La biomasse lignocellulosique désigne la partie végétale de la biomasse. Elle ne concerne d’ailleurs qu’une petite partie des végétaux : ceux constitués de cellulose, d’hémicellulose et de lignine. Elle peut être valorisée en énergie biomasse par différents procédés qui permettent d’obtenir de l’électricité, du gaz mais aussi et surtout du biocarburant.
La biomasse lignocellulosique représente une véritable source d’énergie renouvelable : son rendement est très intéressant pour l’obtention d’éthanol de seconde génération. Seulement, quelques précautions sont à respecter pour la valoriser. Elle doit aussi faire face à quelques freins dans le développement de son exploitation, même si le gouvernement français a dévoilé sa volonté de prioriser son expansion.
La biomasse lignocellulosique : qu’est-ce que c’est ?
La biomasse lignocellulosique est exclusivement végétale, elle représente donc une partie de la biomasse énergie. Les végétaux dont elle est issue sont constitués de trois principaux substrats : la cellulose, les hémicelluloses et la lignine. Ces derniers ne sont pas présents dans la biomasse animale, dans les déchets urbains, ou encore ceux de l’industrie. Seulement quelques végétaux qu’ils soient d’origine agricole ou forestière en comprennent :
- Le bois et ses résidus
- Les cultures pérennes qui ont une vie de plusieurs années (arbres fruitiers, arbres à bois, plantes à fibres et oléagineuses)
- Les cultures annuelles qui ont un cycle de vie sur une année (soja, tournesol, maïs, etc.)
- Les coproduits ligneux de ces cultures
Ces plantes contiennent une matière organique au sein de leurs tiges, des feuilles, etc. :
- La cellulose et l’hémicellulose sont des polymères de sucre qui peuvent être décomposées en sucres simples.
- La lignine donne, quant à elle, la structure rigide, la souplesse et de la résistance aux plantes.
Ce sont ces composants que désigne la biomasse lignocellulosique : ils sont à l’origine d’une source d’énergie renouvelable. Ainsi, les espèces qui constituent la biomasse lignocellulosique sont très variables. L’humidité qu’elles présentent peut aller de 10 % à 18 %.
Comment la biomasse lignocellulosique est-elle transformée en énergie biomasse ?
Les énergies pouuvant être produites à partir de biomasse lignocellulosique ?
La biomasse lignocellulosique est à l’origine de trois types d’énergie différentes :
- Les biocarburants. La biomasse lignocellulosique peut être transformée en éthanol d’origine cellulosique ou biodiesel.
- L’électricité. Il est aussi possible, en brûlant ces végétaux d’obtenir de l’électricité. Notamment en utilisant le bois.
- Le gaz de synthèse. C’est la troisième énergie produite par la biomasse lignocellulosique.
Schéma expliquant la transformation de la biomasse lignocellulosique en bioéthanol. Source : Gouvernement, 2023.
Quels sont les procédés de valorisation utilisés pour transformer la biomasse lignocellulosique en énergie ?
Certains procédés sont plus adaptés que d’autres pour transformer la biomasse lignocellulosique en énergie biomasse. Effectivement, la gazéification est peu rentable : le contenu en azote et en soufre des végétaux qui la composent peut polluer le gaz de synthèse produit.
De même, la granulométrie et la teneur en eau assez élevées de la biomasse lignocellulosique sont plus adaptés à une pyrolyse lente, c’est-à-dire à une augmentation progressive de la température jusqu’à 500°C pour produire de l’énergie. Un chauffage trop vif réduira nettement le rendement.
Autre précaution à prendre : la réduction de l’humidité de la biomasse lignocellulosique afin de réduire sa masse notamment lors du transport de l’énergie. C’est un argument à la fois économique et écologique puisqu’il peut baisser la production de CO2, ce qui améliore le bilan de la valorisation.
La conversion biochimique de la biomasse cellulosique, c’est-à-dire sa conversion en biocarburant est la plus adaptée. Le bois notamment, contenant peu d’hémicellulose, est le matériau le plus adapté à cette transformation et présente le meilleur rendement possible.
Les difficultés de récolte de la biomasse lignocellulosique et quelques pistes pour augmenter les rendements
Autres usages de la biomasse lignocellulosique et éparpillement des cultures : les principaux freins à sa valorisation en énergie renouvelable
La récolte de la biomasse lignocellulosique est confrontée à de nombreux freins qui empêchent son exploitation à grande échelle.
D’une part, sa transformation en énergie renouvelable est concurrencée par les autres usages que peuvent avoir les pailles et autres résidus de cultures agro-alimentaires. En effet, ces dernières peuvent être utilisées pour nourrir les animaux en agriculture, mais aussi être enfouies dans le sol pour garantir une meilleure richesse et un retour de matière organique dans la terre.
Autre contrainte : il faut recueillir un grand nombre de biomasse lignocellulosique pour obtenir un rendement suffisant. Or, il faut souvent aller les chercher auprès de diverses cultures, très éloignées les unes des autres, et cela génère finalement un grand impact écologique.
Quelques pistes pour développer les récoltes de biomasse lignocellulosique dédiées à la production d’énergie
Afin de contourner ces difficultés, il peut être envisageable de consacrer à la valorisation en énergie les zones où la production de biomasse est plus élevée que la demande. Nous pouvons citer l’Europe ou les Etats-Unis. De même, certaines surfaces agricoles dans les monde sous sous-exploitées, comme par exemple dans l’est ou le manque de moyens de production empêche de développer des zones de production.
Une réflexion mondiale, qui demande avant tout à lever un certain nombre de voiles sociaux, économiques et environnementaux.
Une priorité donnée par le gouvernement à l’éthanol d’origine lignocellulosique
Parce que la biomasse lignocellulosique permet justement de diversifier les sources d’énergie et qu’elle n’empiète pas sur la culture alimentaire (il s’agit essentiellement de résidus agricoles), l’Etat français a affirmé en 2023 vouloir donner la priorité à la transformation de biomasse lignocellulosique en biocarburant. Ainsi, il évoque son soutien à des projets pilotes qui ont pour objectif de valoriser au maximum la part non alimentaire de la plante, soit la biomasse lignocellulosique. Le biocarburant qui en est issu est dit “de seconde génération”.
Source : Les biocarburants, Daniel Ballerini, 2011
