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Comment utiliser la biomasse pour produire de l’énergie ?

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La biomasse est la première source d’énergie à avoir été exploitée par les hommes, et longtemps elle a été la plus importante. Ce n’est qu’avec la révolution industrielle et les hydrocarbures (charbon, pétrole) qu’elle a perdu de son importance dans les pays industrialisés. Cependant, en tant que source d’énergie renouvelable et neutre en carbone, la biomasse est l’objet d’un regain d’intérêt.

La première forme d’exploitation de la biomasse est tout simplement l’activité physique. La transformation des aliments en énergie musculaire a longtemps été l’une des principales sources d’énergie des économies, du moins jusqu’à l’industrialisation. De nos jours et dans les sociétés industrialisées, cette forme d’énergie n’est utilisée à des fins utilitaires que pour les modes de locomotion douce telles que la marche ou le vélo.

En plus d’avoir amélioré les performances de l’énergie musculaire, la technologie a aussi permis de développer d’autres formes d’exploitation de la biomasse, plus artificielles. Ces filières technologiques sont la combustion, la gazéification et la production de biocarburant.

La combustion est la technique la plus simple et la plus ancienne de conversion de la biomasse en énergie. Cette transformation du bois (renommée à l’occasion bois-énergie) et des déchets agricoles, industriels et domestiques d’origine végétale produit en effet de la chaleur (et de la lumière). La chaleur ainsi produite est utilisée pour la cuisson, le chauffage, la production d’eau chaude et la production d’électricité. Les applications des technologies de la combustion vont du simple feu de bois aux chaudières et centrales à haut rendement et à cogénération.

Biogaz et biocarburant, plus pratiques que le bois-énergie

Les technologies qui transforment la biomasse solide en biomasse gazeuse (biogaz) ou liquide (biocarburant) représentent un avantage significatif car biogaz et biocarburant sont plus faciles à utiliser.

Par exemple, la gazéification, c'est-à-dire la transformation de la biomasse solide en gaz (biogaz), assure une nette amélioration de la cuisson : une cuisinière à biogaz nécessite une quantité de biomasse primaire inférieure de 50 à 90% par rapport à une cuisinière à bois.

La gazéification est souvent employée pour valoriser les déchets organiques par voie biochimique. La matière organique solide est transformée de la sorte en gaz par des bactéries. Ces gaz, du méthane le plus souvent, renferment de 20 à 40% de l’énergie contenue initialement dans la biomasse solide. Actuellement, les scientifiques et ingénieurs tentent d’utiliser cette voie biochimique pour produire du dihydrogène (H2).

Construction d’un réacteur à biogaz au Lesotho. © Mantopi Lebofa / TED / Sustainable sanitation CC by-nc-nd 2.0
Construction d’un réacteur à biogaz au Lesotho. © Mantopi Lebofa / TED / Sustainable sanitation CC by-nc-nd 2.0

Une autre voie, thermochimique, transforme la biomasse à haute température et en présence de réactifs gazeux (vapeur d’eau, oxygène) en gaz synthétique (syngaz) composé de dihydrogène, de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrocarbures gazeux. Ce syngaz est lui-même un carburant, mais il peut être aussi utilisé pour produire des biocarburants.

Les biocarburants sont une réponse aux problématiques des transports vis-à-vis de la dépendance à un pétrole en quantités limitées et des émissions de CO2. Sous forme liquide, la biomasse peut en effet alimenter les véhicules à moteur à explosion grâce à une simple adaptation des moteurs et systèmes de distribution de carburant actuels.

La production de biocarburant se concentre au sein de trois filières dites de première génération. La filière huile utilise les huiles végétales, brutes ou transformées en diester, pour alimenter les moteurs diesels. La filière alcool transforme par fermentation les sucres des végétaux en alcool, essentiellement de l’éthanol, qui peut être ensuite transformé en ETBE. La filière gaz converti biogaz et syngaz en hydrocarbures liquides.

La production de biocarburant de seconde génération, c'est-à-dire à partir des parties non-alimentaires des plantes, d’algues et ou de déchets organiques, est encore en cours de développement.

La biomasse, énergie renouvelable au fort potentiel et neutre vis-à-vis du climat, semble donc être l’une des solutions à la transition d’un développement basé sur les énergies fossiles à un développement plus durable. Elle pourrait ainsi jouer un rôle important dans le développement de modes de transport plus verts grâce à la production de biocarburant de seconde génération et d’hydrogène d’origine biologique.

Le feu, première source d’énergie de l’humanité, est aussi une énergie renouvelable issue de la biomasse. © Humanoide CC by-nc 2.0 Le feu, première source d’énergie de l’humanité, est aussi une énergie renouvelable issue de la biomasse. © Humanoide CC by-nc 2.0

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