The Role of Biomass in the Energy Mix: Perspectives and Prospects
Biomass plays a crucial role in the energy transition, with significant potential for renewable energy use. Various reports highlight the importance of sustainable biomass utilization in achieving carbon neutrality. While biomass alone may not meet all energy needs, it contributes substantially to France's energy mix. Its responsible exploitation under specific conditions is essential for long-term viability and a growing focus on its utilization is observed for future energy strategies.
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Quelle place pour la biomasse dans le mix nergtique Quelle place pour la biomasse dans le mix nerg tique ? ? Monique Axelos Directrice scientifique alimentation et bio conomie Thierry Caquet Directeur scientifique environnement p. 1 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Quelques chiffres sur la consommation d Quelques chiffres sur la consommation d EnR EnR en France en 2021 en France en 2021 Production et consommation de renouvelable en 2022 Total : 2 759 TWh (donn e corrig e des variations climatiques), dont ENR: 359 TWh https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/chiffres-cles-des-energies-renouvelables-edition-2022 p. 2 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Quelques chiffres sur la conjoncture et lambition pour 2030 Quelques chiffres sur la conjoncture et l ambition pour 2030 Loi Energie Climat (2019) : 33% d EnR en 2030 Plan REPowerEU (2022) : 40% d EnR en 2030 Parlement Europ en (2022) : 45% d EnR en 2030 Moment d acc l rer la transition nerg tique p. 3 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Quelques chiffres sur la production primaire d Quelques chiffres sur la production primaire d EnR EnR en France en 2021 en France en 2021 Biomasse 53 % 345 TWh d nergie primaire renouvelable l g rement < consommation (bois et biocarburants import s) p. 4 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/chiffres-cles-des-energies-renouvelables-edition-2022
Biomasse : un lment cl des prospectives Biomasse : un l ment cl des prospectives (Negawatt, 2022) (RTE, 2021) une vision prospective de la contribution de la biomasse la neutralit carbone requiert n cessairement une approche multicrit re La biomasse poss de un potentiel certain pour des usages nerg tiques, mais son exploitation ne sera durable qu certaines conditions La biomasse est donc appel e jouer un r le de plus en plus important, entra nant ainsi une mobilisation accrue ... (FS, 2021) (WWF, 2022) p. 5 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 (CRE, 2023)
Biomasse : un lment cl des prospectives Biomasse : un l ment cl des prospectives La biomasse ne pourra pas r pondre tous les besoins, mais elle contribuera au mix nerg tique de la France en 2050 (WWF, 2022) p. 6 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Quel(s) rle(s) pour la biomasse ? Quel(s) r le(s) pour la biomasse ? Objectifs de la SNBC 2: 1. 1. D carboner D carboner la la production 2. 2. R duire R duirede de moiti 3. 3. R duire R duireles les missions 4. 4. Augmenter Augmenter les production d nergie moiti les les consommations consommations d nergie missions non nonli es li es l nergie, les puits puits de de carbone carbone. d nergie (cf (cf. . PPE), PPE), d nergie(efficacit l nergie, (efficacit nerg tique nerg tiqueet et sobri t ), sobri t ), p. 7 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Focus sur les biomasses et leurs usages Focus sur les biomasses et leurs usages Bois R sidus agricoles Cultures d di es Effluents d levage D chets Algues, Bact ries Bois d uvre Bois d industrie Bois d nergie Liti res, Mat riaux Energie Energie Engrais organiques Energie Recyclage Mat riaux Energie Mol cules Energie Comp tition d usage Comp tition sur l usage des terres p. 8 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Procds de Proc d s de conversion nerg tique de la biomasse conversion nerg tique de la biomasse (AILE, 2015) p. 9 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Filire Fort Fili re For t Bois : un besoin d adaptation Bois : un besoin d adaptation S cheresse estivale https://forets21.inra.fr/pelican3.1/modele.html M mento Inventaire forestier national-IGN, 2022 For t vieillissante plus dense, mais pas forc ment facilement exploitable Accroissement significatif de la mortalit (s cheresse, incendies, insectes, champignons, bact ries, ...) Le potentiel de pr l vement reste important avec une bonne gestion de la for t : Renouvellement forestier Eviter les for ts monosp cifiques Coupes plus respectueuses des sols avec maintien du C et des nutriments dans les sols p. 10 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Filire Fort Fili re For t - - Bois: un acteur majeur de l att nuation du Bois: un acteur majeur de l att nuation du changement climatique changement climatique Puits de C li s aux arbres et sols forestiers : Compensation de 7,7% des missions de GES nationales (2020 : -30,4 Mt CO2e) Stockage du C dans les produits bois d uvre Substitution mat riaux Substitution nergie fossile Mais : Diminution du puits forestier Bois nergie = d stockage de CO2biog nique Temps long de restauration des stocks (m me si th oriquement compens !) Evolution 1990- 2020 Mt CO2e Emissions 1990 Emissions 2020 -30.4 For ts -38,6 -21% (CITEPA, 2022) p. 11 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
115 TWh 50 % pour le chauffage r sidentiel p. 12 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 https://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/chiffres-cles-des-energies-renouvelables-edition-2022
Production de gaz renouvelable Production de gaz renouvelable M thanisation : Technologie mature des am liorations possibles Pyrogaz ification : compl te la m thanisation en traitant les d chets solides non fermentescibles: r sidus de bois, plastiques, des combustibles solides de r cup ration (CSR). 15 projets en cours de d veloppements , pr t pour mont e en chelle pour injecter 6TWh en 2030. R sidus : biochar Gaz ification hydrothermale : valorisation de la biomasse liquide, laiss e de c t par la m thanisation. Conversion des d chets de tr s haute pression (> 250 bar) et temp rature (entre 400 et 700 C). Pas de d monstrateurs en France avant 2024 M thanation : transformation de l nergie lectrique en hydrog ne et combinaison avec du CO2pour produire du m thane . -> Voie thermochimique 500 C et 100 bars + catalyseurs au nickel -> Biom thanation: production de biom thane par des bact ries m thanog nes partir d H2et de CO2 ; encore niveau recherche p. 13 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Mthanisation M thanisation Produits agricoles (r sidus de cultures, menues pailles, effluents d' levages, cultures interm diaires vocation nerg tique (CIVE)...) Cultures vocation nerg tiques et alimentaires (< 15% du tonnage brut total des intrants par an) Boues et les d chets d'industries agroalimentaires D chets verts Biod chets des m nages... Boues des stations d puration (STEP) Estimation de la proportion de chaque type d intrants dans la ration annuelle totale des m thaniseurs fran ais (FAM, 2022) 2021 lectricit : 2,7 TWh Chaleur : 7,9 TWh Biom thane inject : 4,3TWh en constante augmentation p. 14 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Mthanisation M thanisation 2023 : 6,4TWh inject au dessus des objectifs de la LPE = 1,35 % de la consommation de GN + 25,4 TWh pr vu en 2025 (5% de la consommation actuelle de GN) Electricit Chaleur Gaz -> BioGNV en croissance p. 15 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Bnfice et risques de la mthanisation B n fice et risques de la m thanisation B n fices environnementaux : Substitution au GN donc r duction des GES Traitement de d chets organiques => Potentiel important d velopper partir des d chets urbains collecte? Production de digestat => Engrais organique se substituant aux engrais min raux (r duction missions N2O) B n fices socio- conomiques : Diversification et s curisation des revenus : revente du biogaz, revente possible aux n gociants de biomasse d une partie des CIVE. Am lioration de la qualit des sols. S curit fourrag re gr ce la couverture des sols par les CIVE. Augmentation de l autonomie des exploitations vis- -vis des engrais azot s. Cr ation d emplois locaux et non-d localisables D veloppement d une nouvelle fili re conomique co t ma tris , tourn e vers l agro cologie. M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 Renforcement du tissu social en favorisant les synergie entre territoires ruraux et urbains. p. 16
Bnfice et risques de la mthanisation B n fice et risques de la m thanisation Risques: Digestats : impacts, conditions d pandage CIVEs : retard/stress hydrique sur les cultures suivantes ; rendements (variabilit , intrants...) Perception : acceptabilit , syndrome NIMBY, (in)justice, m fiance/confiance => concertation, nouveaux compromis sociaux Post-traitement? Compostage? Diges on? NH3? N2O? Biogaz? Substrat? frais? C,? N? organique? P,? K? CTO,? ETM,? patho? Subs tu on? ? engrais? ? Digestat? Liquide? NH4,? K? ? ? Digestat? brut? C,N? orga? P,? NH4,? K,? CTO,? ETM,? patho? ? ? Digestat? Solide,? CNP? CTO,ETM ? ? Compost,? C,N,? P? ETM,? CTO...? MO? ETM,? CTO,? patho? Stabilit ? croissante? NO3? (d apr s? S.? Houot? &? J.? Jimenez)? p. 17 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 https://www.unilasalle.fr/sites/default/files/plaquettes/Rapport_CIVE_correction%204%20nov%202022.pdf https://extranet-isere.chambres-agriculture.fr/fileadmin/user_upload/National/FAL_commun/publications/Auvergne-Rhone- Alpes/38_Guide_PEPIT_AURA-CIVE_2020-2022V2_compressed.pdf
Biocarburants Biocarburants 1G sur le march 2G d monstrateurs Source IFPEN p. 18 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Biocarburants Biocarburants 1G sur le march p. 19 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Biocarburants Biocarburants Production de biocarburants repr sente 36 TWh en 2021 Substitut l essence : thanol et son d riv ETBE Avec 1,4 Mrd litres en 2021de bio thanol carburant produit en 2020, la France est le premier producteur de l UE. 46 % d thanol de bl , 28 % d thanol de betterave, de 21 % d thanol de ma s et de 5 % d thanol de marcs et de lies de raisin (2 % de ces-derniers tant import s). En France, les cultures utilis es pour la production de bio thanol destin un usage carburant repr sentent environ 3% de la surface agricole fran aise globale de c r ales et de plantes sucri res. Taux d incorporation dans l essence : en France, le taux d incorporation obligatoire est de 7,8 % pour le bio thanol en 2020. p. 20 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Biocarburants Biocarburants Substitut au gazole : EMAG et HVO En France production de 3,1 Mrd litres dont 90% d EMAG (ester m thylique d acide gras) et 10% d HVO essentielle partir du colza en France (85%) huile de palme interdite depuis 2020 EMAG : incorporation est limit e un maximum de 10 % vol. au gazole En 2021 : La forte progression de la consommation des bioessences (+27%), stimul e par le d veloppement de l E85, n a pas compens la stagnation de la consommation des biodiesels . La consommation de bioessences s est tablie 8,2 TWh contre 24,7 TWh pour le biodiesel. Pr visions : D velopper les technologies pour am liorer la production de biocarburant de 2nd g n ration (pailles, r sidus de bois, taillis courte rotation) l tat de d monstrateurs en France, 5 unit s en production dans le monde uniquement et une M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 dizaine de projets. p. 21
Quel(s) futur(s) pour la biomasse ? Quel(s) futur(s) pour la biomasse ? Comment produire et mobiliser plus de biomasse sous contrainte climatique, tout en pr servant cosyst mes et ressources? CO2 Comment assurer le bouclage des cycles ? Comment optimiser la transformation de la biomasse et maintenir la mati re dans un cycle productif? Comment anticiper, organiser et g rer les flux, changes et les march s dans un contexte d incertitude forte ? Energie p. 22 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Quel(s) futur(s) pour la biomasse ? Quel(s) futur(s) pour la biomasse ? Bois- nergie : il reste des potentialit s d accroissement mais il faut rester prudent car la for t fran aise est en souffrance un r le jouer en remplacement du GN dans le chauffage r sidentiel La biomasse bois a un double r le jouer dans la s questration du C , sur pied et dans les mat riaux de construction Le gaz aussi un r le important jouer m me si le syst me lectrique sera diff rent dans 20 ans La m thanisation poss de des atouts ind niables mais la aussi l impact environnemental est prendre en compte avec des aspects positifs mais aussi n gatifs -> recherches en cours sur la qualit du C des digestats , l impact de l accroissement des cultures vocation nerg tiques La pyrogaz ification devrait voir le jour pour les d chets solides Biocarburants : l lectrique qui devrait dominer le parc des v hicules l gers , pour le transport du fret : le bio GNV est encourag ainsi que le biodiesel en attendant le d veloppement de l hydrog ne. p. 23 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
Points retenir Points retenir Des approches sectorielles d cloisonner => approches syst miques (e.g., ACV sur l ensemble de la cha ne) La satisfaction des besoins alimentaires doit rester prioritaire Avoir une vision qui d passe les silos actuels, avec plusieurs usages qu il faut hi rarchiser => respect des usages en cascade de la biomasse Des tensions avec l att nuation du CC, la pr servation, la restauration et l utilisation durable de la biodiversit et des ressources naturelles (eau, sols...) : => maintien des surfaces en for ts, prairies permanentes, zones humides... => diff rentes chelles de temps de reconstitution des stocks (e.g., dette de carbone ) Une vision adapt e aux ressources et aux contraintes des territoires => pas de mod le/configuration-type, pas de solutions monolithique Des mod les d affaires accompagner L acc s au foncier agricole comme enjeu majeur Ne pas oublier l impact du changement climatique, nous sommes sur du vivant ! ENERGIE? CLIMAT? &? ENVIRONNEMENT? ECOSYSTEMES? TERRES/ ALIMENTATION? EAU? (de Strasser et al., 2016) p. 24 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023 (OPECST, 2020)
Merci pour votre attention p. 25 M. Axelos T. Caquet, IHEDATE, Paris 12 Mai 2023
