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L’énergie biomasse

L’énergie issue de la biomasse est produite à partir de l’ensemble des matières organiques vivantes pouvant être transformées en chaleur, en électricité ou en biocarburants.

La filière peut exploiter le bois, certaines plantes, des céréales, des déchets agricoles ou même des algues… En France, l’énergie biomasse constitue la principale source d’énergie renouvelable puisqu’elle représente 55% de sa production. Il s’agit donc d’une énergie renouvelable à haut potentiel pour réduire significativement la consommation d’énergies fossiles.

 

Biomasse solide, biogaz et biocarburants

 

Pour comprendre le fonctionnement de l’énergie biomasse, on distingue généralement la biomasse solide des biogaz et des biocarburants.

La valorisation de la biomasse solide

 

La biomasse solide désigne l’ensemble des matières biologiques pouvant être employées comme combustible pour la production de chaleur ou d’électricité :

  • « Bois-énergie » : bois bûche, granulés, déchets de bois… ;
  • Paille, plantes et feuilles ;
  • Résidus de récoltes agricoles ;
  • Déchets urbains solides renouvelables ;
  • Matières animales (cadavres d’animaux, êtres vivants du sol) ;
  • Liqueurs noires issues de l’industrie papetière.

La valorisation de la biomasse solide peut se faire par combustion, gazéification ou pyrolyse.

La combustion est la plus couramment utilisée. Elle permet de produire de la chaleur par l’oxydation complète du combustible. La combustion permet la production d’eau chaude ou de vapeur utilisable pour la production de chaleur, aussi bien dans l’industrie que dans les réseaux de chauffage urbain.

La vapeur peut également être envoyée dans une turbine ou un moteur à vapeur pour produire de l’électricité pouvant être revendue sur le réseau. On parle de cogénération pour désigner la production d’électricité combinée à la production de chaleur. La production d’électricité seule à partir de la biomasse solide présente un rendement faible, c’est pourquoi la cogénération est aujourd’hui privilégiée.

La gazéification de la biomasse solide consiste quant à elle à utiliser un gazogène pour provoquer une réaction entre le carbone issu de la biomasse, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone. Cette réaction permet de transformer la matière solide en un gaz combustible composé d’hydrogène et d’oxyde de carbone. Brûlé dans un moteur à combustion, ce gaz permet la production d’énergie mécanique ou d’électricité.

La pyrolyse consiste quant à elle à décomposer la biomasse carbonisée sous l’action de la chaleur pour produire du charbon de bois, du charbon végétal, du liquide, ou encore du gaz combustible. La pyrolyse est notamment utilisée pour le traitement des déchets organiques ménagers ou des biomasses contaminées.
Avec un parc d’une puissance de près de 600 MW, la filière biomasse solide représentait en France 42,3% de la production primaire d’énergies renouvelables en 2017.

 

La production de biogaz par méthanisation

 

La biomasse peut également être transformée par méthanisation, en laissant fermenter les matières organiques pour produire du biogaz.

Principalement composé de méthane, le biogaz est ensuite brûlé pour produire de la chaleur ou de l’électricité. La méthanisation permet donc d’optimiser la gestion des déchets organiques et industriels en produisant de l’énergie renouvelable.

En septembre 2018, le parc français de production d’électricité d’origine biogaz était composé de 588 sites, représentant une puissance totale installée de 447 MW et correspondant à une production électrique de 1 950 GWh sur l’année 2017.

 

La production de biocarburants

 

La valorisation de la biomasse permet également la production de biocarburants. À l’heure actuelle, la production de biocarburants consiste essentiellement en la fabrication de biodiesel et de bio-éthanol.

Le biodiesel s’obtient à partir du mélange d’huile de colza, d’huile de tournesol et d’alcool.

Le bio-éthanol est quant à lui issu d’un mélange de sucre distillé (sucre de betterave, de canne ou de céréales) et d’alcool, incorporable dans le super sans-plomb sous forme d’ETBE (éthyl tertio butyl ether).

L’intérêt des biocarburants est non seulement de valoriser certains déchets agricoles ou industriels, mais également de proposer une meilleure alternative aux carburants ordinaires en réduisant l’empreinte carbone des transports. Tous les carburants proposés en France contiennent une proportion d’éthanol, communiquée par un chiffre :

  • E5 : essence associée à 5% d’éthanol ;
  • E10 : essence associée à 10% d’éthanol ;
  • E85 : essence associée à 85% d’éthanol ;
  • B7 : diesel associé à 7% d’éthanol.

 

Avantages et limites de la bio-énergie

 

En France, l’énergie biomasse est amenée à se développer fortement. Ce développement doit néanmoins se faire sous la houlette d’une stratégie nationale rigoureuse, afin d’organiser les conditions d’une gestion durable de l’exploitation de la biomasse tout en veillant à limiter ses impacts environnementaux.

 

Les avantages de l’énergie biomasse

 

L’énergie biomasse présente plusieurs avantages. Le premier – et non des moindres – est de proposer une gestion efficace du traitement et de la destruction des déchets organiques.

L’impact de la biomasse sur l’effet de serre est a priori neutre : la libération du dioxyde de carbone dans l’air lors de la décomposition ou la combustion est compensée par l’absorption rapide de CO2 durant la croissance des végétaux ou animaux composant la biomasse. Un arbre met par exemple quelques décennies à atteindre sa taille adulte, quand les énergies fossiles sont issues d’un processus long de plusieurs millions d’années. La récupération du biogaz dans les décharges permet également de capter le méthane issu de la biomasse.

Largement disponibles, les ressources de la biomasse sont à la fois peu coûteuses et facilement renouvelables. C’est particulièrement le cas du bois-énergie (exploité aujourd’hui à 60% du bois poussant annuellement), mais aussi des déchets végétaux produits par l’agriculture, ou encore des déchets alimentaires.

Les enjeux de l’énergie biomasse

 

Pour rester une source d’énergie à la fois propre et renouvelable, la valorisation de la biomasse doit cependant être maîtrisée par les territoires.

La biomasse demande une gestion durable pour demeurer une énergie d’avenir. La surexploitation pourrait par exemple entraîner un phénomène de déforestation en cas d’utilisation massive du bois-énergie, mais aussi d’érosion et de pollution des sols et des eaux en cas de production massive de biocarburants.

Les premières générations de biocarburants (fabriqués directement à partir de graines) se sont soldées par un échec car l’exploitation des terres agricoles utilisées se faisait finalement au détriment des cultures vivrières. Pire encore, certains pays y voyant une manne financière intéressante n’hésitent pas à sacrifier des hectares de forêts, ce qui ne fait finalement qu’augmenter la part de CO2 non absorbé. 

De nouveaux biocarburants de nouvelle génération sont cependant créés à partir de résidus non alimentaires des cultures, d’hydrogène produit par des micro-organismes, ou bien d’huiles produites par des micro-algues, et écartent désormais le risque d’exploitation abusive des cultures vivrières.

Cependant, il est important de savoir que ces « Algocarburants » sont loin d’avoir un impact environnemental neutre : la production d’1 litre d’algocarburant nécessite 3 650 litres d’eau, contre 2 litres d’eau seulement pour obtenir 1 litre d’essence, ainsi qu’une grande quantité de phosphore nécessaire à la croissance des algues.

Les répercussions de la combustion du bois sur la qualité de l’air, enfin, ne peuvent être considérées comme entièrement neutres. Malgré un bilan carbone favorable, celle-ci rejette dans l’atmosphère plusieurs polluants nocifs pour la santé : des particules fines (PM 10), des oxydes d’azote (NOx), ainsi que des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Il est donc important de veiller sur la qualité du bois consommé, mais aussi sur la performance des chaudières ou poêles utilisés : la cheminée d’antan à foyer ouvert est à éviter absolument car elle dispose d’un rendement de combustion extrêmement faible, et rejette énormément de polluants. 

 

Doit-on se chauffer avec l’énergie biomasse ?

 

L’installation d’une chaudière à bois représente un coût important, qui n’offre pas toujours le retour sur investissement attendu. Le gaz naturel, issu partiellement de la biomasse, est certainement la meilleure alternative pour s’engager dans une démarche plus vertueuse.

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