Analyse environnementale de deux filières de
biomasse herbacée :
- Combustion de granulés mixtes miscanthus-bois dans une
chaudière de moyenne puissance
- Combustion de résidus de fauche de lande en vrac en mélange
avec du bois déchiqueté dans une chaudière de moyenne puissance
Livrable final établi par :
Jehane Prudhomme
Sophie Merle
Association AILE
73, rue de Saint-Brieuc - CS 56520
35065 Rennes Cedex
FRANCE
02 99 54 63 23
Co-encadrants :
Frédérique Bouvart, IFPEN
Lynda Aissani, CEMAGREF
Le 31 octobre 2011
Sommaire
Sommaire _________________________________________________________________ 3
Listes des figures ___________________________________________________________ 4
Liste des tableaux ___________________________________________________________ 5
Introduction _______________________________________________________________ 1
I.
Problématique et cadre de l’étude __________________________________________ 1
I.1. Contexte___________________________________________________________________ 1
I.2. Pourquoi cette étude ? _______________________________________________________ 1
I.3. Listes des questions auxquelles l’étude peut apporter des éléments de réponses ________ 2
I.4. Champ d’étude _____________________________________________________________ 2
II.
Sélection des filières à évaluer___________________________________________ 3
II.1. Frontières des systèmes étudiés _______________________________________________ 3
II.2. Hypothèses spécifiques pour l’évaluation des filières _____________________________ 7
III.
Analyse environnementale ______________________________________________ 8
III.1. Méthodologie retenue______________________________________________________ 8
III.2. Cadre méthodologique de l’Analyse de Cycle de Vie_____________________________ 8
III.2.1. Définition des objectifs et du champ d’étude __________________________________ 9
III.2.2. Inventaire _____________________________________________________________ 10
III.2.3. Evaluation des impacts environnementaux __________________________________ 11
III.2.4. Interprétation des résultats selon l’objectif __________________________________ 11
III.3. Application aux systèmes étudiés ____________________________________________ 11
III.4. Résultats de l’analyse environnementale______________________________________ 13
III.5. Etude de différents scénarios pour les distances de transport des matières premières 20
IV.
V.
Analyse des coûts de revient____________________________________________ 22
Réponses aux questions posées ___________________________________________ 24
VII.1. Discussion autour des résultats_____________________________________________ 25
VII.2. Limites de cette étude ____________________________________________________ 27
Conclusion _______________________________________________________________ 29
Bibliographie _____________________________________________________________ 30
Annexe 1: Itinéraire technique retenu pour le miscanthus _________________________ 33
Annexe 2: Hypothèses prises en compte pour la fertilisation du miscanthus ___________ 36
Annexe 3 : Hypothèses principales retenues pour la récolte des résidus d’entretien du
territoire : résidu de landes broyées. ___________________________________________ 37
Annexe 4 : Hypothèses principales retenues pour la transformation de landes _________ 38
Annexe 5 : Hypothèses principales retenues pour la combustion ____________________ 39
Listes des figures
Figure 1 : Limites du système pris en compte pour la filière granulés bois-miscanthus comme agrocombustible 4
Figure 2: Limites du système pris en compte pour la filière résidus d’entretien du territoire comme
agrocombustible __________________________________________________________________________ 5
Figure 3 : Limites du système pris en compte pour la filière granulés bois ____________________________ 6
Figure 4 : Phase de l’Analyse du Cycle de Vie (d’après Jolliet et al., 2010) ____________________________ 9
Figure 5 : Démarche générale de l’analyse d’impact des émissions et associations aux catégories d’impacts
(d’après Jolliet et al., 2010) ________________________________________________________________ 11
Figure 6: Energie primaire non renouvelable nécessaire (MWh) à la production de 1 MWh de chaleur –
Contribution de chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles_________ 13
Figure 7: Potentiel de réchauffement climatique (kg CO2 eq) pour la production de 1 MWh de chaleur –
Contribution de chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles_________ 14
Figure 8: Diagramme des émissions de GES associées à la culture de miscanthus (kg CO2 eq/1 MWh de chaleur
produit) – en pourcentages cumulés __________________________________________________________ 16
Figure 9: Potentiel d’acidification (kg SO2 eq) pour la production de 1 MWh de chaleur – Contribution de
chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles ______________________ 16
Figure 10: Potentiel d’eutrophisation (kg PO43- eq) lié à la production de 1 MWh de chaleur – Contribution
de chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles ____________________ 17
Figure 11: Diagramme du potentiel d’acidification (kg SO2 eq) associé à la culture de miscanthus pour 1 MWh
de chaleur produit – En pourcentages cumulés _________________________________________________ 19
Figure 12 : Diagramme du potentiel d’eutrophisation (kg PO43- eq) associé à la culture de miscanthus pour 1
MWh de chaleur produit – En pourcentages cumulés_____________________________________________ 19
Figure 13: Comparaison de la consommation d’énergie primaire non renouvelables (MWh nécessaire/MWh
produit) pour les deux scénarios de production de granulés mixtes. _________________________________ 20
Figure 14: Comparaison du potentiel de réchauffement climatique (kg CO2 eq) des deux scénarios de production
de granulés mixtes________________________________________________________________________ 21
Figure 15: Comparaison du potentiel d'acidification (kg SO2 eq) des deux scénarios de production de granulés
mixtes _________________________________________________________________________________ 21
Figure 16: Comparaison du potentiel d'eutrophisation (kg PO43- eq) des deux scénarios de production de
granulés mixtes __________________________________________________________________________ 22
Liste des tableaux
Tableau 1: PCI et Densité des combustibles étudiés ______________________________________________ 7
Tableau 2: Impacts environnementaux étudiés __________________________________________________ 12
Tableau 3: Teneur en N, S et PCI des agrocombustibles étudiés.____________________________________ 18
Tableau 4 : Hypothèses de transport pour les 2 scénarios _________________________________________ 20
Tableau 5: Dépenses liées à l'implantation d'une culture de miscanthus dans le cadre d'un adhérant
COOPEDOM, en €/ha, sur 15 ans et par année. ________________________________________________ 23
Tableau 6: Aide à l’implantation lié à la culture de miscanthus dans le cadre d'un adhérent COOPEDOM, en
€/ha, et €/t sur 15 ans et par année. __________________________________________________________ 23
Tableau 7: Dépenses liées à la récolte et la production de chaleur à partir d’un mélange fauche de lande –
plaquettes forestières. _____________________________________________________________________ 24
Tableau 8: Récapitulatif du prix du Mwh en entrée de chaudière pour les différents agrocombustibles ______ 24
Tableau 9: Carences identifiées et hypothèses retenues pour les données issues de l’inventaire pour la filière
production chaleur à partir de granulés mixtes _________________________________________________ 28
Tableau 10: Carences identifiées et hypothèses retenues pour les données issues de l’inventaire pour la filière
production de chaleur à partir de fauches de lande ______________________________________________ 29
Tableau 11: Rendement de la culture de miscanthus en tonnes de matières sèche par ha _________________ 34
Tableau 12 : Composition du lisier de porc ____________________________________________________ 36
Tableau 13 : Facteurs d’émission liés à l’épandage de lisier de porc ________________________________ 36
Introduction
Le présent document est le rapport final de l’analyse environnementale de deux filières
agrocombustibles, réalisée dans le cadre du projet européen Life+ Green Pellets.
Cette étude utilise une méthodologie ACV (Analyse du Cycle de Vie).
I. Problématique et cadre de l’étude
I.1. Contexte
Face aux enjeux actuels de durabilité (Brundtland, 1987), les systèmes agricoles se doivent
d’évoluer afin de diminuer leurs émissions de gaz à effet de serre et d’augmenter leur
indépendance énergétique vis-à-vis des produits pétroliers. Le Grenelle de l’Environnement
de 2007 a permis de définir des objectifs en termes d’énergie renouvelable sur 15 ans. Ainsi,
le plan d’action national en faveur des énergies renouvelables du Ministère de l'écologie, de
l'énergie, du développement durable et de la mer (Ministère de l’écologie, 2009) fixe pour
2020 la valeur de 23% d’énergie renouvelable contre 10% en 2005 et une diminution des
émissions de gaz à effet de serre de 20% (Commission européenne, 2010).
La valorisation énergétique de la biomasse semble être une alternative intéressante, allant
dans le sens de ces objectifs ; elle est en pleine expansion. Cependant, face au
développement rapide des filières biomasse-énergie, il parait indispensable de développer
de nouvelles filières de valorisation pour des types de biomasse peu ou pas exploitées à
l'heure actuelle de sorte d'augmenter le potentiel de substitution des filières existantes
telles que le bois-énergie ou les déchets verts. Les cultures ligno-cellulosiques apparaissent
actuellement comme étant un bon complément. Le projet européen Life + Green Pellets
(AILE, 2011a) a pour objectif d’évaluer l’utilisation de biomasse herbacée dans un contexte
où le bois viendrait à manquer. La principale problématique est de dégager les opportunités
et les limites de ces filières.
I.2. Pourquoi cette étude ?
L’objectif de cette étude est de fournir une information sur ces filières aux pouvoirs publics
et aux utilisateurs de chaudière, dans une optique d'aide à la décision (choix
d'investissements, justification de politique de soutien etc.). Elle permettra par ailleurs
d’informer le public et de nourrir le débat sur les bioénergies. Enfin, il s’agit également de
mettre en avant les étapes critiques des filières (contributions majoritaires aux bilans
environnementaux globaux par exemple) et d'identifier les améliorations à envisager sur ces
points. Elle s’inscrit dans une logique de durabilité environnementale et de diminution des
intrants des systèmes agricoles.
Les questions sont posées par l’association AILE, au titre d’une réflexion prospective sur le
développement de l’utilisation de la biomasse. Ces questions sont importantes dans le cadre
de l’aide à la décision quant au développement de ces filières dans les régions Bretagne et
Pays de la Loire.
1
L’approche retenue dans ce projet est une approche comparative. En effet, deux filières
alternatives vont être comparées à des filières de référence fossiles et biomasse.
Pour l’évaluation des impacts environnementaux, nous avons retenu une approche de type
Analyse de Cycle du Vie simplifiée (Jolliet et al., 2010), tenant compte du cadre défini par les
normes ISO (ISO, 2006a)(ISO, 2006b).
Pour les autres aspects (sociaux, économiques et techniques), il s’agira principalement de
mettre en évidence les questions soulevées par le développement de ces filières et d’y
répondre à dires d’experts grâce aux différents partenaires du projet. Il n’y aura pas
d’analyse économique, sociale ou d’analyse de risques.
L’intérêt est porté sur l’intégralité de la filière pour les deux cas étudiés. Des détails sont
fournis pour chacune des étapes.
I.3. Listes des questions auxquelles l’étude peut apporter des éléments de réponses
-
-
Quels sont les impacts environnementaux, techniques, sociétaux et économiques
des deux filières étudiées (diagnostic de la filière)?
Sont-elles intéressantes à développer dans l’Ouest de la France (approche
territoriale) ?
Quel est leur intérêt par rapport aux filières de référence ? (quels sont les
bénéfices environnementaux ou – à l'inverse – les aggravations des impacts
environnementaux engendrés par leur développement ? Y a t-il des transferts de
pollution ?)
Quelles sont les phases les plus pénalisantes du point de vue de ces impacts,
comment les améliorer (démarche d’éco-conception) ?
I.4. Champ d’étude
Cadre géographique : la question est posée à une échelle locale. Les produits de
combustion (lande, miscanthus, bois) sont disponibles dans un rayon de 40 km autour
du lieu de transformation.
Cadre temporel : L’inventaire des données est basés sur les technologies et pratiques
agricoles actuelles ainsi que sur les études existantes, qui ne sont pas forcément
représentatives du contexte dans lequel pourraient se développer les filières étudiées
(dans quelques années).
Acteurs de l’étude : Tous les partenaires du projet Green Pellets sont impliqués dans
cette étude : AILE, CEMAGREF, IFPEN, ADEME, ARVALIS, AEBIOM, COOPEDOM, CAVAC, la
chambre d’agriculture de Bretagne et du pays de la Loire, les conseils généraux des Côtes
d’Armor, du Maine et Loire, de Loire Atlantique, de Vendée, et d’Ille et Vilaine, le conseil
régional de Bretagne.
Maître d’ouvrage : Association AILE
Maîtrise d’œuvre : Association AILE – Jehane Prudhomme
2
Expert fournissant les données : tous les partenaires du projet et les membres du
réseaux technologie Biomasse.
Expert Résultat : les membres de l’évaluation territoriale, l’ADEME et les financeurs.
Société civile : ONG et collectivités territoriales
Réglementation : La filière biomasse-énergie est soumise à une réglementation
européenne portant sur les rejets gazeux des chaudières. Tout d’abord, l’arrêté de 1997
fixe les valeurs limites réglementaires d’émission pour les chaudières de plus de 2 MW
(CITEPA, 1997) et la norme EN 303-5 (AFNOR, 2005) fixe des seuils à ne pas dépasser
pour les chaudières de puissance inférieure à 300kW. Entre les deux, il y a pour l’instant
un vide juridique mais cette norme est en cours de révision pour être élargie.
De plus, le Plan Particule (Ministère de l’écologie et al., 2011) impose des normes en
termes de rejet de particules.
En outre, le gouvernement accorde un crédit d’impôt au renouvellement d’appareils
anciens par des machines plus récentes et plus performantes.
La question a déjà été posée et des études environnementales et économiques ont déjà
été menées (ADEME et BioIntelligenceService, 2005)(ECOBIOM, 2009). L’ADEME a aussi
réalisé une étude bibliographique sur le sujet (ADEME et BioIntelligenceService., 2009).
Cependant, ces études se focalisent soit sur la filière bois soit uniquement sur la culture
de miscanthus comme biocarburant.
Par ailleurs, l’IFPEN et l’ADEME ont réalisé des guides visant à préciser les méthodologies
pour l’étude de filières biomasse-énergie et établir un dialogue entre experts ACV et
décideurs (ADEME et BioIntelligenceService, 2009)(Prieur et Bouvart, 2007)(ADEME et
BioIntelligenceService, 2009).
Cependant, certaines questions restent en suspens comme l’utilisation du sol et la
compétition entre cultures alimentaires et biomasse.
Notre étude apporte donc une première approche des filières complètes de production
de chaleur, en prenant en compte la production du combustible, sa transformation et sa
combustion.
Par ailleurs, aucune étude ACV sur les landes n’a déjà été publiée.
II. Sélection des filières à évaluer
II.1. Frontières des systèmes étudiés
L’étude porte sur 2 filières :
- Combustion de granulés mixtes miscanthus-bois dans une chaudière de moyenne
puissance,
- Combustion de résidus de fauche de lande en vrac en mélange avec du bois
déchiqueté dans une chaudière de moyenne puissance.
Ces filières ont été sélectionnées car leur mise en place semble possible à court-moyen
terme en région Bretagne / Pays de la Loire, dans des conditions favorables au
3
développement de la biomasse comme combustible, notamment en cas de
renchérissement des énergies fossiles.
Les combustibles choisis :
- peuvent être produits dans l’ouest de la France (conditions climatiques et
matérielles),
- présentent une composition compatible avec les chaudières automatiques
actuellement sur le marché.
Les deux filières choisies sont contrastées :
- une filière plus longue, avec transformation des matières brutes en granulés,
produisant un combustible de qualité contrôlée pour alimenter des chaudières de taille
moyenne ;
- une filière plus courte, avec un combustible issu de l’entretien des espaces naturels,
bénéficiant donc de soutien public pour sa production, utilisé en vrac pour limiter les
coûts de transformation.
Le champ d’étude des deux filières est décrit sur les figures 1 et 2.
Figure 1 : Limites du système pris en compte pour la filière granulés bois-miscanthus comme
agrocombustible
4
Figure 2: Limites du système pris en compte pour la filière résidus d’entretien du territoire comme
agrocombustible
Pour pouvoir comparer les bilans environnementaux (ACV) de chacune de ces deux filières,
les résultats obtenus sont ramenés à une base comparable; correspondant à une unité de
"service rendu" (unité fonctionnelle), soit dans le cas présent 1 MWh de chaleur produit en
sortie de chaudière. L'ensemble des étapes de transport intervenant dans ces filières sont
prises en compte dans l'étude.
Pour la filière miscanthus (culture dédiée à la production de biomasse-énergie), l’étude
prend en compte toutes les étapes nécessaires à la culture et à la transformation du
miscanthus en granulés ainsi que les impacts dus à sa combustion en chaudière. Cela
implique la prise en compte des intrants pour chaque sous-système. Les données
proviennent essentiellement de documents publiés par AILE ainsi que par les différents
partenaires du programme.
Pour la fauche des landes, il s’agit de biomasse herbacée poussant sur des espaces naturels.
Elles ne demandent aucun entretien, la seule opération mécanisée est la fauche. Pour cette
5
filière, les étapes mentionnées sur la figure 2 sont prises en compte. Il s’agit de données
recueillies auprès d’experts de cette filière (Hulliac, 2011)
Ces deux filières sont comparées à des filières de référence :
- référence biomasse : filière de production de chaleur à partir de granulés de bois
et de plaquettes forestières,
- référence fossile : filière de production de chaleur à partir de gaz naturel ou de
fioul domestique.
La figure 3 présente le système pris en compte pour une filière de granulés de bois.
Figure 3 : Limites du système pris en compte pour la filière granulés bois
Les bilans ACV des filières "Gaz naturel" et "Fioul domestique" sont extraits de la base de
données ACV Ecoinvent, avec quelques modifications préalables des processus visant à
adapter ces valeurs au contexte français (adaptation des flux tels que le mix électrique par
exemple). Les limites des systèmes et hypothèses de calculs sont disponibles dans les
rapports Ecoinvent sur le gaz naturel (Fais Emmeneger et al., 2007) et le pétrole (Jungbluth,
2007).
6
II.2. Hypothèses spécifiques pour l’évaluation des filières
Afin de pouvoir comparer les filières entre elles, différentes hypothèses ont été posées.
-
-
-
Taille et technologies de chaudières : Deux chaudières sont sélectionnées : 300
kW pour les granulés et 1000 kW pour le vrac et plaquette. Les données ACV
associées à ces équipements sont extraites de la base de données ACV Ecoinvent;
des modifications mineures seront apportées au cas par cas à ces valeurs (taille
du silo …). Les hypothèses Ecoinvent sont disponibles dans le rapport sur le bois
énergie (Bauer, 2007).
Composition du granulé mixte : 40% miscanthus - 60% sciure (50% bois tendre/
50% bois dur) issue de coproduits de scierie
Composition du mélange landes/bois : 25% fauche – 75% bois (50% bois tendre/
50% bois dur) issu de plaquette forestière
Le bois des granulés est issu de coproduit de l’industrie du bois (sciure humide) et
les plaquettes sont de type forestière.
Nous nous basons sur les infrastructures et équipements de la COOPEDOM
(coopérative de déshydratation de fourrage situé à Domagné, 35) pour la
fabrication des granulés et le déchiquetage du bois. Ces granulés sont ensuite
vendus à une collectivité. Une description complète des activités de la
COOPEDOM est disponible dans le rapport d’étude du potentiel de
développement des biocombustibles (AILE, 2011b)
Les transports de la biomasse et des combustibles pris en compte se déroulent
sur le territoire considéré, dans un rayon de 40 km.
Les densité et PCI des combustibles sont référencés dans le tableau 1. Pour
les PCI : sauf mention contraire, les données sont issues des tests de combustions
réalisés par AILE en 2010-2011 (AILE, 2011c). Les densités sont issues d’un site
Internet et des valeurs couramment utilisées au sein de AILE.
Tableau 1: PCI et Densité des combustibles étudiés
PCI
(kWh/kg)
Densité
(kg/m3)
-
Gaz
naturel
Fioul
Granulé
Granulé
Miscanthus Plaquette
bois
bois/miscanthus
vrac
de bois
12.61
11,672
4,69
4,66
4,11
3,73
4,20
0,63
8404
650
650
120
330
0,84
Landes
Valorisation des coproduits (cendres en sortie de chaudière) : 100% des cendres
sont épandues sur des sols agricoles. Les impacts environnementaux associés
sont alloués à la filière de production de chaleur.
1
Référence : (Comité français du butane et du propane, 2011)
Référence : (ADEME, 2005)
3
Référence : (ThermExcel, 2011)
4
Référence : (ThermExcel, 2011)
2
7
Les annexes 1 à 5 décrivent toutes les hypothèses retenues pour les filières granulés mixtes
et fauche de lande, ainsi que les hypothèses de transformation et de combustion de la
biomasse.
III. Analyse environnementale
III.1. Méthodologie retenue
La méthodologie retenue est l’ Analyse du Cycle de Vie simplifiée.
Deux niveaux de détails seront pris en compte pour ces aspects :
- Evaluation quantitative en ordre de grandeur (QUANTI) : évaluation quantitative
du niveau de l’impact et comparaison des ordres de grandeurs des différentes
filières étudiées dans cette étude. Les valeurs chiffrées, sorties de leur contexte
ne pourront être prises en compte en tant que telles du fait des fortes
hypothèses qui ont été posées.
- Evaluation qualitative (QUAL) : estimation à dires d’experts de l’impact de ces
filières et comparaison avec les autres filières.
Les techniques associées aux cultures énergétiques dédiées sont encore jeunes, peu
d’études existent sur le sujet et les données sont parfois peu nombreuses. De ce fait,
certaines données nécessaires aux calculs ACV ont été obtenues à dire d’expert. Une
évaluation en ordre de grandeur a donc été retenue.
Nous utilisons le logiciel GaBi 4 (PE International, 2011) ainsi que la base de données
associée Ecoinvent version 2.0 (Ecoinvent Centre, 2011).
Ecoinvent est une base de données contenant des inventaires ACV réalisé principalement
pour le contexte suisse. De ce fait, chaque fois qu’il était nécessaire et possible, une
modification des procédés a été réalisée pour les adapter au contexte français. Les
hypothèses sélectionnées pour la constitution de cette base de données sont disponibles
dans les rapports Ecoinvent (Werner et al., 2007)(Nemecek et Kägi, 2007)(Dones et al., 2007)
La méthode de caractérisation des impacts environnementaux retenue pour ces calculs ACV
est la méthode CML 2 baseline 2001 (RECORD, 2002) (Guinée et al., 2002).
III.2. Cadre méthodologique de l’Analyse de Cycle de Vie
L’ACV est une méthode d'analyse environnementale normalisée régie par la série des
normes ISO 14040 (ISO, 2006a)(ISO, 2006b). C’est un outil d’aide à la décision qui permet de
faire des bilans environnementaux relativement exhaustifs tant en termes de critères
considérés (large choix d’indicateurs d'impacts) que de périmètre d'étude. En effet, l’ACV
évalue les impacts environnementaux potentiels associés à la production d’un produit ou
d’un service sur toute sa durée de vie : depuis l’extraction des ressources naturelles
nécessaires (pétrole, minerai, charbon, gaz, etc.) jusqu’à sa destruction / fin de vie du
produit considéré (analyse du « berceau à la tombe ») et ce, sur une échelle globale. Les flux
de matières et d’énergie entrants et sortants à chaque étape du cycle de vie sont inventoriés
8
ainsi que les émissions et autres rejets dans l’environnement (émissions dans l'air, l'eau et le
sol et déchets solides). Chaque flux contribue à différentes catégories d’impact.
Cette méthode permet donc d’évaluer un système de production à l’aide de nombreux
indicateurs et de présenter un profil d’impact environnemental potentiel (Jolliet et al.,
2010) .
Les différentes normes internationales associées à l’ACV imposent un cadre méthodologique
pour sa réalisation (ISO, 2006a), reposant sur quatre phases essentielles (figure 1),
explicitées dans les paragraphes suivants :
- Définition des objectifs et du champ d’étude (limites du système notamment),
- Établissement et analyse de l'inventaire de cycle de vie, correspondant à la
compilation sur l'ensemble de la filière étudiée des prélèvements dans
l'environnement d'une part et des émissions et déchets ultimes rejetés dans
l'environnement d'autre part,
- Évaluation des impacts : évaluation des impacts environnementaux potentiels
associés aux flux d'inventaires au moyen de méthodes de caractérisation
(plusieurs méthodes possibles pour chaque impact, il faut donc en choisir une à
ce stade).
Interprétation des résultats, en lien avec les objectifs spécifiques de l'étude, précisés au
cours de la première phase.
Figure 4 : Phase de l’Analyse du Cycle de Vie (d’après Jolliet et al., 2010)
III.2.1. Définition des objectifs et du champ d’étude
La première étape consiste en une définition précise des objectifs et du champ de l’ACV. Elle
permet notamment de poser clairement les questions auxquelles on souhaite répondre, de
définir l'utilisation qui sera faite des résultats en mentionnant entre autre les destinataires
(tout ou partie des opérateurs de la filière considérée, les acteurs des filières périphériques,
les pouvoirs publics territoriaux ou nationaux etc.). La définition du champ d’étude de l’ACV,
qui découle de ces objectifs, consiste essentiellement à :
9
-
Préciser le(s) contexte(s) géographique(s) et temporel(s) dans le(s)quel(s) on se
place,
- Lister les filières qui seront étudiées et définir les frontières des évaluations
correspondantes : en théorie l'ensemble des étapes intervenant dans les filières
doit être considéré (soit l’ensemble des processus élémentaires liés par les flux de
production intermédiaires et conduisant à la production d’un bien ou d’un service
donné); toutefois des exclusions sont possibles mais elles doivent alors être
rigoureusement argumentées et ne doivent en aucun cas changer
significativement les conclusions de l'étude. Ces frontières sont fixées en fonction
des objectifs de l’étude.
- Définir la fonction du système ainsi que l'unité fonctionnelle : Pour pouvoir
comparer les bilans environnementaux (ACV) de chacune des filières, les résultats
obtenus sont ramenés à une base comparable; identique pour toutes les
catégories d'impacts considérées et correspondant à une unité de "service rendu"
(unité fonctionnelle / UF). Une attention particulière doit être portée à la
définition de l'UF de sorte de garantir des comparaisons pertinentes.
- Choisir une ou plusieurs règle(s) pour la prise en compte des cofonctions
(coproduits ou cotraitements) : il s'agit, dans le cas de la coproduction par
exemple, de préciser la ou les méthode(s) retenue(s) pour répartir les impacts
environnementaux entre le produit principal étudié et les coproduit(s). Ce choix
doit être cohérent avec les objectifs de l'étude.
- Préciser quel(s) type(s) de données seront nécessaires (données générique issues
de bases de données ? données associées à des sites de production ? données
calculées à partir d'autres sources ? etc.) et préciser le niveau d'exigence quant à
la qualité de ces données.
- Préciser les hypothèses importantes qui aideront dans la sélection des données
(par exemple : taille des unités de production) ainsi que les limitations pressenties
(par exemple : pas de données "réelles" / mesurées disponibles pour des
procédés "futurs", ce qui contraint à utiliser le plus souvent des données
estimées).
- Préciser le type et format du rapport attendu.
L'ACV relevant d'une démarche itérative (comme figuré en Figure 4), il est bien souvent
nécessaire de redéfinir le champ au cours de l'étude (par exemple, du fait du manque de
données fiables répondant aux exigences prédéfinies en termes de qualité des données).
III.2.2. Inventaire
Lors de cette seconde phase, l'inventaire des flux entrants et sortants du système considéré
est établi. Les flux entrants correspondent aux prélèvements dans l'environnement
(ressources primaires énergétiques renouvelables et non renouvelables, ressources
minérales etc.) et les flux sortant aux émissions et déchets ultimes rejetés dans l'ensemble
des compartiments de l'environnement (air, eau, sol).
10
III.2.3. Evaluation des impacts environnementaux
Cette troisième phase consiste tout d'abord à sélectionner tout ou partie des catégories
d'impacts environnementaux potentiels dans la liste classique étudiée en ACV (potentiel
d'intensification de l'effet de serre, potentiel de déplétion des ressources, potentiel
d'acidification, potentiel d'eutrophisation etc.), en tenant compte des objectifs de l'étude
précisés précédemment. Pour les catégories d'impacts environnementaux sélectionnées, il
faut ensuite choisir une méthode de caractérisation parmi plusieurs possibles. Enfin,
l'évaluation des impacts consiste à traduire les flux d'inventaire en impacts potentiels sur
l'environnement selon la démarche suivante (cf. Figure 5) :
- pour chaque catégorie d'impact : sélection des flux d'inventaire contribuant à
l'impact considéré,
- calcul des indicateurs de catégories puis des catégories d'impacts au moyen des
méthodes de caractérisation choisies.
Figure 5 : Démarche générale de l’analyse d’impact des émissions et associations aux catégories d’impacts
(d’après Jolliet et al., 2010)
III.2.4. Interprétation des résultats selon l’objectif
Les résultats obtenus permettent d’évaluer les impacts potentiels des différentes
composantes du système pour chaque catégorie d’impact. Les points clés / paramètres
sensibles, les faiblesses, et les possibilités d’amélioration du système sont identifiés. Nous
pouvons alors évaluer des scénarios alternatifs afin d’envisager une amélioration du système.
L’interprétation se doit de rester critique et de faire ressortir les limites des calculs.
III.3. Application aux systèmes étudiés
Il faut tout d’abord préciser que les ACV réalisées dans le cadre de ce travail ne suivent pas
les normes ISO dans leur intégralité. Elles ne peuvent donc être utilisées qu’à titre indicatif et
ne présentent qu’un ordre de grandeur des différents processus étudiés. En effet, la plupart
des données d’inventaire proviennent d’estimation qualifiée (à dire d’expert) ou non
qualifiée et ne sont pas représentative du contexte temporelle dans lequel les filières
étudiées vont se développer (dans 5 à 10 ans). De ce fait, la qualité des données est variable
et mériterait d’être analysée.
11
Les étapes 1 et 2 (description des systèmes) sont les mêmes pour toutes les analyses et ont
été décrites dans le chapitre II.
Les critères retenus sont présentés dans le tableau 2.
Catégories
d’impacts
potentiels
Potentiel de
production de GES
Demande totale en
énergie primaire
non renouvelable
Unité
kg éq-CO2
Référence
Niveau
de détail
Ressources et émissions
CML 2
baseline 2001
(maj 2009)
QUANTI
Gaz à effet de serre, principalement: CO2, CH4 et NO2
Mwh
Agrégation
d’inventaire
QUANTI
Potentiel
d’acidification
kg éq-SO2
CML 2
baseline 2001
(maj 2009)
QUANTI
Potentiel
d’eutrophisation
kg éq3PO4
CML 2
baseline 2001
(maj 2009)
QUANTI
Energie non renouvelable utilisée (fuel, électricité,
gaz, uranium) pour la production d’un MWh de
chaleur. Il s’agit d’une agrégation d’inventaire et non
de la méthode CML.
Molécules au rôle acidifiant pour les milieux,
principalement: NOx, SO2, NH3
Nutriments (Composés du N et P), associés à la surfertilisation des sols et des nappes d’eau: NH3, NO2, NO3,
PO4, DCO
Tableau 2: Impacts environnementaux étudiés
Dans un premier temps, il avait était convenu d’étudier également d’autres impacts
environnementaux :
- Potentiel de toxicité humaine (lié aux émissions de métaux lourds, de
phosphates, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques etc. dans les sols, eau et
air)
- Potentiel de déplétion de la couche d’ozone (lié aux émissions de composés
bromés et chlorés notamment. Potentiel de destruction de l’ozone
stratosphérique défini par le protocole de Montréal)
- Potentiel d’oxydation photochimique (résultant de l’action du soleil sur certains
polluants comme les NOx, les COV ou l’éthylène)
- Potentiel de toxicité humaine (lié aux émissions de métaux lourds, de
phosphates, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques… dans les sols, eau et
air)
- Potentiel d’écotoxicité (lié aux métaux et solvants se retrouvant dans l’eau, l’air et
le sol).
Cependant, à la vue des résultats, il apparaît que l'information disponible est trop partielle
(données manquantes notamment pour les émissions de métaux lourds) et peu fiable
(incertitudes importantes sur les données disponibles) et qu'il n'est donc pas possible
12
d'interpréter les résultats obtenus. De ce fait, nous préférons ne pas les présenter et les
garder en interne. Néanmoins, si cette étude est reprise et complétée par la suite (nouvelles
données), ces indicateurs pourront être complétés pour les deux filières étudiées.
III.4. Résultats de l’analyse environnementale
Tous les résultats sont présentés pour un MWh de chaleur produit en sortie de chaudière
(unité fonctionnelle).
La figure 6 représente les consommations d'énergie primaire non renouvelable associées aux
différentes filières étudiées de production de chaleur. Les étapes de transport / distribution
de la chaleur ainsi que son utilisation n'étant pas considérées, le contenu énergétique de la
chaleur produite (1MWh) est affecté à l'étape de production de la chaleur (chaudière), de
sorte d'assurer une comparaison robuste des filières renouvelables et fossiles sur cet
indicateur. Pour les filières renouvelables, le MWh produit est d'origine renouvelable et n'est
donc pas comptabilisé dans le bilan présenté ci-dessous. En revanche, le MWh produit est
pris en compte pour les filières ex-gaz naturel et ex-fioul puisqu'intégralement issu de
ressources fossiles.
MWh nécessaire/MWh utile
1,2
1,0
Epandage des cendres
0,8
Consommation électrique
de la chaudière
Combustion
0,6
Transformation et Livraison
0,4
Production de bois
0,2
Production de la biomasse
herbacée
0,0
Plaquette
de bois
Résidus de
Granulé Granulé Bois Gaz Naturel
lande
MiscanthusBois
Fioul
Production de gaz ou de
fioul
Energie nécessaire
Figure 6: Energie primaire non renouvelable nécessaire (MWh) à la production de 1 MWh de chaleur –
Contribution de chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles
Cette figure démontre bien l’intérêt des filières de valorisation de la biomasse en terme de
réduction des consommations d'énergie non renouvelable. En effet, les filières
13
agrocombustibles ont besoin de 4 fois moins d’énergie non renouvelable pour produire 1
même MWh que les filières valorisant des ressources fossiles.
Du point de vue des consommations d'énergie non renouvelable, les bilans associés aux
filières de valorisation des granulés de bois et des granulés mixtes sont équivalents, tout
comme la plaquette de bois et les résidus de lande.
Lorsque l'on compare les filières de production de chaleur ex-biomasse, on constate que les
besoins énergétiques associés à la valorisation des granulés sont environ 1,5 fois plus élevés
que pour les plaquettes. Cela s’explique par la phase de transformation : la granulation est
plus consommatrice d’énergie que le déchiquetage. Elle contribue à environ 50% du bilan de
la filière complète pour les granulés.
L’énergie non renouvelable consommée pour la production de la biomasse herbacée est
légèrement supérieure à celle de la production de bois issue de scierie. En effet, le
miscanthus est une culture dédiée à une valorisation énergétique, tout comme la lande7 qui,
dans notre cas, n’est récoltée que pour la production de chaleur (il en est de même pour les
plaquettes forestières). L’allocation des impacts pour la production de chaleur est donc de
100%. Au contraire, la sciure humide utilisée dans le cas des granulés est un coproduit issu
d’une scierie. L’allocation des impacts à ce coproduit n’est donc pas de 100% et une partie
des impacts liés à l'exploitation forestière et aux étapes de transformation de la ressource
bois est affectée aux autres produits de la scierie.
Figure 7: Potentiel de réchauffement climatique (kg CO2 eq) pour la production de 1 MWh de chaleur –
Contribution de chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles
La figure 7 présente le potentiel de réchauffement climatique (émissions de GES) lié à la
production d’1 MWh de chaleur. Pour cette catégorie d'impact, la hiérarchisation entre les
filières étudiées de production de chaleur est la même que pour l'indicateur de
7
La lande est initialement récoltée pour rendre un service écologique au système et laissée sur place.
Cependant, ce service écosystémique n’a pas pu être pris en compte dans notre étude.
14
consommations d'énergie primaire non renouvelable. Ainsi, les filières de valorisation des
agrocombustibles ont un potentiel de réchauffement climatique environ 10 fois moins élevé
que les filières de référence fossiles (ex-fioul ou gaz naturel).
Tout comme pour l'indicateur de consommations d'énergie non renouvelable, la principale
contribution au potentiel de réchauffement climatique des filières fossiles (production de
chaleur ex-fioul et ex-gaz naturel) correspond à la conversion de l'énergie en chaleur
(chaudière). Dans le cas des filières ex-biomasse, les émissions de CO2 liées à la combustion
de la biomasse (chaudière) ne sont pas comptabilisées dans le potentiel de réchauffement
global calculé ici, partant de l'hypothèse classique qu'une quantité équivalente de CO2 a été
captée par la biomasse lors de sa croissance par photosynthèse (bilan nul des émissions de
CO2 sur un cycle court entre la croissance et la combustion de la matière végétale). Cette
hypothèse est conforme à la grande majorité des études dressant le bilans GES de filières exbiomasse et explique en grande partie l'écart constaté entre les résultats des filières fossiles
et ex-biomasse. De ce fait, la principale contribution aux bilans des émissions de GES des
filières ex-biomasse (bois et agrocombustibles) correspond à la production/collecte de la
ressource puis du combustible.
Les potentiels de réchauffement globaux (émissions de GES) des filières de valorisation des
agrocombustibles sont globalement proches (compris entre 22 et 37 kg CO2eq par MWh de
chaleur produite).
La contribution de la biomasse herbacée représente respectivement 40 et 24 % du total
cumulé pour la lande et le miscanthus. La mécanisation et les émissions associées aux
machines agricoles expliquent ce pourcentage pour la lande.
L’impact de la lande sur les émissions de GES est plus élevé que celui du miscanthus. Cela
s’explique par le fait que les rendements sont faibles (5 t/ha). De plus, les zones de récolte
caillouteuses et difficiles d’accès demandent des engins ayant une plus grosse
consommation de carburant. De plus, le PCI du mélange lande-plaquettes forestières est
plus faible que les autres, il faut donc plus de combustible pour produire 1 MWh.
Le miscanthus se récolte sec alors que la sciure de bois nécessite d’être séchée avant la
granulation. De ce fait, les émissions potentielles de GES sont légèrement inférieures dans le
cas du granulé mixtes que pour le granulé de bois. L’énergie utilisée pour ce séchage est du
bois-énergie, ressource renouvelable et donc cette différence ne se répercute pas sur la
consommation d’énergie primaire non renouvelable (figure 6).
La production de miscanthus apparaît comme ayant une faible contribution sur les émissions
de GES, cependant, dans le cadre de notre étude, c’est un paramètre qui intéresse
énormément les décideurs. Nous avons donc décidé de faire un zoom sur la partie « culture
de miscanthus » pour chacun des impacts suivants.
15
Production de rhizomes
de miscanthus
Implantation
10%
20%
1%
Recolte
20%
Production des Engrais
et Pesticides
17%
32%
Rejets dus aux intrants
Transport miscanthus à
l'usine
Figure 8: Diagramme des émissions de GES associées à la culture de miscanthus (kg CO2 eq/1 MWh de
chaleur produit) – en pourcentages cumulés
Pour la culture de miscanthus (figure 8), la production des engrais et pesticides ainsi que
l’épandage du lisier (rejets de N2O dus aux intrants) représente 50% de cette contribution. La
production des engrais et pesticides peut être considérée comme ayant un impact indirect
(l’agriculteur n’est pas responsable de la manière dont sont produits ces derniers) alors que
les rejets sont des impacts directs. Le machinisme (travaux liés à l’implantation, la récolte et
le transport) représente également 50% de ces impacts, la production des rhizomes étant
négligeables. Comme déjà souligné dans d’autres études (Guillorel, 2008), la récolte et le
transport qui ont lieu tous les ans représentent les plus grosses parties dues aux émissions
de la mécanisation.
1,0
0,9
Epandage des cendres
Kg SO2 eq/Mwh utile
0,8
0,7
Consommation électrique de
la chaudière
0,6
Combustion
0,5
Transformation et Livraison
0,4
0,3
Production de bois
0,2
Production de la biomasse
herbacée
0,1
0,0
Plaquette
de bois
Résidus de
Granulé
lande
MiscanthusBois
Granulé
Bois
Gaz Naturel
Fioul
Production de gaz ou de fioul
Potentiel d'Acidification
Figure 9: Potentiel d’acidification (kg SO2 eq) pour la production de 1 MWh de chaleur – Contribution de
chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles
16
0,4
Epanda ge des cendres
0,4
Kg PO4 eq/Mwh utile
0,3
Cons ommati on
él ectri que de l a
cha udi ère
Combus ti on
0,3
0,2
0,2
Tra ns forma ti on et
Li vra i s on
0,1
Producti on de boi s
0,1
0,0
Plaquette de Résidus de
Granulé
Granulé Bois Gaz Naturel
bois
lande
MiscanthusBois
Fioul
Producti on de l a
bi oma s s e herbacée
Producti on de ga z ou de
fi oul
Potentiel d'Eutrophisation
3-
Figure 10: Potentiel d’eutrophisation (kg PO4 eq) lié à la production de 1 MWh de chaleur – Contribution de
chaque processus et comparaison entre agrocombustibles et ressources fossiles
La hiérarchie entre filières fossiles et renouvelables établie pour les 2 premiers indicateurs
d’impacts change complètement pour le potentiel d’acidification (figure 9) et le potentiel
d’eutrophisation (figure 10).
Avant toute comparaison, il faut préciser que pour cette étude, les technologies considérées
et données associées aux filières de référence fossiles sont extraites de la base de données
ACV Ecoinvent afin de conserver une source de données génériques homogène. En revanche,
il convient de noter que les études ACV existantes présentent des résultats significativement
différents sur les potentiels d'acidification et d'eutrophisation des filières de production de
chaleur à partir de gaz naturel et de fioul. Ainsi, une étude ACV ADEME (ADEME. et
BioIntelligenceService., 2005) mentionne des valeurs plus élevées pour la filière gaz naturel que ce soit pour les potentiels d'eutrophisation comme d'acidification -, largement plus
élevée pour le potentiel d'acidification de la filière ex-fioul et enfin bien plus faible pour le
potentiel d'eutrophisation de cette même filière. La bibliographie disponible ne permet pas
de dégager un consensus sur les bilans ACV de ces filières de référence fossile. Nous avons
donc retenu les données Ecoinvent, source de référence dans le domaine ACV.
De plus, il faut noter que l’impact des cendres sur le potentiel d’eutrophisation semble
important mais il est à prendre avec précaution. En effet, les cendres sont épandues et ce
modèle simule une absorption à 100% par les sols agricoles, des molécules composant les
cendres. De ce fait, leur impact est clairement surestimé, puisque aucune valeur fertilisante
ne leur est attribuée. Il n’existe pas actuellement de modèle précis pour modéliser l’impact
d’un épandage de cendre. De nombreux facteurs interviennent et il aurait notamment fallu
prendre en compte l’indice de fertilisation, la nature du sol ainsi que la culture sur lesquelles
elles sont épandues pour définir exactement quel pourcentage reste dans les sols et cela n’a
pas pu être réalisé au vu des données disponibles et du temps imparti pour l’étude. Par
ailleurs l’impact des cendres sur le potentiel d’acidification est négligeable.
17
Ces précisions faites, on constate que la filière de production de chaleur ex-gaz naturel a un
potentiel d’acidification beaucoup plus faible que les agrocombustibles (0,17 contre 0,9 ; 0,6 ;
0,5 ; 0,6 kg SO2eq pour la lande, les granulés miscanthus-bois, les plaquettes, et les granulés
bois respectivement). La filière fioul (0,8 kg SO2eq) a un impact proche de celui de la lande.
De la même manière, le potentiel d’eutrophisation de la filière de production de chaleur à
partir de gaz naturel est moins important que celui des filières valorisant des
agrocombustibles (environ 8 fois plus faible). La filière à partir de fioul domestique a un
potentiel d'eutrophisation du même ordre de grandeur que celui de la filière de production
ex-granulés de bois et inférieur aux potentiels d'eutrophisation des autres filières d'origine
biomasse.
La principale contribution dans les potentiels d'eutrophisation et acidification des filières de
valorisation des agrocombustibles est le processus de combustion en chaudière du fait des
émissions de NOx et SOx contenues dans les fumées. La forte teneur en soufre et surtout en
azote de la biomasse herbacée, par rapport aux plaquettes forestières ou au granulé bois,
explique ceci (cf. Tableau 7). Dans une certaine mesure, l'écart entre les potentiels
d'acidification de la filière à partir de résidus de landes et de celle à partir de granulés
s'explique du fait d'un PCI plus faible des résidus de landes par rapport aux granulés.
Pour le potentiel d’acidification, les émissions de NOx et SOx en sortie de chaudière
contribuent à hauteur de 85% pour la lande, 73% pour les granulés mixtes, 70% pour les
plaquettes et 50% du total cumulé pour les granulés bois.
Pour le potentiel d’eutrophisation, ces émissions représentent 50% pour la lande, 35% pour
les granulés mixtes et 30% pour les granulés bois et les plaquettes.
La combustion, et les émissions en NOx et SO2 associées sont donc les facteurs limitants dans
le développement de ces deux filières biomasse. Or la concentration en N et S du
biocombustible est un facteur intrinsèque à la matière première, qui ne peut être modifié.
Les combustibles issus de biomasse herbacée ont une teneur en N et S plus importante que
le bois (tableau 3). Le PCI des combustibles vrac est également plus faible que celui des
granulés. De ce fait, le bois reste meilleur que la biomasse herbacée et les granulés
apparaissent plus performants que le vrac au niveau de la combustion.
Tableau 3: Teneur en N, S et PCI des agrocombustibles étudiés.
N (%MS)
S (mg/kg
MS)
PCI (j/g MS)
Granulé bois
<0.3
227
16 876
Granulé bois-miscanthus
0.4
620
16 785
Lande
0.7
989
14 118
Plaquette forestière
0.5
557
14 015
L’un des facteurs pouvant jouer sur ces concentrations en azote est la période de récolte de
la lande ou du miscanthus. En effet, en les récoltant déjà secs, les concentrations sont plus
faibles. C’est actuellement le cas pour le miscanthus. Par contre, la lande est un écosystème
18
moins bien connu, habituellement récoltée au début du printemps. La marge de manœuvre
est peut être plus grande.
Il apparaît donc comme étant difficile de pouvoir jouer sur ces concentrations. Cependant,
en optimisant les réglages de la chaudière ou en recommandant des chaudières de grosse
puissance, avec filtres, l’impact de la combustion est susceptible de diminuer.
De plus, les résidus de landes ont un PCI plus faible que les granulés, ce qui se répercute sur
le potentiel d’acidification car pour obtenir un MWh de chaleur, il faut une quantité plus
élevée de combustible.
Bien que la production de miscanthus ait également un impact minoritaire sur
l’eutrophisation et l’acidification, dans le cadre de ce projet, il parait intéressant de
décortiquer les étapes de cette production.
Production de rhizomes de
miscanthus
11%
20%
Implantation
1%
Recolte
10%
30%
Production des Engrais et
Pesticides
Rejets dus aux intrants
28%
Transport miscanthus à l'usine
Figure 11: Diagramme du potentiel d’acidification (kg SO2 eq) associé à la culture de miscanthus pour 1 MWh
de chaleur produit – En pourcentages cumulés
Production de rhizomes de
miscanthus
Implantation
7% 3%
0% 10%
6%
Recolte
Production des Engrais et
Pesticides
Rejets dus aux intrants
74%
Transport miscanthus à
l'usine
3-
Figure 12 : Diagramme du potentiel d’eutrophisation (kg PO4 eq) associé à la culture de miscanthus pour 1
MWh de chaleur produit – En pourcentages cumulés
La figure 11 représente le diagramme du potentiel d’acidification associé à la culture du
miscanthus nécessaire pour produire 1 MWh de chaleur. La figure 12 représente le potentiel
d’eutrophisation.
19
Le potentiel d’acidification de cette étape de culture est principalement dû au travail
agricole (41%). Si l’on rajoute le transport, 61% du potentiel d’acidification est lié aux
machines agricoles. Le potentiel d’eutrophisation est principalement lié aux rejets associés à
l’épandage du lisier (74%). Les pratiques agricoles représentent 20% du total du potentiel
d’eutrophisation. Si l’on somme la production des engrais et les émissions liées à l’épandage,
38% du potentiel d’acidification et 80 % du potentiel d’eutrophisation sont donc liés à la
fertilisation de la culture.
L’impact des rejets dû à l’épandage du fumier semble important (74%) mais il faut rappeler
qu’il représente 74% de 8% (part de l’impact du miscanthus sur le total du potentiel
d’acidification de la culture). Cela reste donc très faible.
III.5. Etude de différents scénarios pour les distances de transport des matières
premières
Le transport est une étape qui a un impact minoritaire, voire négligeable sur tous les
indicateurs. Cependant, nous avons retenu des hypothèses de transport réalistes mais
optimistes. Nous avons donc voulu regarder l’impact de la provenance des matières
premières dans le cas du granulé mixte. Ainsi, un deuxième scénario a été étudié (tableau 4),
avec des distances de transport plus élevées. Le scénario courtes distances correspond au
cas étudié dans la partie précédente.
Tableau 4 : Hypothèses de transport pour les 2 scénarios
Scénario
Distance scierie-lieu de
transformation (km)
Distance lieu de transformationconsommateur (km)
Scénario courtes
distances
Scénario longues
distances
% de différence
40
70
+ 90 %
30
150
+ 500%
Mwh nécessaire/Mwh utile
Les distances retenues dans le cadre du scénarios « longues distances » ont été choisies de
manière arbitraire, pour rester réaliste tout en étant moins optimiste.
0,40
Epandage des cendres
0,30
Consommation électrique de
la chaudière
Combustion
0,20
Transformation et Livraison
0,10
Production de bois
0,00
Production de la biomasse
herbacée
Scénario longues
distances
Scénario courtes
distances
Production de gaz ou de fioul
Figure 13: Comparaison de la consommation d’énergie primaire non renouvelables (MWh nécessaire/MWh
produit) pour les deux scénarios de production de granulés mixtes.
20
Kg CO2 eq/Mwh utile
30
Epandage des cendres
Consommation électrique de
la chaudière
20
Combustion
Transformation et Livraison
10
Production de bois
Production de la biomasse
herbacée
0
Scénario longues
distances
Scénario courtes
distances
Production de gaz ou de fioul
Figure 14: Comparaison du potentiel de réchauffement climatique (kg CO2 eq) des deux scénarios de
production de granulés mixtes
La consommation d’énergie primaire non renouvelable augmente légèrement (environ 10%
d’augmentation).
Sur les émissions potentielles de GES, elles influent plus fortement mais la différence reste
faible (28,5 kg CO2 eq contre 22,1 initialement). Cela représente une augmentation de 25%
des émissions totales.
Epandage des cendres
0,7
Consommation électrique de
la chaudière
Combustion
Kg SO2 eq/Mwh utile
0,6
0,5
0,4
Transformation et Livraison
0,3
Production de bois
0,2
0,1
0,0
Scénarios longues
distances
Scénarios courtes
distances
Production de la biomasse
herbacée
Production de gaz ou de fioul
Figure 15: Comparaison du potentiel d'acidification (kg SO2 eq) des deux scénarios de production de granulés
mixtes
21
Kg PO4 eq/Mwh utile
0,4
Epandage des cendres
0,3
Consommation électrique de
la chaudière
Combustion
0,2
Transformation et Livraison
0,1
Production de bois
0,0
Production de la biomasse
herbacée
Scénario longues
distances
Production de gaz ou de fioul
Scénario courtes
distances
3-
Figure 16: Comparaison du potentiel d'eutrophisation (kg PO4 eq) des deux scénarios de production de
granulés mixtes
Le potentiel d’acidification ainsi que le potentiel d’eutrophisation ne sont pas affectés par
ces changements de scénario. En effet, la différence entre les deux est négligeable.
Nous pouvons donc conclure que lorsque les distances prises en compte augmentent de
manière significative (sur la filière complète, elles ont triplées), les différences sur les
résultats d’impacts se répercutent principalement, et de manière faible, sur les émissions
potentielles de GES.
Cependant, ces étapes de transport représentent une toute petite fraction du total et
n’apparaissent pas comme étant des leviers d’améliorations pertinents de la filière entière.
Ils sont tout de même à prendre en considération au niveau local où limiter les distances est
toujours un atout.
IV. Analyse des coûts de revient
L’agriculture actuelle est en train de modifier ses modes de production pour répondre à de
nouveaux challenges : nourrir une population toujours croissante avec un espace rural en
déclin tout en limitant les impacts sur la nature. Le concept d’agriculture durable
(Brundtland, 1987), est basé sur trois piliers principaux : l’environnement, l’économie et le
social. Il apparaît donc clairement qu’une étude environnementale seule est insuffisante
pour répondre aux questions posées. La prise en compte de ces aspects est donc
indispensable. Cependant, au vu des délais impartis pour cette étude, nous nous arrêterons
à l’analyse des coûts de revient.
Cette étude est réalisée à l’aide de rapports disponibles au sein de l’association AILE et de
rencontres d’experts de la filière.
Pour le miscanthus, il s’agit de 2 rapports de stages et pour les landes, de communications
personnelles. Les sources sont explicitées dans les tableaux 5, 6 et 7
22
Sur demande des différentes personnes contactées pour cette étude, une partie des données
est confidentielle. Les calculs sont donc détaillés uniquement lorsque les données sont
publiques.
Prix de revient du MWh de miscanthus :
Tableau 5: Dépenses liées à l'implantation d'une culture de miscanthus dans le cadre d'un adhérant
COOPEDOM, en €/ha, sur 15 ans et par année.
Etapes
Temps
main
d’œuvre
(h/ha)
Coût
total de
la main
d’œuvre
(€/ha)
Quantité
d’énergie
(l/ha)
Coût total
de
l’énergie
(€/ha)
Amortissement
Taxes
Assurances
(€/ha)
Maintenance
(€/ha)
Achat de
rhizome +
transport
Traitement sur
15 ans
TOTAL par
étape
(€/ha)
Source
3 000,00 €
(Feuga,
2010)
1 850,00 €
(Feuga,
2010)
(Guillorel,
2008)
Déchargement
Big bag
0,03 €
0,51 €
0,38 €
0,42 €
0,17 €
0,14 €
1,24 €
Transport
plantation
1,31 €
22,27 €
3,04 €
3,37 €
2,67 €
2,31 €
30,62 €
Récolte
ensileuse
21,00 €
357,00
€
756,00 €
531,47 €
911,40 €
303,80 €
2 103,67 €
Transport
récolte
56,00 €
952,00
656,00 €
728,16 €
174,74 €
151,21 €
2 006,11 €
TOTAL/ha
sur 15 ans
8 991,64 €
TOTAL t/an
41,34 €
(Guillorel,
2008)
(Guillorel,
2008)
(Guillorel,
2008)
Le tableau 5 ne prend pas en compte les amortissements des équipements et bâtiments.
Tableau 6: Aide à l’implantation lié à la culture de miscanthus dans le cadre d'un adhérent COOPEDOM, en
€/ha, et €/t sur 15 ans et par année.
Revenus liés au
miscanthus
Total €/ha sur
15 ans
COOPEDOM
700,00 €
Département
800,00 €
TOTAL par ha/ 15
ans
TOTAL par t/an
1 500,00 €
6,90 €
La COOPEDOM rachète le miscanthus 55€/t.
La marge de l’agriculteur pour le miscanthus est de 20,5€/tonne
En y ajoutant les coûts liés à sa transformation en granulés mixtes, nous obtenons un prix de
revient de 174€/t.
23
Rapporté au MWh, cela représente 37,4€ le MWh en entrée de chaudière.
A titre de comparaison, le coût de production d’un MWh à partir de granulé 100% bois est
de 39€.
Le prix de la matière première est plus élevé dans le cas du miscanthus mais le process de
granulation est plus économe (pas de séchage contrairement au bois). Le prix de revient du
MWh est donc très proche dans les deux cas. Sachant que le prix du bois et du miscanthus
est extrêmement variable en fonction du cours des matières premières (bois, fertilisants,
énergie…), nous pouvons dire que la différence est négligeable.
Prix de revient du MWh à partir de lande :
Tableau 7: Dépenses liées à la récolte et la production de chaleur à partir d’un mélange fauche de lande –
plaquettes forestières.
Etapes
TOTAL par
étape
(€/ha)
Source
Fauche et récolte
57,50 €
Hulliac (2011)
Exportation
Déchiquetage
100,00 €
440,00 €
Hulliac (2011)
Hulliac (2011)
Stockage
10,00 €
COOPEDOM
(2011)
TOTAL/ha
607,50 €
Total/t
151,88 €
En prenant en compte les étapes nécessaires à la préparation du mélange bois/lande, nous
obtenons un prix de revient de 172€/t
Rapporté au MWh, cela représente 41€ le MWh en entrée de chaudière.
A titre de comparaison, 1 MWh produit à partir de plaquette forestière revient à 30€.
Tableau 8: Récapitulatif du prix du Mwh en entrée de chaudière pour les différents agrocombustibles
Prix du MWh en
entrée de
chaudière (€)
Granulé 100%
bois
Granulé mixte
Plaquette
forestière
Mélange
fauche/bois
39
37,4
30
41
V. Réponses aux questions posées
Compte tenu des données disponibles et du temps imparti, il est important de repréciser
que le niveau de détail associé à chaque critère est inégal. La discussion autour des résultats
24
et la hiérarchisation des filières entre elles s’effectue donc autour de l’étude
environnementale et économique.
VII.1. Discussion autour des résultats
L’analyse environnementale met en évidence des ordres de grandeurs sur les contributions
respectives des différents processus/étapes associés à la production de chaleur.
Ainsi, nous avons pu mettre en évidence que même si les filières de production de chaleur à
partir d'agrocombustibles présentent de meilleures performances que les filières fossiles de
référence en termes de consommations d'énergie non renouvelable et d'émissions de GES
(catégories d'impacts qualifiés de globales), leurs performances sont moindres en ce qui
concerne les catégories d'impacts locales que sont les potentiels d'acidification et
d'eutrophisation. Cette première hiérarchie rejoint celles démontrées par les études ADEME
(ADEME. et BioIntelligenceService., 2005).
Pour toutes les filières de production de chaleur à partir d'agrocombustibles, le paramètre
sensible qui explique des performances moindres en termes de potentiels d'acidification et
d'eutrophisation est le contenu en azote et secondairement en soufre de ces combustibles,
générant au niveau de la combustion des émissions de NOx et SO2 plus élevées que pour les
autres combustibles considérés. En effet, la concentration en N et S du biocombustible est
un facteur intrinsèque à la matière première, qui ne peut être modifié. Les combustibles
issus de biomasse herbacée ont une teneur en N et S plus importante que le bois (tableau 7).
Le PCI des combustibles vrac est également plus faible que celui des granulés. De ce fait, le
bois reste "meilleur" que la biomasse herbacée et la valorisation de granulés permet
d'atteindre de meilleures performances environnementales que le vrac au niveau de la
combustion.
Dans notre étude, le miscanthus est une culture entièrement dédiée à la production de
chaleur. De ce fait, les impacts liés à sa production sont plus élevés que le bois qui, dans le
cas des granulés, est un coproduit issu de scierie. Une des hypothèses importantes qui
explique l’impact sur l’acidification et l’eutrophisation non négligeable de la production de
miscanthus est l’épandage de lisier de porc et de potasse.
Après discussion avec les nombreux partenaires du projet ainsi que des experts de la filière,
il nous paraissait important de ne pas le négliger pour plusieurs raisons :
- Nous avons choisi de prendre un rendement de 14,5t/ha, ce qui est élevé et qui
n’est pas encore atteint en Bretagne où le miscanthus n’est pas fertilisé
- Le miscanthus capte de l’azote durant sa croissance et une partie retourne au sol
via les feuilles. Cependant, cette quantité n’est pas connue. Il paraissait donc
important de modéliser cet impact par un apport de lisier plutôt que de le laisser
vierge. De même, la plante capte du potassium et les sols bretons ne sont pas
suffisamment riches pour y faire face.
- Par ailleurs, d’autres études préconisent l’apport de N sur du miscanthus.
Cependant, cet apport de lisier (15 m3/ha, sur trois ans durant les 15 ans) est très faible et
les impacts environnementaux sont bien inférieurs à d’autres cultures plus classiques. A titre
informatif, 1kg de miscanthus dans notre étude a un potentiel d’eutrophisation huit fois
moins élevé qu’1 kg de paille biologique Ecoinvent (Nemecek et Kägi, 2007).
25
Pour le moment très peu d’études sont disponibles en France sur le miscanthus et nous
manquons encore de recul sur les pratiques culturales. Ainsi, nous n’avons pas pu prendre
en compte les émissions liées à la destruction de la culture (nous avons seulement pris en
compte le passage d’une herse arrachant et retournant les rhizomes et d’une faible quantité
d’herbicide). De même pour les rejets azotés liés à l’épandage de lisier, nous avons choisi de
les modéliser à l’aide des guides IPCC, non spécifique de la plante. Ces données nécessitent
donc d’être affinée par la suite. Des études sont actuellement en cours à l’INRA de Grignon
(Gabrielle et al., 2006) afin de modéliser les émissions au champ d’une culture de
miscanthus et des modèles seront disponibles d’ici deux ans.
Si nous nous focalisons sur la production de miscanthus, les impacts liés à la récolte et au
transport du miscanthus sont assez importants malgré les faibles distances retenues. En
outre, une augmentation (qui reste réaliste) des distances de transport engendre une légère
augmentation des impacts d’ordre globaux. Même s’il est important que ces filières se
développent dans un contexte local pour éviter que les impacts liés au transport
n’augmentent, il peut paraître judicieux de privilégier un combustible (bois, miscanthus …)
de meilleure qualité même si cela suppose d’aller le chercher plus loin. En effet, au vu de ces
résultats, il est semble préférable de prendre un combustible avec le plus faible taux d’azote
qui permettra de jouer sur les impacts liés à la combustion, qui est le principal point sensible
de la filière. Il s’agit donc d’établir le meilleur compromis entre un combustible de meilleure
qualité produit le plus près possible.
Il est également important de repréciser que sur le total et pour tous les indicateurs, les
émissions liées à la culture du miscanthus sont relativement faibles par rapport à la
combustion. Il est donc plus important de focaliser les efforts sur la réduction des émissions
de NOx et SO2 dans les fumées que sur la culture du miscanthus.
L’analyse économique nous montre que, pour le moment, le granulé mixte est aussi cher à
produire que le granulé bois alors qu’il a des propriétés de combustion légèrement mois
bonnes. De ce fait, il ne peut pas être vendu aussi cher. De plus, malgré les aides publiques
allouées, la marge réalisée par l’agriculteur sur le miscanthus reste faible (20€/tonne).
Cependant, dans l’optique d’une raréfaction de la sciure, d’une augmentation de son prix et
d’une augmentation de la demande en agrocombustibles, le miscanthus apparaît comme
une alternative intéressante d’un point de vue économique.
Pour la lande, elle apparaît clairement comme étant un combustible médiocre. En revanche,
il semble important de préciser qu’elle est ramassée, puis jusque là, souvent laissée sur place.
La fauche de la lande est un service écosystémique important pour conserver des milieux
ouverts. Nous pouvons tout de même nuancer en rappelant que malgré le fait que les
résidus de landes apparaissent comme un combustible plutôt moins bon, ils permettent de
créer de l’emploi.
26
VII.2. Limites de cette étude
Basée sur des indicateurs d’impacts potentiels, l’ACV permet de bien identifier les
différentes caractéristiques et de positionner un système dans un contexte particulier (Van
der Werf et Petit, 2001). Cette méthode permet de réaliser un bilan environnemental global,
prenant en compte un large spectre de substances (prélèvements de ressources et émissions
dans l'air, l'eau, le sol) et d’impacts potentiels associés.
Cependant, l'évaluation de filières et technologies nouvelles voire futures rend l'application
de la méthodologie ACV difficile. En effet, pour ce type de systèmes, une partie parfois
importante des données nécessaires à l'ACV n'est pas disponible (données prospectives) ou
peu fiables dans la mesure où l'on manque de recul sur l'information. Pour la présente étude,
un nombre important de données provient de dires d’experts et certaines données n'ont pu
être collectées. Les tableaux 8 et 9 récapitulent les principales difficultés rencontrées dans la
collecte d'information ainsi que les points faibles de l’étude en précisant les solutions
choisies pour y pallier. Enfin, il est donc important de repréciser que l’étude
environnementale n’a pas pu être conduite en suivant strictement les normes ISO 14040-44
et que les résultats chiffrés doivent par conséquent être considérés et interprétés comme
des ordres de grandeur.
Pour la lande, une des spécificités de cette étude est qu’elle prend en compte toute la filière
à partir de la fauche et récolte. Or, comme nous l’avons dit, la lande est aujourd’hui récoltée
et laissée sur place.
Nous avons volontairement laissé les impacts liés à la fauche et à la récolte de la lande, ce
qui explique son importance dans les impacts étudiés.
Une autre possibilité méthodologique reviendrait à dire que les impacts liés à la fauche et à
la récolte sont alloués au service écosystèmique « gestion de la lande » et que seul le
transport de la récolte sur le lieu de transformation est alloué à la production de chaleur. Ce
genre de question méthodologique fait aujourd’hui débat au sein de la communauté ACV.
Dans notre cas, nous souhaitions ne pas faire d’allocation pour étudier toute la filière
« production de chaleur », de la récolte des matières premières, jusqu’à la combustion.
Un autre point méthodologique soulevé par cette étude est celui des cendres. Nous avons
choisi de garder le processus Ecoinvent pour l’épandage qui considère que les molécules
comprises dans les cendres partent toutes dans le sol. De ce fait, l’impact des cendres est
énormément surestimé. Cependant, nous pouvons penser que la hiérarchie entre filière est
respectée.
Une autre alternative aurait été de ne prendre en compte que le transport des cendres
jusqu’au champ (prise en compte des cendres comme un déchet et non un coproduit). La
question des cendres apparaît donc clairement comme un point à reprendre dans cette
étude.
Enfin, nous n’avons pas pu prendre en compte l’impact environnemental lié à un
changement d’affectation des sols direct pour la culture de miscanthus. Cette hypothèse est
très forte et a fait l'objet de nombreuses discussions en interne. Cependant, l'outil d'analyse
environnementale choisi (logiciel ACV GaBi) ne permet pas de faire varier l'affectation des
27
sols. Ce travail pourrait donc faire l'objet d'une autre étude, sur la base des documents de
référence européens sur ce sujet (notamment Commission Européenne, Juin 2010). L'unité
fonctionnelle de l'étude est une unité de chaleur produite et non la production alimentaire
et énergétique d'une exploitation ou d'un territoire. La question du changement
d'affectation des sols reste tout de même discutée en parallèle lors de l’évaluation des
critères économiques et sociaux.
Tableau 9: Carences identifiées et hypothèses retenues pour les données issues de l’inventaire pour la filière
production chaleur à partir de granulés mixtes
Étapes
Culture des
rhizomes de
miscanthus
Culture de
miscanthus
Carences au niveau de
l’inventaire
Solution retenue
Répercussion sur
les résultats
Itinéraire technique et intrants
confidentiels (rendement
connu)
Prises en compte d’un
itinéraire technique proche de
celui du miscanthus classique
Part de ce
processus
négligeable pour
tous les impacts
donc pas de
répercussions
- Émissions de la culture
inconnue
- Prise en compte des facteurs
IPCC pour les émissions dues
aux fertilisants
- Impact à long terme inconnu
- Pas de techniques culturales
précises
- Destruction de la culture
partiellement négligée
Potentiel
d’acidification et
d’eutrophisation
dépendant de ses
hypothèses
- Prise en compte d'un apport
de lisier
Production de bois
Processus Ecoinvent modifié
selon nos données
Procédé de
transformation
Inventaire basé sur le procédé
mis en œuvre à la
COOPEDOM
Combustion
Essais de combustion réalisés
par AILE
Épandage des
cendres
Manque de données sur le taux
de fertilisation des cendres
selon la culture
Processus Ecoinvent
Grande
surestimation du
potentiel
d’eutrophisation
lié à l'épandage
des cendres
28
Tableau 10: Carences identifiées et hypothèses retenues pour les données issues de l’inventaire pour la
filière production de chaleur à partir de fauches de lande
Étapes
Carences au niveau de
l’inventaire
Solution retenue
Répercussion sur
les résultats
Récolte de la lande
Peu d’information disponible
Réalisation de l’inventaire
avec deux partenaires
Résultats
représentatifs d’un
contexte précis
Processus Ecoinvent modifié
selon nos données
Production de bois
Procédé de
transformation
Peu d’information disponible sur
le déchiquetage de la lande
(consommation de carburant
inconnue)
Faible répercussion
sur le bilan total
(<5%)
Essais de combustion réalisés
par AILE
Combustion
Épandage des
cendres
Carburant non pris en compte
pour le bois ni pour la lande.
Manque de données sur le taux
de fertilisation des cendres
Processus Ecoinvent
Grande
surestimation du
potentiel
d’eutrophisation
lié à l'épandage
des cendres
Conclusion
Cette étude fournit une première analyse environnementale sur les filières complètes
« production de chaleur à partir de granulé mixtes » et « production de chaleur à partir de
résidus d’entretien du territoire ».
Ce travail permet de faire ressortir les points forts liés à la valorisation en chaleur de la
biomasse herbacée ainsi que ses faiblesses. Même si ces filières apparaissent globalement
moins performantes que les filières bois-énergie existantes sur le plan environnemental
(pour les impacts considérés dans l'étude), l'intérêt lié à leur développement ne doit pas être
négligé dans un contexte futur de pénurie de bois. D’un point de vue économique, ces
filières apparaissent intéressantes si le prix du bois augmente.
En outre, cette étude a permis de faire le point sur les filières « production de chaleur à
partir de granulé mixtes » et « production de chaleur à partir de résidus d’entretien du
territoire ». Elle permet de faire un état de l'art des principales études disponibles sur le
sujet et des connaissances associées, notamment sur les modes de production de ces deux
cultures.
29
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32
Annexe 1: Itinéraire technique retenu pour le miscanthus
Cette étude s’appuie sur 3 documents : un rapport de stage d’Aurélien Feuga réalisé en 2010
au sein de l’association AILE, une étude comparée miscanthus/charbon (rapport de stage
chambre d’agriculture/AILE) réalisée en 2008 ainsi qu’un compte rendu de l’association AILE
sur une intervention de la société Bical (2006).
Elle a été complétée par des informations fournies par la chambre d’agriculture (Decoopman,
2009) et le RMT biomasse (Besnard, 2009).
Le miscanthus (Miscanthus x giganteus) fait partie de la famille des poacées. C’est une
graminée originaire d’Asie du sud est qui a une croissance très rapide et offre un fort
potentiel de rendement. De plus, elle semble intéressante comme combustible puisque
qu’elle a PCI de 4.2 kWh/kg à 20% d’humidité.
L’espèce utilisée en Bretagne est un hybride triploïde stérile, pour lequel les risques
d’invasion sont limités.
I.
Production des rhizomes
La production des rhizomes est assurée par une entreprise spécialisée basée en
Angleterre : Bical (aujourd’hui novabiom puisque Bical n’existe plus)
Peu d’informations sont disponibles à ce sujet. Nous avons donc considéré qu’une fois
implantée, les intrants (pesticides, lisier) sont les mêmes que pour une production de
miscanthus classique et qu’un champ produisant des rhizomes était implanté sur 15 ans.
Avant toute production, une herse rotative prépare la parcelle.
Les rhizomes passent trois ans sous terre avant d’être séparés par le passage d’une herse
rotative à axe horizontal. On obtient alors des rhizomes qui peuvent atteindre 1.5 m de
diamètre (cela représente environ une vingtaine de plants). Ces rhizomes sont récoltés par
une ramasseuse à pommes de terre et découpés en morceaux de 30g (ce poids représente
une masse avec une réserve suffisante de nutriments pour résister au transport et à la
remise en terre au champ). Cette opération est répétée tous les ans durant 15 ans. Ils sont
ensuite conservés au frais avant le départ.
La densité est de l’ordre de 40 T de plants/ha
Avec un hectare de jeune rhizomes, on peut obtenir 20ha de miscanthus.
II.
Transport des rhizomes
Les rhizomes sont conditionnés en big-bag et transportés en Bretagne. Ils parcourent donc
150 km en Angleterre et 220 km en France, par camion. Ces camions peuvent transporter 46
big-bags, de 445 à 700 kg chacun (23t transportées à chaque fois). La traversée de la Manche
se fait par bateau, sur 176 km.
III.
Implantation
La plantation sur une parcelle se fait en avril.
33
La préparation du sol avant plantation est assez proche de celle d’un maïs. Il y a tout
d’abord un passage d’herbicide. Il s’agit de glyphosate à hauteur de 0.5 l/ha.
Puis un labour et un travail superficiel avec une herse rotative sont réalisés.
Les rhizomes de 30g arrivent d’Angleterre et sont plantés à l’aide d’une planteuse
(dessilleuse) à 7cm de profondeur. Un engin télescopique s’occupe de recharger la
planteuse à partir du camion transportant les rhizomes. La densité de plantation est de
20 000 rhizomes/ha.
La planteuse travaille sur 4 rangées espacées de 90 cm. Elle a un poids à vide de 30t et
peut transporter entre 1.5 et 2t de rhizomes. Elle est attelée à un tracteur de 150 CV (au
minimum). Elle réalise 2ha/h.
Une fois les rhizomes plantés, l’agriculteur passe un rouleau sur toute la surface plantée.
Après la plantation il doit y avoir l’application d’herbicide : du Carbofuran à hauteur de
10kg/ha.
IV.
Opération sur les années suivantes
La culture est implantée pour au moins 15 ans. La première année est la plus critique car
les jeunes pousses sont très sensibles aux adventices.
Les rendements augmentent progressivement au cours des années et la première récolte
a lieu en fin de seconde année. Le tableau 1 présente les rendements annuels sur 15 ans.
Un rendement moyen de 14.5 t/ha a été retenu.
Tableau 11: Rendement de la culture de miscanthus en tonnes de matières sèche par ha
Année
1
2
3
4
5 à 15
Rendement
1.5
5
10
15
17
En février de la première année, un passage au gyro-broyeur est réalisé, suivi d’un
passage d’herbicides (Glyphosate à hauteur de 0.5l/ha et de Callisto à 1.5l/ha). Les tiges
broyées sont laissées sur le sol. Cela constitue un mulch qui va former un épais tapis
végétal qui va pouvoir limiter l’invasion par des adventices au printemps suivant. Ce sont
les seuls traitements appliqués.
A la fin de la troisième année, seules les tiges sont ramassées. La COOPEDOM réalise un
ensilage en vrac. Elle l’effectue avec une ensileuse à maïs (avec une moyenne de
0.67ha/h) lorsque le taux d’humidité des tiges est inférieur à 20%. Le miscanthus ainsi
récolté est déversé dans un semi-remorque de 60m3 pour être transporté du champ à la
COOPEDOM. La densité du miscanthus coupé est de 130 kg/m3 en moyenne. Cela fait un
poids de 7,8t à chaque transport.
Nous avons posé l’hypothèse d’apports de 15t/ha de lisier de porc et de 1.5t de potasse
3 fois sur 15 ans.
34
Pour les impacts liés à la production de lisier, nous considérons que les rejets liés à la
production animale à l’intérieur des bâtiments et lors du stockage du fumier sont alloués
aux animaux. Seul l'impact du transport du lisier est alloué au lisier.
Le climat breton permet d’éviter l’irrigation, ce qui n’est pas le cas dans le sud ouest de
la France, par exemple, où celle-ci permet d’augmenter par 5 le rendement.
Par la suite, le miscanthus arrive en vrac et il va être pressé en granulés. Une phase de
stockage peut être nécessaire.
Enfin, au bout d’une quinzaine d’années, la culture peut être détruite.
En mai juin, elle subira un premier passage d’herbicide total (3l/ha de glyphosate). Les
rhizomes seront soulevés par un passage de rota-labour en juin-juillet et une herse étrille
finira le travail en juillet. Les rhizomes ainsi déterrés serviront de fertilisant pour les
prochaines cultures.
Distance champ-COOPEDOM 31.5 km
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Ministère de l'agriculture, de l'alimentation & des affaires rurales., 2011. Nouvelle
Homologation D'herbicide : Callisto Pour Le Maïs Sucré, Et Le Maïs De Semence Et Le Maïs
De Grande Culture. http://www.omafra.gov.on.ca/french/crops/pub75/p75nhcal.htm.
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Annexe 2: Hypothèses prises en compte pour la fertilisation du miscanthus
Nous avons pris en compte un épandage de 15 tonnes/ha de lisier de porc, trois fois sur 15
ans, ainsi qu’un ajout de potasse de 1,5 tonne. Le tableau 2 résume sa composition.
Tableau 12 : Composition du lisier de porc
Composition du lisier
kg/m3
N
4,3
P2O5
3,8
K20
2,6
Les facteurs d’émission retenus sont répertoriés dans le tableau 13.
Tableau 13 : Facteurs d’émission liés à l’épandage de lisier de porc
N2O-N
NH3-N
NO3-N
P2O5
CH4
K
Facteur d’émission
1% du N total
Sources
IPCC (2006)
3% du N total et 45% du IPCC (2006)
NH3-N part sous forme de
volatilisation
30% du N est léssivé
IPCC (2006)
1% du P2O5 total est léssivé Communication
personnelle : INRA
3 kg de CH4-C/ha
Martinez et al., 1999
30% du K apporté
Communication
personnelle : Decoopman
Bibliographie spécifique
De Klein, C., R. S.A. Novoa, S. Ogle, K.A. Smith, P. Rochette, T. Wirth, B. McConkey, A. Mosier,
et K. Rypdal. 2006. 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories - Chapter
11: N2O EMISSIONS FROM MANAGEDSOILS, AND CO2 EMISSIONS FROMLIME AND UREA
APPLICATION.
Martinez, J., F. Béline, P. Peu, et F. Guiziou. 1999. Emissions de méthane (CH4) et de
protoxyde d’azote (N2O) au cours du stockage, du traitement et de l’épandage de déjections
animales. Comptes-rendus de l’Académie d’agriculture de France: 5.
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Annexe 3 : Hypothèses principales retenues pour la récolte des résidus
d’entretien du territoire : résidu de landes broyées.
Les landes sont un écosystème naturel composés principalement de cinq espèces : Bruyère
cendrée (Erica cinerea), Callune (Calluna vulgaris), Ajonc humile (Ulex gallii var. humilis),
Ajonc maritime (Ulex europaeus var. maritimus), Bruyère ciliée (Erica ciliaris) (ALONSO et al.,
2010)
Afin de conserver ces milieux naturels ouverts, une gestion par fauche est possible
Un des débouchés de cette filière, outre la production de litière, est la combustion en
chaudière afin de produire de la chaleur.
La lande est ramassée tous les 4 à 6 ans selon la stabilité du milieu, avec un rendement très
variable, dépendant du taux d’humidité et de son âge. Elle est habituellement récoltée au
début du printemps (mars).
Selon les hypothèses de la réserve naturelle régionale de Lan Bern et Magoar-Penvern, la
surface récoltée est de 20 ha de landes avec un rendement moyen de 5 t/ha.
Pour cela, ils utilisent une barre de coupe (1h30/ha) puis une autochargeuse (1h/ha) qui
ramasse la lande coupée. Enfin, elle est transportée par camion sur une distance de 1 km
jusqu’au lieu de stockage.
La lande est ensuite broyée et mélangée avec des plaquettes forestières dans des
installations semblables à celles de la COOPEDOM.
Le mélange est composé de 25% de lande et 75% de plaquettes. Il est stocké durant 15 jours
avant d’être acheminé vers le lieu de combustion.
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Annexe 4 : Hypothèses principales retenues pour la transformation de landes
I. Le déchiquetage des landes
La lande est broyée et mélangée avec des plaquettes forestières dans des installations
semblables à celles de la COOPEDOM.
Les plaquettes proviennent d’une collecte située à 40 km du lieu de stockage (distance
scierie-COOPDEOM)
Le mélange est composé de 25% de lande et 75% de plaquettes. Il est stocké durant 15 jours
avant d’être acheminé vers le lieu de combustion.
Aucune information n’est disponible sur la granulométrie et le broyage de résidu de lande.
Nous avons posé l’hypothèse que la lande est un produit plus compliqué à déchiqueter que
des résidus de bois industriel. Nous avons donc pris le même process de déchiquetage pour
la lande que pour les paquettes forestières.
Les résidus de lande et les plaquettes sont stockés dans un hangar durant 15 jours (2000m2
pour 10 000 t de plaquettes). Ils sont chargés et déchargés à l’aide d’un télescopique.
Nous avons posé l’hypothèse que le déchiquetage des résidus de lande nécessite une
machine consommant 1l de fuel/h.
Les émissions liées à ce déchiquetage n’ont pas pu être prises en compte faute de données.
La livraison s’effectue en vrac, par camion sur une distance de 30 km.
II. La granulation
La sciure humide provient d’une scierie située à 40 km du lieu de granulation (distance
scierie-COOPEDOM, pour la scierie la plus proche).
La sciure humide est tout d’abord séchée. L’énergie utilisée pour ce séchage est issue de la
consommation de bois.
Pour les deux types de granulés, l’électricité est utilisée pour faire tourner la presse et les
ventilateurs.
La granulation s’effectue avec des infrastructures semblables à celles de la COOPEDOM. La
production est de 12 t/h, l’usine fonctionne 4000h/an.
Des essais de granulation ont été réalisés à la COOPEDOM et nous avons donc pris en
compte les émissions liées à cette granulation à partir de ces données.
La livraison des granulés s’effectue par camion sur une distance de 30 km, en vrac. Lors de
celle-ci, nous avons pris en compte l’utilisation d’un camion souffleur.
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Annexe 5 : Hypothèses principales retenues pour la combustion
La combustion s’effectue dans des chaudières de 300 kW pour les granulés et 1000 kW pour
les plaquettes. La quantité de combustibles a été calculée en prenant en compte le PCI et le
rendement de chaudière. Les hypothèses Ecoinvent sur les chaudières sont disponibles dans
le rapport sur le bois énergie (Bauer, 2007).
La consommation électrique de la chaudière est de 3% (pour produire 1 MWh, il faut 300
kWh d’électricité) (SERVANT, 2010).
Les émissions liées à la combustion proviennent des résultats des tests de combustion
réalisés en laboratoire dans une chaudière Hargassner de 40 kW. (AILE, 2011c)
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