La biomasse : explications

biomasse création
Table des matières
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Pinterest

Définition et catégories

La biomasse est toute matière organique qui peut être convertie en énergie. Les matières organiques peuvent être définies comme des matières d’origine végétale (résidus alimentaires et bois, feuilles) ou animale (cadavres d’animaux et organismes vivants dans le sol).Il existe trois types de biomasse, chacun ayant ses propres caractéristiques physiques.

  • les solides (par exemple, la paille, les copeaux de bois et les bûches)
  • Liquides (par exemple, huiles végétales, bioalcools) ;
  • gazeux (par exemple, le biogaz).

La photosynthèse est responsable de la création de la biomasse, une importante réserve d’énergie qui est produite par l’action du soleil. Elle se présente sous la forme de carbone organique. Elle est vaporisée selon des procédés spécifiques en fonction du type de constituant.

La biomasse peut parfois être considérée comme une source d’énergie renouvelable si sa régénération n’est pas inférieure à sa consommation. Par exemple, le bois ne peut pas être utilisé pour réduire le nombre d’arbres.

Opération à caractère technique ou scientifique

Selon le type de biomasse utilisé et les techniques employées, la valorisation énergétique de la biomasse peut donner lieu à trois formes d’énergie utile.

  • La chaleur
  • l’électricité ;
  • Le déplacement est une force motrice

Il existe trois façons d’utiliser la biomasse : par voie sèche, par voie humide et pour la production de biocarburants.

La voie sèche

Le procédé thermochimique est le principal composant de la voie sèche, qui comprend des technologies telles que la combustion, la gazéification et la pyrolyse.

  • La combustion génère de la chaleur par l’oxygénation complète du combustible, généralement en présence d’un excès d’air. La vapeur ou l’eau chaude qui est produite peut être utilisée dans des processus industriels et des réseaux de chauffage urbain. La vapeur peut être envoyée vers une turbine, une machine à vapeur ou un générateur électrique pour la production d’énergie mécanique, voire d’électricité. La cogénération est la combinaison de la chaleur et de l’électricité.
  • La gazéification de la biomasse solide a lieu dans un réacteur spécifique appelé gazéifieur. Il s’agit d’une réaction entre le carbone de la biomasse, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone. Le résultat est la transformation complète de la matière solide (sauf les cendres) en un gaz combustible et inflammable composé d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Après purification et filtration, ce gaz est utilisé pour produire de l’énergie mécanique ou électrique dans un moteur à combustion. La technique de gazéification peut également être utilisée pour la cogénération.
  • La pyrolyse est le processus de réduction des matières carbonées par la chaleur. Elle produit un solide, le charbon de bois, ou charbon végétal, ainsi qu’un liquide, appelé huile pyrolytique et un gaz combustible. La thermolyse est une variante de la pyrolyse qui est utilisée pour traiter les déchets ménagers organiques et la biomasse contaminée.
A lire aussi :   Électrification des usines Peugeot

Le procédé humide

La méthanisation est le principal procédé humide. Il s’agit d’un processus de dégradation de la matière organique par des micro-organismes. Il se déroule dans un digesteur chauffé qui ne contient pas d’oxygène (réactions en milieu anaérobie). Cela permet de produire :

  • Le biogaz est le résultat de la digestion anaérobie de matières organiques.
  • Le digestat est un résidu de méthanisation, composé de matières organiques non biodégradables.

Production de biocarburants

Les biocarburants sont des combustibles liquides ou gazeux qui sont créés à partir d’une réaction :

  • le biodiesel est un mélange d’huile (colza et tournesol) et d’alcool
    .
  • Dans le cas du bioéthanol, il est obtenu à partir d’un mélange entre de l’essence et du sucre fermenté.

Il existe trois générations de biocarburants.

  • 1ère génération: Biocarburants fabriqués à partir de graines
  • 2ème génération : Biocarburants fabriqués à partir de résidus de cultures non alimentaires. (pailles, tiges, bois).
  • 3ème génération : Biocarburants fabriqués à partir d’hydrogène produit par des micro-organismes et d’huile produite par des microalgues.

L’un des avantages des carburants issus de la biomasse de 2ème ou 3ème génération est qu’ils n’occupent pas les terres agricoles et n’entrent pas en concurrence avec la production d’aliments pour les personnes.

Ces biocarburants se présentent sous de nombreuses formes :

  • Les esters d’huile végétale sont fabriqués, par exemple, à partir du colza (biodiesel) ;
    .
  • L’éthanol, fabriqué à partir de blé et de betterave, peut être ajouté à l’essence sans plomb sous forme d’ETBE (Ethyl Tertiary Butyl Ether). Cet ETBE permet d’incorporer de l’éthanol dans l’essence (jusqu’à 15% dans le SP95 et jusqu’à 22% dans le SP95-E10).

Cependant, la biomasse n’est pas seulement utilisée pour produire des biocarburants.

Enjeux énergétiques

Avantages de la biomasse

La biomasse peut être utilisée comme source d’énergie pour augmenter la proportion d’énergies renouvelables et diminuer la dépendance au pétrole et au gaz. De nombreux pays ont facilement accès à la biomasse en raison de la diversité des matières organiques qu’elle contient. Elle peut également les aider à devenir indépendants sur le plan énergétique.

La biomasse contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre en absorbant le CO2 que les plantes absorbent pendant leur croissance. Le biogaz peut également être récupéré dans les décharges pour capter le méthane, un gaz à effet de serre très puissant.

Débats sur la biomasse

Dans certains cas, l’utilisation de la biomasse peut toutefois poser des problèmes environnementaux. Il est courant de confondre énergie renouvelable et énergie “propre”.

A lire aussi :   D’où vient le vent qui alimente les éoliennes ?

L’industrie des biocarburants réduit la quantité de terres agricoles disponibles pour la production alimentaire dans certaines régions en octroyant des terres. Les experts craignent que l’essor des biocarburants de première génération n’entraîne une pénurie alimentaire mondiale, surtout si on le compare à la forte croissance de la population terrestre.

Acteurs majeurs

Les gestionnaires de déchets

Ils sont les leaders de la valorisation énergétique des déchets ménagers, et de la méthanisation en raison de leur maîtrise des centres d’approvisionnement (centres de tri). On peut citer Veolia et Suez (filiale de Paprec) comme gestionnaires de déchets.

Les acteurs de l’énergie

Pour diversifier leur mix énergétique, des producteurs comme Engie et EDF utilisent la biomasse solide (bois et ses dérivés).

Les industriels du bois

Elles fournissent du bois au secteur de l’énergie. Dans certains cas, ils peuvent valoriser leurs déchets de production, comme l’entreprise québécoise Tembec ou le groupe finlandais UPM, pour réduire leur dépendance aux énergies fossiles.

Les collectivités locales

Elles prennent les décisions concernant les politiques locales de gestion des déchets et l’installation d’infrastructures locales de production d’énergie (chauffage urbain ou cogénération, etc.). Elles jouent un rôle crucial dans le développement et l’utilisation de la biomasse, notamment en termes de valorisation des déchets.

Chiffres clés et unités de mesure

Pouvoir calorifique

  • Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) est la chaleur maximale théorique dégagée par un combustible lors de sa combustion.
  • Les pouvoirs calorifiques nets (PCN) n’incluent pas la chaleur provenant de la condensation de la vapeur d’eau libérée pendant la combustion. Ce pouvoir calorifique inférieur est utilisé pour comparer différents combustibles. Il peut être exprimé en mégajoules par kilogramme (MJ/kg) ou en kWh/kg, où 1kWh = 3,6MJ.

Le PCI de la biomasse n’étant pas élevé, de grandes quantités de biomasse sont nécessaires pour produire de l’énergie.

  • Paille : 14,3 MJ/kg ;
  • Bois (dans la nature), 10,8 MJ/kg
  • Bagasse, déchets urbains (résidus fibreux de canne à sucre) : 7,77 MJ/kg

La teneur en humidité du bois a une incidence directe sur le pouvoir calorifique. Les granulés de bois à très faible humidité (5 à 10 %) ont un pouvoir calorifique beaucoup plus élevé, de l’ordre de 18 MJ/kg. Le PCI du fioul domestique est d’environ 42 MJ/kg, alors que celui du charbon est de 26 MJ/kg.

Près de 10 % des besoins énergétiques mondiaux peuvent être satisfaits par la biomasse. Les deux tiers de l’énergie de la biomasse utilisée dans le monde servent à chauffer et à cuisiner dans les pays en développement.

A lire aussi :   Albi développe sa recherche sur la biomasse

Zone de présence/application

Les États-Unis, l’Inde et le Brésil sont les plus grands pays utilisateurs de biomasse, hors consommation domestique.

En 2010, la biomasse et les déchets représentaient 67,6 % de la production primaire d’énergie renouvelable en Europe.

Passé

Années 1860 Le bois est toujours le principal combustible utilisé dans les foyers, les entreprises et les bâtiments commerciaux pour le chauffage et la cuisson. Le bois est également utilisé pour la production de vapeur, ainsi que pour alimenter les navires et les trains.

1880 Henry Ford utilise l’éthanol comme carburant dans sa première automobile, le quadricycle.

Années 1920-2013: L’éthanol est largement utilisé aux États-Unis pour alimenter les voitures. Le “Gasohol” est de l’éthanol fabriqué à partir de maïs et proposé dans plus de 2 000 stations-service du Midwest des États-Unis.

Années 1970 Les deux crises pétrolières (1973 & 1979) incitent les compagnies pétrolières à développer les biocarburants.

1975 Le Brésil lance le programme Proalcool pour soutenir le développement et l’utilisation de carburants “verts”. Aujourd’hui, plus de la moitié du parc automobile brésilien est alimenté par du biocarburant.

1980 – Les prix élevés de l’énergie encouragent l’intérêt pour l’énergie de la biomasse.

1990 – Le réchauffement de la planète et le déclin des combustibles fossiles incitent les autorités à encourager le développement des énergies renouvelables. Environ 6,7 % de la consommation mondiale d’énergie est constituée par la biomasse.

2004 Selon le bilan énergétique mondial de l’AIE pour 2004, la biomasse représentait 10,6 % de la consommation énergétique mondiale. (Notez que les utilisations directes du bois peuvent affecter la précision et les estimations du marché).

Futur

Biocarburants de 3ème génération

Les biocarburants de troisième génération sont fabriqués à partir de microalgues riches en lipides. Elles peuvent stocker entre 60% et 80% en acides gras. Cela pourrait conduire à une production annuelle d’environ 30 tonnes d’huile par hectare. Le rendement du colza est cependant 30 fois inférieur.

Or, les procédés de fabrication utilisés pour extraire l’huile sont mal connus. La méthode actuelle (séchage, centrifugation et solvant organique) nécessite beaucoup d’énergie.

La valorisation du miscanthus

Cette plante, originaire d’Asie, produit beaucoup de biomasse et nécessite très peu d’intrants. L’extraordinaire productivité du miscanthus s’explique par son métabolisme photosynthétique unique, similaire à celui du maïs, de la canne à sucre et du sorgho. Cela lui permet de capter davantage de dioxyde de carbone et de transformer ce dernier en matière organique. Le miscanthus est une plante vivace qui ne nécessite qu’une seule phase d’implantation pour être cultivée pendant plus de 15 ans.