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L'énergie à découvert

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Rémy Mosseri
, 
Catherine Jeandel

Cinquième partie. Les énergies renouvelables

31. Carbone renouvelable et durabilité

Paul Colonna et Benoît Gabrielle

Texte intégral

1La bio-économie, récemment avancée dans le monde occidental comme levier majeur de développement, est à la convergence de deux dynamiques : la substitution partielle des hydrocarbures fossiles par des ressources biologiques et les changements de stratégie technologique apportés par les biotechnologies* vertes et blanches.

2L’efficacité énergétique des bioénergies repose sur la conjugaison des rendements de transformation de l’énergie solaire en biomasse et de la conversion de la biomasse en énergie finale. La nature des molécules produites, avec des PCI* (Pouvoir Calorifique Inférieur) allant de 16-10 MJ/kg (biomasse énergie), 34-36 (biocarburants) et 50 (méthane) à comparer aux 43 MJ/kg (carburants fossiles), et leurs conditions d’usages finaux sont une variable importante dans l’analyse d’opportunités de substitution.

Les impacts environnementaux des bioénergies

3Les bilans environnementaux et énergétiques des filières bioénergies sont dressés grâce à la méthode de l’analyse de cycle de vie (ACV*), qui intègre sur l’ensemble de la filière leurs conséquences environnementales occasionnées par leur mise en œuvre : consommation des ressources non renouvelables (comme le pétrole), réchauffement climatique, toxicité, modifications des équilibres écologiques.

4De nombreuses études ACV ont été réalisées dans le monde pour comparer les bioénergies avec leurs équivalents fossiles. Leurs résultats varient fortement en fonction des hypothèses de calcul et des données utilisées, mais elles convergent sur le fait que les bioénergies permettent des économies d’énergie fossile et de gaz à effet de serre (GES*), plus marquées pour les usages chaleur et électricité que pour les carburants.

5Les dommages locaux induits (pollution par les nitrates et les pesticides, équilibres écologiques) sont en général plus importants pour les bioénergies comparativement aux fossiles, mais le recours à la lignocellulose* (combinaison de cellulose* et de lignine*), une biomasse présente dans tous les végétaux, devrait permettre de réduire ces impacts en même temps que la pression exercée par les biocarburants actuels sur les denrées alimentaires. Cette pression provoque une nécessaire compensation ailleurs sur la planète, entraînant la mise en culture de nouvelles terres, pouvant par la suite occasionner des émissions supplémentaires de GES. Les impacts environnementaux d’une politique publique pour les bioénergies sont donc à considérer aussi à une échelle mondiale.

Impacts économiques et sociaux

6Le développement des biocarburants a été le fruit d’une volonté politique, essentiellement agricole au départ. Plus récemment, les engagements issus des négociations climatiques internationales et les mesures favorisant les énergies renouvelables et la souveraineté énergétique ont renforcé ces évolutions, au profit d’émissions de GES évitées, de création d’emplois et de développement local. Les bioénergies ont donc bénéficié de mesures d’accompagnement diverses (exonération de taxes, subvention à la production, obligation d’incorporation, tarif de rachat d’électricité), traduisant un important soutien financier des États dans les politiques pro-environnementales. Les procédés à base de déchets organiques ou de lignocellulose (dont les biocarburants de 2e et 3e générations, en cours de développement) présentent des bénéfices a priori encourageants et un coût de la matière première plus faible (figure).

Alimentation, énergie et climat, un nœud gordien

7Le niveau des bioénergies consommées aujourd’hui (50,3.1018 J/an) interdit d’imaginer le remplacement complet des énergies fossiles (442,8.1018 J/an) dans l’état actuel de l’art et des surfaces mises en œuvre. Cependant l’introduction même limitée de carbone biologique peut déséquilibrer les marchés agricoles et forestiers ainsi que l’usage des terres au profit des demandes les plus solvables du marché mondial, comme cela s’est vu pour les biocarburants. Actuellement, seules quelques matières premières agricoles rentrent en concurrence directe avec cette finalité : le maïs, le sucre et les huiles végétales. Les modèles économiques s’accordent sur une contribution des biocarburants aux éventuelles hausses des prix de ces matières premières, avec toutefois une incertitude importante. L’analyse coûts/bénéfices des politiques de soutien aux biocarburants mérite d’être approfondie pour éviter des conséquences désastreuses pour certaines régions du monde, ce qui devrait aller de pair avec une orientation vers des systèmes alimentaires plus durables. Un abandon des soutiens fiscaux aux biocarburants risque de favoriser les importations de matière brute ou transformée en provenance de pays aux coûts de production plus faibles (Brésil, Malaisie). Le respect de conditions de durabilité, traduit en certification de ces filières (en Europe et à l’extérieur de celle-ci), apparaît dès lors comme un enjeu majeur, dont les critères devront passer au mieux entre le Charybde du protectionnisme et le Scylla du laxisme environnemental, économique et social.

Matière première

Région

Rendement (GJ/ha/an)

Biocarburants

Chaleur, électricité, cogénération

Coproduits pour l’alimentation animale

Coûts ($US2005/GJ)

Colza

Europe

40-70

Huiles et dérivés

/

Tourteaux

7,2

Maïs

États- Unis

72-79

Éthanol et alcools supérieurs

/

Drêches

10,9

Canne à sucre

Brésil

116-149

Éthanol et alcools supérieurs

Bagasse

/

1,0 - 2,0

Miscanthus

Europe

190-280

Éthanol et alcools supérieurs

Voie possible

/

4,8 - 16

Panic érigé

Amérique Nord

103-150

Éthanol et alcools supérieurs

Voie possible

/

4,4

Paille de blé

Europe

60

Éthanol et alcools supérieurs

/

/

1,9

Résidus forestiers

Europe

2-15

Éthanol et alcools supérieurs

Voie possible

/

1 - 7,7

Bois énergie

Europe

110

/

Voie principale

Résidus forestiers

3,4 - 13,6

Micro- algues

Italie

1200-1600

Huiles et dérivés

/

Tourteaux

Sans pertinence à ce stade de développement

Productivité par hectare et coûts de quelques cultures énergétiques. À partir de Chum et al., 2011

8Les biocarburants de 2e et 3e générations feront appel à des fractions biochimiques inutilisables en alimentation humaine et à des déchets organiques actuellement non valorisés, en étendant les surfaces productives. L’usage de terres marginales (inutilisables à des finalités urbaines ou alimentaires) et l’extension des surfaces productives jusqu’à des terres immergées ou du moins des surfaces cultivables (pour les filières à base d’algues marines) offrent des perspectives de développement significatif. Une contribution des bioénergies à hauteur future de 100 à 300 EJ/an est avancée. Le couplage des systèmes alimentaires, chimiques et bioénergétiques est le Graal de tout avenir durable. L’interdisciplinarité jouera tout son rôle pour appréhender l’articulation entre le local, l’espace qui nous est le plus familier, et le global planétaire. Comment projeter les effets d’une technologie locale à un niveau régional, voire planétaire ? Comment symétriquement comprendre les déclinaisons d’une décision ou d’un phénomène planétaire sur les choix technologiques aux échelles inférieures, jusqu’au local ?

Bibliographie

Références bibliographiques

• H. CHUM et al.Bioenergy, In Edenhofer, IPCC Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Cambridge University Press, 2011.

• P. COLONNA – Le carbone renouvelable dans les systèmes alimentaires, énergétiques et chimiques, Leçons inaugurales du Collège de France, 2012.

© CNRS Éditions, 2013

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