Énergie biomasse expliquée : avantages, défis et potentiel futur

Dans la production d'énergie, la biomasse est une voie courante utilisant déchets animaux, granulés de bois, etc. pour créer de l'électricité. Malgré des facteurs environnementaux, la biomasse est considérée source d'énergie renouvelable. Le débat continue sur si c'est l'énergie la plus « verte » comparée aux autres.

Au fil des ans, l'énergie biomasse s'avère bénéfique comme source alternative avec fort potentiel de fiabilité et constance. Au UK aujourd'hui, >45 % de l'énergie renouvelable consommée, la biomasse fournit ~12 %, 2e contributeur après l'éolien. Aujourd'hui, vous découvrirez définition, applications, types, fonctionnement, effet environnemental, avantages/inconvénients de l'énergie biomasse. Aussi comment la biomasse est convertie en énergie et utilisée pour générer de l'électricité.

Qu'est-ce que l'énergie biomasse ?

Biomasse = « Matière organique ». Tout ce qui est vivant ou l'a été : déchets animaux, cultures, jardin, etc. L'énergie renouvelable biomasse est la puissance obtenue par l'utilisation de matière biomasse. La biomasse obtient et stocke l'énergie du soleil : les plantes absorbent l'énergie solaire par photosynthèse. L'énergie chimique des plantes passe aux animaux et aux humains qui les mangent.

Matières végétales/animales : canne à sucre, maïs, copeaux de bois, bouse. Ces matériaux = matières premières (feedstocks) quand utilisés comme biomasse.

Selon UE et ONU, la biomasse est renouvelable car on peut la renouveler en plantant plus d'arbres/plantes. Mais peut ne pas être aussi « verte » qu'espéré : brûler la biomasse crée une dette carbone, prenant jusqu'à 104 ans à réabsorber. Pourtant considérée renouvelable car :

• Résidus déchets de forêts, scieries, bois de rebut n'existeront jamais.
• Forêts gérées durablement pour leurs bénéfices.

Sources de biomasse pour l'énergie :

• Bois et déchets transformation bois — bois de chauffage, granulés, copeaux, sciure/déchets scieries/meubles, liqueur noire (pâtes à papier)
• Cultures agricoles et déchets — maïs, soja, canne à sucre, miscanthus, plantes ligneuses, algues, résidus transformation alimentaire/cultures
• Matériaux biogéniques dans déchets solides municipaux — papier, coton, laine, déchets alimentaires/jardin/bois
• Fumier animal et eaux usées humaines

Applications de l'énergie biomasse

Applications vastes mais matières premières (feedstocks) créent 3 types d'énergie : chaleur, électricité, biocarburants (biodiesel). La plupart centrales biomasse sont multi-tâches : chaleur + électricité = centrales CHP (Cogénération). Créent chaleur en brûlant matières premières comme depuis des millénaires.

Applications varient : petits poêles domestiques aux grandes centrales pour production électrique centralisée. Résidentiel : cuisson/chauffage. Bois = ressource la plus courante, autres matériaux utilisables. Poêles à bois nouveaux designs améliorent rendement chauffage/refroidissement, réduisant combustible nécessaire.

Industrie/entreprises : chauffage espaces, eau chaude, électricité. La plupart installations industrielles (scieries) produisent naturellement déchets organiques.

En 2020, énergie biomasse ≈ 4 532 TBtu (British thermal units) ≈ 4,5 quadrillions Btu ≈ 4,9 % consommation primaire US. ~2 101 TBtu bois/dérivés, ~2 000 TBtu biocarburants (éthanol), ~430 TBtu biomasse déchets municipaux.

Types de ressources énergie biomasse

Bois et déchets de bois

Forme la plus courante. Utilisé depuis des millénaires par combustion pour chauffage/cuisson. Reste source majeure : ~84 % bois/déchets US consommés par industrie, commerce, producteurs électricité. Reste (bois) : foyers chauffage/cuisson.

Déchets bois courants : écorce, sciure, copeaux, chutes. ~2 % énergie actuelle. Industries papier/bois utilisent déchets pour produire leur vapeur/électricité : économies, pas d'élimination déchets, moins d'électricité achetée.

Déchets solides municipaux, gaz de décharge, biogaz

DSM = ordures : restes alimentaires, tontes, feuilles. Source d'énergie par : combustion DSM en usines valorisation énergétique ou captage biomasse. Combustion → vapeur → chauffage/électricité.

En décharge, biomasse pourrit → méthane = biogaz ou gaz de décharge. La plupart décharges ont système collecte méthane comme carburant. Certains éleveurs laitiers obtiennent biogaz de « digesteurs » où ils mettent fumier/ lisier.

Biocarburant

Deux biocarburants courants : éthanol et biodiesel. Fabriqués de matériaux biomasse, généralement mélangés pétrole (essence, diesel). Utilisables purs. Mais éthanol/biodiesel éliminent beaucoup combustion fossile. Plus chers que fossiles mais combustion plus propre, moins polluants atmosphériques.

Éthanol = alcool carburant du sucre dans grains (maïs, sorgho, blé), épluchures pommes de terre, riz, canne à sucre, betteraves, déchets jardin. Recherche en cours pour éthanol moins cher en utilisant toute la plante/arbre. Biodiesel = huiles végétales, graisses, graisses recyclées (restaurants). Utilisable moteurs diesel sans modification. Renouvelable, sûr, biodégradable, réduit émissions polluants.

Effet environnemental de la biomasse

La biomasse peut polluer l'air en brûlant, moins que fossiles. Ne produit pas polluants comme soufre mais libère CO₂ (gaz à effet de serre). Quand cultures biomasse poussent, quantité quasi équivalente de CO₂ capturée par photosynthèse. Différents types/usages impactent l'environnement différemment. Ex: fumée bois = polluants (monoxyde carbone, particules), zones interdisent cheminées/poêles bois jours forte pollution. Captage/utilisation gaz décharge/biogaz réduit méthane relâché dans l'air. Méthane = gaz à effet de serre lié changement climatique.

Comment la biomasse est convertie en énergie

Conversion par divers procédés :

• Combustion directe (brûlage) → chaleur.
• Conversion thermochimique → combustibles solide, gazeux, liquides.
• Conversion chimique → combustibles liquides.
• Conversion biologique → combustibles liquides et gazeux.

Combustion directe = forme la plus courante. Biomasse brûlée directement pour chauffer bâtiments/eau, processus industriels, électricité via turbines vapeur. Conversion chimique (transestérification) : huiles végétales, graisses animales, graisses → esters méthyliques d'acides gras → biodiesel.

Conversion biologique : fermentation → éthanol, digestion anaérobie → gaz naturel renouvelable (biogaz/biométhane).

Quand biomasse brûlée, libère énergie sous forme chaleur → vapeur. Énergie vapeur par tuyaux → turbines. Vapeur monte → turbines → électricité ou chaleur pour foyers/industries.

Regardez la vidéo ci-dessous pour en savoir plus sur la conversion de la biomasse en énergie :

Avantages et inconvénients des ressources énergie biomasse

Avantages :

• Source d'énergie propre.
• Bonne pour la nature et les affaires.
• Émet CO₂ et le recapture pour sa propre croissance.
• Minimise remplissage décharges.
• Déchets nocifs convertis en énergie utile.
• Émissions ressources biomasse non nocives.
• Totalement naturelle, pas d'effets secondaires.
• Cycle de vie complet.
• Ressources renouvelables.
• Réduit dépendance combustibles fossiles.
• Peut développer produits diversifiés.

Inconvénients :

Malgré les bons avantages, limites :

• Biodiesel (éthanol) relativement inefficace vs fossile.
• Parfois mélangés fossiles pour mieux performer.
• Combustion biomasse nécessite beaucoup d'espace.
• Gaz (méthane) émis dans l'environnement en brûlant biomasse.
• Utilisation biomasse = dégradation environnementale.
• Peut être nuisible à la nature.

Conclusion

Selon UE/ONU, biomasse = renouvelable (replantable). Énergie renouvelable biomasse = puissance par utilisation matière biomasse. Feedstocks → 3 énergies : chaleur, électricité, biocarburants (biodiesel). Cet article a couvert définition, applications, types, fonctionnement, avantages/inconvénients, conversion énergie, génération électricité.

J'espère que vous en avez beaucoup appris. Si oui, partagez avec d'autres étudiants. Merci de votre lecture, à la prochaine !