S
La biomasse est l'ensemble de la matière organique d'origine végétale
ou animale. Cette matière peut être valorisée de différentes manières
: industrielle (bois de construction, papier, chimie végétale…),
énergétique (chaleur, électricité, carburant,…),
alimentaire et esthétique ou " simplement " participer à l'équilibre
écologique.
La biomasse considérée à des fins énergétiques
(que nous appellerons biomasse-énergie) englobe des végétaux
provenant de cultures et des déchets. Les cultures énergétiques
recouvrent des plantes très diverses telles que les oléagineux,
les graminées comme le maïs et la canne à sucre (plantes
riches en carbone), le bois... Les déchets peuvent être solides
(industriels, agricoles ou ménagers) ou liquides (eaux usées,
déjections animales).
La biomasse n'est considérée comme une source d'énergie
renouvelable que si elle se régénère dans les mêmes
proportions qu'elle est utilisée.
La valorisation énergétique de la biomasse conduit à trois
formes d'énergie utile, en fonction du type de biomasse et des techniques
mises en œuvre: la chaleur, l'électricité (ou les deux combinées
en cas de cogénération) ainsi que la force motrice de déplacement
(les biocarburants).
Les différents types de biomasse présentent des caractéristiques
physiques très variées : solide (paille, copeaux, bûches),
liquide (huiles végétales, bioalcool), gazeux (biogaz). L'humidité
est déterminante pour le choix de la filière de conversion énergétique,
à un point tel que, à côté de la valorisation sous forme de biocarburants,
on distingue deux filières principales de valorisation énergétique
de la biomasse: la voie sèche et la voie humide.
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La voie sèche
La voie sèche est principalement constituée par la filière thermochimique, qui regroupe les technologies de la combustion, de la gazéification et de la pyrolyse. La combustion est l'oxydation complète du combustible, en général en présence d'un excès d'air, et produit de la chaleur. Les techniques de combustion de la biomasse solide, et principalement du bois, sont nombreuses ; elles vont depuis les simples poêles à bois individuels aux chaudières de petite puissance (40 kWth) pour le chauffage d'ateliers ou de grosse capacité (20 MWth et plus) pour l'industrie. Dans le cas des chaudières, la chaleur est transférée à un medium caloporteur, souvent l'eau. L'eau chaude ou la vapeur ainsi obtenues sont utilisées dans les procédés industriels ou dans les réseaux de chauffage urbain. La vapeur peut également être envoyée dans une turbine ou un moteur à vapeur pour la production d'énergie mécanique ou, surtout, d'électricité. La production combinée de chaleur et d'électricité est la cogénération. La gazéification de la biomasse solide est également une décomposition thermique de la matière, mais en atmosphère réductrice (les quantités d'air sont réduites). Cette gazéification est réalisée dans un réacteur spécifique, le gazogène. Le résultat est la transformation complète de la matière solide, hormis les cendres, en un gaz combustible. Ce gaz, après épuration et filtration, est alors brûlé dans un moteur à combustion interne pour la production d'énergie mécanique ou d'électricité. La puissance des gazogènes varie d'une dizaine de kWe à quelques MWe. La cogénération est également possible avec la technique de la gazéification. La pyrolyse est la décomposition thermique de la matière carbonée sous vide ou sous atmosphère inerte (absence d'air ou air fortement réduit). Elle conduit à la production d'un solide, le charbon de bois ou le charbon végétal, d'un liquide, l'huile pyrolytique, et d'un gaz combustible. La conduite de la pyrolyse peut être orientée vers la maximisation de la production de charbon (on parle alors volontiers de carbonisation) ou d'huile pyrolytique (distillation ou pyrolyse flash). Une variante de la pyrolyse, la thermolyse, est développée actuellement pour le traitement des déchets organiques ménagers ou des biomasses contaminées.
La voie humide
Certaines techniques de la filière thermochimique (combustion, pyrolyse) peuvent également traiter des biomasses humides. Mais ceci se réalise aux dépens de l'efficacité énergétique. Il peut être plus intéressant avec ces biomasses humides - déchets organiques verts très humides, déchets ménagers, effluents d'élevage, d'agro-industrie - de les traiter par voie humide. La principale filière de cette voie est la biométhanisation. Celle-ci est une digestion anaérobie de la matière organique réalisée dans un réacteur appelé digesteur. On distingue différentes technologies - procédés continus ou discontinus, digesteurs à deux phases - qui produisent un gaz riche en méthane et à haute valeur calorifique. Ce biogaz est brûlé en chaudière pour la production de chaleur ou dans un moteur à combustion interne pour la production d'électricité ; il est également possible de combiner chaleur et électricité (cogénération) à partir d'une installation de biométhanisation. Le résidu solide de la digestion anaérobie peut être utilisé comme amendement organique en agriculture en fonction de sa composition chimique et de ses teneurs éventuelles en métaux lourds ou contaminants.
Les cultures énergétiques A côté de l'utilisation énergétique des biomasses
agricoles, forestières ou industrielles, on assiste également
a
u développement de cultures énergétiques. Si le taillis
à courte rotation de saule et de peuplier, le miscanthus, ou d'autres
s'adressent à la filière thermochimique (combustion, gazéification,
pyrolyse), certaines cultures énergétiques visent à produire
des biocarburants. C'est ainsi que l'on peut transformer les céréales
ou les plantes riches en sucre (canne, betterave) en bioéthanol. Celui-ci
peut être utilisé directement comme carburant dans des moteurs
adaptés, ou transformé en ETBE, qui lui est introduit dans l'essence.
D'autres cultures, oléagineuses, produisent des huiles végétales
: colza, lin, etc. Ces huiles, après raffinage ou transestérification,
deviennent un biodiesel, qui peut être utilisé tel quel ou en mélange
au diesel pétrolier. Enfin, signalons que les huiles pyrolytiques (issues
de la pyrolyse - cf. supra) peuvent également être transformées
en un biocarburant.
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Liens pour aller plus loin
- Documents
- Contribution du bois-énergie au développement durable en Belgique
I. Sintzoff et J. Martin (dir.) - Sevices
fédéraux des affaires scientifiques, techniques et culturelles
(SSTC), 2001.
(disponible
sur le site des SSTC)
- Guide de Biomasse-énergie
B. Benabdallah (dir.) - Institut de l'Energie
des Pays Francophones, 1994.
ISBN 2-87209-279-X
- Sites web
Nos membres dans le secteur de la biomasse-énérgie
Documents sur le chauffage au bois
- Professionnels du chauffage au bois / houtverwarming bedrijven
Liste des professionnels du secteur en Région Bruxelloise
Lijst van de houtverwarming bedrijven in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest
(33 Ko, Edition le 02-11-2009)
- Evolution des coûts d'investissements relatifs aux installations collectives bois-énergie
Une étude réalisée en France pour indentifier et analyser l'évolution des coûts d'investissement des chaufferies bois dans le secteur collectif, par gamme et par puissance bois, entre 2000 et 2006.
(0 Ko, Edition le 09-04-2009)
- Info Fiche : Le poele de masse
(385 Ko, Edition le 07-03-2008)
- Réseau de chaleur
Une fiche qui présente la mise en place d'un réseau de chaleur.
(0 Ko, Edition le 06-09-2007)
- Chaudière automatique au bois et solaire thermique - La combinaison gagnante de Mr Platbrood
Fiche d'information qui présente un cas concret
(0 Ko, Edition le 01-03-2007)
- Gestion et valorisation des cendres de chaufferies bois
Les cendres issues de la combustion du bois possèdent des caractéristiques intéressantes pour être valorisées sur des sols agricoles ou forestiers. Par contre, elles peuvent également contenir des éléments indésirables.
(0 Ko, Edition le 01-10-2006)
- Chaudière aux pellets : se chauffer naturellement et en toute tranquillité
Fiche d'information sur une chaudière aux pellets installée dans un foyer wallon.
(124 Ko, Edition le 01-03-2006)
- Chaudière aux pellets : énergies renouvelables, l'affaire de tous les ménages !
(77 Ko, Edition le 01-03-2006)
- Professionnels du chauffage au bois
Liste des professionnels du secteur en Région Wallonne
(111 Ko, Edition le 02-09-2005)
- Choisir un système de chauffage au bois
Fiche d'information sur les différents types de système de chauffage au bois pour les particuliers
(84 Ko, Edition le 29-11-2004)
- Règles d'installation d'un appareil de chauffage au bois dans l'habitat existant
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(0 Ko, Edition le 01-11-2002)
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