Le besoin croissant de sources d’énergie propres et renouvelables est devenu crucial face au changement climatique et à l’épuisement des combustibles fossiles. C’est pourquoi le monde explore activement des alternatives énergétiques. Parmi celles-ci, la biomasse et la bioénergie se distinguent comme deux solutions particulièrement prometteuses. Ces ressources offrent une alternative flexible et respectueuse de l’environnement aux sources d’énergie traditionnelles, en exploitant la puissance des matériaux organiques pour produire du carburant, de l’électricité et de la chaleur.
Qu’est-ce que la biomasse ?
La bioénergie provient de matières organiques, appelées « biomasse », qui englobent les composants organiques issus principalement de plantes et d’animaux vivants ou récemment décédés. Cette catégorie inclut le bois, les déchets alimentaires, les résidus agricoles ainsi que les algues. Depuis que les premiers hominidés ont commencé à utiliser le feu pour se chauffer et cuisiner, l’énergie de la biomasse est utilisée par l’humanité. Aujourd’hui, elle est principalement exploitée pour la production d’électricité et le chauffage.
Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la part des bioénergies modernes a augmenté en moyenne de près de 3 % par an entre 2010 et 2022, une tendance qui se maintient. Actuellement, environ 6 % de l’approvisionnement énergétique mondial et 55 % de l’énergie renouvelable proviennent de la bioénergie moderne, faisant d’elle la plus grande source d’énergie renouvelable. Dans le cadre des objectifs de « zéro émission nette d’ici à 2050 », la bioénergie est prévue pour remplacer les combustibles fossiles à un rythme accéléré d’ici 2030.
5 Principaux types et exemples de biomasse
1. Bois et produits agricoles: Biomasse dérivée des forêts, des cultures agricoles et des résidus. Exemples : Bûches de bois, copeaux de bois, paille, canne de maïs.
2. Déchets solides : Matières organiques contenues dans les déchets municipaux solides. Exemples : Déchets alimentaires, papier, carton.
3. Gaz des décharges et biogaz : Gaz produits par la décomposition anaérobie de la matière organique dans les décharges et les digesteurs. Exemples : Méthane provenant des décharges, biogaz provenant du fumier animal.
4. Carburants à base d’alcool : Les carburants dérivés de la fermentation des sucres présents dans les plantes. Exemples : Éthanol provenant du maïs, biodiesel provenant du soja.
5. Biomasse aquatique : Biomasse dérivée de plantes aquatiques et d’algues. Exemples : Microalgues, algues marines.
La biomasse est-elle une source d’énergie propre ?
La biomasse se compose de matériaux issus d’êtres vivants, principalement des plantes et des animaux, ce qui la rend organique. Les plantes, le bois et la litière sont parmi les ressources de biomasse les plus utilisées pour l’énergie. Biomass energy is also a non-renewable energy source. Contrairement à ce qui a été dit, l’énergie de la biomasse est une source d’énergie renouvelable, car elle provient de la photosynthèse des plantes, qui capture l’énergie solaire pour convertir le dioxyde de carbone et l’eau en hydrates de carbone (nutriments). Ces nutriments peuvent ensuite être convertis directement ou indirectement en énergie utile. La biomasse peut être brûlée directement pour produire de la chaleur, convertie en électricité directement ou transformée en biocarburants de manière indirecte.
« La biomasse joue un rôle essentiel dans le cycle du carbone de la Terre. Ce cycle est le processus par lequel le carbone est échangé entre toutes les couches de la Terre : l’atmosphère, l’hydrosphère, la biosphère et la lithosphère. «
Énergie de la biomasse, National Geographic Education
Les sources, le traitement et les applications de la biomasse déterminent si elle peut être considérée comme une source d’énergie propre. La biomasse a le potentiel d’être une énergie plus propre lorsqu’elle est obtenue de manière responsable et utilisée efficacement. Cependant, une mauvaise gestion peut aggraver la pollution et dégrader l’environnement.
Conversion de la biomasse en bioénergie
La biomasse peut être convertie en bioénergie par différents procédés :
- Combustion : Brûlage direct de la biomasse pour produire de la chaleur, qui peut être utilisée pour générer de l’électricité.
- Gazéification : Conversion de la biomasse en gaz de synthèse (un mélange de monoxyde de carbone, d’hydrogène et de méthane) par un traitement à haute température.
- Pyrolyse : Décomposition de la biomasse à des températures élevées en l’absence d’oxygène, produisant de la bio-huile, du gaz de synthèse et du charbon de bois.
- Digestion anaérobie : Décomposition de la matière organique par des bactéries dans un environnement sans oxygène, produisant du biogaz (principalement du méthane et du dioxyde de carbone).
- Fermentation : Conversion microbienne de la biomasse en alcools tels que l’éthanol et le butanol.
Centrales biomasse
La vapeur générée par la combustion de matières végétales ou animales dans une chambre de combustion alimente une centrale électrique à biomasse. Grâce à l’utilisation responsable de la biomasse, ces installations contribuent significativement à réduire la dépendance aux combustibles fossiles et à atténuer le changement climatique. Explorez le guide étape par étape ci-dessous pour découvrir le fonctionnement des centrales électriques à biomasse :
- Préparation et approvisionnement en combustible : Collecte, stockage et traitement des matériaux de biomasse tels que les copeaux de bois, les résidus agricoles et les déchets organiques. Ces étapes visent à assurer l’uniformité de leur taille et de leur teneur en eau.
- Système d’alimentation en combustible : Des convoyeurs transportent la biomasse traitée vers la chambre de combustion. Le mécanisme d’alimentation régule le débit d’alimentation en biomasse pour maintenir des conditions de combustion optimales.
- Combustion et gazéification : La biomasse est brûlée pour produire de la chaleur, laquelle est utilisée pour générer de la vapeur. En parallèle, la biomasse peut être convertie en gaz de synthèse par un traitement à haute température. Ce gaz de synthèse, un mélange de gaz, est ensuite brûlé dans des turbines ou des moteurs pour produire de la chaleur.
- Production de vapeur : Les chaudières et les échangeurs de chaleur utilisent la chaleur générée par la combustion ou la gazéification pour convertir l’eau en vapeur à haute pression. Cette vapeur est ensuite acheminée vers les turbines qui, à leur tour, entraînent les générateurs électriques pour produire de l’électricité.
- Production d’électricité : Une turbine à vapeur convertit l’énergie thermique de la vapeur en énergie mécanique. Cette énergie mécanique fait tourner un générateur qui transforme cette dernière en courant électrique, permettant ainsi la production d’électricité.
- Gestion des déchets et recyclage : Tous les résidus restants de la combustion de la biomasse sont collectés et soit éliminés de manière responsable, soit réutilisés dans des applications telles que l’agriculture ou la construction. Une partie de la vapeur générée peut également être récupérée à la sortie de la turbine et réutilisée comme combustible, processus connu sous le nom de cogénération.
Le rôle de la biomasse dans les énergies renouvelables
La biomasse est une source d’énergie durable qui contribue à réduire la dépendance aux combustibles fossiles et à diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Conformément aux réglementations européennes, la biomasse utilisée à des fins énergétiques doit être produite, traitée et utilisée de manière durable et efficace afin d’optimiser les économies de gaz à effet de serre et de préserver les services écosystémiques. La biomasse joue plusieurs rôles clés dans la production d’énergie renouvelable :
1. Une production d’énergie diversifiée
L’énergie de la biomasse peut être convertie en différentes formes telles que la chaleur, l’électricité et les combustibles liquides. Sa polyvalence en fait un élément précieux parmi les sources d’énergie renouvelables. Voici les principales méthodes de production de bioénergie :
- Heat Production: Heating homes, businesses, and district heating systems through the direct burning of biomass materials like wood and agricultural waste. As per IEA, buildings can get low-temperature heat from biomass combustion systems, up to 100°C, for heating (e.g. central heating systems of a building or a heating grid) and hot water supply.
- Production d’électricité : Les centrales électriques à biomasse utilisent la combustion directe, la gazéification ou la digestion anaérobie pour produire de l’énergie. Ces méthodes permettent de générer une électricité régulière et fiable, faisant de la biomasse une source d’énergie viable pour servir de base dans le mix énergétique.
- Biocarburants : La biomasse est transformée pour produire des carburants liquides comme l’éthanol et le biodiesel, utilisables dans les transports. Ces biocarburants contribuent à réduire la dépendance aux carburants dérivés du pétrole.
2. Gestion et utilisation des déchets
L’énergie produite à partir de la biomasse permet de valoriser et d’utiliser les déchets organiques, réduisant ainsi la quantité de déchets envoyés en décharge et minimisant les émissions de méthane. En transformant les résidus agricoles, les déchets alimentaires et d’autres sous-produits organiques en énergie, la biomasse favorise un système de gestion des déchets plus durable et soutient une économie circulaire.
3. Neutralité carbone et atténuation du changement climatique
Grâce à l’absorption de dioxyde de carbone (CO2) par les plantes pendant leur croissance, l’énergie issue de la biomasse est souvent considérée comme neutre en carbone. Ce processus équilibre le CO₂ libéré lors de la combustion de la biomasse, créant un cycle fermé du carbone. Comparé aux combustibles fossiles, cette caractéristique réduit les émissions nettes de gaz à effet de serre, ce qui peut jouer un rôle crucial dans la lutte contre le changement climatique.
4. Développement rural et avantages économiques
Les projets de production d’énergie à partir de la biomasse peuvent catalyser le développement économique dans les zones rurales en créant des emplois et en offrant de nouvelles sources de revenus aux agriculteurs et aux propriétaires fonciers. La production, la collecte, la transformation et le transport des matériaux biomasse contribuent aux économies locales et peuvent stimuler l’amélioration des infrastructures.
5. Sécurité énergétique et diversification
La biomasse améliore la sécurité énergétique en diversifiant les sources d’énergie, renforçant ainsi la résilience du système énergétique et réduisant la dépendance à l’égard des combustibles fossiles importés. Dans les régions dotées de ressources forestières et agricoles abondantes, la biomasse représente également une source d’énergie fiable.
Soutien complémentaire aux autres sources d’énergie renouvelables
La biomasse peut compléter d’autres sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire. Elle offre une source d’énergie stable et flexible qui peut pallier les périodes où les sources renouvelables intermittentes ne produisent pas d’électricité. Par exemple, les centrales électriques à biomasse peuvent fonctionner de manière continue et ajuster leur production selon la demande, contribuant ainsi à la stabilité du réseau électrique. De plus, la cogénération de chaleur et d’électricité peut augmenter l’efficacité globale du système jusqu’à 90 %, selon l’AIE.
La biomasse et son impact sur l’environnement
Avec des bénéfices environnementaux significatifs, la biomasse et la bioénergie représentent une source d’énergie durable. La biomasse est qualifiée de neutre en carbone car le CO2 absorbé pendant sa croissance compense celui libéré lors de la combustion. En réduisant les émissions nettes de gaz à effet de serre, elle contribue à atténuer le changement climatique. De plus, l’utilisation des déchets organiques et des résidus agricoles à des fins énergétiques permet de diminuer les émissions de méthane et de réduire le recours aux décharges.
En diversifiant l’approvisionnement énergétique et en réduisant la dépendance aux combustibles fossiles, l’énergie de la biomasse améliore la sécurité énergétique, surtout dans les régions dotées de ressources en biomasse abondantes. De plus, elle stimule le développement rural en offrant aux agriculteurs et aux propriétaires terriens de nouvelles sources de revenus et des opportunités d’emploi. Cependant, l’énergie de la biomasse présente des inconvénients, comme la nécessité d’une gestion durable des ressources pour éviter la déforestation et la dégradation des sols, ainsi que la production de polluants atmosphériques lors de la combustion. De plus, il existe des préoccupations concernant la sécurité alimentaire en raison de la concurrence pour les terres entre les cultures énergétiques et les cultures vivrières.
Pour maximiser les avantages de la biomasse, il est crucial de garantir un approvisionnement durable et des technologies de conversion efficaces. Les politiques favorisant les pratiques durables et les technologies de pointe aideront à répondre aux préoccupations environnementales. Avec une gestion attentive, la biomasse peut jouer un rôle essentiel dans la transition vers un avenir énergétique plus propre et durable, contribuant ainsi à la lutte contre le changement climatique et à la promotion de la durabilité environnementale.
Produits recommandés
Assurer la sécurité des travailleurs dans les centrales électriques à biomasse est une priorité essentielle, mais souvent complexe. Afin de prévenir les risques de blessures et de maladies, il est crucial d’utiliser des équipements de protection individuelle (EPI) spécialement adaptés à ce secteur.
Détecteur de gaz combustibles, KPS
Ce détecteur est capable de détecter une large gamme de gaz, notamment le gaz naturel, le méthane, l’éthane, le propane, le butane, l’acétone, l’alcool, l’ammoniac, la vapeur, le monoxyde de carbone, l’essence, le carburéacteur, les solvants à base d’hydrogène, le diluant à laque et le naphta.
Masque facial intégral réutilisable, 3M
Ce masque respiratoire complet réutilisable est conçu pour être léger, confortable et facile à utiliser. En association avec les filtres ou cartouches à particules appropriés de 3MTM, il offre une protection efficace du système respiratoire contre les particules, ainsi qu’une large gamme de gaz et de vapeurs.
Détecteurs de gaz combustibles, FIGARO
Ce détecteur de gaz de type semi-conducteur a une longue durée de vie, une faible consommation d’énergie et une sensibilité extrêmement élevée au méthane.
