Pourquoi les arbres sont une source idéale d'énergie renouvelable

L'une des ressources énergétiques renouvelables les plus controversées est la biomasse ligneuse, comme les arbres. Cela ne devrait pas être le cas, car la biomasse peut être une ressource hautement durable, si elle est correctement gérée.

J'ai vécu à Hawaï pendant cinq ans, où j'ai travaillé pour une entreprise qui gérait des forêts (entre autres). On m'a parfois demandé de donner des conférences à l'école secondaire locale sur l'énergie et la durabilité. Au cours d'une conversation, un étudiant a dit : « J'ai entendu dire que vous alliez abattre tous les arbres.

À ce moment-là, j'ai réalisé que sa vision de la foresterie était à peu près la même que ma propre vision de la foresterie tout en grandissant dans Weyerhaeuser pays de l'Oklahoma. À l'époque, je considérais les forestiers comme des gens qui abattaient des arbres et je les associais à coupe à blanc.

Biomasse durable

Mon point de vue a beaucoup changé depuis, car je comprends mieux ce que font les forestiers. Les forestiers gèrent les forêts. Avec une forêt aménagée, cela signifie parfois que vous récoltez les arbres comme vous récolteriez n'importe quelle autre culture. Mais gérer une forêt, c'est aussi remplacer ce que l'on coupe.

Lorsque l'on considère la biomasse comme une source d'énergie, il existe de nombreux pièges potentiels. Certaines formes de biomasse sont de grandes consommatrices de nutriments et, à ce titre, les besoins en fertilisation peuvent être élevés. Cela peut impliquer des apports élevés de combustibles fossiles pour produire l'engrais et un risque plus élevé d'épuisement des sols. De plus, certaines cultures sont de grandes consommatrices d'eau.

Les arbres sont différents. Au cours des 10 premières années environ de leur vie, ils génèrent de la biomasse au rythme de 7 à 10 tonnes sèches par acre et par an. Vous pouvez voir d'autres sources de biomasse qui revendiquent des rendements aussi élevés, mais celles-ci ont presque certainement été obtenues avec des engrais et beaucoup d'eau.

Mais il existe une raison encore plus impérieuse d'utiliser des arbres. Contrairement à la plupart des cultures à rotation courte dont on parle parfois comme matière première pour la production de carburant, les arbres peuvent en fait améliorer la qualité et la santé du sol.

Ce qui se passe, c'est que les arbres peuvent extraire des nutriments du sous-sol et les concentrer dans les feuilles et l'écorce. Cela finit par retomber dans le sol et s'ajouter à la matière organique dans le sol. Selon le type d'arbre que vous utilisez, les forêts aménagées peuvent fournir du combustible tout en améliorant la qualité du sol.

Recyclage du carbone

Bien sûr, une question clé est l'empreinte carbone de l'utilisation des arbres comme combustible. Les arbres qui sont brûlés pour produire de l'énergie libèrent du dioxyde de carbone qui a récemment été séquestré par l'arbre.

Pendant le cycle de croissance et de combustion de l'arbre, l'inventaire net de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ne change pas. Ceci est différent de la combustion du charbon, par exemple, qui libère du dioxyde de carbone ancien et augmente l'inventaire net de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

En réalité, il existe des facteurs supplémentaires qui ont un impact sur le bilan carbone des systèmes de conversion du bois en énergie. Les racines des arbres, par exemple, séquestrent du carbone supplémentaire sous le sol. Dans certains cas, ces racines peuvent durer des décennies, immobilisant du carbone au-delà de ce qui se trouvait dans la partie utilisable de l'arbre.

De l'autre côté de l'équation se trouvent tous les apports d'énergie nécessaires pour faire pousser, transporter et convertir l'arbre en une forme utilisable, comme des pellets. Cependant, une analyse du cycle de vie (ACV) permet de trier les différents intrants et extrants et de calculer une empreinte carbone.

Comment les arbres s'empilent

Heureusement, cela a été fait. Enviva inc. est une société cotée en bourse basée dans le Maryland et le plus grand producteur mondial de granulés de bois durables. Ces granulés sont principalement utilisés pour remplacer le charbon dans les centrales électriques européennes au charbon.

En 2019, l'un des principaux actionnaires d'Enviva a demandé à une société de recherche indépendante Recherche et analyse d'impact illimitées examiner la durabilité et l'impact carbone de l'énergie des granulés de bois. Boundless a utilisé la littérature actuelle évaluée par des pairs sur les impacts des gaz à effet de serre (GES) des granulés de bois pour créer une analyse du cycle de vie (ACV) des émissions de GES de la chaîne d'approvisionnement des granulés de bois. Ils ont comparé l'empreinte carbone des granulés de bois par rapport à d'autres combustibles comme le charbon et le gaz naturel.

Le rapport est disponible ici, mais il y avait un certain nombre de découvertes importantes. Notamment, le rapport a souligné que la bioénergie à base de bois peut compléter les ressources intermittentes comme l'énergie éolienne et solaire avec une énergie ferme. Cela se fait souvent aujourd'hui avec des centrales électriques au gaz naturel à cycle rapide, mais les granulés de bois peuvent y parvenir à une fraction de l'empreinte carbone.

Source : Enviva Inc.

Le charbon a une intensité de gaz à effet de serre de 1.00 kilogramme d'équivalents de dioxyde de carbone par kilowattheure (kWH) d'électricité produite. Le gaz naturel à cycle combiné (CC) était significativement meilleur à 0.44 kgCO2e/kWh.

Mais l'électricité produite à partir de granulés de bois avait une intensité carbone de seulement 0.13 kgCO2e/kWh, soit 87 % de moins que le charbon et 70 % de moins que le gaz naturel sur l'ensemble du cycle de vie. Lorsqu'il est utilisé dans une application de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP), l'empreinte carbone des granulés de bois est tombée à 0.06 kgCO2e/kWh.

Ces facteurs ont été un moteur majeur du plan climat énergie 2020 de la Commission européenne. Parce qu'il reconnaissait que la bioénergie pouvait être durable et aider l'Europe à atteindre ses objectifs d'émissions de carbone, ce plan a contribué à créer un commerce en plein essor de granulés de bois par des entreprises comme Enviva en Europe.

Ainsi, les arbres peuvent être une source idéale d'énergie renouvelable s'ils sont correctement gérés. En plus de fournir du carburant et de réduire les émissions de carbone, ils peuvent remplir une fonction importante de recyclage des nutriments du sous-sol vers la couche arable. Les arbres abattus peuvent être replantés. Ceci est nettement différent – ​​et ne doit pas être confondu avec – l'utilisation d'arbres provenant de forêts tropicales ou de forêts anciennes.