Énergie biomasse : définition, fonctionnement, avantages

La biomasse représente un levier stratégique pour façonner un avenir énergétique responsable. Au cœur des enjeux environnementaux, l'énergie de la biomasse (ou biomasse-énergie) se profile comme une réponse durable pour les entreprises de petite et moyenne taille en France. Mais qu’est-ce que la biomasse ? De sa définition aux avantages écologiques et challenges à surmonter, en passant par ses multiples formes et applications, Big média fait le tour de cette énergie clé. 

Qu’est-ce que l’énergie biomasse ?

L’énergie biomasse : définition

L'énergie biomasse est la plus ancienne forme d'énergie utilisée par l'Homme. Elle résulte de la valorisation énergétique de matières organiques, par combustion (bois, végétaux, déchets agricoles) par fermentation ou par d’autres transformations chimiques (ex: pyrolyse). Il existe différents types de biomasse : solide (bois et déchets d’origine biologique), liquide (biocarburants) ou gazeuse (biogaz).

En France, le parc bioénergie représente 2 209 MW, soit une progression de 20 MW en 2022 (1). Elle est donc aujourd’hui une des solutions privilégiées pour produire une énergie plus verte.

Biomasse en France et dans le monde : quelques chiffres clés

Selon ecologie.gouv.fr, “la biomasse-énergie est la principale source d’énergie renouvelable en France : elle représente plus de 55 % de la production d’énergie finale et contribue donc significativement à réduire notre consommation d’énergies fossiles.” 

Production d’énergies renouvelables par filière en France : 

En 2020, la production primaire d'énergies renouvelables en France a atteint 322 TWh. 
En France, la biomasse solide est la principale filière d'énergie renouvelable. En effet, la production de bois-énergie représente 33% de la production totale d’énergie renouvelable, principalement utilisée pour le chauffage. La biomasse surpasse l'énergie hydraulique dans le classement des sources d'énergie renouvelable (19,3%) . Il est important de noter que l'une est principalement utilisée pour la production de chaleur, tandis que l'autre est orientée vers la production d'électricité. À ces deux sources majeures s'ajoutent la production d'énergie éolienne (12,7%), de chaleur renouvelable issue des pompes à chaleur (10,1%), de biocarburants (8,4%), et enfin de déchets renouvelables (4,4%).

Part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie en France et dans le monde :

Quelle est la source d'énergie d'une biomasse ?

La biomasse correspond à l'ensemble de la matière organique animale, végétale, bactérienne ou fongique. Elle est par définition un ensemble hétérogène : elle se présente sous plusieurs types et peut être solide, liquide ou gazeuse. Selon sa typologie, l’énergie biomasse n’a donc pas la même origine. À noter que la source d’énergie biomasse peut être sauvage comme issue de filières de production.

L’énergie biomasse est-elle une énergie renouvelable ou pas ?

La biomasse énergie présente en général un faible bilan carbone car le carbone qui la compose n’est pas d’origine fossile. Elle est donc considérée comme une source d'énergie renouvelable, à condition toutefois de veiller à la capacité de régénération des intrants et d’éviter la surexploitation des ressources. 

La biomasse s’inscrit en effet dans une valorisation énergétique du cycle de carbone, lequel ne peut être qualifié de renouvelable que s’il est réalisé dans son intégralité. ​Par ailleurs, parce qu’elle permet de ne pas jeter/éliminer mais bien valoriser certains résidus ou co-produits, la valorisation de biomasse (combustion, méthanisation) fait partie de facto de l’économie circulaire.

Comment l’énergie biomasse fonctionne-t-elle ? 

L’énergie issue de la biomasse est produite principalement de trois manières : par combustion de la biomasse, par méthanisation et par production de biocarburant.

L’énergie biomasse par combustion

La voie principale de valorisation de la biomasse-énergie est à ce jour la combustion du bois-énergie dans des centrales biomasse. Appelé “voie sèche”, ce processus suit le fonctionnement suivant : les biomasses solides (bois, déchets des industries du bois, déchets végétaux agricoles (paille, canne à sucre, arachide, noix de coco)) sont brûlées et permettront de chauffer de l’eau ou un liquide caloporteur qui sera exploité pour chauffer des bâtiments (réseau de chaleur urbain) ou un site industriel. Sur les plus grosses unités, la production de vapeur peut, en plus, faire tourner une turbine reliée à un alternateur pour produire de l’électricité en plus de la chaleur.

La biomasse énergie par méthanisation

La voie humide, dont la méthanisation est la principale filière de production, transforme quant à elle la partie la plus facilement biodégradable de la biomasse en biogaz par fermentation. Il s’agit d’un processus biologique naturel, au cours duquel la matière organique va être dégradée par des micro-organismes (bactéries) lors de plusieurs étapes. Cette méthode s'applique aux déchets ménagers, déchets et sous-produits industriels fermentescibles, déjections animales (fumiers, lisier), boues de stations d'épuration, résidus de cultures ou cultures intermédiaires. 

Le biogaz ainsi créé est ensuite utilisé pour générer de la chaleur, de l’électricité ou du carburant. Lorsqu’il n’est pas valorisé directement sur place, il peut être épuré pour être transformé en biométhane, un gaz équivalent au gaz naturel une fois odorisé. Ainsi, il peut remplacer le gaz naturel dans toutes ses applications. Ces dernières années, le biogaz s’est fortement développé en s’appuyant sur la filière agricole, laquelle a développé des cultures intermédiaires pour augmenter la production de biomasse destinées à la méthanisation, complétant ainsi les apports de biomasse sous forme de déchets et sous-produits. 

Comme toute la biomasse n’est pas transformée en biogaz et qu’une part reste sous forme de boues maturées avec un pouvoir fertilisant (appelés « digestats »), la méthanisation est au croisement des filières énergie et agricole.

La production de biocarburants 

La production de biocarburants est une troisième voie de valorisation de l’énergie issue de la biomasse. À partir des sucres de la betterave ou du blé, il est par exemple possible de produire du bio-éthanol. Ce dernier entre dans la composition de l’essence SP95. Les huiles végétales comme l’huile de colza entrent, quant à elles, dans le processus de production du biodiesel.

Moins connu en France mais plus fortement développé chez certains de nos voisins européens, le Gaz Naturel Véhicule (GNV) est un carburant rejetant moins de particules fines : si ce dernier est issu de biogaz et non de gaz fossile, il peut être également considéré comme un biocarburant. Ces dernières années, il s’est particulièrement développé au sein des flottes de bus et utilitaires/camions. 

Quels sont les usages des énergies biomasse

L’énergie biomasse se définit comme la transformation de la matière organique en produits énergétiques. Mais à quoi sert l’énergie biomasse ? Production de chaleur ou d’électricité, de biométhane ou de carburants : découvrez les usages de la biomasse-énergie.

H3 : L’utilisation de l’énergie biomasse pour produire de la chaleur

Le saviez-vous ? 92% de la biomasse solide est majoritairement destinée à produire de la chaleur (2), soit à l’échelle individuelle, soit par le biais des chaufferies biomasse. 

Première source d’énergie renouvelable en France, l’énergie-bois pour le chauffage individuel représente environ 30 000 emplois informels, selon les estimations du Ministère de l’économie, et séduit toujours plus d’utilisateurs.

L'utilisation de l’énergie biomasse pour la production de chaleur renouvelable dans l’industrie, le collectif, le tertiaire et le secteur agricole est également en constante progression. Subventionné par Le Fonds chaleur, géré par l’ADEME, le parc de réseaux de chaleur représente plus de 5000 installations en fonctionnement dans les secteurs du collectif et de l'industrie pour des puissances allant de 50 kW à plus de 50 MW (3). 

La cogénération biomasse pour produire de l’électricité

L'énergie biomasse peut être utilisée dans un processus de cogénération afin de générer de l’électricité en plus de la chaleur au sein d’une centrale biomasse. Le terme « cogénération » fait d’appel référence à la production de deux énergies simultanément : chaleur + électricité.

Comment fonctionne une centrale biomasse ?

Principalement alimentées en bois, les centrales biomasse utilisent la combustion de matières organiques pour générer de la vapeur d'eau. Cette dernière entraîne une turbine et un alternateur, ce qui aboutit à la production d'électricité. À noter que la vapeur d’eau est récupérée et utilisée pour fournir de la chaleur, par exemple sur un réseau de chauffage urbain. On optimise ainsi l'efficacité énergétique de la biomasse. 

Les résultats de la cogénération biomasse

En France, la cogénération permet une économie d'énergie primaire de 15 à 20% par rapport à la production séparée de chaleur et d'électricité (2). 

Les usages du biométhane

Véritable alternative au gaz naturel, le biométhane peut être utilisé pour produire de la chaleur. Miscible avec le gaz naturel, le biométhane peut en effet être injecté dans le réseau public de gaz. De la même manière, il sert aussi, sous la forme de BioGNV, à la mobilité pour les véhicules fonctionnant au GNV. Enfin, le biométhane est utilisé comme combustible et ainsi mobilisé pour produire de l’électricité. 

Les usages des biocarburants

Les biocarburants représentent 7 % de la production primaire d’énergies renouvelables en France (2). 
Ils sont majoritairement utilisés pour la production de la chaleur (42 %) et pour servir de carburant à des véhicules (3).

Quels sont les avantages et les limites de l’énergie biomasse ?

Les atouts de l’énergie biomasse

L’énergie biomasse présente de sérieux atouts. D’abord, elle permet de réduire la dépendance aux énergies fossiles, favorisant un mix énergétique bénéfique pour la France. Elle garantit également la diversification et l'augmentation des revenus dans des filières de production telles que l'industrie du bois et l'agriculture. 

En outre, elle favorise le développement d’une société plus durable : sa caractéristique bas carbone est soulignée dans la mesure où elle émet peu de polluants et n’a qu’une incidence limitée sur l’effet de serre. Les émissions de gaz à effet de serre qui lui sont liées sont en effet compensées par l'absorption des végétaux au cours de leur croissance, à condition que l’énergie biomasse fasse partie intégrante d’un plan d’économie circulaire.

Enfin, sa vocation “sociale” peut être mise en évidence. Avec le développement des activités de collecte et de valorisation des sous-produits, des emplois locaux et non délocalisables sont créés. Ces métiers sont en outre accessibles à divers niveaux de formations, de l’opérateur aux ingénieurs et chercheurs.

Les limites de l’énergie biomasse

Bien que pourvue de nombreux avantages, l’énergie biomasse comporte quelques points d’attention. Ainsi, l'exploitation des ressources naturelles, principalement le bois, nécessite une gestion prudente pour éviter des déforestations irréversibles. Les émissions de combustion de la biomasse, bien que plus faibles que celles des énergies fossiles, peuvent néanmoins produire des particules fines responsables de problèmes respiratoires. L'utilisation d'engrais et pesticides dans la production de biomasse, en particulier dans les filières bois et agricoles, peut causer des nuisances environnementales, notamment la pollution des sols et à terme, contribuer à l'effet de serre. Par ailleurs, les coûts de production élevés, dûs aux procédés de combustion et de méthanisation, ont une incidence sur le prix de l'énergie biomasse. 

Enfin, parce qu’elle représente la première alternative aux hydrocarbures, la biomasse est convoitée pour de nombreuses applications: énergie, carburants, matériaux, chimie… Cet intérêt soulève un risque de conflits d’usages des sols cultivables, entre les applications alimentaires et non alimentaires, pouvant engendrer une surexploitation et un appauvrissement des sols. Notons toutefois que l'utilisation de cultures principales à des fins de méthanisation est limitée à un maximum de 15% du tonnage brut total des intrants. En conclusion, bien qu’encore limitée, l’utilisation de la biomasse exige une réelle stratégie, au regard des potentiels risques de concurrence entre les filières. 

L’état de la filière biomasse en France

Le gouvernement français s’est fixé des objectifs ambitieux concernant la biomasse. Cette dernière fait par exemple partie intégrante de la Loi sur la Transition Énergétique, avec des objectifs de 30% d'énergies renouvelables d'ici 2030. Une stratégie nationale de mobilisation de la biomasse a par ailleurs été décidée, en complément de la génération de Plans Climat-Air-Énergie Territoriaux. Enfin, chaque région doit se doter d'un schéma régional biomasse (SRB), co-élaboré avec l’État. Cet outil de planification fixe les actions à mener à l’échelon territorial pour développer l’énergie biomasse tout en optimisant la filière de production, dans le respect de la capacité de régénération des espaces naturels. 

Rappelons qu’en 2022, la part des bioénergies dans la production d'électricité en France était de 1,9% (1) soulignant la nécessité d'accélérer les mesures pour atteindre les objectifs climatiques. De plus, seulement un quart du potentiel de l'énergie biomasse est exploité au niveau national, laissant ainsi entrevoir des possibilités de progression significatives dans l’avenir (4). 
 

_{Sources :}

<sub>1. Panorama de l'électricité renouvelable au 31 décembre 2022 - RTE
2. Biomasse énergie - Ministère de la transition écologique et de la cohésion des territoires
3; Chiffres clés de la Biomasse - Fonds Chaleur Ademe
4. LA BIOMASSE ET LA NEUTRALITÉ CARBONE - CRE
Chiffres clés des énergies renouvelables Édition 2022, statistiques.developpement-durable.gouv.fr</sub>