La conversion à l’énergie de la biomasse a joué un rôle clé dans la réduction de notre dépendance aux combustibles fossiles. Mais cette source d’énergie renouvelable est-elle vraiment aussi verte qu’on le pensait au départ?
En mai 2019, le Royaume-Uni a passé une quinzaine de jours sans utiliser de charbon pour produire de l’électricité. La dernière fois que cela s’est produit, la reine Victoria était sur le trône. Depuis sa première journée sans charbon à l’été 2017 jusqu’à l’enregistrement de sa première semaine sans charbon en mai 2019, le Royaume-Uni a fait un travail impressionnant pour se sevrer des combustibles fossiles les plus sales. Mais alors que les écologistes applaudissent la bonne nouvelle et que les décideurs politiques se donnent une tape dans le dos, une terrible vérité est apparue: les centrales à biomasse – une source clé d’énergie renouvelable et l’un des principaux remplaçants de l’énergie au charbon – émettent plus de dioxyde de carbone de leurs cheminées que des centrales au charbon qu’ils ont remplacées. Dans sa hâte de se débarrasser du charbon, le Royaume-Uni a peut-être par inadvertance aggravé le réchauffement climatique.
La logique derrière l’énergie de la biomasse est simple. Les arbres et les plantes absorbent le dioxyde de carbone de l’air, utilisent la photosynthèse pour isoler le carbone, puis l’utilisent pour construire des troncs d’arbres, de l’écorce et des feuilles. Mais lorsque la plante meurt, elle pourrit et une grande partie du carbone est rejetée dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. «Lorsque nous utilisons la biomasse comme source d’énergie, nous interceptons ce cycle du carbone, en utilisant cette énergie stockée de manière productive plutôt que d’être simplement rejetée dans la nature», explique Samuel Stevenson , analyste politique à la Renewable Energy Association à Londres.
Maintenant, comme nous le savons tous, la combustion de combustibles fossiles libère du carbone des réservoirs géologiques, qui seraient restés enfermés pendant des millions d’années s’ils n’avaient pas été touchés. Ainsi, passer des combustibles fossiles à l’énergie de la biomasse semblait être un moyen évident pour les pays de l’Union européenne (UE) de respecter leurs obligations au titre de l’ accord de Paris sur le climat (signé en 2016). En 2009, l’UE s’est engagée à 20% d’énergie renouvelable d’ici 2020 et a inclus la biomasse sur la liste des sources d’énergie renouvelable, la classant comme «neutre en carbone». Plusieurs pays ont adopté la bioénergie et ont commencé à subventionner l’industrie de la biomasse.
Actuellement, environ la moitié de l’énergie renouvelable de l’UE est basée sur la biomasse, et ce chiffre est susceptible d’augmenter
Actuellement, environ la moitié de l’énergie renouvelable de l’UE est basée sur la biomasse – un chiffre qui est susceptible d’augmenter. «L’avantage de la biomasse est qu’elle peut être mise en œuvre rapidement et utilise l’infrastructure énergétique actuelle», déclare Niclas Scott Bentsen , un expert des systèmes énergétiques basé à l’Université de Copenhague au Danemark.
Au Royaume-Uni, le groupe Drax a ouvert la voie avec cette révolution énergétique verte et feuillue. Au cours de la dernière décennie, la centrale au charbon de Drax dans le Yorkshire du Nord, qui produit environ 5% de l’électricité britannique, a vu quatre de ses six unités de production être converties pour fonctionner à la biomasse. Aujourd’hui, Drax produit environ 12% de l’électricité renouvelable du Royaume-Uni, soit assez pour quatre millions de foyers.
Une opération massive
Debout à côté de la voie ferrée de Drax en septembre 2019, j’ai regardé 25 wagons de granulés de bois se dégorger lentement dans l’un des quatre dômes de stockage de la taille d’Albert Hall. Mon guide m’a dit que la plupart des granulés sont fabriqués à partir des résidus de scierie et des déchets provenant de l’exploitation forestière gérée aux États-Unis et au Canada. Cela peut inclure la cime et les branches des arbres, les arbres déformés et malades qui ne conviennent pas à d’autres usages, et les petits arbres enlevés pour maximiser la croissance de la forêt. Pratiquement tous les jours, des expéditions arrivent dans les ports d’Immingham, Hull, Newcastle ou Liverpool, chacune transportant environ 62 000 tonnes de granulés de bois – suffisamment pour faire fonctionner les chaudières pendant deux jours et demi. Le déchargement du navire prend trois jours et nécessite 37 voyages en train de marchandises.
Vous pourriez penser que les émissions de gaz à effet de serre associées au transport des pellets sur une si grande distance doivent être énormes, mais on me dit qu’elles représentent une proportion étonnamment faible des émissions de la chaîne d’approvisionnement. «Tant que les combustibles ligneux sont transportés par bateau, la distance importe peu», déclare Scott Bentsen.
La taille de l’opération chez Drax est absolument stupéfiante. En un peu moins de deux heures, les granulés de bois d’un train de marchandises entier partent en fumée. Bien que je sache que les granulés sont fabriqués à partir de sciure de bois et d’éclaircies forestières, je suis toujours frappé de voir à quel point la demande de bois doit être colossale pour produire des restes à cette échelle. Cependant, Drax dit qu’en créant un marché pour les déchets de bois, il contribue à prévenir la déforestation. «L’utilisation de matériaux de qualité inférieure pour les granulés de bois fournit aux propriétaires fonciers un revenu supplémentaire, ce qui rend leurs terres plus rentables et les incite à entretenir et à améliorer les forêts, plutôt que d’utiliser la terre pour autre chose», déclare un porte-parole de Drax.
Selon Drax, la décision de passer du charbon à la biomasse a réduit les émissions de CO 2 de l’usine de plus de 80% depuis 2012. «Pendant ce temps, nous sommes passés du statut de plus grand pollueur d’Europe occidentale à celui du plus grand projet de décarbonation d’Europe. », Écrit Will Gardiner, directeur général de Drax Group, sur le site Web de la société .
Cependant, ces économies calculées reposent sur quelques hypothèses clés: premièrement, le carbone libéré lorsque les granulés de bois sont brûlés est récupéré instantanément par une nouvelle croissance; deuxièmement, la biomasse brûlée est un déchet qui aurait libéré naturellement du dioxyde de carbone lors de sa pourriture. Mais ces hypothèses sont-elles exactes?
Les partisans de l’énergie de la biomasse affirment que lorsque les forêts sont exploitées de manière durable et que les éclaircies de l’industrie du bois sont utilisées comme combustible, les émissions des cheminées sont annulées par le carbone absorbé par la repousse des forêts. Cependant, certains scientifiques disent que cette comptabilisation du carbone ne correspond tout simplement pas. «La bioénergie du bois ne peut que réduire progressivement le CO 2 atmosphérique au fil du temps, et seulement si la récolte du bois pour fournir le biocarburant induit une croissance supplémentaire des forêts qui n’aurait pas eu lieu autrement», déclare John Sterman , expert en systèmes complexes au Massachusetts Institute of Technologie (MIT) aux États-Unis. Le temps nécessaire à la repousse pour éponger le CO 2 supplémentaire est connu sous le nom de «temps de remboursement de la dette carbone», et c’est ce qui est vivement contesté.
Haute espoirs
Sterman – qui tient à souligner que sa recherche sur la bioénergie est indépendante, financée ni par l’industrie forestière ou bioénergétique, ni par des groupes environnementaux – se dit initialement optimiste quant à l’énergie de la biomasse. «La crise climatique est si grave que lorsque nous avons commencé nos travaux, j’espérais sincèrement que le bois ferait partie de la solution», dit-il. Mais plus il s’y intéressait, plus il devenait inquiet.
À l’aide d’un modèle d’analyse du cycle de vie, Sterman et ses collègues ont calculé le temps de récupération des forêts de l’est des États-Unis – qui fournissent une grande partie des granulés utilisés au Royaume-Uni – et ont comparé ce chiffre aux émissions provenant de la combustion du charbon. Dans le meilleur des cas, lorsque toutes les terres récoltées sont autorisées à repousser sous forme de forêt, les chercheurs ont constaté que la combustion de granulés de bois crée une dette de carbone, avec un délai de récupération compris entre 44 et 104 ans. «Étant donné que l’efficacité de la combustion et du traitement du bois est inférieure à celle du charbon, l’impact immédiat du remplacement du bois par le charbon est une augmentation du CO 2 atmosphérique par rapport au charbon», explique Sterman. «Cela signifie que chaque mégawattheure d’électricité produite à partir du bois produit plus de CO2 que si la centrale électrique était restée alimentée au charbon.
Sterman souligne qu’il ne préconise pas un retour à la combustion du charbon. «L’utilisation du charbon et des autres combustibles fossiles doit diminuer le plus tôt et le plus rapidement possible pour éviter les pires conséquences du changement climatique. [Mais] il existe de nombreuses façons de le faire, l’amélioration de l’efficacité énergétique étant l’une des moins chères et des plus rapides. »
Cependant, les défenseurs de l’énergie de la biomasse disent que la dette carbone de Sterman est une erreur, créée en évaluant le peuplement forestier par peuplement (faisant référence à un groupe d’arbres plantés en même temps puis récoltés quelques décennies plus tard) plutôt que de le regarder au niveau du paysage . «Ce qui se passe en fait, c’est qu’une partie de la forêt est récoltée (généralement 3 à 4%) tandis que le reste se développe (en général, la croissance nette après la récolte est d’environ 0,7 à 1% par an), soutenue par une gestion forestière active», déclare Stevenson à Londres.
Mais Sterman soutient que le contraire est en fait vrai. «La récolte d’une partie d’une forêt en croissance ne fait pas pousser encore plus vite les arbres à des kilomètres de là», dit-il. «Les arbres récoltés pour la bioénergie auraient continué à pousser, éliminant ainsi plus de CO 2 de l’atmosphère. Plus une forêt croît rapidement, plus le stockage futur du carbone est perdu. »
On avait supposé que les jeunes arbres épongeaient plus de carbone que les vieux parce qu’ils poussaient rapidement, mais des études récentes ont révélé que les forêts anciennes poussant dans les régions tempérées absorbent plus de CO 2 que les jeunes plantations. En effet, dans certains cas, la croissance s’accélère avec l’âge et l’ absorption de CO 2 équivaut à peu près à la biomasse. «Loin de plafonner en termes de séquestration du carbone à un âge relativement jeune comme on l’a longtemps cru, les forêts plus anciennes (par exemple plus de 200 ans sans intervention) contiennent une variété d’habitats, continuent généralement à séquestrer du carbone supplémentaire pendant de nombreuses décennies, voire des siècles. , et séquestrent beaucoup plus de carbone que les peuplements plus jeunes et gérés », écrivent les chercheurs dans la revue Frontiers in Forests and Global Change.
De la croissance à la pourriture
Mais même si les vieux arbres continuent de puiser du CO 2 , que se passe-t-il quand un arbre meurt? La comptabilisation actuelle du carbone suppose que tout le carbone du bois mort est à nouveau rejeté dans l’atmosphère. Il est donc préférable de supprimer les éclaircies forestières et de les brûler pour produire de l’énergie que de les laisser pourrir sur le sol forestier. En effet, Biomass in a Low-Carbon Economy – un rapport produit en novembre 2018 par le UK Committee on Climate Change – déclare que «Non récolté, le maintien de ces stocks de carbone à perpétuité est essentiel pour garantir que le carbone séquestré ne réintègre pas l’atmosphère. »
Cependant, Sterman soutient que cela ne tient pas compte de l’ensemble du système. «Nous devons également tenir compte du carbone stocké dans le sol. L’élimination et la combustion du bois «déchet» réduit la source de carbone des sols forestiers. Cela permet aux sols de devenir des sources nettes de carbone dans l’atmosphère, car la respiration bactérienne et fongique continue de libérer du carbone du sol dans l’atmosphère », dit-il.
Mary Booth , écologiste des écosystèmes et directrice du Partnership for Policy Integrity à Pelham, Massachusetts, partage les préoccupations de Sterman. En 2017, elle a utilisé un modèle pour calculer l’impact net des émissions – la différence entre les émissions de combustion et les émissions de décomposition, divisée par les émissions de combustion – lorsque les résidus forestiers sont brûlés pour produire de l’énergie. «C’est le pourcentage des émissions de combustion que vous devriez compter comme étant« additionnel »au CO 2 que l’atmosphère« verrait »si les résidus se décomposaient», explique-t-elle. Ses calculs ont révélé que même si les granulés sont fabriqués à partir de résidus forestiers plutôt que d’arbres entiers, la combustion produit un impact net sur les émissions de 55 à 79% après 10 ans. Même après 40 ans, son modèle montre que les émissions nettes sont toujours de 25 à 50% supérieures aux émissions directes. Comme Sterman, Booth conclut qu’il faut plusieurs décennies pour rembourser la dette carbone, et elle conclut que l’énergie de la biomasse ne peut pas être considérée comme neutre en carbone dans un laps de temps significatif pour l’atténuation du changement climatique.
Booth était tellement préoccupée par ce qu’elle a découvert qu’elle a coordonné une action en justice contre l’UE en mars 2019, contestant son traitement de la biomasse forestière en tant que carburant renouvelable respectueux du climat. «Notre position est que les politiques devraient compter les émissions de carbone biogénique, et la combustion du bois forestier comme combustible ne devrait pas être éligible aux subventions aux énergies renouvelables», déclare Booth. Actuellement, elle attend de savoir si le tribunal acceptera l’affaire.
Méthodes danoises
Mais même si l’énergie de la biomasse n’est pas à 100% neutre en carbone, il peut encore y avoir une place pour elle dans le mix énergétique. Actuellement, environ les deux tiers de l’énergie renouvelable au Danemark sont fournis par la biomasse, et elle joue un rôle essentiel dans le maintien du fonctionnement des systèmes de chauffage urbain, en particulier lorsque le vent ne souffle pas.
En 2018, Scott Bentsen à Copenhague a calculé la dette carbone et le temps de récupération d’une centrale de production combinée de chaleur et d’électricité au Danemark. Ses résultats suggèrent que la dette carbone a été remboursée après seulement un an et qu’après 12 ans, les émissions de gaz à effet de serre ont été divisées par deux par rapport à la poursuite de la combustion du charbon. Ces chiffres sont très différents des 40 ans et plus de temps de récupération estimé par Sterman, alors qu’est-ce qui différencie l’énergie de la biomasse danoise du type de processus observé chez Drax?
Le calcul du temps de récupération du carbone pour une chaîne d’approvisionnement spécifique peut jouer un rôle important en aidant à affiner les pratiques de gestion et à minimiser les émissions.
Scott Bentsen explique qu’il existe un certain nombre de différences clés. Dans cette étude danoise, l’usine brûle des copeaux de bois plutôt que des granulés, ce qui réduit l’énergie de traitement. En outre, le bois provient localement de forêts mixtes dans une région tempérée froide, qui ont des caractéristiques de croissance différentes de celles des arbres dans une région tempérée chaude. Et l’énergie qu’elle produit est maximisée, produisant à la fois de la chaleur pour les maisons locales et de l’électricité. «De toute évidence, nous ne devrions pas abattre toutes les forêts juste pour les brûler à des fins énergétiques, mais tant que nous pouvons récolter la biomasse d’une manière qui ne met pas en péril le stockage du carbone de la forêt et sa capacité à croître, alors cela rend scientifique et sens climatique d’utiliser la biomasse pour déplacer les ressources en combustibles fossiles », déclare Scott Bentsen.
Sterman admet qu’il existe des arguments en faveur de l’utilisation des déchets de l’industrie du bois comme biocarburant. «Il n’est pas faux d’utiliser les résidus de scierie comme énergie, mais ces sources sont déjà pleinement utilisées. Il n’y a pas assez de déchets de l’industrie du bois pour permettre à l’industrie de la biomasse-énergie de se développer sans utiliser plus de bois rond », explique-t-il.
D’autres suggèrent que cette biomasse «résiduelle» pourrait avoir d’autres utilisations plus précieuses (voir l’encadré ci-dessus), mais à l’heure actuelle, la brûler fournit aux gouvernements un moyen rapide de réduire les émissions. Malgré la fumée évidente qui sort de la cheminée de la chaudière à Drax, la classification de la biomasse par l’UE comme une forme d’énergie renouvelable signifie que le gouvernement britannique peut ignorer le dioxyde de carbone produit ici et supposer qu’il sera épongé par les arbres de l’autre côté. de l’océan. Le recours à cette forme de «prêt» carbone a joué un rôle important dans la réduction des émissions déclarées dans toute l’UE, les chiffres suggérant que l’UE dépassera son objectif de réduction des émissions de gaz à effet de serre de 20% d’ici 2020. Cette forme de comptabilisation du carbone est sapée par des orientations publiées en novembre 2018 par le UK Committee on Climate Change, qui a conclu que l’offre de biomasse durable est limitée et qu ‘«aucun autre soutien politique (au-delà des engagements actuels) ne devrait être accordé aux centrales à biomasse à grande échelle qui ne sont pas déployées avec une technologie de captage et de stockage du carbone».
Mais même si les arbres vivants peuvent récupérer ces émissions de dioxyde de carbone relativement rapidement, il y a un danger à charger nos émissions de cette manière. «La repousse n’est pas certaine», dit Sterman. «Les terres forestières peuvent être converties à d’autres usages tels que les pâturages, les terres agricoles ou le développement. Et même s’il reste des forêts, des incendies de forêt, des dégâts d’insectes, des maladies et d’autres stress écologiques, y compris le changement climatique lui-même, peuvent limiter ou empêcher la repousse, de sorte que la dette de carbone encourue par l’énergie de la biomasse ne soit jamais remboursée.
