Ressources Biomasse et Ressources Biorenouvelables
Le terme Ressources Biomasse, parfois désigné sous le terme ressources biorenouvelables, désigne toutes les formes de matériaux organiques, y compris la matière végétale, tant vivante que sous forme de déchets, ainsi que la matière animale et ses produits dérivés. En ce sens, les ressources biomasse sont généralement classées comme étant des matériaux de déchet ou des cultures énergétiques dédiées.
Un matériau de déchet peut être n’importe quel déchet municipal solide ou matériau de déchet industriel qui a été rejeté parce qu’il n’a plus de valeur apparente pour l’utilisateur ou qu’il représente une nuisance, voire un polluant potentiel pour l’environnement local. Si les produits de déchets organiques d’un processus étaient utilisés comme source principale de matières premières dans un autre processus.
Par exemple, des matériaux tels que le carton usagé, le bois et le papier recyclés en journaux, livres et magazines, etc. Si ces matériaux de déchets étaient économiquement convertis en électricité, chaleur, biocarburants liquides ou produits chimiques, alors ils pourraient être considérés comme une ressource biomasse plutôt qu’un flux de déchets indésirable.
Les matériaux de déchets qui pourraient être qualifiés de ressources biorenouvelables comprennent les résidus agricoles, les déchets de jardin, les déchets solides municipaux, les déchets de transformation alimentaire, le fumier animal, etc. Les sites d’enfouissement existants sont maintenant pleins au-delà de leur capacité.
La recherche de nouveaux sites d’enfouissement pour l’élimination des déchets solides devient de plus en plus difficile en raison des protestations publiques. Trouver de nouveaux sites d’enfouissement éloignés des zones urbanisées signifie qu’une plus grande distance parcourue depuis le centre-ville augmente considérablement les coûts de transport des déchets.
Cependant, l’énergie générée à partir de déchets ne peut pas être ignorée comme une source précieuse de bioénergie. Si elle est efficacement exploitée, l’énergie produite à partir des déchets peut être utilisée pour réduire la demande de production d’énergie à partir de sources de combustibles fossiles non renouvelables.
En outre, la génération d’énergie à partir de déchets solides revêt une signification supplémentaire en réduisant le volume de déchets indésirables, en économisant de l’espace de décharge et en fournissant une ressource biomasse qui, autrement, n’aurait aucune valeur.
Ressources Biomasse Solides
Alors, quels types de matériaux de déchets solides peuvent être qualifiés de ressources biorenouvelables ?
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Résidus Agricoles : ce sont les matériaux de tige non comestibles qui restent après la récolte des portions comestibles des cultures, telles que le maïs, le blé, les céréales et la canne à sucre. Les résidus agricoles comprennent également les feuilles de plantes, les enveloppes, certaines racines et tiges. Les résidus des cultures non alimentaires de bioénergie cultivées pour leurs amidons, sucres ou huiles pour la conversion en bioéthanol et biolubrifiants. L’avantage des résidus agricoles est qu’ils ne nécessitent pas l’utilisation d’espace foncier supplémentaire car ils sont cultivés avec les cultures alimentaires. -
Déchets de Transformation Alimentaire : ce sont les déchets effluents d’une vaste gamme de processus industriels allant des fabricants de barres de petit déjeuner et céréales aux fabricants de légumes frais et congelés, en passant par les brasseries d’alcool. Ces résidus et déchets peuvent être sous forme de solides secs ou de liquides aqueux. La fermentation des déchets liquides et des huiles issues de la transformation alimentaire peut produire de l’éthanol. -
Déchets Solides Municipaux : ce sont les objets qui sont jetés à la poubelle et collectés par les éboueurs ou envoyés au centre de recyclage. Les déchets solides municipaux, tels que le papier, le carton et les produits alimentaires jetés, constituent une source attrayante de matière première biomasse inépuisable. Cependant, tous les déchets municipaux ne conviennent pas comme ressource biomasse, en particulier les déchets métalliques et plastiques. -
Déchets Animaux : provenant des exploitations agricoles, des ranchs, des abattoirs, des pêcheries et des laiteries ou de toute concentration d’animaux dans de vastes installations d’élevage, produisent de grandes quantités de fumier et de boues d’égout. Les eaux usées liquides, les déchets animaux, ainsi que les déchets humains des zones urbaines, fournissent une source constante d’énergie chimique et de gaz pouvant être convertis en électricité dans ces stations d’épuration. Le traitement des déchets animaux produit du méthane combustible et du biogaz qui peuvent ensuite être utilisés pour le chauffage et le transport.
La gestion et l’élimination des déchets solides sont devenues l’un des principaux problèmes auxquels nous sommes confrontés aujourd’hui. L’augmentation du volume de déchets indésirables est un aspect de la crise environnementale actuelle. En dehors de la difficulté à caractériser le matériau de déchet, due en partie à sa composition variable et complexe, de nombreux matériaux de déchet partagent quelques caractéristiques communes, la principale étant leur faible coût.
Pour cette raison, les matériaux de déchet solides ont peu ou pas de valeur économique apparente et peuvent donc être acquis pour peu plus que leur coût de transport. Dans certains cas, les déchets sont considérés comme un coût négatif en raison des coûts croissants de la location d’containers pour l’élimination des déchets solides ou des restrictions sur l’élimination de certains types de déchets dans les sites d’enfouissement. De nombreuses entreprises ou ménages sont alors heureux de payer quelqu’un pour éliminer leurs déchets en tant que ressource biorenouvelable pour un traitement.
Clairement, les matériaux de déchet qui peuvent être retraités en matières premières biomasse pour utilisation dans un processus de conversion énergétique ne sont donc plus classés comme matériau de déchet indésirable, la demande pour ces ressources biomasse renouvelables nouvellement découvertes étant en augmentation. Comme les déchets se présentent maintenant comme une ressource biorenouvelable attrayante, beaucoup exigent maintenant un paiement pour leurs déchets. Les entreprises ou ménages qui génèrent les déchets se considèrent maintenant comme fournisseurs de déchets, transformant ce qui était autrefois un coût négatif en bénéfice positif.
Mais en plus d’utiliser les matériaux de déchet comme ressource biomasse, des cultures énergétiques dédiées peuvent être cultivées spécifiquement comme source d’énergie. Ces cultures énergétiques dédiées sont non seulement plus vertes et plus propres en ce qui concerne les matériaux de déchets solides, mais leur utilisation représente un cycle de carbone fermé et équilibré en ce qui concerne le dioxyde de carbone atmosphérique.
Cultures Énergétiques Biomasse Dédiées
Jusqu’à présent, les cultures énergétiques biomasse ont été largement ignorées au profit de la culture des cultures alimentaires pour nourrir les personnes et les animaux, mais à mesure que les prix des combustibles augmentent et que les réserves de combustibles fossiles s’épuisent, l’intérêt pour ces cultures augmente alors que l’économie de l’extraction de l’énergie des combustibles fossiles devient plus coûteuse et complexe. Mais en plus d’utiliser les déchets des cultures agricoles, il est également possible de cultiver des cultures spécifiquement pour la production d’énergie sous forme de cultures énergétiques.
La Terre possède d’énormes stocks de ressources biorenouvelables et biomasse couvrant de vastes régions de la planète, des champs, aux forêts, en passant par les océans. Il existe déjà à grande échelle une production de cultures énergétiques dans le monde entier, y compris celles qui produisent des biocarburants et des biolubrifiants.
Que ce soit durable ou viable d’utiliser de si grandes superficies de terres agricoles et de forêts pour produire des cultures énergétiques dédiées a fait l’objet de nombreux débats au fil des ans, chaque culture devant concurrencer les terres arables avec des utilisations existantes et, bien sûr, entre elles.
Les cultures énergétiques sont définies comme des plantes et des cultures cultivées spécifiquement en tant que ressource énergétique. La production actuelle de ressources biomasse comprend principalement des sous-produits agricoles (cultures herbacées) et des sous-produits forestiers (cultures de biomasse ligneuse).
Mais lorsque des cultures agricoles sont cultivées uniquement pour leur production d’énergie, soit en tant que ressource biomasse, soit en tant que biocarburant, les espèces végétales offrant le plus d’efficacité et de moindres potentiels de pollution sont généralement sélectionnées. Les cultures énergétiques cultivées spécifiquement comme ressources biomasse comprennent la canne à sucre, le sorgho, la canne à sucre, les eucalyptus, le switchgrass, le miscanthus, les roseaux géants et le leucaena lucocephala, etc., qui sont ensuite plantés et récoltés périodiquement.
Les cultures énergétiques dédiées peuvent fournir jusqu’à cinq ou six fois plus d’énergie potentielle que la quantité d’énergie nécessaire pour les cultiver et les produire. Les cultures énergétiques peuvent également être respectueuses de l’environnement, de nombreuses plantes cultivées comme ressources biomasse étant avantageuses pour l’environnement. Le switchgrass, par exemple, aide à réduire l’érosion du sol grâce à ses racines profondes et fournit un habitat naturel pour la faune locale. Ces types de cultures énergétiques sont bien sûr 100 % biodégradables.
Les cultures énergétiques dédiées contiennent d’importantes quantités d’un ou plusieurs des quatre composants énergétiques riches suivants : huiles, sucres, amidons et fibres. Cependant, la teneur en humidité des cultures est un facteur majeur à prendre en compte lors de l’utilisation d’une matière première biomasse, surtout en tant qu’énergie. Les ressources biomasse et les graminées herbacées qui ont une faible teneur en humidité au moment de la récolte ont un avantage majeur que les cultures énergétiques herbacées ont sur les cultures énergétiques ligneuses plus vertes.
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Cultures Énergétiques Herbées : ce sont des plantes qui ont peu ou pas de tissu ligneux, comme les graminées et les légumineuses, cultivées dans les prairies. En général, les cultures alimentaires, telles que le maïs, le blé, le riz et la canne à sucre, représentent de bonnes sources de biomasse herbacée. Certains sous-produits ou résidus de la culture des récoltes, tels que les tiges et les tiges, peuvent également être considérés comme de la biomasse herbacée.Le switchgrass et le miscanthus forment la production principale des cultures herbacées, car ces graminées tropicales ont tendance à croître plus rapidement que les arbres ligneux et peuvent produire des quantités plus élevées de matières premières biomasse dans une période beaucoup plus courte. En général, la croissance de ces plantes herbacées ne dure qu’une seule saison de croissance.
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Cultures Énergétiques Ligneuses : comprennent les feuillus et les résineux, qui forment la base de la plupart des ressources biomasse. La principale source des cultures énergétiques ligneuses provient des arbres à croissance rapide et des plantations, mais la biomasse ligneuse peut également être un résidu des activités forestières (déchets de bois), de la transformation du bois (bois industriel, sciure, copeaux de bois) et des produits en bois en fin de vie (déchets massif, démolition, palettes). La biomasse ligneuse est coupée en petits morceaux uniformes appelés copeaux de bois. Des poêles et des brûleurs hautement efficaces et non polluants peuvent être conçus pour brûler ces copeaux pour la cuisine et le chauffage. -
Lipides : ce sont des huiles et des graisses insolubles dans l’eau obtenues à partir de biomasse récemment vivante. Par exemple, huile de soja, huile de palme, huile de colza, cires et graisses animales, etc. Les matières premières lipidiques renouvelables comprennent également les algues, les bactéries et d’autres micro-organismes. Les algues sont parmi les organismes à la croissance la plus rapide dans le monde, avec environ la moitié de leur poids étant de l’huile. Le biocarburant liquide, généralement sous forme d’alcool ou d’éthanol, peut être utilisé pour produire du biodiesel pour alimenter des voitures, des camions et même des avions.
La neutralité carbone des ressources biomasse fabriquées à partir de cultures énergétiques repose sur le nouveau bilan de biomasse ou, du moins, sur un excédent de la biomasse cultivée pour l’alimentation. La biomasse est généralement considérée comme un excellent puits de carbone, les matières premières biomasse plantées spécifiquement en tant que culture énergétique jouant probablement un rôle à long terme dans la fourniture de sources durables pour le chauffage et la production d’électricité.
Mais la disponibilité des terres pour cultiver des cultures alimentaires devient de plus en plus rare, ainsi toute concurrence pour utiliser des terres arables fertiles pour planter des cultures énergétiques biomasse devrait donc être évitée. De plus, les cultures énergétiques dédiées telles que les graminées, le bambou, les roseaux et les cannes sont plus appropriées pour des terres peu adaptées à l’agriculture.
Conclusion sur les Ressources Biomasse
Les matières premières biomasse peuvent être utilisées de diverses manières pour répondre à nos besoins énergétiques croissants. Ces ressources énergétiques biomasse peuvent être utilisées pour la production d’électricité (combustion directe ou co-combustion), pour le chauffage de nos maisons, ou pour alimenter des véhicules une fois converties en biocarburants. Les technologies utilisées pour la conversion des ressources biomasse en énergie utilisable comprennent les processus de combustion directe, les processus biochimiques, les processus thermochimiques et les processus agrochimiques.
Pour que les cultures énergétiques dédiées soient une source majeure de biomasse, leurs coûts actuels doivent être réduits. Le développement de diverses espèces de cultures (agriculture et arbres) qui sont très productives en stockage d’énergie, résistantes aux conditions climatiques et de site, résistantes aux parasites et efficaces dans l’utilisation des nutriments est maintenant en cours dans le monde entier.
Les équipements de récolte mécanisés autrefois utilisés pour récolter des cultures alimentaires peuvent être adaptés pour rendre la récolte des ressources biomasse énergétiques plus économique, celles-ci étant normalement trop coûteuses à collecter en utilisant des techniques traditionnelles.
Les biocarburants produits à partir de matières premières biomasse sont désormais bien établis sur le marché, de nombreux véhicules étant conçus pour fonctionner avec ces carburants liquides biorenouvelables tels que l’éthanol, le méthanol ainsi que des carburants hydrocarbures synthétiques développés à partir d’huiles de biomasse extraites de colza, de tournesols, de palmiers à huile ou de plantes aquatiques.
Nous avons vu ici que les ressources biomasse disponibles pour la production d’énergie englobent une large gamme de plantes et de matériaux allant des cultures agricoles et forestières spécifiquement cultivées à des fins énergétiques, aux déchets agricoles et forestiers, en passant par les déchets de transformation alimentaire et de pêcheries, les déchets municipaux y compris les boues d’égout, ainsi que les plantes aquatiques et les algues.
Un matériau biomasse qui est assez abondant est la tourbe de sphaigne, vous permettant de fabriquer des pellets de tourbe à partir de sphaigne. Cependant, la tourbe de sphaigne est le principal matériau des écosystèmes de tourbières qui contribuent à la séquestration et au stockage à long terme du carbone atmosphérique.
Comme les déchets biomasse sont disponibles de manière très dispersée, contrairement aux dépôts de combustibles fossiles, le coût de collecte et de transport de grandes quantités de matériaux biomasse pour la production d’énergie peut être significatif, puisque ces matériaux, par leur nature même, sont largement dispersés ou de faible densité énergétique. Par conséquent, les sources d’énergie biomasse les plus attrayantes aujourd’hui impliquent généralement des ressources biomasse qui ont été collectées pour d’autres raisons ou qui ont été cultivées et cultivées comme une culture énergétique dédiée.
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