Biomasse : définition, usages, impact sur l'environnement
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La biomasse se caractérise par l'utilisation de matières organiques pour générer de l'énergie. Les procédés de conversion transforment ces ressources – qu'il s'agisse de bois, de résidus agricoles, municipaux ou industriels – en chaleur, électricité, gaz ou carburants. Si cette énergie permet une valorisation efficace des déchets et une réduction de l'empreinte environnementale, elle présente également des défis en termes de gestion durable.
Qu'entend-on par biomasse ?
La biomasse désigne l'ensemble des matières organiques d’origine végétale ou animale utilisées pour produire de l’énergie. Elle inclut principalement les résidus agricoles, forestiers et industriels pouvant être valorisés.
Elle constitue ainsi une source renouvelable et diversifiée d’énergie.
Une source d’énergie
La biomasse permet de convertir des déchets organiques en chaleur, électricité ou biocarburants. Les procédés mis en œuvre – thermochimiques, biologiques ou mécaniques – transforment la matière organique en énergie exploitable. Cette alternative aux énergies fossiles participe dans le même temps à la réduction des déchets.
Il s’agit d'ailleurs de la forme d'énergie la plus anciennement utilisée ; depuis la préhistoire, lors de la découverte du feu.
Les types de biomasse
- Bois et résidus forestiers : les bûches et brindilles de bois, les copeaux, les écorces et autres résidus issus de l’exploitation forestière, directement utilisés pour la combustion ou transformés en pellets. Ils se trouvent à l'état sauvage ou fait l'objet d'une filière de production : la sylviculture.
- Cultures énergétiques : les plantes spécialement cultivées (comme le miscanthus ou le switchgrass) pour produire une biomasse à haut rendement énergétique.
- Déchets agricoles : les restes de récoltes, paille, bagasse et autres sous-produits issus de l’agriculture, valorisés par combustion ou méthanisation.
- Déchets organiques : les ordures et biodéchets issus des ménages, triés et traités pour produire du biogaz ou du compost.
- Sous-produits industriels : les résidus de l’industrie agroalimentaire ou papetière, transformés en énergie par incinération ou fermentation.
- Algues et microalgues : des sources émergentes pour la production de biocarburants grâce à leur croissance rapide en milieu aquatique.
Les catégories de biomasse
- La biomasse forestière :
- Bois d’œuvre : grumes, bûches, bois de chauffage, granulés, plaquettes, sciure, copeaux, écorces, branches et résidus issus de la sylviculture.
- Sous-produits forestiers : déchets de coupe, résidus de taille, débris de transformation du bois.
- La biomasse agricole :
- Cultures énergétiques et dédiées : miscanthus, switchgrass, sorgho, colza destiné aux biocarburants, cultures à haut rendement non alimentaires.
- Résidus de cultures : paille, fanes, tiges, feuilles et autres sous-produits post-récolte issus de cultures vivrières ou industrielles.
- Effluents d’élevage : fumier solide, lisier, excréments et boues d’élevage.
- Agroforesterie et cultures pérennes : haies, vergers et autres plantations intégrées dans un système agroforestier.
- La biomasse issue des déchets organiques :
- Déchets ménagers et biodéchets : restes alimentaires, déchets de cuisine et de restauration.
- Déchets verts urbains : tontes, élagages, feuilles mortes et autres résidus d’espaces verts.
- Sous-produits industriels de filières agroalimentaires : résidus de transformation, déchets organiques industriels et boues d’épuration issues du traitement des eaux usées.
- La biomasse aquatique :
- Algues et microalgues : spiruline, chlorelle, macroalgues, etc.
- Plantes aquatiques : roseaux et autres espèces herbacées des zones humides.
- La biomasse issue des résidus industriels : déchets issus de la transformation du bois ou d’autres filières organiques, parfois récupérés dans le cadre du recyclage ou de la valorisation énergétique.
Avantages et inconvénients
Avantages :
- Renouvelable : la biomasse se régénère naturellement, et est même disponible en abondance.
- Valorisation des déchets : elle permet de transformer des résidus souvent inutilisés en énergie utile.
- Economies : les bioénergies sont souvent bien moins chères que leurs équivalentes non-issues de la biomasse.
- Création d’emplois : le développement de filières locales stimule l’économie régionale, et même circulaire. Certaines filières peuvent aussi diversifier leurs activités et leurs sources de revenus ;
- Bilan carbone faible : elle limite considérablement les émissions de CO2 et autres GES.
- Diversification énergétique : elle vient compléter d’autres sources renouvelables dans le mix énergétique, en pouvant réduire la part fossile.
Inconvénients :
- Concurrence avec l’agriculture : les cultures dédiées à l’énergie peuvent entrer en compétition avec les productions alimentaires.
- Risques de déforestation : une exploitation non durable peut entraîner la surexploitation des ressources forestières. Une exploitation trop importante menace le renouvellement naturel des ressources, et donc son caractère renouvelable même.
- Émissions polluantes : la combustion génère des particules fines polluant l'air et des émissions de CO2 et autres GES dans l'atmosphère ; surtout quand elle est imparfaite.
- Coûts d’infrastructure : la collecte, la transformation et la distribution nécessitent des investissements conséquents. La gestion d’une chaîne d’approvisionnement efficace est indispensable pour optimiser le système.
- Faible rendement énergétique : la production d'électricité est plus faible qu'avec les autres sources d'énergie, sauf en cogénération.
Quels usages énergétiques et via quels procédés ?
La biomasse est exploitée pour répondre à des besoins énergétiques amples, grâce à des procédés adaptés. Chaque usage – chauffage, cuisine, production d’électricité, de gaz et de biocarburant – repose sur des techniques spécifiques, qui visent aujourd'hui avec l'efficacité énergétique à optimiser au mieux la conversion de la matière organique. Ces procédés, allant de la combustion à la fermentation, cherchent à assurer une valorisation maximale de la biomasse tout en maîtrisant son impact environnemental.
Le chauffage
Le chauffage par biomasse convertit des matières organiques telles que le bois, les pellets ou les résidus agricoles en chaleur.
Le processus comprend plusieurs étapes :
- le choix, coupe, collecte et tri des matières premières ;
- le séchage pour réduire l’humidité ;
- la transformation en combustible par coupe et broyage notamment (bûches, pellets, copeaux) ;
- la combustion dans des installations (cheminée, poêle, chaudière) ;
- la distribution de la chaleur (conduits ou non, radiateurs à eau et voire planchers chauffants).
La cuisine
En cuisine, l’utilisation de la biomasse s’appuie sur des combustibles traditionnels comme le bois ou le charbon de bois. Cette pratique répandue depuis des millénaires et sur tous les continents permet de bénéficier d’une chaleur stable et locale.
Le procédé inclut :
- la sélection du combustible ;
- l’allumage dans un foyer adapté (cuisinière, four à bois ou à pizza, barbecue, sur des pierres) ;
- le contrôle de la combustion pour maintenir une température constante ;
- et la régulation de la chaleur pour une cuisson maîtrisée.
La production d’électricité
La production d’électricité à partir de biomasse repose sur la conversion de l’énergie thermique issue de la combustion ou de la fermentation en énergie électrique.
Les centrales thermiques à flamme utilisent des turbines et alternateurs pour transformer la chaleur en électricité.
Le procédé se divise là aussi en plusieurs phases :
- la collecte et le prétraitement de la matière organique ;
- la conversion par combustion ou fermentation ;
- la génération de vapeur ou de biogaz ;
- l'actionnement de turbines ;
- puis la conversion en électricité.
Pour produire de l'électricité par combustion, la biomasse (bois, résidus agricoles ou copeaux) est brûlée dans une chaudière spécialement conçue pour produire de la vapeur à haute pression. La vapeur, générée à des pressions de 50 à 70 bars et des températures supérieures à 500 °C, est utilisée pour actionner une turbine couplée à un alternateur, convertissant ainsi l'énergie thermique en électricité. Ce procédé peut atteindre un rendement global de l’ordre de 35 %, ce qui est relativement faible.
La production d'électricité par fermentation repose sur la digestion anaérobie de la biomasse. Le biogaz ainsi formé est ensuite brûlé dans des turbines ou moteurs adaptés, permettant de produire de la chaleur qui est convertie en électricité avec un rendement électrique d’environ 30 %.
Notons que la cogénération permet de produire simultanément électricité et chaleur pour des applications industrielles ou résidentielles, avec des rendements globaux améliorés.
La production de gaz
La production de gaz par biomasse s’appuie sur la digestion anaérobie, qui transforme les matières organiques en biogaz, principalement composé de méthane.
Comme nous venons de le voir, le biogaz peut aussi être utilisé pour la production de chaleur ou d’électricité.
Les étapes clés comprennent :
- la collecte des matières organiques des ménages, restaurants, collectivités et auprès des agriculteurs ;
- leur digestion dans des digesteurs fermés ;
- la séparation et la purification du gaz pour en faire du gaz naturel compatible avec les équipements dédiés ;
- et enfin son intégration dans les réseaux de distribution.
La production de biocarburant
La production de biocarburants transforme la biomasse en carburants liquides comme le bioéthanol ou le biodiesel, constituant une alternative aux combustibles fossiles classiques. Ces carburants contribuent à la réduction des émissions de CO2 dans les secteurs du transport et du chauffage.
Le procédé suit lui aussi plusieurs étapes :
- la collecte et prétraitement des matières premières ;
- la conversion par fermentation ou transestérification ;
- la purification du produit final ;
- et la distribution en station-essences.
Le bioéthanol est produit principalement par fermentation des sucres extraits de cultures telles que le maïs, la betterave ou la canne à sucre, suivie d'une distillation pour obtenir un alcool pur. Le biodiesel est généré via la transestérification d’huiles végétales (colza, tournesol, soja) ou de graisses animales avec un alcool (généralement du méthanol), ce qui aboutit à la formation d’esters méthyliques d’acides gras et de glycérine en sous-produit.
Pour permettre le fonctionnement des moteurs, le bioéthanol est habituellement mélangé à de l’essence (par exemple, sous forme de mélanges E10 ou E85) afin d’ajuster ses propriétés de combustion et d'évaporation. De même, le biodiesel est combiné avec du diesel fossile (mélanges B7, B10 ou B20) pour obtenir la viscosité et le pouvoir calorifique requis par les moteurs diesel existants.
À la pompe, le bioéthanol se retrouve identifié par des étiquettes telles que « E10 » ou « E85 », tandis que le biodiesel est généralement indiqué par des notations comme « B7 », « B10 » ou « B20 ». En raison de sa densité énergétique inférieure, un véhicule fonctionnant avec un mélange riche en bioéthanol (comme l’E85) consommera en moyenne davantage de carburant (en litres par 100 km) que celui alimenté par de l’essence ou du diesel traditionnel.
Les chiffres sur l’usage de la biomasse en France
La biomasse représentait environ 4,7 % du mix énergétique national en 2022, soit plus que l'hydraulique, l'éolien et le solaire réunis. Elle atteint même 6,3 % si on inclut les biocarburants.
La biomasse représente plus de la moitié du mix des énergies renouvelables en France, preuve s'il en est de son rôle important dans la vie des Français.
En 2023, la production primaire d’énergie issue de biomasse solide était répartie comme suit : 80 % provenait du bois sous forme de bûches ou plaquettes (95 TWh), 9 % des granulés (10 TWh), 8 % de la liqueur noire (9 TWh) et 3 % des résidus agricoles et alimentaires (4 TWh).
La répartition de la consommation primaire de bois-énergie en France en 2023 était de 64 % pour le secteur résidentiel, suivi par la branche énergie avec 22 %, l'industrie avec 9 %, et le reste avec 5 %.
Exportatrice nette jusqu'au début des années 2010, la France enregistre depuis plusieurs années un déficit commercial croissant sur le bois-énergie, qui s'explique principalement par la hausse des importations de granulés de bois.
Le chauffage
Pour le chauffage, le bois, les pellets et les plaquettes ont fourni environ 106 TWh d'énergie en 2022.
7 millions de foyers se chauffent au bois en France, soit près d'un foyer sur 5. Cela ne signifie pas qu'il s'agit de leur seule source d'énergie de chauffage. La consommation moyenne de stères de bois est d'ailleurs en baisse continue et s'établit actuellement autour de 5 stères par an et par foyer.
Données relevées en 2025 - Source : Panorama de la Chaleur Renouvelable et de Récupération - Graphique : Selectra
Données relevées en 2025 - Source : Panorama de la Chaleur Renouvelable et de Récupération - Graphique : Selectra
La cuisine
Bien que l’usage de la biomasse pour la cuisson reste minoritaire, il demeure courant dans les zones rurales.
Ce mode de cuisson représenterait une consommation énergétique de l’ordre de 0,5 TWh/an – un volume modeste comparé à l’usage pour le chauffage – et concernerait entre 50 et 100 000 foyers utilisateurs.
La production d’électricité
La petite centaine de centrales biomasse réparties sur l’ensemble du territoire avait fourni environ 12 TWh d'énergie en 2022.
Les centrales thermiques fonctionnant à la biomasse contribuent à environ 5 % de la capacité installée des énergies renouvelables en France. Elles offrent une production électrique continue, bien que leur rendement soit peu élevé.
En ce 29 mai 2025, la production journalière de biomasse en France s'élève à 15 GWh.
La production de gaz
La production de biogaz à partir de biomasse est en croissance, soutenue par des politiques incitatives.
La production de gaz via la méthanisation a atteint environ 14 TWh/an en 2023 grâce à plus de 800 unités, contribuant à la décarbonation du système énergétique.
STEP : Station d'épuration ; ISDND : Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux - Chiffres relevés en 2024 - Source : Observatoire du biométhane Sia partners 2024 / ADEME - Graphique : Selectra
La production de biocarburant
Les biocarburants issus de la biomasse, tels que le bioéthanol et le biodiesel, représentent environ 10 % de la consommation de carburants en France. Cela représente environ 5 milliards de litres, soit environ 41 TWh par an d’énergie primaire.
La biomasse est-elle écologique ?
Une source d'énergie potentiellement neutre en carbone
Le bilan carbone de la biomasse dépend de plusieurs facteurs, du type de biomasse utilisé, des méthodes de récolte, des procédés de transformation et des conditions de combustion.
Bien que la biomasse soit souvent considérée comme une source d'énergie renouvelable, son utilisation n'est pas intrinsèquement neutre en carbone. La combustion de la biomasse libère du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, et la neutralité carbone n'est atteinte que si la quantité de CO2 émise est réabsorbée par la croissance de nouvelles plantes ou arbres, ce qui peut prendre des années, voire des décennies.
Pour que l'utilisation de la biomasse contribue réellement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, plusieurs conditions doivent être respectées. Il est essentiel de s'assurer que la biomasse est produite de manière durable, sans entraîner de déforestation ou de dégradation des écosystèmes. Les pratiques de gestion forestière doivent maintenir ou améliorer les stocks de carbone des forêts, et les prélèvements de biomasse ne doivent pas dépasser la capacité de régénération naturelle. De plus, les émissions associées aux étapes de récolte, de transport et de transformation de la biomasse doivent être minimisées pour garantir un bilan carbone favorable.
Il est également crucial de considérer le "temps de retour carbone", c'est-à-dire la période nécessaire pour que le CO₂ émis lors de la combustion de la biomasse soit réabsorbé par la croissance végétale. Ce délai varie en fonction du type de biomasse et des conditions écologiques. Par exemple, la combustion de bois provenant de forêts à croissance lente peut entraîner une augmentation temporaire des concentrations de CO2 atmosphérique, car le temps de récupération du carbone est plus long. Ainsi, pour que la biomasse soit une solution efficace dans la lutte contre le changement climatique, il est impératif de gérer les ressources de manière à équilibrer les émissions et les absorptions de CO2 sur des échelles de temps pertinentes.
L'utilisation de la biomasse comme source d'énergie peut contribuer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, à condition que sa production et son utilisation soient gérées de manière durable. Cela implique une gestion responsable des ressources, la minimisation des émissions tout au long du cycle de vie de la biomasse et une attention particulière au temps nécessaire pour que le CO2 émis soit réabsorbé. Sans ces précautions, l'exploitation de la biomasse pourrait, au contraire, exacerber le réchauffement climatique.
Des atouts parfois relatifs
Dans l’ensemble, les applications de la biomasse présentent des bilans carbone nettement inférieurs à celles des énergies fossiles traditionnelles. En passant de centrales thermiques à flamme fossiles (fioul, gaz, charbon) à des solutions biomasse, il est possible de réduire l’intensité carbone d’un facteur de 2 à 4, ce qui contribue de manière significative à la décarbonation du secteur énergétique et à la lutte contre le réchauffement climatique.
Les autres technologies bas carbone (nucléaire, éolien, solaire) affichent des valeurs encore plus faibles, et ont l'avantage d'avoir des rendements plus élevés et d'avoir des intensités carbone bien moins importantes. Le facteur de charge est néanmoins moins bon pour les autres énergies renouvelables, puisqu'elles sont intermittentes à l'inverse de la biomasse (et du nucléaire).
En somme pour la production d'électricité, l’utilisation de la biomasse reste une solution intermédiaire intéressante, notamment dans les secteurs où la substitution des combustibles fossiles permet de réduire considérablement les émissions de CO2.
Pour le chauffage résidentiel, la biomasse offre une alternative écologique au gaz naturel, notamment dans les zones où l'installation de pompes à chaleur est techniquement ou économiquement non viable. Les chaudières biomasse, fonctionnant principalement avec des combustibles tels que les bûches, les granulés ou les plaquettes de bois, présentent un rendement énergétique élevé, souvent supérieur à 90 %, assurant ainsi un confort thermique optimal. De plus, le coût du bois reste compétitif par rapport aux autres énergies - quand il n'est pas gratuit.
Cependant, l'adoption de la biomasse nécessite certaines considérations pratiques. Les chaudières biomasse requièrent un espace de stockage pour le combustible, ce qui peut être contraignant dans les habitations disposant de peu de place. De plus, l'approvisionnement en bois doit être régulier et local pour minimiser les coûts et l'empreinte carbone liés au transport.
Le biométhane émet environ 20 g de CO₂ par kWh contre plus de 200 g de CO₂ par kWh pour le gaz naturel fossile, en tenant compte de l’ensemble de son cycle de vie. De plus, lorsqu’il est produit à partir de déchets agricoles ou de boues d’épuration, il permet d’éviter des émissions de méthane qui se seraient autrement échappées dans l’atmosphère, réduisant ainsi son impact climatique global.
Les biocarburants offrent une alternative aux carburants fossiles en réduisant les émissions de gaz à effet de serre jusqu'à 90 % par rapport au diesel traditionnel. Cependant, leur production présente des limites, notamment en raison de la concurrence avec les cultures alimentaires, ce qui peut entraîner des problèmes de sécurité alimentaire et de déforestation. De plus, certains biocarburants peuvent nécessiter des modifications techniques des moteurs ou des infrastructures de distribution, limitant ainsi leur adoption à grande échelle.
Source de pollution atmosphérique
La biomasse génère toujours de la pollution atmosphérique, et qui empire lorsque la combustion est imparfaite et lorsque les foyers sont ouverts.
La combustion imparfaite du bois désigne un processus où le combustible n’est pas entièrement oxydé en raison d’un apport insuffisant en oxygène ou de conditions de combustion non optimales, générant plus d'émissions de gaz et particules polluants. Ce phénomène conduit à la formation de produits secondaires tels que le monoxyde de carbone, les hydrocarbures imbrûlés et des particules fines qui affectent la qualité de l’air.
La combustion de la biomasse dans des appareils résidentiels mal optimisés peut ainsi générer entre 50 et 70 g de monoxyde de carbone (CO) par kWh d’énergie produite, tandis que des équipements modernes réduisent ces émissions à moins de 10 g CO/kWh. De plus, les émissions de particules fines varient généralement de 8 à 15 g/kWh pour des systèmes performants, mais peuvent atteindre jusqu’à 30 g/kWh en cas de combustion imparfaite. Les émissions de NOₓ se situent habituellement entre 10 et 40 g/kWh, avec des pointes pouvant dépasser 50 g/kWh dans les conditions les moins favorables, et les composés organiques volatils (COV) émis varient de 5 à 25 g/kWh.
Stop ou encore ?
L’avenir de la biomasse repose sur ses forces et ses faiblesses ; un équilibre entre ses atouts environnementaux et les défis de sa gestion durable.
Les aides gouvernementales à l’achat de chaudière biomasse
Le gouvernement propose des aides pour l’achat d’une chaudière biomasse, notamment via les dispositifs Coup de pouce Chauffage, MaPrimeRénov et l’éco-PTZ. Ces subventions, conditionnées à des critères de performance énergétique, facilitent l’investissement des particuliers et collectivités dans des systèmes à faible empreinte carbone.
Le dispositif "Coup de pouce Chauffage" propose une aide financière pour remplacer une chaudière à fioul, gaz ou charbon par une chaudière à biomasse dans une maison individuelle, avec une prime de plusieurs milliers d'euros, ajustée en fonction des revenus du ménage. Pour bénéficier de cette aide, la nouvelle chaudière doit impérativement être de classe 5 selon la norme NF EN 303.5 ou porter le label flamme verte.
L’UE veut-elle se passer de cette énergie ?
Les récentes mesures européennes indiquent une volonté de renforcer la régulation des appareils à biomasse – en particulier les poêles à bois – plutôt que de s’en détourner complètement. Ces décisions sont motivées par des enjeux de santé publique et de qualité de l’air, puisque la pollution atmosphérique est à l'origine de plusieurs dizaines de milliers de décès prématurés chaque année rien que sur le continent.