Bois, paille, résidus agricoles, déchets organiques… La biomasse est présente partout. Mais, pour exploiter au mieux cette source d’électricité « verte », deuxième source d’énergie renouvelable dans le monde, il faudra optimiser la collecte et les processus de combustion.

La biomasse revient dans l’agenda politique. Mi-juin, le gouvernement français a en effet redonné un coup de pouce à la filière en sélectionnant vingt-deux projets de centrales de production d’électricité et de chaleur fonctionnant à partir de la biomasse… Un an et demi après l’appel d’offres ! Ces centrales, qui consommeront l’énergie fournie par de la matière organique végétale, seront mises en service avant 2010, dans onze régions différentes. L’électricité produite par ces centrales sera rachetée au prix garanti de 128 euros par MWh. Leur combustible ? Des résidus de l’industrie forestière et papetière en grande majorité, mais aussi de la paille et même du marc de raisin pour certaines d’entre elles. Leur puissance électrique cumulée, 300 MWh, portera la puissance installée à partir de la biomasse à 700 MWe en France. Une goutte d’eau dans le paysage électrique français.

De fait, la France a longtemps boudé la biomasse. En 2004, l’électricité issue de ces ressources biologiques ne représentait en France que 1,74 TWhe, soit 0,3 % de l’électricité consommée. Avec les nouvelles centrales construites, cette part passera à 0,6 %. Dans l’Europe des vingt-sept, la tendance est la même, selon Eurostat, l’organisme de statistiques de l’Union européenne : la quantité d’électricité fournie par la biomasse (comprenant le biogaz, les déchets municipaux et le bois) a quasiment doublé en six ans, passant de 40 à 80 TWhe entre 2000 et 2005. C’est mieux, mais c’est seulement 2,5 % de l’électricité fournie aux Européens. Et, à l’échelle mondiale, la part de la biomasse dans la production d’électricité est seulement de 1 %. La biomasse en tant que ressource énergétique est pourtant présente partout dans le monde. Sous forme de déchets agricoles, de copeaux de bois, de boues de station d’épuration séchées… Mais c’est essentiellement dans les pays dont la production de déchets organiques est importante (résidus des industries papetière et agroalimentaire, déchets ménagers, biogaz obtenu par la fermentation des boues de station d’épuration…) que les centrales électriques biomasse ont trouvé leur place. En tête, les États-Unis qui, en 2005, ont produit 56 TWh d’électricité biologique, et le Brésil, qui utilise essentiellement la bagasse de la canne à sucre et le biogaz obtenu à partir des effluents de distillerie. Pour obtenir de l’électricité à partir de la biomasse, le principe est simple. C’est le même que pour n’importe quelle centrale thermique fonctionnant au charbon ou au fioul lourd. Comme ces hydrocarbures, la matière organique issue de la biomasse est constituée essentiellement de molécules hydro- carbonées (comprenant du carbone et de l’hydrogène).

Lors de la combustion, la liaison entre le carbone et l’hydrogène se rompt et les atomes se combinent à l’oxygène de l’air pour former d’une part du CO₂, d’autre part de la vapeur d’eau (H₂O) et surtout de la chaleur. Cette chaleur est utilisée pour chauffer de l’eau jusqu’à produire de la vapeur d’eau haute pression, qui actionne les turbines électriques.

Si le processus est aussi simple, pourquoi la biomasse n’est-elle pas plus largement utilisée pour fournir de l’électricité ? D’abord parce que son pouvoir calorifique est faible, comparé à celui des ressources fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel). Une tonne de bois, par exemple, représente 0,3 tonne équivalent pétrole, un tiers seulement de l’énergie contenue dans une tonne de fioul. Et le bois est l’un des meilleurs combustibles fournis par la biomasse! L’autre difficulté concerne la taille limitée des centrales biomasse par rapport aux centrales charbon, qui ne permet pas d’atteindre la même économie d’échelle. De fait, le rendement électrique d’une centrale biomasse est au mieux de 30 % (35% avec les meilleures technologies disponibles), sur des unités de petite taille, quand le rendement des centrales charbon tourne autour de 45 % et celui des centrales gaz naturel à cycle combiné autour de 55 %. Par ailleurs, la composition de la paille, du bois ou des déchets qui parviennent jusqu’à la chaudière varie. Nécessitant des équipements (brûleurs, grilles, lit fluidisé) adaptés et robustes. Ou bien des étapes de transformation du combustible, afin d’avoir un combustible standardisé, comme les granulés de bois ou de boue séchée. Mais le prix du combustible augmente d’autant. Ainsi, les déchets forestiers transformés en plaquettes de bois coûtent entre 40 et 50 euros par MWh de chaleur, alors que les résidus de scierie bruts valent de 10 à 20 euros le MWh de chaleur… L’autre obstacle au développement de la biomasse comme ressource électrique, c’est la difficulté à collecter la matière première, très dispersée sur le territoire. C’est pourquoi les installations récentes de centrales électriques fonctionnant à partir de la biomasse ont privilégié des implantations directement sur les sites industriels produisant des résidus organiques. En complément à la filière biomasse solide, la production de biogaz permet de valoriser des déchets liquides ou humides qui ne peuvent pas être transportés facilement. Ce gaz provient de la digestion de la biomasse humide, comme les boues de station d’épuration, les déjections animales (lisier de porc), ou bien liquide, comme les eaux sucrées ou amidonnées provenant de l’industrie agroalimentaire. Pendant cette « digestion », qui s’effectue dans un milieu dépourvu d’oxygène, des bactéries dégradent les composés organiques en produisant du biogaz, un gaz contenant entre 40 et 70 % de méthane. Ce méthane peut ensuite alimenter une centrale électrique au gaz. C’est l’une des meilleures configurations qui soient, car la biomasse provient alors directement de déchets ultimes. C’est la mise en oeuvre du concept de « waste to wealth » (des déchets à la valeur), qui consiste à valoriser les déchets dans la production d’énergie. La biomasse, qui était déjà utilisée depuisl’aube de l’humanité en tant que vecteur de chaleur et d’énergie, a toute sa place dans le mix énergétique mondial.