Bioénergie : transformer les matières organiques en énergie

Qu’est-ce que la bioénergie ?

L’énergie de la biomasse – ou bioénergie pour simplifier – est en quelque sorte le produit d’une centrale électrique gérée par la nature. Elle mobilise l’énergie stockée dans les matières organiques, notamment les matières végétales, les déchets organiques provenant de l’élevage, et même les déchets urbains solides. Cela revient à trouver un moyen de mettre le soleil en bouteille, car c’est précisément ce que font les plantes grâce à la photosynthèse. Et lorsque nous exploitons cette énergie stockée, nous libérons une source d’énergie renouvelable puissante et polyvalente.

C’est ensuite que les choses deviennent particulièrement prometteuses. La bioénergie n’est pas une solution unidimensionnelle. En effet, elle peut être exploitée très efficacement sous trois formes :

• La chaleur, pour chauffer nos maisons
• L’électricité, pour éclairer nos villes
• Les carburants liquides, pour alimenter nos véhicules

Cette polyvalence fait de la bioénergie un concurrent de poids dans l’arène des énergies vertes.

Les différents types de ressources en bioénergie

Les ressources en bioénergie proviennent de diverses matières organiques, le bois et les résidus de bois – comme les copeaux ou la sciure – étant la source la plus importante. L’éventail des sources d’énergie issues de la biomasse est cependant bien plus large. Il inclut ainsi les résidus agricoles comme les tiges de maïs, la paille de blé ou les balles de riz, des résidus qui subsistent souvent après les récoltes et qu’il est possible de revaloriser pour produire de l’énergie.

Les cultures énergétiques, destinées spécifiquement à la production de biocarburants, jouent également un rôle essentiel. C’est le cas par exemple du panic érigé et du miscanthus, réputés pour leur rendement élevé et leurs faibles besoins en intrants. Par ailleurs, les déchets organiques, comme les restes de nourriture et les déchets verts, peuvent être transformés en bioénergie, et contribuer ainsi à réduire les déchets mis en décharge tout en produisant une énergie renouvelable.

La bioénergie est-elle renouvelable ?

Pour faire court, la réponse est oui. L’énergie de la biomasse peut être considérée comme renouvelable dans la mesure où elle est dérivée de sources organiques. Contrairement aux combustibles fossiles, fruit d’un processus qui se déroule sur des millions d’années, les sources de bioénergie peuvent être cultivées, récoltées et régénérées en l’espace de quelques mois voire années.

La difficulté réside dans le fait que nous devons respecter les règles de la nature. Car, si nous exploitons les forêts plus rapidement qu’elles ne peuvent se régénérer, ou si nous défrichons de vastes étendues de terre pour les cultures bioénergétiques, alors nous générons une forme de « déficit » écologique. La clé pour assurer le caractère renouvelable des ressources bioénergétiques réside dans une gestion responsable. Il convient de trouver un équilibre nous permettant d’exploiter nos ressources naturelles sans en abuser.

Comment fonctionne la bioénergie ?

Vous êtes-vous déjà demandé comment un tas de feuilles ou de sciure de bois pouvait éclairer votre maison ? La production de bioénergie implique la conversion de la biomasse sous forme d’énergie pouvant être utilisée, et ce, par le biais de diverses méthodes :

• La combustion directe est la méthode la plus simple de production de bioénergie. Elle consiste à brûler des matières organiques comme des copeaux de bois, des tiges de maïs ou même de vieux cartons ! La chaleur produite peut être utilisée directement pour chauffer des locaux, faire bouillir de l’eau ou créer de la vapeur pour faire tourner des turbines et produire de l’électricité.
• La digestion anaérobie fait partie des processus naturels de décomposition des matières organiques dans un environnement dépourvu d’oxygène. Les micro-organismes entrent en action et produisent du biogaz – un mélange de méthane et de dioxyde de carbone – qui peut être utilisé pour cuisiner, se chauffer ou alimenter des véhicules.
• La conversion thermochimique consiste à transformer la matière au niveau moléculaire au moyen de deux processus. La gazéification implique de chauffer la biomasse à une température de 700 °C ou plus avec un apport contrôlé d’oxygène. Il en résulte un gaz de synthèse, un mélange de gaz combustibles qui peut être utilisé pour produire de l’électricité, de la chaleur ou synthétiser des carburants liquides. La pyrolyse consiste à chauffer la biomasse en l’absence totale d’oxygène, ce qui permet d’obtenir trois types de produits : la biohuile, le syngaz (à savoir un gaz de synthèse) et le biochar (ou biocharbon).

Des centrales bioénergétiques high-tech

Ces différents procédés bioénergétiques sont mis en œuvre au sein d’infrastructures de pointe conçues spécifiquement pour chaque procédé, à savoir les centrales bioénergétiques. Ces centrales ne cessent d’innover et d’explorer de nouvelles façons de valoriser et d’exploiter les ressources bioénergétiques. Petit tour d’horizon des différents sites exploitant ces procédés :

• Les centrales à biomasse : Ces complexes sont en quelque sorte des feux de camp géants et high-tech, qui brûlent de la biomasse pour produire de l’électricité à grande échelle. Grâce à des technologies de pointe et à des turbines à vapeur performantes, ces centrales transforment les copeaux de bois en watts tout en limitant au maximum les émissions.
• Les centrales à biogaz : Imaginez une ville animée et peuplée de micro-organismes, à l’œuvre 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 pour transformer vos déchets en énergie. C’est sur ce principe que reposent les centrales à biogaz. Ces centrales offrent un environnement idéal et dépourvu d’oxygène permettant aux micro-organismes d’absorber les déchets organiques et de produire du biogaz. Ce combustible invisible permet ensuite de chauffer votre maison, d’alimenter votre cuisinière ou votre voiture. 
• Les bioraffineries intégrées : Imaginez un site capable de transformer un arbre en carburant pour votre voiture, en produits chimiques pour votre shampoing et en électricité pour votre maison, le tout simultanément. Ces centrales bioénergétiques de pointe ne se contentent pas d’un produit unique, elles en produisent plusieurs (biocarburants, produits biochimiques et électricité) à partir de matières premières issues de la biomasse.

Valorisation de la bioénergie : des applications concrètes

Voyons en quoi la bioénergie contribue à changer le monde dans lequel nous vivons. L’époque des foyers qui dégagent de la fumée est révolue. Les systèmes de biomasse aux lignes épurées d’aujourd’hui, comme les poêles à granulés de bois sophistiqués, fournissent une chaleur propre et efficace qui relègue les chauffages traditionnels à l’arrière-plan. L’industrie, en particulier le secteur du papier et de la pâte à papier, transforme les déchets en énergie et la sciure de bois en économies.

À plus grande échelle, l’énergie de la biomasse est en train de s’imposer dans le domaine de la production d’électricité. Les centrales bioénergétiques, qui se multiplient partout dans le monde, produisent désormais à la fois de l’électricité et de la chaleur en grande quantité. La centrale électrique de Drax, au Royaume-Uni, autrefois un géant gourmand en charbon, a amorcé sa transition verte et alimente aujourd’hui des millions de foyers en brûlant des granulés de bois. Partout dans le monde, les bus urbains sont également passés à la bioénergie et fonctionnent désormais au biodiesel et au bioéthanol, si bien qu’ils sont devenus de « bons élèves » en matière de transports publics, puisqu’ils contribuent à réduire les émissions.

De nouvelles applications prometteuses de la bioénergie se profilent également à l’horizon. Au niveau des bioraffineries, les scientifiques mettent au point des alternatives vertes aux produits dérivés du pétrole, en transformant les récoltes en substances chimiques plus respectueuses de l’environnement. Nous assistons à une révolution bioénergétique, qui transforme les déchets en une ressource précieuse, et ouvre ainsi la voie à de nouvelles possibilités sur le plan économique et de la durabilité.

Avantages et inconvénients de la bioénergie

La bioénergie est un sérieux atout dans la course aux énergies durables. Elle présente de nombreux avantages, mais aussi certains inconvénients. Voici les raisons qui font de la bioénergie une option particulièrement prometteuse :

• Avantages sur le plan environnemental : Substitut aux combustibles fossiles, la bioénergie permet de réduire les émissions de dioxyde de carbone, que ce soit pour alimenter nos maisons en électricité ou nos voitures en carburant. Produite de manière durable, la biomasse peut s’inscrire dans un cycle neutre en carbone, ce qui signifie que le CO₂ libéré lors de la production d’énergie est récupéré par les végétaux en pleine croissance.
• Gestion des déchets : L’énergie de la biomasse offre une solution efficace pour traiter des déchets organiques qui, autrement, finiraient dans une décharge. Fruit de la transformation de déchets en énergie, la bioénergie contribue à réduire les émissions de méthane provenant de la décomposition des matières organiques, et à faire d’un problème environnemental potentiel une ressource extrêmement utile.
• Avantages sur le plan économique : Le secteur de la bioénergie est également un important pourvoyeur d’emplois, notamment dans les zones rurales. En offrant un complément de revenus aux exploitants agricoles et aux propriétaires forestiers, les initiatives liées à la bioénergie contribuent également à diversifier et à renforcer les économies locales.
• Sécurité énergétique : Contrairement aux combustibles fossiles, le plus souvent importés et soumis aux fluctuations de prix, la biomasse peut être produite localement. Elle pourrait nous permettre d’accéder à l’indépendance énergétique, et nous donner les moyens de prendre en main notre avenir énergétique.

Cependant, si l’énergie de la biomasse est extrêmement prometteuse, elle présente aussi un certain nombre de défis. Son rendement et son coût restent un obstacle majeur pour rivaliser avec les sources d’énergie traditionnelles. La bonne nouvelle ? Les chercheurs travaillent d’arrache-pied pour remédier à ces problèmes, mais il reste encore beaucoup à faire. La production de bioénergie à grande échelle peut avoir des répercussions sur l’environnement – notamment du fait des changements qu’elle implique au niveau de l’utilisation des sols, à son impact sur les ressources en eau et aux problèmes de qualité de l’air liés à la combustion de la biomasse. Sans oublier les questions de sécurité. Lors de la manipulation de la biomasse, des protocoles de sécurité adaptés doivent être suivis pour éviter tout incident ou exposition à des substances nocives.

Normes sur la bioénergie : la clé pour des solutions durables

Comment être sûr qu’une bouteille contenant un biocarburant répond à des critères rigoureux en termes de sécurité et de qualité ? C’est là que les Normes internationales entrent en jeu. Prenez par exemple ISO 13065, l’épine dorsale du secteur de la bioénergie. Cette norme exhaustive sert de référence globale à l’ensemble de la filière, et couvre une multitude de questions, de l’impact environnemental à la responsabilité sociétale, en passant par la viabilité économique.

Cette norme ne fonctionne cependant pas seule : elle s’appuie sur toute une série de normes portant sur des sujets spécifiques. Ainsi, les différentes parties d’ISO 17225 fixe les classes et spécifications applicables aux biocombustibles solides, de sorte que vos granulés et briquettes de bois répondent aux exigences de qualité les plus strictes. En parallèle, d'autres normes propose des lignes directrices fondamentales concernant les biocarburants liquides ou les systèmes de biogaz. Ensemble, ces normes façonnent l’avenir de la bioénergie, tout en développant les connaissances et l’expertise qui permettront à la filière d’aller de l’avant.

• ISO 13065:2015Critères de durabilité pour la bioénergie
• ISO 20675:2018Production, traitement, épuration et utilisation du biogaz
• ISO 23590:2020Exigences relatives aux systèmes de biogaz domestiques: conception, installation, utilisation, maintenance …

Préparer l’avenir de la bioénergie

La bioénergie de demain est en passe de jouer un rôle déterminant dans notre quête de durabilité. Le perfectionnement des biocarburants est en passe de bouleverser le secteur énergétique dans son ensemble. Grâce à leur croissance rapide et à leur forte teneur en huile, les algues mènent la charge. Par ailleurs, les bioraffineries font peau neuve grâce aux technologies de pointe et se transforment en structures intégrées capables de produire non seulement des biocarburants, mais aussi des bioplastiques et des substances biochimiques.

Et ce n’est que le début. L’intelligence artificielle se révèle être l’outil multitâche par excellence, permettant d’optimiser de nombreux processus, de la croissance des cultures aux procédés de production. Au niveau local, les micro-réseaux alimentent la population en électricité, tandis qu’à l’échelle des quartiers, les systèmes bioénergétiques transforment les déchets des collectivités au profit de l’indépendance énergétique. Sans oublier la puissante alliance naissante entre la bioénergie et d’autres énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien.

Si nous disposions d’une boule de cristal concernant la bioénergie, une chose semblerait évidente : l’avenir ne se résumera pas à remplacer les combustibles fossiles par des énergies renouvelables. Il nous faudra aussi repenser notre rapport à l’énergie et aux déchets dans son ensemble. Ainsi, la prochaine fois que vous jetterez une peau de banane ou que vous tondrez votre pelouse, souvenez-vous d’une chose : ce ne sont pas de simples déchets, mais bien l’avenir du secteur de l’énergie.