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JRA 310522 GES JLPeyraud

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Réduire les émissions de GES
en élevage bovin
Jean-Louis Peyraud
Direction scientifique Agriculture, INRAE
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Partie 1 :
Les enjeux liés aux émissions de
GES de l’élevage
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Changement climatique: le rôle des activités humaines
• +1.1°C lié à l’activité humaine
• Accroissement de la fréquence et de la
sévérité des vagues de chaleur en été
Prédiction du nombre de jours
chauds (> 95ième percentile) en été
dans un futur proche, moyen et long
(Adapté de Cardell et al. 2020)
AR6 IPCC report, 2021
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Importance du système alimentaire et de l’élevage dans
les émissions globales
49,4 GT eq-CO2.
by Hannah Ritchie, 2019
• L ’élevage représente
• 52% du secteur alimentaire,
• 14 % des émissions totales
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Importance de l’agriculture dans les émissions nationales
Emissions
Part des secteurs agricoles
455 MtCO2e
86 MtCO2e
7%
12 %
Autres
Production
d’énergie
Industrie
19 %
Transports
25 %
Energie
résidentiel
Service
17 %
Agriculture
sylviculture
17%
3%
46 %
51 %
CO2
• Combustion
N2O
• Engrais azotés,
• Déjections
animales
CH4
• Fermentation
entérique,
• Déjections
animales
Calcul des eq-CO2 = CO2 + 28 CH4 + 265 N2O
31-05-2022
D’après Sylvain Pellerin INRAE
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Emissions du secteur agricole français et rôle
de l’élevage : des chiffres qui peuvent être trompeurs
Emissions directes (99 Mt)
Apport de N, lessivage,
volat, apport chaux, dolomie
Fermentations entériques
Secteur
agricole (GIEC)
86 Mt (2017)
Effluents d’élevage
Consommation d’énergie
Emissions indirectes (19 Mt)
Total directes
et indirectes
118 Mt
Total
Production d’engrais N
127 Mt
Production d’énergie
Autres intrants : phyto,
matériel, bâtiments
Conversion prairies > cultures
ou SAU > autres usages
Emissions secteur terre (8,9 Mt) (CH4+ N2O + CO2)
CLIMAGRI cité par Bilan carbone de l'alimentation en France ADEME 2019
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
L’élevage de ruminant est fortement émetteur, notamment
du fait du méthane entérique
• Contribution au niveau mondial
Source : Grossi et al., 2019
31-05-2022
• Ferme bovine moyenne française
• Le CH4 entérique représente la moitié des
émissions de l’exploitation
• Répartition des émissions de CH4
• 71% fermentation entérique
• 29% gestion des effluents
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Des objectifs ambitieux de réduction sont fixés par le PSBC
• Objectif « neutralité carbone »
• Pas pour le secteur agricole
• Implications
•
•
•
•
•
Baisse de 46% en 2050/2015
Baisse cheptel laitier/allaitant - 25%/-30%
Baisse de 82% des surplus azotés
Augmentation de 84% des CIPAN
Augmentation de 60% des CIVE
• Stratégies à adopter pour l’élevage:
Sources : inventaire CITEPA d’avril 2018 au format SECTEN et au
périmètre Plan Climat Kyoto ; Scénarios AME et AMS 2018
• Réellement efficaces et qui peuvent être validées et mesurées
• Comptabilisables dans les inventaires nationaux
• Pas d’accroissement des couts, dans l’idéal stratégies doublement gagnantes
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Pourquoi le méthane est si important : COP 26
• La concentration de CH4 s’accroit dans l’atmosphère
•
•
•
•
CH4 a contribué pour 0,5°C sur le réchauffement de 1,1°C
CH4 contribue à la détérioration de la couche d’ozone
L’élevage (+ riziculture) représente 40% du CH4 anthropique
Pouvoir réchauffant global à 100 ans élevé (28 x CO2)
• CH4 est un GES à courte durée de vie
(demi-vie = 10 ans) contrairement à N2O ou CO2
• Réduire les émissions : effet rapide et significatif sur le climat
• Pour respecter l’accord de Paris la production de CH4 doit être
réduite fortement avant 2030 (Climate Clean Air Coalition)
% de réduction par secteur
Energie fossile
60
Déchets
35
Agriculture
25
Les ruminants vont (risquent d’) être encore plus sous pression !
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
L’élevage européen n’atteint pas ses objectifs de réduction
CH4 rumen et effluents (Tg/an)
Population bovine (Eu-15)
CH4 Elevage (% CH4 total)
- 1.5 %/an
https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/data-viewers/greenhouse-gases-viewer (2021)
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Les ruminants français/européens contribuent-ils au
réchauffement climatique ?
• Le CH4 des ruminants fait partie d’un cycle naturel
• Pas d’effet réchauffant additionnel du CH4 si les
émissions sont constantes ou diminuent
• Une voie vers la neutralité “climatique”?
• Eviter toute augmentation des cheptels
• Le cheptel européen décroit depuis 1970
• Mais la population mondiale de ruminant s’accroit
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Partie 2 : Les leviers pour réduire
les émissions
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Des écarts importants d’émissions entre élevages
• L’intensité des émissions
varie selon les filières et au
sein des filières,
• Ces variations montrent qu’il
y a des marges de progrès
pour réduire les émissions
Adapté de Gerber et al., 2013
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Principaux leviers pour réduire l’intensité des émissions
Animal
CH4
N2O
Gestion des effluents • Bâtiments, stockage, épandage
Gestion des effluents • Méthanisation
Engrais chimiques
Engrais chimiques
CO2
Réunion Conf de la Mayenne
• Génétique
• Alimentation et santé
• Gestion des populations animales
• Production des aliments et alimentation
• Utilisation efficace des surfaces
Energie fossile
• Mécanisation des différents postes
Stockage de C
• Prairies, haies, agroforesterie, CI
25 Mars 2022
J.L. Peyraud
Accroitre la productivité des animaux
Tonnes de lait 4%/an
FAO, Gleam
31-05-2022
Autres sources d’émissions
Moins de viande par kg lait
Les animaux plus productifs sont souvent moins robustes
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Vers des animaux moins émetteurs ?
CH4/DMI
• Ant
Antagonisme entre production de CH4 et
efficience de la digestion
effi
• Les animaux les plus efficients semblent avoir
une digestibilité plus élevée de la cellulose et
pro
produisent plus de CH4
L’amélioration de l’efficience ne semble pas
• L’am
réduire les émissions de CH4
réd
• Bovins viande (Renan et al., 2016 ; Mc Donnell et
al., 2016)
LWG/DMI
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
• Bovins lait (Olijhoek et al., 2018 ; deffilait)
J.L. Peyraud
Modifier l’activité du microbiote ruminal
• Utilisation des additifs alimentaires
Mitigation
Qualité des
produits
Coût
Production
Societé
Lipides (omega-3)
15 à 20%
+
-/0
+
+
3NOP (Bovaer-DSM)
20 à 30%,
- ? (résidu)
-
0
-
Tannins, huiles essentielles
0 à < 20 %
lotier)
0
+/-
+/-
+
?
?
?
Algues rouges
80% !!
(adapté de Doreau et al, 2011; Patra et al, 2017 ; Roque et al 2021)
• Manipulation du microbiome ruminal : une voie à explorer
• Distribution précoce d’inhibiteurs de méthanogénèse
• Plusieurs projets en cours : HOLOFLUX,
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Au niveau national, le premier facteur de baisse des
émissions de CH4 reste l’effectif des animaux
Mt eq-CO2
A même production de lait et de viande
• Peu d’effet de l’intensification en lait
• Développement d’un troupeau mixte :
résultat dépend du type de finition
• Peu d’effet de l’intensification en
viande
Réduction de la production
• Effet majeur de la réduction de la
production de viande
Puillet et al (2014)
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Réduire le nombre de bovins sans affecter la production
• Réduire le nombre d’animaux ‘non productifs’
• Avancer l’âge au 1er vêlage de 36 à 24 mois: - 9% CH4/kg lait
• Réduire le taux de renouvellement (élevage lait) de
Dall-Orsoletta et al., 2019
40 to 25%: - 13% CH4/kg lait
• Produire de la viande à partir du troupeau laitier
•
•
•
Croisement et/ou semences sexées
Engraisser de jeunes bovins (24-26 mois) principalement à l’herbe
Finir les animaux ni trop tôt (veau) ni trop tard (bœuf)
Génisses > 24 mois (% UGB)
Secteur allaitant
17
Secteur laitier
9
Kg eq-CO2/kg CE
Naiss-Engraiss
JB Laitier
12 - 14
5-7
(Dollé et al, 2015)
• Des bénéfices multiples
• Moins d’émissions (nitrate, ammoniac, P….) ; besoin de moins d’aliments, libration de surfaces
• Plus de valeur ajoutée sur le territoire et moindre dépendance aux importations de viande rouge
• Une priorité : Améliorer la précocité de nos races à viande
Groupe GT Herbivores Bretagne
10 Mars 2022 Loudéac
J.L. Peyraud
Une trop forte réduction du nombre de ruminants aura
des effets contre productifs
• Accroissement des émissions par transfert de
la production vers des régions moins efficaces
• Réduction des surfaces en prairies avec pertes
associée de biodiversité et de C des sols
kg eq-CO2 / kg protéines
Groupe GT Herbivores Bretagne
10 Mars 2022 Loudéac
Prairies > cultures
Prairies > forêts
Pesticides +/Biodiversité Fertilité des sols -
Fermentation
Biodiversité Stock C (feux)
J.L. Peyraud
Production des fourrages: utilisation des légumineuses
• Réduction des émissions de CH4
Graminées
Légumineuses
23,3 g/kg MS ingérée
19,8 g/kg MS ingérée
(Eugène et al., 2014)
• Réduction des émissions de N20 (et d’énergie fossile)
Emissions de N2O (Kg eq-CO2/kg N)
Emissions de N2O (Kg eq-CO2/ha)
Ammonitrate
29
Graminées fertilisées
1190
Fixation symbiotique
0
Prairies mélange
143
(Luscher et al., 2014)
(Jensen et al, 2012)
• Réduction des importations de soja
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Production des concentrés : Utiliser des ressources à
faible empreinte carbone
• Choisir des aliments à faible empreinte C
Kg CO22-eq/kg aliment
Réduction de l’empreinte environnementale des
concentrés en Bretagne(fonction multi-objectifs)
Intérêt des coproduits et des graines de légumineuses
Projet ECOALIM
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Utilisation bien raisonnée des effluents
• Les émissions de méthane ont lieu
surtout durant la phase de stockage
anaérobie (litières, fosses à lisier)
• Les émissions s’accroissent avec la
température
• Les émissions sont négligeables au
pâturage
(Faverdin et Van Milgen, 2019 d’après IPCC 2006)
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Utilisation bien raisonnée des effluents
% émissions des effluents
Mitigation CH4, N2O
Mitigation NH3
Couverture des fosses
- CH4
Up to 80%
+ CH4 (10%)
+
+ (CH4, N2O) (<10%)
Up to 90%
++ (CH4)
0
Méthanisation
++
-
Pâturage vs bâtiments
++
++
Réduction du temps de stockage
Enfouissement rapide
Torchères
Adapted from Henning L. et al 2011; Martin et al. 2013; CITEPA 2019
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Utilisation des effluents en substitution
des engrais minéraux : un nouvel « or vert »
• Réduction des émissions de N2O
• Avec des gains associés sur la
consommation d’énergie fossile
(55 MJ/kg N min)
• Préserver le N des effluents pour le
substituer aux engrais minéraux
• Limiter les pertes de NH3
• Ne plus résorber le N des effluents
porcins en Bretagne : 20 kg N/ha SAU
31-05-2022
kg eq-CO2/kg N
Synthèse
Epandage
Engrais de synthèse
28,5
4,6*
Effluents
0**
1,6
* Révision des facteurs d’émission (GIEC 2919/2009)
** Quelques pertes en bâtiments avant épandage
Kg N ha SAU
N Minéral
N Effluents
Apports au sol
78
68
Pertes NH3
4
18
Données France (Esco N, Peyraud et al., 2012)
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Méthanisation des effluents : ange ou démon ?
• 1 UGB = potentiel de 1 kW électricité (animal majoritairement à l’étable
• Un potentiel de production de 45 TWh d’énergie primaire proche de la production
hydroélectrique française qui s’élève à 54 TWh. (Elba, 2018)
Les intérêts
Les risques
Valorisation des fumiers et lisiers
Moins de pâturage pour maximiser la collecte
d’effluents en étable
Plus de maïs et moins d’herbe ?
Contribution au cycle de N :
• Substitution engrais chimiques
• Gestion plus précise des effluents
Qualité de la gestion des digestas
Culture intermédiaires à vocation énergétique Compétition pour l’accès à la biomasse,
• Diversité des assolements,
Renchérissement du prix des Fourrages,
• Réserve fourragère
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Séquestration de C par les sols
• Des stocks plus importants et une
• Potentiel de séquestration supplémentaire
dynamique plus favorable sous prairies
+ 250 kg C/ha/an
Pâtuage vs
fauche des PP
2-3 ans de PT vs
ensilage maïs
+265 (3.2 °/oo)
+466 (7.3 °/oo)
Utilisation de
culture
intercalaires
+ 350
+126 (2.3°/oo)
- 91
Etude 4P1000 (Pellerin et al., 2019)
(flux en kg C/ha/an)
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Encourager les pratiques vertueuses : le rôle des
politiques publiques et des acteurs des filières
Taxe sur la viande
(augmentation TVA)
• Le N2O n’est pas pris en compte
• Transfert vers les viandes de monogastriques (compétition feed/food) et/ou
des aliments moins chers ultra transformés
Taxe sur les émissions
• Régulation de l’élevage et des engrais minéraux
• Taxe N2O > taxe CH4
Certificats de réduction • Approche positive : rémunération pour limiter les émissions,
des émissions, “Marché • Développement de pratiques adaptées localement,
C”
• Pouvoirs publics : Approbation des pratiques, certification des outils de
diagnostic, traçabilité,
• Intérêt va augmenter avec le prix du C
Affichage C
31-05-2022
• Encourage les acteurs privés à se différencier,
• Risque de comparaison animal vs végétal
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Y-a-t-il des solutions doublement gagnantes ?
Lait
GES (kg eq CO2/kg lait)
Lait (kg/vache/an)
Engrais N (kg/1000 L)
Concentré (g/L lait)
CH4
Top 10
0,98
7480
25
171
0,79
8146
18
157
Viande bovine
GES (kg eq CO2/kg PV vide)
En. fossile (MJ/kg PV vide)
Engrais N (kg/ha)
Concentré (kg/animal/an)
CH4
Top 10
18,3
12,5
10.7
28
561
6.9
17
486
Dollé et al. (3R 2020)
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Y-a-t-il des solutions doublement gagnantes ?
Mitigation
Coût
Biodi
versité
Société
Animal à faible émission
+
0
0
0
0
0
0/+
Animal plus résilient/robuste, plus précoce
+
+
+
+
+
0
+
Moins d’animaux ‘improductifs’
+
+
+
+
-/0
0
+
Utilisation d’inhibiteurs du méthane
+
-
0
0
0
0
+/-
Utilisation de légumineuses
+
+/-
+
+
0
+
+
Maximisation du pâturage
+
+
0/-
+
+
+
+
Utilisation bien raisonnée des effluents
+
+
0
+
0
+/-
+
Méthanisation
+
-
0
+/-
0
-/0
+/-
Séquestration de C dans les sols
+
+/-
+
0
0/+
0/+
+
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
Adapta- AutonoBE
tion CC
mie
animal
J.L. Peyraud
Part 3:
Conclusion
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
• L’élevage de ruminant a une contribution importante aux émissions de GES du
secteur agricole,
• Mais les ruminants sont les seuls capables de valoriser la cellulose, premier glucide
produit par la photosynthèse - une niche écologique indispensable
• Il est important de réduire l’intensité des émissions, notamment dans un contexte
d’une demande croissante en produits animaux,
• Des possibilités de réduction de l’intensité des émissions existent
• Alimentation des troupeaux, recours aux légumineuses, meilleure gestion des effluents,
méthanisation….
• Des gains plus faciles à réaliser sur les volets de la production des aliments et la gestion
des effluents que sur celui du méthane entérique (voie génétique) – agriculture circulaire,
• Pour la France il serait possible de réduire les effectifs de bovins tout en maintenant la
production de lait et viande ce qui nécessite des choix stratégiques.
• Réduire fortement la population de ruminants aura des effets contre productifs
31-05-2022
Journées Ruminants Alterbiotique
J.L. Peyraud
Philippe GELUCK
31-05-2022
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J.L. Peyraud
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