Biomasse. Une histoire de richesse et de puissance, Benoit Daviron

La question du changement dans le secteur agricole est ancienne. Les réponses qui y ont été apportées ont souvent pris la forme de fresques linéaires, centrées sur l'Europe, où les systèmes agraires se succèdent au gré des découvertes agronomiques et des innovations matérielles, selon des « phases de développement » logiquement enchaînées.

Refusant cette vision téléologique fondée sur le seul progrès technique, Benoit Daviron élargit l'analyse en prêtant beaucoup d'attention aux approvisionnements énergétiques, en particulier ceux tirés de la biomasse (organismes vivants, végétaux comme animaux). La thèse défendue est que l'histoire de l'agriculture doit être lue à travers les rapports entre biomasse, richesse (biens, marchés) et pouvoir (institutions, États). Ce faisant, sa réflexion sur les dynamiques du capitalisme accorde une grande place aux processus de domination, aux rapports de pouvoir et aux conflits. L'agriculture n'est pas seulement là pour nourrir mais, en tant que forme la plus répandue de « colonisation de la nature vivante », pour fournir des ressources d'énergie et de matière vitales au métabolisme des sociétés.

Sa démonstration associe intimement histoire, économie et géographie. Elle suit la destinée des grands pays dominants (« hégémons ») qui ont mobilisé, échangé et consommé cette biomasse, depuis la fin du XVIe siècle jusqu'au début du XXIe siècle. Le récit commence vers 1580, avec l'hégémonie des Provinces-Unies, dont les pratiques commerciales à grande échelle permettent de contrôler la biomasse lointaine. Il se prolonge, au XVIIIe siècle, avec la rivalité entre la France et l'Angleterre pour accaparer la biomasse issue de leurs colonies et plantations. La troisième étape, au XIXe siècle, voit le Royaume-Uni importer cette biomasse de la terre entière pour alimenter ses usines. Vient ensuite, avec les deux guerres mondiales, le temps de l'opposition entre les États-Unis et l'Allemagne : intensification de l'agriculture, recherche de produits de synthèse, etc. Une cinquième configuration se dessine entre l'après-Seconde Guerre mondiale et le début des années 1970 : triomphe du pétrole, généralisation des produits issus de la chimie remplaçant la biomasse non alimentaire, industrialisation de l'agriculture. Enfin, ces quatre dernières décennies, l'hégémonie des États-Unis se maintient du fait de la globalisation accrue des économies, et les échanges de biomasse connaissent une accélération marquée sous l'emprise de la demande asiatique.

Cet ouvrage ambitieux et très documenté atteste d'une pensée forte et originale. Il montre que la captation du vivant a toujours accompagné l'émergence et la prééminence du « pays leader de son temps ». Plusieurs régimes d'utilisation de la biomasse se sont succédés au fil des siècles, accompagnant la puissance hégémonique de sociétés maîtresses de leur économie-monde. À travers cette description des fronts pionniers de la biomasse, Benoit Daviron nous livre une solide histoire politique et économique de l'agriculture, mais aussi une très convaincante histoire de la mondialisation.

Bruno Hérault, Centre d'études et de prospective

Lien : Éditions Quæ

La surface de forêts exploitée aurait augmenté de 49 % depuis 2015 dans l'Union européenne

Des chercheurs du Centre commun de recherche de l'Union européenne ont analysé, dans un article de la revue Nature publié en juillet, l'évolution de la surface de forêts récoltée, entre 2004 et 2018, dans 26 États membres. Pour s'appuyer sur des informations complètes, précises et récentes, ils ont utilisé plusieurs jeux de données, dont les cartes de changement global des forêts produites en 2013 (Hansen et al.) et mises à jour sur Google Earth. Ils observent une augmentation de la surface exploitée en 2016-2018 de 43 % par rapport à la période 2004-2015, et de 49 % par rapport à 2011-2015. En France, cette augmentation est de l'ordre de 30 % en comparaison avec 2004-2015, principalement localisée dans la moitié Sud et en Bretagne. D'après les estimations, la biomasse récoltée en Europe est, quant à elle, en hausse de 69 % entre 2011-2015 et 2016-2018, suggérant une densité en biomasse supérieure dans les zones exploitées récemment. Enfin, il apparaît que la taille des coupes s'accroît de plus de 44 % dans 21 des 26 pays étudiés. Selon les auteurs, ces résultats pourraient s'expliquer par l'expansion du marché du bois.

Variation de la surface de forêts exploitée entre 2004-2015 et 2016-2018

Source : Nature

Source : Nature

 

Effets conjoints du changement climatique et du taux de pêche sur la biomasse des océans

Dans un article de juin 2019, 35 chercheurs ont publié les résultats de leur modélisation des impacts du changement climatique et de la pêche sur la biomasse des océans. Quatre scénarios d'émissions de gaz à effet de serre (GES) ont été testés sur la période 1970-2100, avec deux déclinaisons : une première sans prise en compte de l'impact de la pêche, une seconde intégrant aux projections le taux de pêche actuel.

Tous les scénarios d'émissions testés entraîneraient une perte de biomasse dans les océans. Dans le cas d'un prolongement des tendances actuelles, aboutissant à l'augmentation des GES dans l'atmosphère, le déclin moyen des stocks de poissons atteindrait 17,2 % sur la période 2090-2099 par rapport à 1990-1999, sans prise en compte des impacts de la pêche. Dans le scénario de forte atténuation des émissions, le déclin moyen se limiterait à 4,8 %. Les effets seraient d'autant plus importants pour les espèces que leur niveau trophique est élevé.

Derrière ces valeurs moyennes se cachent des disparités régionales. La biomasse croîtrait fortement aux pôles, ce qui pourrait engendrer des conflits pour son exploitation. À l'inverse, elle diminuerait dans les zones tropicales à tempérées, alors que ces régions, de grande importance pour la sécurité alimentaire, sont déjà menacées par les activités humaines. L'impact de la pêche, si elle est maintenue aux taux de capture actuels, serait limité par rapport à celui du changement climatique. La hausse des températures favoriserait la prédation, alors que la pêche réduirait le nombre de gros poissons et de prédateurs : cela aboutirait à une biomasse totale légèrement plus élevée dans le cas des scénarios avec pêche, de l'ordre de 2 à 3 % (voir figure).

Les chercheurs notent que les scénarios sont relativement similaires jusqu'en 2030, horizon fixé par les Nations unies pour l'atteinte par les pays signataires des Objectifs de développement durable. Les scénarios divergent ensuite, à partir du milieu du siècle, d'où l'importance de mettre en œuvre des mesures d'atténuation.

Différences entre les scénarios excluant (en bleu) et incluant (en rouge) la pêche dans la projection des évolutions de la biomasse des océans à horizon 2100

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences

Aurore Payen, Centre d'études et de prospective

Source : Proceedings of the National Academy of Sciences

Fractionnement de la lignocellulose : vers une amélioration de la valorisation de la biomasse ?

D'après une publication dans Science Advances, la mobilisation du solvant GVL (γ-valerolactone) permet de fractionner la biomasse lignocellulosique en trois produits valorisables sur des marchés existants :

- pâte de cellulose avec un haut niveau de pureté permettant une utilisation dans l'industrie du textile ;

- furfural, une molécule plateforme issue de l'hémicellulose ;

- mousse de carbone, à partir de la lignine.

Cette méthode permet de convertir jusqu'à 80 % de la ressource initiale en produits mobilisables. De même, elle permettrait de recycler le solvant GVL, issu de la biomasse, et ainsi de le réutiliser. Par ailleurs, les auteurs soulignent un coût par kilogramme de produit de l'ordre de 0,71$, soit plus faible que celui de la production d'éthanol ou de biocarburants dits « avancés » (respectivement 1,06$ et 1,38$).

Source : Science Advances

Produire et mobiliser un milliard de tonnes de biomasse en 2040 aux États-Unis, tout en préservant l'environnement

Alors que la bioéconomie est mise en avant par de nombreuses politiques industrielles, en Europe comme aux États-Unis, les conséquences sur l'environnement d'un recours accru à la biomasse d'origine agricole et forestière font l'objet d'analyses souvent partielles. Prenant appui sur la récente mise à jour du Billion-ton scenario (volume I), évaluant le potentiel américain de production de l'agriculture et de la sylviculture à 1 milliard de tonnes de biomasse en 2040, le ministère américain de l'Énergie vient de compléter cette analyse économique par un deuxième volume, centré sur les impacts environnementaux.

Ce travail utilise des scénarios issus du premier volume. En plus de la projection à court terme (2017), deux scénarios contrastés ont été retenus : le premier combine un accroissement annuel de 1 % pour la productivité agricole et une évolution tendancielle de la demande pour la biomasse forestière, alors que le deuxième est plus dynamique (+ 3 %/an pour la productivité agricole, demande forte de bois matériaux et énergie).

Scénarios retenus dans le cadre de l'étude

Source : US Departement of Energy

Ces scénarios ont été élaborés en mobilisant diverses méthodes (modèles sectoriels par exemple), offrant un panorama large des outils existants dans les domaines agricole et forestier. Ainsi, l'offre potentielle de biomasse est évaluée en tenant compte de facteurs multiples : concurrence en matière d'utilisation des sols et des produits, sécurité alimentaire, aires de protection environnementale, transition vers une agriculture plus économe et durable, etc. Ce deuxième volume approfondit l'analyse de l'impact potentiel des changements de production sur la répartition des terres, la consommation et la qualité de l'eau, la qualité de l'air, la préservation de la biodiversité, la sensibilité au changement climatique. L'analyse à l'échelle des comtés est privilégiée, selon la disponibilité des données.

Potentiel de production de biomasse dans les différents scénarios (en million de tonnes sèches)

Source : US Departement of Energy

En conclusion, lorsque le développement de la production de biomasse obéit à certaines contraintes de durabilité, ses impacts sur l'environnement – variables selon les espèces et les localisations – sont réduits. Ce développement privilégie la production de cellulose, soit par des productions herbacées (sorgho, switchgrass, miscanthus, canne énergétique), soit par des taillis à courte rotation, et adapte les productions et leur gestion aux territoires. Enfin, les auteurs préconisent pour l'avenir une approche systémique de la bioéconomie, pour analyser les enjeux environnementaux et sociaux de manière intégrée, plutôt que de procéder de manière successive.

Muriel Mahé, Centre d’études et de prospective

Source : US Department of Energy

La pétrochimie, débouché prometteur en Europe pour la biomasse à l'horizon 2050

Habituellement centrée sur la biomasse utilisée à des fins énergétiques, l'évaluation du potentiel de substitution lié aux autres utilisations des énergies fossiles (solvants, surfactants, lubrifiants, plastiques, bitumes), est proposée à l'horizon 2050, pour les différents pays de l'Union européenne, dans un article publié dans Biomass and Bioenergy. Les travaux présentés, encore exploratoires en raison de la difficulté de disposer de données sur certains produits, mais également du statut embryonnaire de certaines filières, mettent en avant le potentiel important de développement de la demande de lignocellulose.

Après un état des lieux de la part actuelle de biomatériaux utilisés en substitution, les auteurs élaborent deux scénarios, « tendanciel » et « de transition », conduisant chacun à une hausse sensible de la consommation de produits biodérivés en Europe. L'objectif de l'étude est notamment d'évaluer le rythme nécessaire de développement à insuffler pour contribuer au respect des engagements de la COP21.

Demande de biomatériaux par type et par État membre en 2050 selon deux scénarios

Source : Biomass and Bioenergy

Source : Biomass and Bioenergy

Biomasse et énergie à l’horizon 2050 : évaluation des impacts via la modélisation

Pour leurs travaux publiés en ligne dans Energy Economics en juillet 2015, deux chercheurs du MIT ont mobilisé le modèle d’équilibre général Economic Projection and Policy Analysis afin d’explorer, à l’horizon 2050 et à l’échelle mondiale, l’impact d’une utilisation de la biomasse à des fins énergétiques (transport, électricité et chaleur). Pour ce faire, des modifications ont été apportées au modèle comme :

– une différenciation des matières premières et des débouchés des productions en éthanol et biogazole, des procédés de transformation de première génération et ceux liés à l’utilisation de la lignocellulose ou à la conversion de l’éthanol en biogazole ;

– une intégration de certains coûts, comme ceux des technologies de conversion de la lignocellulose et leurs évolutions dans le temps ou ceux associés à la collecte et au transport de la biomasse ;

– la prise en compte des émissions liées aux changements d’usages des terres, en utilisant les estimations du terrestrial ecosystem model ;

– des évolutions de politiques publiques relatives aux biocarburants, pour l’Union européenne et les États-Unis (ex : 13,5 % d’énergies renouvelables dans les transports à partir de 2030 dans l’UE).

Les auteurs étudient plusieurs alternatives, en les comparant à une référence « business as usual ». En particulier, ils intègrent un prix du carbone (valeurs obtenues par itération pour atteindre un objectif en bioénergie en 2050 proche de la production d’énergie primaire liée au charbon en 2010). Ce dernier varie de 25$ en 2015 à 99$ en 2050. Les émissions diminueraient alors de 42 % par rapport à la référence, voire de 52 % si le prix du carbone est aussi appliqué aux émissions liées aux changements d’usage des sols, et il s’agit de la seule alternative où il n’y a pas de déforestation par rapport à la référence. Les technologies de conversion de la lignocellulose auraient aussi une place prépondérante, à condition que les coûts associés diminuent et que les limites structurelles liées à l’incorporation soient levées (blend wall – voir l’article de la revue NESE à ce sujet) ; dans le cas inverse, l’électricité et la chaleur seront des débouchés plus importants. Enfin, les auteurs estiment que les prix des produits alimentaires augmenteraient de 3,2 à 5,2 % selon les politiques considérées.

Figure reprenant la production globale de biomasse, ses conversions et ses débouchés énergétiques pour la référence « business as usual » (à gauche) et avec un prix du carbone (hors application au changement d’usage des terres, à droite)

Source : Energy Economics

 

 

Production d'énergie à partir de biomasse à l'horizon 2050 au Royaume-Uni

Des chercheurs du Tyndall centre for climate change research (université de Manchester) ont réalisé des scénarios à l'horizon 2050 afin d'évaluer la biomasse disponible pour répondre à la demande énergétique du Royaume-Uni. D'après leur résultats, la biomasse mobilisable sur leur territoire pourrait répondre à 44% des besoins, sans impact sur le système alimentaire.

En termes de méthodologie, un modèle d'affectation des ressources a été développé, représentant les dynamiques au niveau de l'approvisionnement en biomasse et les interactions possibles. Il permet de faire un bilan énergétique de type « offre-demande » et d'en déduire d'éventuels besoins en importations. Parmi les paramètres, sont pris en compte l'utilisation et la disponibilité des terres, trois catégories de biomasse et leur potentiel au niveau local. Sont ainsi distingués a) les cultures (dont celles à but énergétique), b) les résidus issus de la forêt, de l'agriculture et des industries, et c) les déchets.

Quatre scénarios sont retenus :

• « food focus » où l'attention est portée sur l'amélioration de la sécurité alimentaire et l'auto-suffisance via, par exemple, l'augmentation de la productivité des cultures, la diminution du gaspillage alimentaire, une réduction des importations, etc. ;

• « economic focus » où le développement économique est l'objectif central (expansion des zones urbanisées, de la forêt, mobilisation des résidus forestiers, etc.) ;

• « conservation focus » où la protection des ressources est prioritaire (restriction sur l'urbanisation, utilisation limitée des résidus agricoles et forestiers pour le débouché énergie, moindre production de déchets, etc.) ;

• « energy focus » où le secteur bioénergie se développe (augmentation des surfaces dédiées aux cultures énergétiques, de l'utilisation des résidus, etc.).

Le graphique ci-dessous présente les principaux résultats de disponibilité par type de biomasse et par scénario.

  Source : Energy Policy

Cette étude explore donc le potentiel énergétique de la biomasse afin de répondre aux objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre et d'augmentation de la part d'énergies renouvelables au Royaume-Uni. À l'horizon 2050, pour répondre à la demande, les chercheurs concluent à des contributions variables des trois catégories de biomasse : une part relativement constante des résidus (6,5%), un fort potentiel pour les déchets (autour de 15,4%) et une participation d'environ 22% de la biomasse cultivée et des cultures énergétiques aux énergies renouvelables.

Élise Delgoulet, Centre d'études et de prospective

Source : Energy Policy, Volume 68, mai 2014, pages 1-14