Production de bioénergie à partir de la biomasse

La bioénergie est une forme d’énergie produite à partir de ressources renouvelables biologiques, comme la biomasse. La biomasse est une matière végétale, qui peut être transformée en combustible (aussi connue sous le nom de biocombustible lorsqu’elle est fabriquée à partir de matières biologiques) pour la production de chaleur ou d'électricité.

La bioénergie peut être obtenue par la transformation de nombreuses formes de biocarburants qui servent à alimenter les moteurs des véhicules et les déchets ligneux utilisés pour le fonctionnement des usines de pâtes et papiers et d’autres exploitations industrielles.

Sources de biomasse

La biomasse forestière utilisée pour la production de bioénergie est dérivée de nombreuses sources :

  • les arbres assez âgés pour être récoltés mais impropres à fournir du bois d'œuvre;
  • les matériaux provenant des coupes d’éclaircie;
  • les résidus de récolte;
  • les arbres morts en raison de perturbations telles que le feu, les maladies et les insectes;
  • les plantations d'arbres cultivés expressément pour fournir de la biomasse qui sera convertie en bioénergie.

Les sous-produits des procédés forestiers industriels offrent une autre source de biomasse qui peut être transformée en bioénergie. Au nombre de ces sous-produits, on compte les déchets de bois (comme la sciure, l’écorce et les copeaux) dérivés des activités de récolte et de transformation, et les résidus de pâte (comme la « liqueur noire », riche en lignine) issus des procédés de réduction en pâte.

Pour que la biomasse serve efficacement à la production d'énergie, elle doit être offerte à un prix concurrentiel et son utilisation à cette fin doit avoir des incidences minimales sur l’environnement. La qualité de la biomasse doit aussi présenter des propriétés optimales pour la conversion en énergie et son utilisation finale.

Pour répondre à ces critères, on a développé des techniques de récolte et des traitements spéciaux appliqués après récolte. De plus, la recherche du Service canadien des forêts dans ce domaine continue de mettre l’accent sur :

  • la découverte d’un plus grand nombre de sources, tant pour la biomasse existante que pour la biomasse nouvelle;
  • l’élaboration de méthodes efficaces pour la culture, la récolte et la collecte de la biomasse et son transport vers les sites où elle sera convertie en biocombustible;
  • la démonstration de la durabilité de l’approvisionnement accru en biomasse.

Plantations servant à produire de l’énergie dérivée de la biomasse

Les plantations établies dans le but précis de produire de la biomasse pour sa conversion en bioénergie offrent plusieurs avantages comparativement aux peuplements forestiers naturels utilisés en tant que sources de biomasse pour l’atteinte de ces mêmes objectifs. Voici les avantages :

Récolte de biomasse

Récolte de biomasse

  • Dans les forêts naturelles, il faut habituellement de 40 à 100 ans avant que les arbres parviennent à maturité. Il faut habituellement de 3 à 15 ans pour cultiver ces plantations à des fins précises — soit la production de biomasse utilisable pouvant être convertie en bioénergie.
  • La marge de manœuvre pour cultiver ces plantations productrices de biomasse à proximité du lieu où la bioénergie sera utilisée permet de réduire considérablement les coûts d’approvisionnement.
  • Des terres excédentaires ou marginales non économiquement ou biologiquement productives en agriculture pourraient être converties pour la récolte de biomasse forestière, offrant ainsi une source de revenus supplémentaires aux agriculteurs et aux propriétaires de ces terres.

Le perfectionnement des systèmes de culture a permis d’accroître la productivité de la biomasse de ces plantations de « cultures énergétiques spécialisées ». De nos jours, par exemple, l’amélioration des techniques de fertilisation, d’irrigation et de lutte contre les ravageurs permet aux plantations canadiennes de produire de 10 à 15 tonnes anhydres de biomasse par hectare annuellement.

L'érable argenté et plusieurs variétés d'aulnes, de saules et de peupliers à croissance rapide ont été évalués en vue de leur utilisation dans le but d’accroître le rendement des plantations en biomasse forestière au Canada. Quelques réussites dignes de mention :

  • Dans l'Est ontarien, des plantations de peupliers hybrides, issues de matériel génétique amélioré, ont été établies et cultivées pour la production durable de biomasse.
  • À Terre-Neuve-et-Labrador, des saules de provenance européenne ont permis d’obtenir un rendement annuel de biomasse de 8 à 12 tonnes anhydres par hectare. Une croissance remarquable de certains clones a aussi été observée en pépinière dans des placettes de culture intensive.
  • Des essais réalisés au Jardin botanique de Montréal qui ont démontré l’efficacité de techniques d’établissement et d’entretien en vue d’améliorer la croissance et le rendement de plusieurs espèces à rotation courte, comme le peuplier et le saule. D’autres travaux ont porté sur l’utilisation de boue asséchée municipale comme forme d’engrais sans danger pour l’environnement.

Pour la récolte de biomasse dans les plantations énergétiques, l'approche la plus efficace a été d’utiliser de la machinerie agricole adaptée et de la machinerie européenne disponible.

Les travaux sur la bioénergie entre le Canada et l’AIE

Usine de production de biomasse

Usine de production de biomasse

Le Canada est l’un des 17 pays qui participent aux activités de recherche de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), une organisation qui centre ses efforts sur l’amélioration de la coopération et l’échange d’information entre les pays qui ont élaboré des programmes nationaux de recherche, de développement et de mise en œuvre dans le domaine de la bioénergie.

Le Canada contribue aux travaux de l'AIE sur la bioénergie en apportant connaissances, compétences et financement; en retour, il a accès à des résultats de recherches et participe à des échanges scientifiques, comme des échanges de matériel clonal, avec les autres pays membres. Le programme bioénergie de l'AIE a également contribué à la recherche au Canada. Par exemple, l’information fournie par l’AIE a permis d’apporter de l’aide à plusieurs projets d’étude sur la durabilité des déchets de bois pour la production de bioénergie, ainsi que les incidences potentielles sur l’utilisation du sol des changements destinés à la production accrue de bioénergie.

Le Canada participe à neuf tâches dans le domaine de la bioénergie, y compris la tâche 43 de l’AIE, Biomasse utilisée comme matière première dans les marchés énergétiques. Le but de la tâche 43 est de promouvoir le développement sain de la bioénergie par l’intermédiaire de décisions éclairées par les entreprises, le gouvernement et les autres secteurs. Le but des participants aux tâches du programme Bioénergie de l’AIE est d’appuyer la prise de décisions par la production d’analyses, de synthèses et de données générales d’actualité et opportunes dans tous les domaines relatifs aux matières premières utilisées pour la biomasse, y compris les marchés de la biomasse et les incidences socioéconomiques et environnementales de la production des matières premières.

Poursuivre la recherche en bioénergie

La contribution de la biomasse forestière à l'approvisionnement énergétique du Canada a augmenté de 3 à 4 % dans les années 1970 à de 5 à 6 % aujourd'hui. Cette augmentation est surtout attribuable aux changements technologiques qu’a connus le secteur des pâtes et papiers.

Nous apprenons beaucoup de choses sur la biomasse forestière et les technologies en bioénergie dans le cadre de la recherche au Service canadien des forêts. Voici certains des domaines de recherche en cours : l’inventaire de la biomasse forestière, le modèle FORCYTE, l’incidence de la récolte d’arbres entiers sur le cycle des éléments nutritifs, le modèle du bilan du carbone, ainsi que les espèces, les clones et les technologies de production convenant aux plantations énergétiques.

On prévoit mener d’autres recherches, car notre besoin de l’environnement et les impératifs de l’économie continuent de faire de la bioénergie dérivée de la biomasse ligneuse une solution de rechange particulièrement intéressante dans le domaine de l’énergie au Canada.