encore les algues de la mer. Tout ce qui compose les êtres vivants et leurs résidus peut être utilisé en tant qu’énergie biomasse.

Il s’agit de la forme d’énergie la plus ancienne, utilisée dès la préhistoire à la découverte et l’utilisation du feu.

La biomasse peut se trouver à l’état sauvage ou faire l’objet de filières de production :

• Le bois et l’exploitation forestière ;
• L’agriculture et l’élevage ;
• Les déchets ménagers, industriels biodégradables ou rejets organiques des stations d’épuration ;
• Les déchets issus du milieu aquatique (pèche, algues).

Comment la biomasse produit-elle de l’énergie ?

La biomasse permet d’un point de vue biologique de produire de l’énergie au moyen de la photosynthèse, c'est à dire le processus mettant en action l’énergie lumineuse du soleil, la captation du dioxyde carbone contenu dans l’air et le rejet d’oxygène. Ainsi, la biomasse végétale (plantes, algues, arbres etc.) émet peu de gaz à effet de serre (CO²) et participe activement à la lutte contre le réchauffement climatique actuel.

La biomasse est considérée comme une source d’énergie renouvelable, dont l’utilisation dans des processus de transformation permet de produire de l’énergie utilisée par les êtres humains, telles que l’électricité, le biogaz ou le biocarburant. Attention, toutefois à cette qualification de biomasse énergie renouvelable, car celle-ci n’est possible que si la consommation de la biomasse ne dépasse pas sa capacité de régénération.

La valorisation de la biomasse en énergie est obtenue par différents processus de transformation : la combustion, la fermentation des gaz ou par processus chimique.

Les différents modes de production de la biomasse

L’énergie biomasse est obtenue par trois types de procédés :

• La voie sèche dont le mode de production le plus utilisé reste la combustion du bois-énergie. Les déchets de bois secs sont brûlés dans des centrales biomasses – pour chauffer un liquide caloporteur. Celui-ci dégage de la vapeur d’eau utilisée soit dans le réseau de chauffage urbain ou soit pour actionner des turbines, qui elles-mêmes vont faire fonctionner un alternateur pour produire de l’électricité. En parallèle de la combustion existent d’autres filières de valorisation de la biomasse ;
• La voie humide dont la principale filière de production est la méthanisation. Elle consiste à utiliser, à grande échelle, un processus biologique naturel dont le principe repose sur la dégradation (fermentation) de la matière organique (déchets industriels périssables, agricoles, effluents d’élevage et boues d’épuration) par des micro-organismes. Le biogaz issu de ce processus permet de créer de la chaleur, de l’électricité et est employé en tant que carburant dans certains véhicules. Il peut remplacer le gaz naturel dans ses principales utilisations. Cependant, il est composé essentiellement de méthane, un puissant gaz à effet de serre ;
• La production de biocarburant comme le bio-éthanol fait à partir de sucres de la betterave ou du blé et que l’on retrouve dans l’essence SP95 ; ou le bio-diesel fait à partir d’huiles végétales comme l’huile de colza.

L’utilisation de matières premières issues de la biomasse est donc un formidable vivier pour notre utilisation quotidienne. On peut ainsi la retrouver sous différentes formes et utilisation autre que dans l’énergie : dans les solvants industriels, les sachets plastiques, certains cosmétiques, matériaux de construction etc. Bref, la biomasse et ses réserves d’énergie sont partout !

Les usages de l’énergie biomasse

Voyons en détails, les différentes utilisations de la biomasse comme alternatives efficientes dans la lutte contre le réchauffement climatique et comme pierre angulaire dans la mise en place d’une transition énergétique réussie.

La chaudière biomasse ou l’utilisation du bois-énergie

Le bois et ses dérivés constituent la part la plus représentative de la biomasse solide. Par biomasse solide, on parle ainsi de matériaux biologiques pouvant être utilisés en tant que combustibles pour la production de chaleur ou d’électricité dans une centrale biomasse. Principalement, on retrouve les ressources issues de l’industrie du bois (bûches, plaquettes et granulés de bois), mais également les résidus des récoltes agricoles, les parcs et jardins, etc.

Ce bois-énergie est très largement employé dans le chauffage – collectif et individuel – en tant que combustible pour la chaudière à bois individuelle ou chaudière biomasse. Cette appellation concerne les trois types de chaudières les plus vendues en France : la chaudière à granulés de bois, la chaudière à bûches et la chaudière à plaquettes forestières.

La chaudière biomasse classe 5 fait d’ailleurs partie des chaudières à hautes performances énergétiques fortement recommandées en cas de remplacement de sa chaudière vétuste. Le gouvernement apporte pour cela son soutien à la modernisation des équipements de chauffe des ménages français via des politiques financières de rénovation de la performance énergétique. La chaudière biomasse est ainsi éligible aux différentes aides financières (prime énergie, coup de pouce chauffage, crédit d’impôt) auxquelles on peut prétendre si l’on veut amorcer sa transition énergétique.

Les atouts du bois énergie sont nombreux :

• Le tarif du bois – bûches, granulés de bois ou plaquettes forestières – est très attractif et bien inférieur aux énergies fossiles (deux fois moins cher que le gaz naturel et jusqu’à trois fois moins cher que le fioul domestique) ;
• Le bois est une ressource renouvelable, dont les zones boisées en France ou dans le monde ont de meilleures vitesses de remplacement que les énergies fossiles (15-80 ans pour le bois contre 450 millions d’années pour le pétrole) ;
• Le bois énergie est une ressource naturelle qui dégage très peu de gaz à effet de serre lors de sa combustion, ce qui fait de la chaudière biomasse l’une des chaudières écologiques les plus attractives du marché ;
• Le bois énergie est la première ressource renouvelable employée en France.

Qu’est que le label Flamme Verte ?La labellisation Flamme Verte a été mise en place par les fabricants d’appareils de chauffe à usage domestique et l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME) pour mettre en avant les appareils répondant à un cahier des charges strict et des normes de qualités principalement environnementales (haute performance énergétique et faibles émissions de gaz à effet de serre).

Le biométhane et les biocarburants

Le biométhane ou biogaz est constitué de méthane à plus de 90%. Ce gaz à effet de serre, hautement toxique, est créé par les émanations gazeuses de matières en décomposition. Il peut être utilisé comme combustible pour se chauffer, pour produire de l’électricité via une turbine ou même faire fonctionner un moteur à combustion d’un véhicule. Les applications de cette ressource énergétique issue de la biomasse sont très variées et font du biogaz un concurrent de choix du gaz naturel.

Ce gaz vert peut ainsi être injecté dans le réseau public de gaz et permettre aux usagers de se chauffer et cuisiner.

Les biocarburants ou agro carburants se décomposent en deux filières de production que l’on retrouve directement dans les réservoirs de carburant des voitures : le bioéthanol pour les moteurs essence, et le biodiesel pour les moteurs diesel. Ces deux carburants renouvelables sont issus du traitement chimique des huiles végétales telles que l’huile de colza pour la production européenne ou l'huile de soja pour la production américaine.

Le biodiesel est soumis toutefois à controverse : paré de toutes les vertus – faibles émissions de CO2 et de particule fines, énergie renouvelable et biodégradable, coût d’achat attractif – le biodiesel européen est cependant montré du doigt par l’opinion publique sur sa composition à l’huile de palme (plus de 80% de la production totale européenne). L’exploitation de l’huile de palme est responsable d’un véritable désastre écologique (déforestation en masse et extinction d’espèces animales) en Indonésie et en Malaisie – pays qui concentrent plus de 80% de la production mondiale et dont plus de 50% est utilisée dans le biodiesel !

Le biodiesel n’est pas à condamner en totalité, surtout lorsque l’on peut privilégier d’autres sources d’origine de la biomasse comme le colza par exemple. Quelques producteurs de biodiesel en France proposent un carburant vert à destination des professionnels, à quand une distribution pour les particuliers ?

La production d’électricité ou la cogénération

L’exploitation de la biomasse peut également servir à produire de l’électricité et/ou de la chaleur. En France, EDF, le fournisseur historique, en assure la production via des centrales biomasses. Le principe de fonctionnement consiste à se servir de la combustion de matières organiques pour chauffer de l’eau et produire de la vapeur d’eau. Sous pression, celle-ci actionne une turbine dont le mouvement produit de l’énergie envoyée à un alternateur. Cet alternateur produit un courant alternatif électrique, courant transporté via les lignes à hautes tensions jusqu’aux domiciles des particuliers. Ce principe de fonctionnement n’est pas sans rappeler le mode de production de l’hydroélectricité.

Mais, l'usine biomasse va bien au-delà, puisqu’elle utilise le système de la cogénération. Elle réutilise la vapeur d’eau en sortie de la turbine pour servir d’énergie pour le système de chauffage central. C’est ce que l’on appelle la cogénération : production d'électricité + chaleur (eau chaude et chauffage). Toute l’énergie produite à partir de la biomasse est ainsi exploitée avec efficience, l’efficacité énergétique est optimale. Attention cependant, sous condition que le lieu de production soit proche des lieux de consommation. Plus le transport est long, plus les déperditions en énergie sont importantes.

L’état de la filière biomasse dans le monde et en France

La biomasse énergie représente près de 50% de la production totale des énergies renouvelables (EnR) en France, ce qui fait de la filière biomasse la 1ere source d’énergie renouvelable :

Le gouvernement français a des objectifs ambitieux pour le développement de la filière de l'énergie biomasse. Elle fait d’ailleurs partie de la Loi sur la Transition Énergétique et de la Croissance Verte avec la Stratégie Nationale de Mobilisation de la Biomasse du 26 février 2018. Le plan Climat amorcé après les Accords de Paris de 2015 fixe les objectifs de développement des énergies renouvelables de l’ordre de 30% en 2030.

En 2019, la part des EnR dans la consommation brute finale d’énergie atteint 16% et la part des bioénergies dans la production d’électricité atteint à peine 1,6% (Source Rte), nul doute que les politiques vont devoir accélérer les mesures pour faire des EnR le maillon fort du mix énergétique français.

Au niveau mondial, la biomasse énergie atteint 9,5% de la consommation mondiale d’énergie primaire dont :

• 9% pour la production d’électricité ;
• 5% pour la cogénération ;
• 80% pour la consommation finale dont 50% en bois-énergie pour le chauffage et la cuisson.

La biomasse hors déchets permet de produire près de 2% de la production d’électricité mondiale, quand l’énergie hydraulique représente près de 20% !

Faut-il être pour ou contre la biomasse ?

L’exploitation et le développement de la filière biomasse en France apporte d’indéniables bénéfices pour l’ensemble de la population mais également quelques inconvénients. Quels sont les freins qui peuvent gêner son essor et peut-on y remédier ?

Avantages et inconvénients de la biomasse

Les avantages de l'énergie biomasse :

• Les énergies biomasses participent à réduire la dépendance aux énergies fossiles et favorisent un mix énergétique gagnant pour la France ;
• La biomasse permet à des filières de production (industrie du bois, agriculture) de se diversifier et d’accroître leurs revenus ;
• Elles sont facteurs de développement de l’économie circulaire ;
• Les bioénergies issues de la biomasse permettent aux particuliers de réduire leur facture d’énergie et réduisent de fait la fracture énergétique ;
• La biomasse est une ressource naturelle disponible en abondance. Le bois qui constitue une part importante des énergies biomasses est exploité à hauteur de 60% de ses capacités.

Les inconvénients de la biomasse énergie :

• La biomasse n’est considérée comme une énergie renouvelable que si l’exploitation de ses ressources est faite en bonne intelligence – sans menace pour le renouvellement naturel. Exemple, l’exploitation du bois, même si les forêts et les zones boisées sont nombreuses en France, doit se faire sans menace pour le renouvellement. Il est donc primordial de diversifier les ressources biomasses utilisées pour produire de l’énergie (bois + déchets végétaux etc) ;
• La biomasse produit des émissions de CO2, toutefois à des taux bien inférieurs aux énergies fossiles. Ces émissions de CO2 sont compensées par la quantité de dioxyde de carbone absorbée par les végétaux lors de leur cycle de vie. De plus la combustion de la biomasse produit notamment une part importante de particules fines responsables de problèmes sanitaires importants (problèmes respiratoires chez les personnes physiques comme l’asthme) ;
• Autre frein à son exploitation sont ses coûts de production assez onéreux. Le fonctionnement d’une centrale biomasse suppose des procédés de fabrication (combustion et méthanisation) qui se répercutent sur le prix de l’énergie dont le tarif de l’électricité.

L’énergie biomasse est-elle une énergie renouvelable ?

L'énergie biomasse présente plus d'atouts que d'inconvénients, de plus elle est présente partout mais doit-on pour autant la considérer comme une énergie renouvelable, voire l'énergie renouvelable du futur ? Issue de la part biodégradables des végétaux et des déchets, la biomasse présente un bilan carbone neutre, autrement dit ses émissions de CO2 sont compensées par le cycle de vie des végétaux.

Cependant, les méthodes de valorisation de la biomasse (combustion, méthanisation) ne sont particulièrement efficaces et n'ont de sens écologiques, que si les ressources employées (zones forestières et agricoles) ne sont pas surexploitées ni dédiées. Elles doivent rentrer dans un schéma d'économie circulaire, selon l'adage "tout se transforme, rien ne se perd". Pour cela, tous les acteurs de la chaîne - gestionnaires de déchets, collectivités locales, producteurs d'énergie, industriels du bois - doivent travailler de concert pour que la valorisation énergétique de la biomasse présente un bilan carbone positif.

Selon le Syndicat des Energies Renouvelables (SER), la production d'énergie biomasse représente 12% des besoins énergétiques mondiaux, dont près des 3/4 sont employés dans le chauffage au bois et la cuisson. C'est bien sur ces postes de consommation des ménages que le focus du gouvernement se porte : 50% de la consommation d'énergie en France est due au chauffage. Le développement des filières d'énergies éoliennes et photovoltaïques permet certes d'élargir la production d'électricité, mais cela ne fait pas tout. Développer la filière biomasse par la cogénération, et les appareils de chauffe afférents permettrait avant 2030 à 10 millions d'habitations de se chauffer au bois domestique, contre 6 millions en 2019.