Le Royaume-Uni a décidé de miser fortement sur la valorisation de la biomasse pour atteindre ses objectifs de réduction d'émissions de CO2. Outre les efforts de recherche, des mesures et des objectifs ambitieux ont été préparés.
Cet article a été préparé par Emmanuel Bacholle à partir du rapport "La valorisation énergétique de labiomasse au Royaume-Uni" réalisé par Claire Mouchot, du service pour la Science et la Technologie de l'ambassade de France au Royaume-Uni, que nous remercions pour sa collaboration.
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Focus :
Production de chaleur ou d'électricité par combustion
- Le chauffage simple est le mode de valorisation de la biomasse le plus efficace et le moins coûteux.
- La cogénération permet la production à la fois de chaleur et d'électricité ; il existe quatre systèmes distincts de cogénération : la turbine à vapeur, la turbine à gaz, les systèmes à cycles combinés et les systèmes à moteur inversés.
- La coincinération : le combustible brûlé pour la production de chaleur et d'électricité est constitué d'un mélange de combustible fossile traditionnel et de biomasse. Le rendement de l'opération est inversement proportionnel à la quantité de biomasse dans le mélange.
Glossaire :
[1] Biomasse - selon l'Ademe : "désigne l'ensemble des produits organiques de l'activité biologique, y compris les déchets organiques. C'est la fraction fermentescible des produits provenant de l'agriculture (substances végétales et animales), de la sylviculture et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et municipaux".
[2] Taillis à rotation courte : méthode de culture qui consiste à récolter plus de biomasse et plus fréquemment ; la récolte se fait tous les deux à cinq ans et les souches sont laissées sur place afin de faciliter la repousse.
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Le Royaume-Uni a fixé ses objectifs en matière de réduction d'émissions de CO2 pour l'horizon 2010 et l'on peut voir l'importance grandissante de la biomasse dans la stratégie mise en oeuvre pour les atteindre. Les prochaines années, probablement décisives, devraient marquer un tournant dans la production ainsi que dans la consommation d'énergie provenant de sources renouvelables.
Si le Gouvernement britannique promeut fortement la R&D dans le domaine de la biomasse, il faut cependant souligner les contraintes et limites posées par la biomasse-énergie. Les émissions de CO2 ne seront pas réduites à néant d'ici à 2010 grâce à l'utilisation et l'expansion de la biomasse. Par ailleurs, bien que le Gouvernement britannique affiche un optimisme inébranlable, il semblerait que le nombre d'experts plus pessimistes, ou pour le moins plus circonspects, soit en augmentation. Les biocarburants, en particulier, sont les plus critiqués, car leur production et leur consommation seront limitées par la surface agricole nécessaire.
Biomasse : matériaux et procédés utilisés dans sa valorisation
Selon la définition de l'Ademe, les matériaux qui peuvent être classés dans la biomasse[1] sont le bois et coproduits (écorces, sciures, copeaux, chutes, etc.), les cultures énergétiques (miscanthus, blé, maïs, colza, tournesol, betterave, canne à sucre, peuplier, saule, Jatropha, etc.) et les coproduits des récoltes (paille et tiges, noyaux et coquilles) et, enfin, les déchets organiques des ménages, déchets liquides et déjections animales et lisiers.
La diversité des matériaux constituant la biomasse, qui présentent chacun des caractéristiques distinctes, implique le développement de multiples méthodes de traitement permettant d'optimiser la valorisation du matériau au cas par cas, et d'en recueillir ainsi le maximum d'énergie. Pour obtenir un bon combustible à partir de la biomasse, les critères de choix sont d'avoir un matériau sec, à croissance continue et à résistance aux insectes et aux maladies.
Le terme d'"efficacité" des matériaux est souvent utilisé, en fonction des rendements énergétiques de chacun d'eux. La recherche en biomasse-énergie se penche donc sur des recherches et / ou développements industriels permettant de maximiser la production d'énergie de façon spécifique à chaque matériau d'origine.
Il existe plusieurs méthodes de combustion pour la production de chaleur ou d'électricité : dans un ordre croissant de coût de fonctionnement, on peut citer le chauffage simple, la cogénération et la coincinération (voir "Production de chaleur ou d'électricité par combustion" ci-contre). La combustion de matériaux dérivant du bois présente des avantages non négligeables en termes d'émission de gaz à effet de serre. Trois arbres et plantes herbacées sont actuellement favorisés par le Gouvernement britannique et sont soumis à la méthode des taillis à rotation courte[2] : le peuplier, le saule et le miscanthus.
Les modes de conversion des déchets organiques en chaleur ou électricité sont variés et incluent des procédés mécaniques, chimiques, ou une combinaison des deux.
Parmi les déchets organiques pouvant être convertis, citons notamment la litière des volailles, un combustible composé d'un mélange de sciure de bois, de paille et d'excréments. Son pouvoir calorifique est élevé (14,7 GJ/t) et sa combustion à environ 850 °C est utilisée pour entraîner une turbine à vapeur.
Une stratégie coordonnée et réaliste
D'autre part, 72% des déchets sont encore envoyés dans les décharges où ils se décomposent et produisent un biogaz riche en méthane qui représente un important gaz à effet de serre. Collecté, ce biogaz peut cependant être converti en électricité et en chaleur. Il existe quatre méthodes de conversion des déchets : l'incinération, la digestion anaérobique et production de gaz combustible, le traitement mécanique et biologique (TMB), la pyrogazéification et la fermentation.
Le Royaume-Uni mène une politique proactive pour favoriser l'utilisation de la biomasse et accroître les quantités d'énergies pouvant en être exploitées. Les principaux acteurs de la stratégie nationale sont représentés par les ministères de Westminster et les régions dévolues, qui travaillent en étroite collaboration les uns avec les autres.
Inscrite dans la stratégie globale de réduction des émissions de CO2 du Gouvernement britannique proposée par le Sustainable Energy Policy Network (réseau stratégique des énergies durables), la stratégie biomasse est également présentée comme une stratégie à part entière. Trois documents en apportent un éclairage : l'Energy White Paper (livre blanc sur l'énergie) publié en mai 2007, la UK Biomass Strategy (stratégie du Royaume-Uni pour la biomasse) qui donne suite au rapport Biomass Task Force d'octobre 2005.
Afin d'atteindre les objectifs prévus par cette stratégie, le Gouvernement britannique a recensé de manière quantitative et a mené des études prospectives concernant ses ressources naturelles sur une période allant de 2003 à 2030. Les résultats sont évoqués dans la UK Biomass Strategy. Les ressources n'ont pas varié de façon significative depuis 2006 : le Royaume-Uni dispose actuellement de 2,8 millions d'hectares de forêts et de 18,5 millions d'hectares de terres agricoles, dont un tiers est cultivé à des fins alimentaires et moins de 1% est dédié aux cultures dites énergétiques.
Le Gouvernement cherche également à augmenter l'utilisation des déchets organiques. Si la totalité des 25 millions de tonnes de déchets municipaux rejetés au Royaume-Uni était soumise à une digestion anaérobique, entre 477 et 761 GWh/an d'électricité pourraient être générés - suffisamment pour subvenir aux besoins de 16.000 foyers.
Par rapport à celles de 1990, le Royaume-Uni vise à réduire ses émissions de CO2 de 20% d'ici à 2010, 30% d'ici à 2020, et 60% d'ici à 2050. Dans ce cadre, les objectifs de la stratégie biomasse sont d'étendre la production et l'utilisation de la biomasse, de faciliter le développement compétitif des marchés, de promouvoir l'innovation dans le secteur des technologies pauvres en carbone, de contribuer à la santé des écosystèmes et de se tourner progressivement vers une "bioéconomie". Le budget du ministère de l'Environnement, de l'Alimentation et des Affaires rurales (DEFRA) consacré à la lutte contre le changement climatique, incluant l'utilisation de la biomasse, augmentera d'environ 1,6 milliard d'euros en 2008-2009 pour accélérer la R&D dans le domaine des énergies faibles en carbone.
En avril 2006, le Biomass Action Plan d'avril 2006 mettait en exergue douze points importants pour réduire les émissions de CO2, dont la création d'un centre pour la biomasse-énergie au sein de la Forest Research, l'attribution de subventions pour l'amélioration des chaînes complètes d'approvisionnement en biomasse, un programme de subvention pour les chaudières à biomasse, et l'utilisation de systèmes de chauffage à la biomasse dans les bâtiments gouvernementaux.
Dans la continuité de ces quatre points, la UK Biomass Strategy se décline en trois objectifs majeurs (voir "La UK Biomass Strategy dans les grandes lignes" en fin d'article).
Des objectifs et des moyens structurés
Le Gouvernement, qui souhaite augmenter la part de la chaleur provenant des énergies renouvelables en utilisant la biomasse-énergie, a mis en oeuvre différents programmes pour accélérer son utilisation par le public mais surtout par les industriels. Les mesures adoptées sont dissuasives et incitatives. Faisant partie de la première catégorie, la Climate Change Levy (CCL) sera prélevée par le Gouvernement auprès des consommateurs d'énergie non renouvelable dans les secteurs de l'industrie, du commerce, de l'agriculture et de l'administration. Les prix prélevés s'élèvent à 0,15 pence/kWh pour le gaz ou le charbon, 0,43 pence/kWh pour l'électricité, et 0,07 pence/kWh pour le GPL.
Sur le volet incitatif, des programmes de subvention visent à inciter le public et les industriels à utiliser la biomasse-énergie. Ils se répartissent selon deux catégories de subventions : les unes, dédiées à la production de biomasse, visent à aider à la création et la gestion des cultures existantes et favorisent l'utilisation d'infrastructures spécifiques pour accroître la biomasse-énergie (Bioenergy Infrastructure, Programme Woodland Grant, Programme Scottish Biomass Support, Programme Low Carbon Buildings) ; les autres concernent les équipements adaptés à la conversion énergétique de la biomasse, par exemple pour alléger les coûts de création d'entreprises et d'installation d'infrastructures biomasse-énergie (Programme Wood Energy Business, Enhanced Capital Allowances, Programme Bioenergy Capital Grant).
La stratégie Britannique devrait pouvoir s'appuyer sur les nombreux acteurs de la recherche publique impliqués dans ce domaine : Forest Research, Biomass Energy Centre, Carbon Trust, Energy Saving Trust, les universités d'Aston, Southampton, Leeds, Cardiff, Glamorgan, Edinbourgh, Aberdeen, l'Environnement Agency, Energy Research Partnership. Il existe également des organismes privés (Renewable Energy Association, C-Tech Innovation) et des programmes de recherche (Consortium Supergen, TSEC-Biosys, programme RELU).
Le point sur :
La UK Biomass Strategy dans les grandes lignes
- Accroître la production de biomasse La culture de plantes énergétiques sera dynamisée par une augmentation des surfaces cultivées à hauteur de 125.000 ha d'ici à 2010 et 350.000 ha d'ici à 2020. Par ailleurs, la stratégie anglaise sur les biocombustibles dérivés du bois cherche à développer le marché du bois avec plus de 2 millions de tonnes de bois produits annuellement en Angleterre d'ici à 2020.
- Accroître la proportion d'électricité et de chaleur produites à partir de sources renouvelables Le système d'obligation sur les énergies renouvelables (Renewables Obligation, RO) mis en place en 2002 impose à tous les fournisseurs d'électricité de recourir à des générateurs utilisant des sources d'énergie renouvelables à hauteur de 6,7% de leur production totale. La proportion d'électricité consommée au Royaume-Uni et provenant de sources renouvelables sera augmentée par incréments : 10% en 2010, 15,4% en 2015 et 20% en 2020.
- Accroître la proportion de biocarburants utilisés dans les transports La production de carburants sera soumise dès avril 2008 à une obligation sur les carburants routiers renouvelables (Renewable Transport Fuel Obligation, RTFO), dont l'objectif est d'augmenter le pourcentage de biocarburants dans les ventes totales de carburants au Royaume-Uni, pour atteindre 2,5% en 2008 et 5% d'ici à 2010. Les distributeurs de carburants devront demander un certificat pour chaque litre de biocarburant produit.
Les fournisseurs n'ayant pas obtenus suffisamment de certificats seront à l'amende : 0,22 euros par litre non estampillé en 2008 et 2009 et de 0,45 euros par litre en 2010 et 2011.
