Evaluation des biocarburants

PNUE
Groupe international d’experts
sur la gestion durable des resources
Vers la production et l’utilisation durables des
ressources
Evaluation des
biocarburants
S. Bringezu, H. Schütz, M. O´Brien,
L. Kauppi, R.W. Howarth, J. McNeely
Rapport du Groupe international d’experts
sur la gestion durable des ressources
<Version 6 août 2009, mise à jour par la TRB 8 août 2009>
I
Préface
Les biocarburants suscitent l’intérêt croissant des politiques, des industriels et des
chercheurs. Le nombre de publications scientifiques qui leur est consacré s’accroît de façon
exponentielle et les études à leur sujet se multiplient. Pour les décideurs, il est désormais
difficile de déterminer sur quels ouvrages de référence ils peuvent s’appuyer et à quelles
analyses ils peuvent se fier. Les incertitudes quant à l’évaluation générale des biocarburants
se sont amplifiées, en même temps que de plus en plus de conclusions étaient avancées sur
leurs avantages et risques potentiels.
Le Groupe international d’experts sur la gestion durable des ressources a pris conscience de
l’enjeu et, dans son premier rapport, propose une nouvelle analyse de ce domaine largement
débattu. Il est en effet convaincu que pour réaliser des progrès substantiels, il faut une
démarche novatrice allant au-delà de la production et de l’utilisation des biocarburants et
prenant en compte toutes les applications concurrentes de la biomasse, notamment les
aliments, les fibres et les carburants. Une perspective systémique plus large est adoptée,
une attention particulière étant accordée aux incidences potentielles des changements
d’affectation des sols, eu égard aux types de biocarburants utilisés et à la croissance de la
demande.
Ce rapport est le résultat d’un processus d’examen approfondi, fondé sur les résultats des
recherches figurant dans des ouvrages publiés récemment (essentiellement jusqu’à la fin de
2008, bien que des articles éminents publiés avant juin 2009 aient aussi été pris en compte),
ainsi que de l’implication de nombreux experts partout dans le monde. Il a notamment
beaucoup bénéficié des échanges avec l’Atelier d’évaluation rapide, organisé en Allemagne,
en septembre 2008 par le projet international sur les biocarburants de SCOPE, ainsi que de
la publication ultérieure de ses débats, auxquels ont participé environ 75 scientifiques de
tous les continents et qui ont reflété un large éventail de points de vue différents concernant
l’analyse et l’évaluation des biocarburants.
Le Groupe de travail sur les biocarburants du Groupe international d’experts sur la gestion
durable des ressources a pris en charge la préparation de ce rapport. Un avant-projet a été
établi pour examen lors de la réunion de Santa Barbara, tenue en novembre 2008. Sur la
base des discussions qui ont eu lieu à cette occasion et des commentaires formulés
ultérieurement au sein du Groupe d’experts et du Comité directeur, le texte a été ensuite mis
en forme par l’équipe d’auteurs pour arriver à un avant-projet. Celui-ci a été soumis au
Groupe d’experts en mars 2009, en lui demandant de l’approuver pour que puisse être
engagé le processus de révision. Les commentaires de quatre réviseurs ont été
communiqués aux auteurs par le coordonnateur de l’examen par les pairs en avril et ont
servi de base de révision pour l’établissement du deuxième projet. Ce dernier a été examiné
et approuvé par le Groupe d’experts et le Comité directeur à Paris, en juin 2009, puis finalisé
à des fins de publication, en tenant compte des derniers commentaires du Comité directeur
et des experts impliqués.
L’objectif du rapport est de fournir des informations pertinentes sur l’évaluation des coûts et
avantages environnementaux et sociaux des biocarburants. Il examine à la fois les
préoccupations suscitées par certaines évolutions critiques et décrit les options en vue d’une
utilisation plus durable de la biomasse ainsi que les mesures propres à accroître le
rendement des ressources. S’il est axé essentiellement sur les carburants de première
génération, eu égard à l’état des techniques et à la fiabilité des données, il replace
néanmoins en perspective les évolutions technologiques et politiques. Ses auteurs
soulignent les incertitudes persistant sur certains aspects et passent en revue les besoins en
matière de recherche-développement, également pour les biocarburants avancés. Ce
faisant, ils ne formulent aucune conclusion définitive, mais cherchent à faire la synthèse des
connaissances actuelles pour faciliter les décisions et soutenir les travaux scientifiques qui
seront menés à l’avenir pour favoriser « une bioéconomie » durable.
M. Ernst U. von Weizsäcker
Vice-Président du Groupe international d’experts
sur la gestion durable des ressources
M. Stefan Bringezu
Président du Groupe de travail sur
les biocarburants
II
Remerciements
Nous remercions le PNUE de son appui, en particulier Martina Otto, qui a coordonné ce
rapport et qui a apporté des contributions et formulé des commentaires.
Nous voudrions remercier Ernst Ulrich von Weizsäcker, Yvan Hardy, Mercedes Bustamante,
Sanit Aksornkoae, Anna Bella Siriban-Manalang, Jaqueline McGlade et Sangwon Suh pour
leurs importantes contributions, ainsi que les membres du Groupe d’experts sur la gestion
durable des ressources et du Comité directeur pour leurs fructueuses discussions. D’autres
commentaires de caractère technique ont été reçus de certains gouvernements participants
au Comité directeur.
Les participants à l’Atelier d’évaluation rapide des biocarburants (SCOPE), tenu à
Gummersbach (Allemagne) en septembre 2008, qui ont contribué à travers leurs documents
et discussions à des parties essentielles de ce rapport, sont tout particulièrement remerciés.
Nous remercions également quatre analystes anonymes, qui ont fourni des commentaires
utiles, ainsi que Marina Fischer-Kowalski, qui a coordonné l’examen par les pairs avec le
secrétariat du PNUE de façon efficace et constructive.
L’élaboration de ce rapport a aussi bénéficié des discussions tenues entre de nombreux
collègues lors de diverses réunions, bien que les auteurs portent la responsabilité de toute
erreur qui pourrait persister.
Nous remercions également nos collègues de l’Institut Wuppertal, qui ont fourni des apports
utiles pour les versions antérieures, notamment Manfred Fischedick et Justus von Geibler.
Nous sommes aussi reconnaissants à Sören Steger, qui a revu l’analyse des corrélations.
Enfin et surtout, nous remercions Martin Erren pour son assistance technique.
III
Table des matières
Liste des graphiques ................................................................................................................... V
Liste des tableaux ....................................................................................................................... VI
Liste des encadrés ..................................................................................................................... VII
Abréviations et acronymes ...................................................................................................... VIII
Résumé ........................................................................................................................................ XI
1. Introduction ...............................................................................................................................1
2. Types de biocarburants............................................................................................................3
3. Principaux facteurs et tendances ............................................................................................6
3.1. Utilisations actuelles, prévues et potentielles des biocarburants ....................................... 6
3.2. Evolution des rendements agricoles.................................................................................... 18
3.3. Augmentation et modification de la demande alimentaire ................................................. 21
4. Incidences environnementales des biocarburants dans l’optique du cycle de vie ..........25
4.1. Les bilans gaz à effet de serre des biocarburants .............................................................. 26
4.2. Incidences sur l’eau et autres incidences insuffisamment couvertes............................... 31
4.3. Contraintes méthodologiques influant sur les résultats .................................................... 33
5. Incidences liées à l’augmentation de la demande et aux changements d’affectation
des terres .....................................................................................................................................37
5.1. Utilisation actuelle et prévue des sols pour la production de cultures énergétiques...... 37
5.2 Besoins en terre liés à l’utilisation prévue des biocarburants............................................ 39
5.3. Incidences de l’augmentation de la demande ..................................................................... 42
6. Options pour une production et une utilisation plus efficaces et plus durables de la
biomasse......................................................................................................................................48
6.1. Augmentation des rendements et optimisation de la production agricole ....................... 48
6.2. Remise en état des terres dégradées................................................................................... 51
6.3. Utilisation de la biomasse pour l’électricité et la chaleur................................................... 53
6.4. Utilisation des déchets et des résidus de production ........................................................ 57
6.5. Utilisation en cascade de la biomasse................................................................................. 59
6.6. Systèmes d’énergie solaire directe ...................................................................................... 61
7. Stratégies et mesures pour renforcer la productivité des ressources ..............................63
7.1. Politiques récentes concernant les biocarburants pour les transports ............................ 63
7.2. Promouvoir l’utilisation durable des terres pour la production de la biomasse .............. 68
7.3. Encourager une utilisation plus efficace de la biomasse................................................... 70
7.4. Accroître le rendementé de l’énergie et des matériaux dans les transports,
l’industrie et les ménages ............................................................................................................ 72
8. Besoins en matière de recherche-développement ..............................................................74
9. Références et autres ouvrages ..............................................................................................76
10. Annexe ...................................................................................................................................92
IV
Liste des graphiques
Graphique 3.1 : Part des énergies renouvelables dans la consommation mondiale d’énergie
finale (CMEF) en 2006 .............................................................................................................6
Graphique 3.2: Capacité représentée par les énergies renouvelables dans les pays en
développement, l’UE et six grands pays en 2006 ....................................................................8
Graphique 3.3 : Production mondiale de bioéthanol et de biodiesel, 1975 à 2007 ................10
Graphique 3.4 : Répartition de la production mondiale de biocarburants liquides en 2007 ...11
Graphique 3.5 : Commerce international d’éthanol, 2006......................................................13
Graphique 3.6 : Commerce international de biodiesel, 2007 .................................................13
Graphique 3.7 : Modification du taux de croissance des rendements mondiaux des cultures
en pourcentage – moyenne mobile sur 5 ans ........................................................................18
Graphique 3.8 : Population mondiale et rendements céréaliers : taux de croissance sous la
forme d’une moyenne mobile sur 5 ans, 1961 à 2006 ...........................................................21
Graphique 3.9 : Evolution de la population mondiale, des terres agricoles et de la
consommation par tête par le passé (1960 - 2005)................................................................22
Graphique 3.10 : Production mondiale de certains produits de l’élevage, 2003-2005 à 2010
...............................................................................................................................................22
Graphique 4.1 : Parcours général des biocarburants, avec les intrants et les incidences
environnementales .................................................................................................................25
Graphique 4.2 : Les incidences dépendent de la demande mondiale ...................................26
Graphique 4.3 : Réductions des émissions de gaz à effet de serre attribuables aux
biocarburants par rapport aux combustibles fossiles .............................................................28
Graphique 4.4 : Avantages et inconvénients du point de vue des gaz à effet de serre des
agrocarburants par rapport aux combustibles fossiles, par hectare de superficie cultivée ....30
Graphique 4.5 : Effets de différentes périodes d’amortissement (25 à 500 ans) sur les
réductions des émissions de GES attribuables au biodiesel issu de l’huile de palme, lorsque
les plantations ont remplacé des forêts naturelles, des terres abandonnées ou des zones en
jachère....................................................................................................................................30
Graphique 4.6 : Étude d’impact des biocarburants sur leur cycle de vie par rapport aux
combustibles fossiles, eu égard à différents problèmes d’environnement .............................32
Graphique 4.7 : Incidences environnementales du biodiesel issu du colza par rapport au
carburant diesel traditionnel ...................................................................................................33
Graphique 5.1 : Carte des zones de conservation prioritaires revêtant un grand intérêt (verte)
ou zone potentielle de plantation de cannes à sucre (mauve) au Brésil ................................45
Graphique 5.2 : Bilan ‘biodiversité’ des modifications de l’affectation des terres :
transformation de la couverture végétale c. changement climatique évité dans le cas de la
production de blé et de la production d’huile de palme ..........................................................47
Graphique 6.1 : Augmentation potentielle des rendements pour certaines cultures
énergétiques...........................................................................................................................49
Graphique 6.2 :Tendances mondiales des rendements céréaliers, par région (1961-2005) .49
Graphique 6.3 : Superficie potentielle des terres abandonnées au niveau mondial ..............53
Graphique 6.4 : Vue d’ensemble des rendements énergétiques actuels (nets) des matières
premières renouvelables pour différents modes d’utilisation, en GJ/ha.................................56
Graphique 6.5 : Atténuations comparatives des pressions environnementales imputables
l’utilisation de la biomasse pour la production d’énergie (chaleur/électricité), de carburants et
de matériaux...........................................................................................................................60
V
Liste des tableaux
Tableau 2.1 : Types de biocarburants – vue d’ensemble des technologies de base, des
principales matières premières et de quelques coproduits ......................................................4
Tableau 3.1 : Progression des énergies renouvelables au niveau mondial en 2006 et
capacités existantes en fin d’année .........................................................................................7
Tableau 3.2 : Part des énergies renouvelables dans l’énergie primaire et l’énergie finale en
2006, et objectifs ......................................................................................................................9
Tableau 3.3 : Vue d’ensemble de la consommation mondiale de biocarburants pour les
transports en 2005-2007, des obligations de mélange, des objectifs concernant la part des
biocarburants et des volumes annuels de production requis pour atteindre ces objectifs .....14
Tableau 3.4 : Vue d’ensemble des estimations par l’AIE du potentiel mondial de la biomasse
énergétique (EJ par an) jusqu’en 2050 et quelques hypothèses clés....................................16
Tableau 3.5 : Bioénergie en 2005 d’après le scénario de référence de l’AIE (2007a) à
l’horizon 2030 .........................................................................................................................16
Tableau 3.6 : Augmentation de l’utilisation des biocarburants entre 2005-2007 et 2008 et
prévisions jusqu’en 2017........................................................................................................17
Tableau 3.7 : Demande mondiale et superficie consacrée aux matières premières utilisées
pour les biocarburants jusqu’en 2017, d’après les prévisions de l’OCDE/FAO (2008) ..........17
Tableau 3.8 : Évolutions récentes et prévues des rendements .............................................19
Tableau 3.9 : Principales cultures utilisées pour la production de biocarburants, principaux
pays producteurs et pourcentage des zones irriguées en 2000.............................................20
Tableau 3.10 : Consommation de produits alimentaires 1999-2001 et consommation prévue
en 2030, dans le monde et dans les pays en développement ...............................................23
Tableau 4.1 : Identification des principaux domaines de convergence et de divergence dans
les hypothèses de base, pour plusieurs études .....................................................................34
Tableau 4.2 : Méthodes d’allocation appliquées dans les études examinées........................35
Tableau 5.1 : Utilisation future des biocarburants au niveau mondial et besoins en terres :
prévisions ...............................................................................................................................40
Tableau 5.2 : Utilisation future des biocarburants au niveau mondial et besoins en terres :
potentiels ................................................................................................................................41
Tableau 6.1 : Vue d’ensemble des performances prévues des différentes types de biomasse
— associations de technologies et marchés énergétiques sur des horizons courts (~5 ans)
et longs (>20 ans) ..................................................................................................................55
Tableau 7.1 : Systèmes de certification et normes de performance pour la production de
biomasse et de biocarburants ................................................................................................66
Tableau 7.2 : Initiatives pour renforcer la durabilité des biocarburants..................................67
VI
Liste des encadrés
Encadré 6.1 : Conjugaison du traitement des eaux usées et de l’approvisionnement
énergétique ............................................................................................................................58
Encadré 6.2 : Production d’énergie à partir des déchets et des résidus ................................58
Encadré 6.3 : L’énergie solaire est moins consommatrice en terres que la bioénergie .........61
Encadré 6.4 : Autres options pour l’approvisionnement en énergie moderne des zones
rurales des pays en développement ......................................................................................62
Encadré 7.1 : Le microfinancement : un moyen efficace d’encourager les énergies
renouvelables .........................................................................................................................71
Encadré 7.2 : Découplage du développement économique et de l'approvionnement en
énergie et de ses incidences dommageables sur l'environnement ........................................73
VII
Abréviations et acronymes
ACV
analyse de cycle de vie
AIE
Agence internationale de l’énergie
BIG/CC
gazéificateur de biomasse intégré/cycle combiné
BtL
biomass to liquid (biocarburant synthétisé à partir de la biomasse)
CE
Commission européenne
CHP
cogénération
CMEF
consommation mondiale d’énergie finale
CSP
énergie solaire thermique
DDGS
dried distillers grains with soluble (drêches)
DMS
déchets municipaux solides
EurepGAP
Référentiel des bonnes pratiques agricoles sur les exploitations agricoles
FAO
Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture
FEM
Fonds pour l’environnement mondial
FT
Fisher-Tropsch
GBEP
Partenariat mondial sur les bioénergies
GEDnet
Global Type III Environmental Product Declarations Network
GES
gaz à effet de serre
GIEC
Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
IFEU
Institute for Energy and Environmental Research
IFPRI
Institut international de recherche sur les politiques alimentaires
IRGC
International Risk Governance Council
ISO
Organisation internationale de normalisation
OCDE
Organisation de coopération et de développement économiques
OGM
organisme génétiquement modifié
ONUDI
Organisation des Nations Unies pour le développement industriel
PFR
pays à faible revenu
PHR
pays à haut revenu
PNUE
Programme des Nations Unies pour l’environnement
PRI
pays à revenu intermédiaire
PV
photovoltaique
RFA
Renewable Fuels Agency
SCOPE
Comité scientifique sur les problèmes d’environnement
TBD
Table ronde sur les biocarburants durables
UE-25
Union européenne avec 25 États membres
UE-27
UE-25 plus Bulgarie et Roumanie (depuis 2007)
VIII
Unités
Abréviations chimiques
a
année
CH4
méthane
CO2eq
équivalents dioxyde de carbone
CO2
dioxyde de carbone
EJ
exajoule (1 018 joules)
DME
diméthyl-éther
Gt
gigatonne (109 tonnes)
DMF
diméthylfurane
GW
gigawatt (109 watts)
EMC
esther méthylique de colza
GWh
gigawatt heurer
ETBE
éthyl-tertiaire-butyl-éther
GWth
gigawatt thermique
EtOH
éthanol
ha
hectare
FAME
ester méthylique acide gras
kcal
kilocalorie
H2
hydrogène
kg
kilogramme (103 grams)
MeOH
méthanol
kW
kilowatt (103 watts)
N
azote
kWh
kilowatt heure
N2O
oxyde nitreux
kWth
kilowatt thermique
NOx
oxyde
m
mètres carrés
P
phosphore
Mg
mégagramme (106 grams)
Mha
million d’hectares
MJ
mégajoule (106 joules)
Mt
mégatonne (106 tonnes)
Mtoe
million de tonnes d’équivalents
pétrole
MW
mégawatt (106 watts)
MWe
mégawatt électrique
MWth
mégawatt thermique
p.a.
par an
PJ
pétajoule (1 015 joules)
t
tonne
TW
térawatt (1 012 watts)
TWh
térawatt heure
2
W
watt
X
Résumé
Objectif et portée
Le présent rapport propose une vue d’ensemble des principaux problèmes et perspectives
concernant la production et l’utilisation durables des biocarburants. Il est fondé sur une étude
approfondie des ouvrages existants, tenant compte des grandes études récentes et d’un
large éventail d’analyses différentes émanant d’experts reconnus dans le monde entier. Il
couvre principalement les biocarburants dits de « première génération », bien que d’autres
possibilités de développement soient examinées. Ce positionnement s’explique par l’état de
la technique et la disponibilité des données à la fin de 2008. Les avantages et impacts
potentiels des carburants de deuxième et troisième générations – appelés de préférence
« biocarburants avancés » – sont partiellement traités et pourraient faire l’objet d’un rapport
spécifique à un stade ultérieur.
Le rapport s’intéresse pour l’essentiel à la situation mondiale, en reconnaissant les
différences régionales.
Dans le contexte général de l’amélioration du rendement des ressources, sont examinées
les options pour une production et une utilisation plus efficaces et plus durables de la
biomasse. En particulier, le rapport traite de « l’utilisation moderne de la biomasse » à des
fins énergétiques, comme la biomasse utilisée pour la cogénération de chaleur et d’électricité
et les biocarburants liquides pour les transports, et la met en relation avec l’utilisation de la
biomasse pour l’alimentation et les matériaux. Si l’amélioration de l’efficacité de la production
de la biomasse joue un certain rôle dans le renforcement de la durabilité, les progrès
dépendront enfin de compte d’une utilisation plus efficace des ressources biotiques (et
abiotiques) – par exemple grâce aux économies de carburants réalisées sur les flottes
automobiles –, encore qu’une analyse complète de toutes les stratégies pouvant être mises
en œuvre à cette fin (par exemple modification des régimes alimentaires où les produits
animaux occupent une grande place et réduction des pertes alimentaires) dépasse le champ
du présent rapport.
Principaux facteurs et tendances
Utilisations actuelles, prévues et potentielles des biocarburants
Dans les pays en développement, plus de 500 millions de ménages utilisent encore de la
biomasse traditionnelle pour cuire les aliments et se chauffer. Mais ils sont déjà 25 millions à
cuisiner et à s’éclairer au biogaz et un nombre croissant de petites industries, y compris dans
le secteur agro-alimentaire, tirent leur chaleur de procédé et leur puissance motrice de
méthaniseurs de petite échelle.
La biomasse a contribué pour environ 1 % à la capacité électrique mondiale totale de
4 300 GW en 2006. Elle est de plus en plus employée dans des systèmes de cogénération
électricité-chaleur, avec de récentes augmentations dans les pays européens et les pays en
développement, comme le Brésil.
Beaucoup de pays ont fixé des objectifs en matière d’énergies renouvelables, mais peu
prévoient précisément le rôle de la biomasse.
La production mondiale d’éthanol pour les transports a triplé entre 2000 et 2007, pour passer
de 17 milliards à plus de 52 milliards de litres, tandis que la production de biodiesel était
multipliée par 11, passant de moins de 1 milliard à près de 11 milliards de litres.
Globalement, les biocarburants sont entrés au total pour 1,8 % dans la consommation
mondiale de carburants pour les transports. D’après des estimations récentes, leur part
devrait continuer d’augmenter fortement. De 2007 à 2008, la part de l’éthanol dans
l’utilisation mondiale de carburants de type essence est passée de 3,78 % à 5,46 % et la part
du biodiesel dans l’utilisation mondiale de carburants de type diesel de 0,93 % à 1,5 %, soit
une part totale des biocarburants pour les transports de 3,4 %.
XI
Les principaux pays producteurs de biocarburants pour les transports sont les États-Unis, le
Brésil et l’Union européenne. La production aux États-Unis consiste essentiellement en
éthanol de maïs, au Brésil en éthanol de canne à sucre et dans l’Union européenne en
biodiesel de colza. Parmi les autres pays producteurs d’éthanol-carburant figurent l’Afrique
du Sud, l’Allemagne, l’Australie, le Canada, la Chine, la Colombie, l’Espagne, la France,
l’Inde, la Jamaïque, le Malawi, la Pologne, la République dominicaine, la Suède, la
Thaïlande et la Zambie. Une expansion rapide de la production de biodiesel a été observée
en Asie du Sud-Est (Malaisie, Indonésie, Singapour et Chine), en Amérique latine (Argentine
et Brésil) et en Europe du Sud-Est (Roumanie et Serbie).
Les investissements visant à augmenter la capacité de production de biocarburants ont
probablement dépassé 4 milliards de dollars dans le monde en 2007 et semblent s’accroître
rapidement. Avec l’aide de l’État, le secteur investit aussi fortement dans le développement
des biocarburants avancés.
Le commerce international d’éthanol et de biodiesel est resté peu important jusqu’ici (environ
3 milliards de litres par an sur la période 2006/2007), mais il devrait s’accroître rapidement
dans des pays comme le Brésil, qui a réalisé des exportations totales d’un niveau record de
5 milliards de litres environ en 2008.
Les politiques ont essentiellement favorisé le développement de la demande de
biocarburants, en fixant des objectifs et des taux d’incorporation obligatoires. Des textes de
loi prévoyant l’incorporation de biocarburants aux carburants automobiles étaient en vigueur
dans au moins 36 États/provinces et 17 pays en 2006. La plupart de ces textes exigent de
mélanger 10 à 15 % d’éthanol à l’essence ou 2 à 5 % de biodiesel au diesel. En outre, des
objectifs récents ont fixé à des niveaux plus élevés l’utilisation envisagée des biocarburants
dans divers pays.
En ce qui concerne le potentiel mondial à long terme de la bioénergie, les estimations
dépendent de façon critique de certaines hypothèses, notamment de la disponibilité des
terres agricoles pour les productions non alimentaires. Bien que, sur la base d’hypothèses
relativement optimistes, on arrive à un potentiel théorique de 200-400 EJ/a, voire plus, le
scénario le plus pessimiste ne tenant compte que de l’utilisation des déchets et résidus
organiques, n’aboutit qu’à un niveau minimum de 40 EJ/a. D’après des évaluations plus
réalistes, prenant en considération les contraintes environnementales, le niveau potentiel
durable est estimé à 40-85 EJ/a d’ici à 2050. A titre de comparaison, la consommation
actuelle d’énergie fossile est de 388 EJ.
À court et à moyen terme, il est prévu que la contribution de la biomasse et des divers
déchets sera de 56 EJ/a en 2015 et de 68 EJ/a en 2030. L’utilisation mondiale du bioéthanol
et du biodiesel sera quasiment multipliée par deux entre 2005-2007 et 2017. L’essentiel de
cette augmentation sera vraisemblablement due à l’utilisation du biodiesel aux États-Unis,
dans l’Union européenne, au Brésil et en Chine. Mais la consommation de biocarburants
pourrait aussi devenir importante dans d’autres pays, notamment l’Indonésie, l’Australie, le
Canada, la Thaïlande et les Philippines.
Evolution des rendements agricoles
L’évolution future des rendements agricoles mondiaux déterminera la mesure dans laquelle
la demande en biomasse alimentaire et non alimentaire pourra être satisfaite à partir des
terres cultivées existantes. Il est très probable que les prix des matières premières seront
très largement influencés par les modifications des rendements à l’avenir. Bien que
l’évolution globale semble assez incertaine, divers facteurs (comme l’approvisionnement en
eau, les changements climatiques, les restrictions environnementales, l’évolution des
marchés agricoles) font qu’il est assez peu probable que les taux de croissance des
décennies passées persistent à l’échelle mondiale. Un recul tendanciel du pourcentage
annuel de progression des rendements des principales cultures a été observé au cours des
décennies passées.
XII
En général, on considère que c’est dans les pays en développement, notamment en Afrique,
que se situe le plus fort potentiel d’amélioration des rendements. Cependant, la FAO part de
l’hypothèse que les augmentations futures des rendements des céréales dans les pays en
développement seront plus proches des taux moyens globaux inférieurs des dernières
années, à savoir environ 1 % par an. D’après des estimations plausibles d’institutions
internationales, les rendements mondiaux au cours de la prochaine décennie devraient être
de 1 à 1,1 % par an pour les céréales, de 1,3 % par an pour le blé et les céréales
secondaires, de 1,3 % par an pour les racines et tubercules et de 1,7 % par an pour les
oléagineux et huiles végétales. Ces taux d’augmentation sont sensiblement inférieurs aux
taux moyens des quatre dernières décennies.
De récentes conclusions montrent que les changements climatiques ont déjà réduit les
rendements moyens des cultures. Les évolutions futures pourraient creuser l’écart entre
pays développés et pays en développement, en diminuant la capacité de production, surtout
dans les régions semi-arides, et en augmentant cette capacité dans les zones tempérées.
Une plus grande fréquence des événements climatiques extrêmes accroîtra encore les
incertitudes.
Evolution de la demande alimentaire
Par le passé, les rendements agricoles progressaient plus rapidement que la population
mondiale et l’on pouvait produire davantage de denrées sur les terres cultivables existantes.
À l’avenir, les tendances pourraient devenir moins favorables, les rendements moyens des
cultures permettant de faire face à l’accroissement démographique mais pas à
l’augmentation de la demande de nourriture à base animale. Entre 2000 et 2030, la
population mondiale devrait s’accroître de 36 % (projection moyenne de l’ONU/FAO). On
s’attend à une augmentation d’à peu près du même pourcentage des rendements moyens
des cultures. En outre, la demande alimentaire évolue dans le sens d’un accroissement de la
part des produits animaux, en particulier dans les pays en développement. La FAO s’attend
à ce que la consommation de viande de la population mondiale augmente de 22 % par
habitant entre 2000 et 2030, celle du lait et des produits laitiers de 11 % et celle des huiles
végétales de 45 %. Les produits de base dont la production exige moins de terres
cultivables, comme les céréales, les racines et tubercules et les légumineuses, connaîtront
une augmentation plus faible des taux de consommation par habitant.
Étant donné que les augmentations des rendements ne compenseront probablement pas la
croissance et l’évolution de la demande alimentaire, la superficie des terres agricoles devra
être étendue ne serait-ce que pour nourrir la population mondiale. Jusqu’ici, aucune
projection précise des changements d’affectation des sols induits au niveau mondial par
l’évolution de la demande alimentaire ne semble disponible. D’après le rapport Gallagher1,
on peut s’attendre à ce que 144 à 334 millions d’hectares de terres agricoles
supplémentaires soient requis au niveau mondial pour l’alimentation d’ici à 2020.
Tous les nouveaux besoins en terres, par exemple pour les cultures énergétiques, viendront
s’ajouter à ce chiffre.
Incidences environnementales des biocarburants tout au long de leur
cycle de vie
Les bilans gaz à effet de serre des biocarburants
Les analyses de cycle de vie (ACV) mettent en évidence des résultats très divers pour ce qui
est des bilans nets en émissions de gaz à effet de serre des biocarburants par rapport aux
combustibles fossiles. Ces bilans dépendent essentiellement de la matière première et de la
technologie de conversion, mais aussi d’autres facteurs, notamment certaines hypothèses
méthodologiques (voir graphique 4.3). Pour l’éthanol, les plus fortes réductions des gaz à
effet de serre sont obtenues lorsqu’il est produit à partir de la canne à sucre (70 % à plus de
1
RFA (2008)
XIII
100 %), alors que le maïs peut permettre de réduire les émissions de GES de 60 %, mais
aussi les augmenter de 5 %. Les plus grandes variations sont observées pour le biodiesel à
base d’huile de palme et de soja. Dans le premier cas, les fortes réductions dépendent de
hauts rendements et, dans le deuxième, des avantages des sous-produits. Un bilan
« négatif » en termes de GES, c’est-à-dire une augmentation des émissions, peut être
enregistré, en particulier lorsque la production a lieu sur une terre autrefois à l’état naturel et
mise en culture et lorsqu’on tient compte de la libération correspondante des stocks de
carbone. De fortes réductions des GES sont enregistrées pour le biogaz tiré du fumier et
pour l’éthanol tiré des résidus agricoles et forestiers ainsi que pour le biodiesel tiré du bois
(BtL sur la base d’installations expérimentales).
Incidences insuffisamment couvertes par les analyses de cycle de vie
Outre les émissions de GES, d’autres incidences des biocarburants, comme l’eutrophisation
et l’acidification, doivent être prises en compte. L’état des connaissances disponibles à partir
des analyses de cycle de vie semblent toutefois limitées, bien que, dans ces domaines,
beaucoup de biocarburants puissent être à l’origine de pressions environnementales plus
importantes que cela n’est le cas pour les carburants fossiles. Sur un échantillon
représentatif d’analyses de cycle de vie concernant les biocarburants, moins d’un tiers ont
mis en évidence des incidences au niveau de l’acidification et de l’eutrophisation, seulement
quelques-unes ont révélé un potentiel de toxicité (toxicité humaine ou écotoxicité ou les
deux) et des incidences sur le smog d’été, l’appauvrissement de la couche d’ozone ou
l’épuisement des ressources abiotiques, et aucune n’a souligné les répercussions sur la
biodiversité. L’augmentation de l’eutrophisation est une caractéristique essentielle des
biocarburants produits à partir des cultures énergétiques, par rapport aux carburants
fossiles. Les émissions sur tout le cycle de vie des nutriments dépendent de façon critique
du mode d’application et des déperditions d’engrais durant la production de matières
premières agricoles pour les biocarburants.
Il existe un lien évident entre les incidences environnementales estimées par les études
d’impact sur le cycle de vie et les problèmes de qualité de l’eau décrits à l’échelon régional.
Par exemple, dans le bassin de drainage du Mississippi, il a été démontré que l’extension
des superficies plantées en maïs et l’accroissement des taux d’application d’engrais,
imputables au développement de la production de biocarburants, augmentaient les
déperditions d’azote et de phosphore dans les fleuves, les rivières, les lacs et les eaux
côtières, en particulier dans le nord du golfe du Mexique et dans les eaux côtières
atlantiques, en aval des zones de production en expansion, conduisant à de graves
problèmes d’hypoxie (carence en oxygène). Ces observations indiquent qu’outre les
émissions de GES, d’autres incidences des biocarburants, comme l’eutrophisation, sont bien
pertinentes et contribuent déjà à une dégradation sensible de la qualité de l’environnement
dans certaines régions. Modifier les pratiques agricoles, en cultivant les plantes appropriées,
peut atténuer certaines contraintes mais ne suffira très probablement pas à améliorer les
conditions environnementales régionales, comme la qualité de l’eau. Cet aspect met aussi
en évidence une limitation de l’approche de l‘analyse de cycle de vie des produits, qui ne
tient pas compte de la dimension géographique des impacts environnementaux cumulés de
l’augmentation de la production de biomasse.
Contraintes méthodologiques influant sur les résultats
Les larges variations des résultats des analyses de cycle de vie reflètent la pluralité des
technologies étudiées et sont dues aussi dans une trés grande mesure à diverses
hypothèses et contraintes méthodologiques. Des variations significatives résultent aussi des
incertitudes quant aux émissions d’oxyde nitreux (N2O), qui est un GES particulièrement
puissant. Nombre d’analyses de cycle de vie ont utilisé la méthode d’évaluation du GIEC
pour estimer les flux de N2O, aboutissant à des estimations d’à peine plus de 1 % de l’azote
appliqué dans les engrais. Or, les calculs de bilan atmosphérique de Crutzen et ses
collègues ont indiqué que les émissions totales pourraient se situer entre 3 et 5 %. Si ces
XIV
résultats sont corroborés, ceux de nombreuses analyses de cycle de vie devront être
reconsidérés.
Diverses autres contraintes limitant la comparabilité des analyses de cycle de vie doivent
être prises en compte lorsqu’on interprète leurs résultats. Par exemple, les bilans GES sur le
cycle de vie peuvent dépendre de façon critique de la façon dont sont attribuées les
incidences liées à la conversion des sols. Ainsi, lorsque des plantations de palmiers sont
établies sur des forêts naturelles converties et lorsque les émissions associées sont amorties
sur 100 ans, il peut en résulter des réductions des GES par hectare et par an. En revanche,
des émissions supplémentaires apparaîtront si l’on applique une période d’amortissement de
30 ans. Lorsque les plantations sont situées sur des jachères tropicales (terres
abandonnées), les effets sont généralement positifs.
L’amélioration de l’approche du cycle de vie des produits semble nécessaire et est en cours,
mais ses principales déficiences ne pourront être surmontées que par le recours à des
analyses complémentaires, à même de saisir les incidences globales des biocarburants
dans le contexte géographique et socioéconomique. Cette évolution est nécessaire,
notamment pour prendre en compte les effets indirects des changements d’affectation des
terres induits par l’augmentation de la demande.
Incidences liées à l’augmentation de la demande et au changement
d’affectation des terres
Utilisation des sols effective et prévue pour la production végétale
La majeure partie des cultures actuellement utilisées pour les biocarburants de transport
sont aussi des cultures alimentaires. Globalement, les terres utilisées pour les cultures
énergétiques représentaient récemment 2 % environ des superficies cultivées au niveau
mondial (soit près de 36 Mha en 2008). L’évolution dans ce domaine est suscitée par les
objectifs en volume et non par les impératifs d’aménagement du territoire. L’extension des
terres cultivées pour la production de biocarburants se poursuit, en particulier dans les pays
tropicaux où les conditions naturelles favorisent des rendements élevés. Au Brésil, les zones
plantées en canne à sucre représentaient 9 millions d’hectares en 2008 (en hausse de 27 %
par rapport à 2007). Actuellement, les terres arables totales du Brésil couvrent environ
60 Mha. La surface cultivée totale consacrée au soja, qui est de plus en plus utilisé pour le
biodiesel, pourrait passer de 23 Mha en 2005 à environ 100 Mha. La majeure partie de cette
expansion devrait intervenir sur les pâturages et la savane (Cerrado). En Asie du Sud-Est,
l’expansion des cultures de palmiers à huile, à des fins alimentaires et non alimentaires, est
considérée comme l’une des principales causes de la destruction des forêts tropicales
humides. En Indonésie, une nouvelle extension de 20 Mha est prévue pour les plantations
de palmiers, alors que la superficie existante est d’au moins 6 Mha. Les deux tiers de
l’expansion actuelle de la culture du palmier en Indonésie impliquent la conversion de forêts
tropicales humides et un tiers la conversion de terres précédemment cultivées ou jusqu’ici en
jachères. Sur les zones des forêts tropicales humides converties, un quart contenait de la
tourbe à haute teneur en carbone – entraînant en particulier de fortes émissions de GES lors
du drainage pour la plantation de palmiers. D’ici à 2030, la part des tourbières devrait
atteindre 50 %. Si les tendances actuelles se poursuivent, en 2030 la superficie totale des
forêts tropicales humides de l’Indonésie aura été réduite de 29 % par rapport à 2005 et ne
représentera plus que 49 % de la superficie d’origine en 1990.
Besoins en terres cultivables liés aux prévisions d’utilisation des biocarburants
Les estimations des besoins en surfaces cultivées pour les biocarburants à venir varient
fortement et dépendent des hypothèses de base – principalement le type de cultures,
l’emplacement géographique, le niveau d’intrants et l’augmentation des rendements. Des
estimations plus prudentes, qui prévoient une augmentation modérée de la production et de
l’utilisation de carburants, ont été développées comme cas de référence, partant de
l’hypothèse qu’aucune nouvelle politique ne serait introduite pour stimuler davantage la
demande. Ces prévisions varient entre 35 et 166 Mha à l’horizon 2020. Il existe différentes
XV
estimations des potentiels de production des biocarburants, d’après lesquelles les besoins
en terres agricoles se situeraient entre 53 Mha en 2030 et 1 668 Mha en 2050. Environ 118
à 508 Mha seraient nécessaires pour couvrir 10 % de la demande mondiale de carburants
pour les transports, avec les biocarburants de première génération en 2030 (cela
représenterait de 8 à 36 % des terres agricoles actuelles, y compris les cultures
permanentes).
Incidences de l’augmentation de la demande
On s’inquiète tout particulièrement des changements d’affectation des terres induits par la
demande croissante de biocarburants ainsi que des émissions correspondantes de GES et
de leurs conséquences pour la biodiversité.
Défricher la végétation naturelle libère le carbone stocké et peut entraîner une dette en
carbone, telle que l’effet modérateur global sur les émissions de GES des biocarburants se
trouvera largement compromis pendant plusieurs décennies. Les émissions totales de CO2
de 10 % du diesel et de l’essence qui seront consommés mondialement en 2030 ont été
chiffrées à 0,84 Gt CO2. Avec des biocarburants, ces émissions pourraient se situer entre
0,17 et 0,76 Gt CO2, (soit une réduction de 20 à 90 %), alors que les émissions annuelles de
CO2 provenant de la seule conversion directe des terres sont estimées entre 0,75 et
1,83 Gt CO2. On se retrouverait avec des émissions encore plus grandes dans le cas du
biodiesel obtenu à partir de plantations de palmiers établies sur des tourbières drainées.
Les politiques actuelles concernant les biocarburants visent à mettre en œuvre des normes
de production destinées à assurer des réductions minimales des GES et à faire en sorte que
les terres cultivées ne consistent pas en des forêts naturelles récemment mises en culture, ni
en d’autres terres de grande valeur pour le stockage du carbone ou la biodiversité. Toutefois,
pour des régions consommatrices comme l’UE ou des pays comme l’Allemagne, les
modèles ont montré qu’une utilisation accrue de biocarburants entraînerait une augmentation
globale des besoins mondiaux absolus en terres agricoles. Dans ces conditions, si les
cultures destinées aux biocarburants occupent les terres agricoles existantes, les autres
productions, en particulier celles destinées à faire face à la demande alimentaire et ne
pouvant être obtenues par une augmentation des rendements – seront déplacées ailleurs
(« changement indirect d’affectation des terres). Aussi longtemps que la superficie globale
des terres agricoles nécessaires pour une consommation fondée sur l’agriculture
augmentera, on ne pourra éviter les effets de déplacement, la conversion de terres et leurs
impacts directs et indirects par la simple instauration de normes de production pour les
biocarburants.
On s’attend à ce que l’augmentation de la production de biocarburants ait de fortes
incidences sur la diversité biologique dans les prochaines décennies, essentiellement par
suite de la perte d’habitats, de la prolifération des espèces envahissantes et de la pollution
par les substances nutritives. La perte d’habitats résultera principalement de l’expansion des
terres agricoles. Les espèces et les génotypes de plantes herbacées suggérées comme
futures matières premières des biocarburants peuvent jouer un rôle critique dans la
prolifération des espèces envahissantes. Les émissions de matières nutritives dans l’eau et
l’air, résultant de cultures énergétiques intensives, auront une incidence sur la composition
des espèces dans les systèmes aquatiques et terrestres. La modélisation du bilan
biodiversité futur de différentes cultures sur différents types de terres a montré que les
réductions des GES obtenues grâce à la production de biocarburants ne seraient
généralement pas suffisantes pour compenser les pertes de biodiversité résultant de la
progression des conversions de terres, pas même sur plusieurs décennies. Des effets
favorables pour la biodiversité n’ont été notés que sous certaines conditions, notamment
quand on utilise des terres agricoles abandonnées, autrefois utilisées intensivement ou
modérément dégradées. Sur ce type de terres, la production de biocarburants peut même se
traduire par une amélioration de la biodiversité, en fonction du système de production mis en
œuvre.
XVI
Options pour une production et une utilisation plus efficaces et plus durables
de la biomasse
Augmenter les rendements et optimiser la production agricole
Le potentiel de progression des rendements diffère suivant les régions. Dans les pays en
développement, on peut augmenter la productivité des plantes et des sols, afin d’accroître la
production sur les terres agricoles existantes. Par exemple, un gros potentiel d’augmentation
des rendements semble exister en Afrique subsaharienne, où des progrès ont été observés
localement en présence d’une amélioration simultanée de l’utilisation des technologies
agricoles et du cadre institutionnel. Toutefois, bien que des investissements accrus dans les
biocarburants puissent susciter des gains de productivité agricole qui pourraient avoir des
retombées sur la production alimentaire, cette relation reste à prouver et l’exacerbation du
débat alimentation contre carburants demeure une réelle préoccupation. Dans les pays où
les rendements des récoltes sont élevés, le niveau croissant de pollution par les substances
nutritives constitue une contrainte de plus en plus importante. Adapter les cultures et les
méthodes de production aux conditions locales peut engendrer des gains d’efficacité et
réduire les pressions sur l’environnement. Les manipulations génétiques peuvent accroître le
rendement en lignocellulose pour les biocarburants de deuxième génération, encore que les
risques pour l’écosystème restent incertains et que le principe de précaution doive être
appliqué. Au final, l’évolution générale au niveau mondial sera probablement une
augmentation assez modérée des rendements agricoles.
Restaurer des terres précédemment dégradées
Afin d’éviter des conflits d’affectation des terres, on peut utiliser des terres dégradées,
« marginales » et abandonnées pour produire des biocarburants. Certaines cultures, comme
le panic érigé (Panicum virgatum), pourraient même restaurer la productivité de terres
dégradées. Bien que la production puisse être moins rentable, des exemples de projets de
biocarburants à petite échelle, notamment à partir du jatropha (aussi appelé pourghère),
illustrent les possibilités offertes pour l’approvisionnement en énergie au niveau local.
Néanmoins, des enjeux et des problèmes spécifiques à certaines cultures et à certains
emplacements existent, notamment en termes de rendements possibles, d’intrants
nécessaires et d’effets secondaires sur l’eau et la biodiversité. Même s’il semble que les
terres dégradées et abandonnées offrent un potentiel important, des recherches
supplémentaires sont requises pour préciser les possibilités réalistes de production et
donner des indications en matière de gestion foncière, notamment en comparant les coûts et
avantages environnementaux de toute remise en culture par rapport à la régénération
naturelle.
Utiliser la biomasse pour l’électricité et la chaleur
L’utilisation de la biomasse en applications stationnaires – pour générer de la chaleur et/ou
de l’électricité – est généralement plus efficace du point de vue énergétique que la
conversion de la biomasse en un combustible liquide. Cela peut aussi permettre des
réductions beaucoup plus importantes du CO2 à moindre coût. En fait, même dans le cas
des biocarburants avancés comme le BtL, la substitution par du bois des combustibles
fossiles pour la production d’électricité et de chaleur devrait permettre de réduire encore plus
les émissions de GES. Les technologies d’utilisation en applications stationnaires offrent des
options prometteuses en matière d’approvisionnement énergétique des communautés et des
ménages des pays en développement. Par exemple, remplacer l’utilisation traditionnelle de
la biomasse pour le chauffage et la cuisine peut contribuer à surmonter les pénuries en
énergie et améliorer les conditions sanitaires. Dans les pays développés, les dernières
technologies fournissent des services multifonctions, par exemple en combinant le traitement
des déchets et la fourniture d’énergie. Le biogaz est un exemple d’application stationnaire
censée avoir un potentiel particulièrement intéressant en tant que source d’énergie
renouvelable permettant de réduire les GES, en particulier lorsque des déchets sont utilisés.
XVII
Pourtant, lorsque les cultures énergétiques sont utilisées pour le biogaz, il faut prendre en
compte les problèmes du point de vue écologique et de l’utilisation des terres.
Utilisation des déchets et résidus de production
Récupérer de l’énergie à partir de déchets et de résidus peut permettre d’économiser des
émissions substantielles de GES, sans qu’il soit besoin de terres supplémentaires. Plus
précisément, les déchets organiques municipaux et les résidus agricoles (à la fois de la
production végétale et de l’élevage) et forestiers représentent un potentiel énergétique
significatif et encore largement inutilisé. D’autres recherches sont nécessaires pour
déterminer le bon équilibre entre les résidus qui doivent rester dans le champ ou dans la
forêt, afin de maintenir la fertilité du sol et son contenu en carbone, et la quantité que l’on
peut prélever à des fins énergétiques, ainsi que pour mettre en évidence les problèmes liés
au recyclage des nutriments après la récupération d’énergie.
Utilisation en cascade de la biomasse
Commencer par utiliser la biomasse pour produire un matériau, puis récupérer le contenu
énergétique des déchets qui en résultent, peut maximiser le potentiel d’atténuation des
émissions de CO2 de la biomasse. Grâce à la réutilisation, on peut remplacer une plus
grande quantité des matières premières à partir desquelles est produite l’énergie fossile par
une plus petite quantité de biomasse et, par conséquent, réduire également les besoins en
terres cultivables. Cet aspect est d’autant plus pertinent que l’on s’attend à ce que la
production de biomatériaux augmente et qu’il est à craindre qu’une croissance incontrôlée
n’entraîne des problèmes de changement d’affectation des terres et des contraintes
similaires à celles rencontrées avec les biocarburants. Bien que l’utilisation en cascade
puisse réduire la concurrence entre l’utilisation de la biomasse pour la production d’énergie
et pour la production de matériaux, la concurrence entre les différents usages risque aussi
de faire obstacle à la prolongation des processus en cascade. On peut déjà le voir avec
certains produits forestiers et le bois-énergie. De nouvelles recherches sont nécessaires
pour déterminer les possibilités d’utilisation en cascade de la biomasse selon ses finalités
(alimentation, fibres, carburants et matières plastiques) et les besoins en ressources (terres,
matières premières et énergie).
Systèmes d’énergie solaire directe
Comme la biomasse, les systèmes à énergie solaire transforment les rayons solaires en
énergie utilisable, quoique beaucoup plus efficacement. En particulier, ils requièrent
beaucoup moins de surface au sol et présentent généralement un moindre impact
environnemental. Alors que l’électricité solaire souffre encore d’un désavantage en termes
de coûts, ceux-ci devraient diminuer et certaines autoproductions sont déjà viables
économiquement. De plus, des technologies telles que les fours solaires peuvent remplacer
l’utilisation de la biomasse traditionnelle (dans les pays en développement). Les options de
ce type offrant des services similaires aux biocarburants, leur application doit être envisagée
car elles sont potentiellement plus avantageuses pour l’environnement socioculturel et
écologique local.
Stratégies et mesures propres à améliorer le rendement des ressources
Politiques récentes en matière de biocarburants pour les transports
Le développement de l’industrie des biocarburants a été largement favorisé par les divers
gouvernements au moyen de textes de loi, objectifs et autres mécanismes de soutien,
comme les subventions, en vue principalement d’assurer la sécurité énergétique. Dès que
des conséquences environnementales négatives des biocarburants sont apparues, ces
politiques ont commencé à être remises en cause pour insuffisance de leur base scientifique.
En particulier, alors que l’atténuation des changements climatiques est un moteur majeur du
soutien apporté aux biocarburants, ceux n’offrent actuellement à cet égard qu’un potentiel
XVIII
relativement minime et les coûts semblement totalement disproportionnés. Par exemple,
selon l’OCDE, les subventions versées aux États-Unis, au Canada et dans l’UE représentent
entre 960 et 1 700 dollars par tonne équivalent de CO2 évitée dans ces pays. Ce coût
dépasse largement la valeur du carbone sur les marchés européen et américain. Bien que
les échanges internationaux aient été limités jusqu’ici, on s’attend à ce qu’ils progressent car,
dans la plupart des pays, les objectifs ne pourront pas être atteints avec la production
nationale.
Pour faire face aux problèmes de plus en plus importants posés par les effets secondaires
indésirables des biocarburants, certains pays ont commencé à promouvoir des critères pour
la production durable de la bioénergie. Ces normes et systèmes de certification reposent sur
des analyses de cycle de vie et ne prennent souvent en compte que certains impacts
observés le long de la chaîne de production. De plus amples efforts sont nécessaires pour
prendre pleinement en considération, non seulement les effets sur les GES, mais aussi
d’autres répercussions, comme l’eutrophisation. Des initiatives conçues pour protéger
l’agriculture à petite échelle face à la production à grande échelle des biocarburants, comme
le label social au Brésil, semblent également nécessaires. Alors que l’amélioration de la
performance des biocarburants à l’échelle de leur cycle de vie (« dimension verticale » au
niveau microéconomique) peut être encouragée par la certification, ces normes produits ne
suffisent pas pour éviter les changements d’affectation des sols induits par l’augmentation de
la demande de cultures énergétiques (« dimension horizontale » au niveau
macroéconomique). Dans ces conditions, d’autres instruments d’action sont nécessaires,
pour favoriser des modes d’utilisation durables des sols et ajuster la demande à des niveaux
pouvant être couverts par une production durable.
Favoriser une utilisation durable des sols pour la production de biomasse
Il faudra augmenter les rendements agricoles, à la fois pour les productions alimentaires et
non alimentaires. Dans cette optique, il est essentiel de mobiliser le potentiel dans les
régions où les gains de productivité sont restés à la traîne, comme en Afrique
subsaharienne. Si un certain nombre de mesures sont nécessaires pour surmonter les
contraintes actuelles, l’accélération de l’investissement étranger dans les cultures
énergétiques peut susciter un progrès rapide, bien que les effets positifs sur les populations
locales risquent de rester limités et devraient être étudiés.
L’expansion des surfaces cultivées, que ce soit pour la production alimentaire ou non
alimentaire, ne doit pas se faire aux dépens d’écosystèmes naturels de grande valeur,
compte tenu aussi des services écosystémiques. Divers mécanismes sont en cours
d’élaboration pour protéger les terres en question, par exemple en leur donnant une valeur
économique, ou en recourant à un zonage agroécologique comme il se pratique
actuellement dans l’Amazonie brésilienne. Restreindre les nouveaux champs à des terres
dégradées est une autre stratégie importante, mais de plus amples recherches sur les coûts
et avantages environnementaux potentiels sont nécessaires.
Des directives complètes d’aménagement du territoire, qui prennent en compte l’agriculture,
l’exploitation forestière, les implantations/infrastructures/mines et la préservation de la nature
sont indispensables aux niveaux régional, national et international pour une utilisation
durable des ressources. Les pays doivent pouvoir contrôler l’affectation actuelle et potentielle
de leurs terres, en prenant en compte les impacts de la consommation nationale des
ressources sur leur environnement et, au besoin, sur l’environnement mondial (notamment
les changements induits d’affectation des terres au niveau mondial et les émissions de GES
correspondantes).
Soutenir une utilisation plus efficace de la biomasse
À l’avenir, des biocarburants avancés, comme les biocarburants cellulosiques dérivés des
résidus de scieries, de paille ou de coques de maïs, pourront améliorer le rendement des
ressources pour les biocarburants. Toutefois de nouvelles recherches sont nécessaires pour
XIX
évaluer le potentiel réel de ces filières, leurs impacts environnementaux et leurs besoins en
terres.
Puisque l’utilisation en applications stationnaires des biocarburants pour la production de
chaleur et d’électricité et la cogénération est généralement plus efficiente que l’utilisation
pour le transport, des mesures pourraient être mises en œuvre pour soutenir de façon
préférentielle ces applications. Le microfinancement est à cet égard une approche souvent
employée dans les pays en développement et la tarification incitative dans le cadre de
l’obligation d’achat par les fournisseurs d’électricité est utilisée de manière extensive dans
certains pays développés. Les conséquences possibles sur l’environnement mondial du
développement de l’utilisation en applications stationnaires, notamment la demande
croissante de produits forestiers à usage énergétique, doivent faire l’objet de recherches plus
approfondies.
Dans plusieurs pays, des politiques ont été mises en place pour promouvoir le recyclage et
l’efficacité énergétique de la gestion des déchets. On peut citer à cet égard les tarifications
incitatives visant à favoriser l’entrée sur le marché d’une électricité produite à partir de
déchets ou de résidus, ou bien les mesures orientées vers le marché, comme la « tarification
verte ». Étant donné que les critères appliqués pour déterminer ce qui est « vert » sont
parfois définis de façon assez vague, de telles politiques doivent être fondées sur une
stratégie biomasse complète, qui prennent en compte l’utilisation de la biomasse non
alimentaire à la fois pour la production d’énergie et pour la production de matériaux.
Augmenter le rendement de l’énergie et des matériaux dans les transports, l’industrie et les
foyers
Les ressources globales ne permettent pas de passer simplement des ressources fossiles à
la biomasse, tout en maintenant les modes actuels de consommation. Le niveau de
consommation doit en fait être sensiblement réduit, pour que les biocarburants puissent se
substituer aux carburants fossiles dans des proportions utiles. Dans cette optique, il faudra
augmenter sensiblement le rendement des ressources en termes de services fournis par
unité de matières premières, d’énergie et de terre mobilisée. Plusieurs pays développés,
pays en développement et organisations internationales ont ainsi formulé des objectifs pour
accroître la productivité des ressources (Facteur X).
Concevoir un cadre politique en mettant en place des incitations pour une utilisation plus
productive des ressources pourrait se révéler plus efficace et efficient que la régulation et
l’aide à des technologies spécifiques. Par exemple, des instruments économiques, comme
les taxes sur les carburants pour les transports, ont réduit la consommation globale de
carburants et les émissions de GES dans certains pays.
Les pays en développement doivent faire face au défi qui consiste à trouver le bon équilibre
entre l’augmentation de leur approvisionnement énergétique et l’amélioration de l’accès à
l’énergie, d’une part, et les incidences environnementales croissantes, de l’autre.
L’amélioration du rendement de l’énergie et des matériaux devrait permettre de se
rapprocher de cet équilibre. Par exemple, la Chine s’est fixée un objectif ambitieux
d’amélioration de 20 % de sa productivité énergétique entre 2005 et 2010, grâce à la
réduction de l’intensité énergétique.
L’étude des différentes options doit aller au-delà des carburants de remplacement.
L’industrie automobile est confrontée à la nécessité de réduire spectaculairement la
consommation de carburant des flottes de véhicules qu’elle produit. Certains pays ont fixé
des normes en ce sens. D’ailleurs la réduction de la consommation de carburant et des
émissions de GES des véhicules automobiles est également dans l’intérêt du secteur. Une
action concertée ferait basculer plus rapidement le développement mondial dans le sens de
la durabilité. Dans cette optique, une étape décisive dans les années à venir pourrait être un
engagement volontaire total de la part des constructeurs automobiles de réduire
sensiblement les émissions de GES et les besoins en ressources de leurs produits au cours
des années à venir.
XX
Diverses stratégies et mesures peuvent donc être utilisées dans le cadre des politiques
destinées à contribuer efficacement à une utilisation plus efficiente et durable de la biomasse
et des autres ressources.
XXI
1. Introduction
Les changements climatiques, de même que la demande croissante d’énergie, l’instabilité
des prix du pétrole et les pénuries d’énergie, ont conduit à rechercher des sources d’énergie
de remplacement efficaces économiquement, équitables socialement et rationnelles du point
de vue de l’environnement. Une option ayant suscité un intérêt énorme de la part des
secteurs public et privé est celle des biocarburants. Les agriculteurs souhaitent disposer de
revenus supplémentaires et les biocarburants offrent sans doute le potentiel de promouvoir
le développement rural et de faciliter l’accès à l’énergie dans les pays pauvres. Solution de
remplacement « facilement disponible », les biocarburants permettent de ne pas modifier les
pratiques dans le secteur des transports. Encouragés par les recherches indiquant que les
biocarburants pourraient fournir un volume important d’énergie tout en atténuant les
changements climatiques, les pouvoirs publics ont soutenu leur production et leur utilisation
dans nombre de pays. Le secteur industriel a investi massivement dans le développement
de la production et des technologies.
Cependant, on s’inquiète de plus en plus des conséquences négatives de la production de la
biomasse nécessaire aux biocarburants. Les biocarburants actuels sont souvent issus de
matières premières végétales qui servent aussi pour l’alimentation. Il y a donc un risque de
conflit d’intérêt entre produits alimentaires et carburants, qui n’est pas sans conséquences
sur les prix alimentaires. Un autre risque identifié est l’expansion de la production des
matières premières destinées aux biocarburants dans des écosystèmes d’une grande valeur,
abritant une abondante biodiversité et fournissant des services indispensables à nos
économies et à la vie humaine. Par ailleurs, du fait des modifications dans l’affectation des
sols induites par l’expansion de l’agriculture, les effets sur l’atténuation des changements
climatiques pourraient en fait n’être pas aussi positifs qu’escomptés.
Face à ces problèmes, plusieurs initiatives ont été engagées par les gouvernements, les
acteurs industriels et la société civile pour mettre au point des critères de production durable
des biocarburants (voir encadré A.1 et A.2 dans l’annexe). Les pays ont commencé à fixer
des normes minimales pour les biocarburants afin de garantir des avantages nets du point
de vue de l’atténuation des changements climatiques et d’éviter les effets secondaires des
modifications de l’utilisation des sols. Cependant, ces approches se situent au niveau des
produits ou des projets et ne sont donc pas nécessairement suffisantes pour éviter le
déplacement de la production de matières premières et le transfert des problèmes vers
d’autres zones. La question demeure de savoir si une expansion significative de la
production de biocarburants ne pourrait pas en fait aller à l’encontre du but recherché.
Le Groupe de travail sur les biocarburants du Groupe international d’experts sur la gestion
durable des ressources s’emploie à améliorer la base analytique de la prise de décision en
faveur de la production et de l’utilisation durables de la biomasse à des fins énergétiques
(biocarburants) aux niveaux international, régional et national.
En appliquant une approche systémique complète, l’analyse présentée ici couvre les effets
globaux de l’utilisation de la biomasse pour l’alimentation, les fibres et les carburants, en
particulier l’utilisation de la terre et de l’eau et les incidences environnementales
correspondantes, comme les émissions de gaz à effet de serre, la perte de biodiversité et la
pollution par les substances nutritives. L’accent est mis sur les effets environnementaux de
la « bioénergie moderne » ou des biocarburants, mais les aspects économiques et les
préoccupations sociales sont aussi examinés, notamment les effets secondaires pertinents
et les synergies potentielles. Le rapport ne couvre pas la biomasse non transformée
traditionnelle, comme le bois de chauffe, mais traite des résidus agricoles, des déchets de
produits forestiers et des déchets municipaux qui peuvent être utilisés pour produire de
l’électricité et de la chaleur pour les ménages et les opérations industrielles. Il donne une vue
d’ensemble des principaux problèmes et perspectives relatifs à la production et à l’utilisation
durables des biocarburants modernes. Il fait la synthèse des nombreux ouvrages disponibles
à la fin de 2008 ainsi que de quelques articles plus récents présentant un intérêt particulier.
L’objectif n’a pas été d’arriver à des conclusions définitives, car les recherches dans le
Ne pas diffuser ou citer - 1
domaine des biocarburants se développent rapidement, en particulier en ce qui concerne les
biocarburants plus avancés. Le présent rapport couvre essentiellement les carburants de
première génération, sauf indication contraire. Ce parti pris s’explique uniquement par les
ouvrages disponibles lors de la période examinée et n’implique pas que les biocarburants
plus avancés ne doivent pas faire l’objet d’une analyse de même ampleur pour déterminer
les risques et avantages potentiels.
L’optimisation de la production de biocarburants ne suffira pas à assurer la réalisation de
progrès à l’avenir. Une approche intégrée de la fourniture à la fois des matériaux et de
l’énergie nécessaires à une amélioration des services fournis aux ménages et à l’industrie
ouvre un champ plus large de possibles et permettra des choix de meilleure qualité pour
accroître la durabilité de l’utilisation des ressources. L’amélioration des technologies
systémiques accroîtra l’efficacité globale des ressources, alors que des instruments de
gestion plus efficaces devraient permettre d’adapter la demande de biocarburants compte
tenu des préoccupations de durabilité.
Ne pas diffuser ou citer - 2
2. Types de biocarburants
Les « biocarburants » sont des matériaux combustibles directement ou indirectement dérivés
de la biomasse et communément produits à partir de plantes, d’animaux et de
micro-organismes, mais aussi à partir de déchets organiques. Les biocarburants peuvent
être solides, liquides ou gazeux et comprendre tous les types de biomasse et de produits
dérivés utilisés à des fins énergétiques.2. Cette « bioénergie » est l’une des énergies dites
renouvelables. Outre l’utilisation traditionnelle de la bioénergie3, la « bioénergie moderne »
comprend les biocarburants pour les transports et la biomasse transformée pour la
production de chaleur et d’électricité.
Les biocarburants pour les transports sont généralement classés en fonction de leur
disponibilité actuelle ou future en tant que carburants de première, deuxième ou troisième
génération (OCDE/AIE 2008). Les carburants de deuxième et troisième générations sont
aussi appelés biocarburants « avancés ». Le PNUE (2008) souligne que cette différenciation
n’est pas toujours évidente en raison des chevauchements entre les matières premières et
les technologies de transformation ainsi que des incertitudes concernant les incidences
environnementales. Des termes comme carburants « de génération supérieure » ou « plus
avancés » donnent l’idée d’une supériorité; or, la supériorité en termes de durabilité n’est pas
une donnée et doit être évaluée de manière aussi critique pour tous les types de
biocarburants.
Les biocarburants de première génération sont produits commercialement en utilisant des
technologies conventionnelles (tableau 2.1). Les matières premières de base sont les
semences, les graines ou l’ensemble des plantes venant de cultures comme le maïs, la
canne à sucre, le soja, le blé, les graines de tournesol ou l’huile de palme. Ces plantes ont
été initialement sélectionnées pour servir à l’alimentation humaine ou animale et la plupart
sont encore essentiellement utilisées pour nourrir les populations. Les biocarburants de
première génération les plus courants sont le bioéthanol (qui représente actuellement plus
de 80 % de la production de biocarburants liquides), suivi du biodiesel, de l’huile végétale et
du biogaz.
Les biocarburants de deuxième génération peuvent être produits à partir de diverses
sources non alimentaires. Il s’agit notamment de la biomasse contenue dans les déchets, les
résidus du blé et du maïs, le bois et les nouvelles cultures énergétiques (par exemple, le
miscanthus). Les carburants de deuxième génération sont produits par des procédés comme
le BtL (Biomas to Liquid – production de biocarburants de synthèse issus de la biomasse), la
conversion thermochimique (essentiellement pour produire du biodiesel) ou la fermentation
(par exemple pour produire de l’éthanol cellulosique). Un grand nombre de biocarburants de
deuxième génération sont en cours de développement, comme le biohydrogène, le
biométhanol, le DMF, le Bio-DME, le diesel Fischer-Tropsch, le diesel biohydrogène et les
alcools mixtes.
Les biocarburants produits à partir de microalgues, ou « algocarburants », sont considérés
comme les biocarburants de troisième génération (OCDE/AIE 2008). Les algues sont des
matières premières issues de cultures aquatiques et sont utilisées pour la production de
triglycérides (à partir de l’huile d’algue) servant à la fabrication de biodiesel. La technique de
transformation est fondamentalement la même que celle utilisée pour le biodiesel produit à
partir de matières premières de deuxième génération.
Parmi les autres biocarburants de troisième génération figurent les alcools, comme le
biopropanol ou le biobutanol, qui, compte tenu du manque d’expérience de leur production,
ne devraient généralement pas être présents sur le marché des carburants avant 2050
(OCDE/AIE 2008), encore que l’augmentation des investissements puisse accélérer leur
2
Y compris le chauffage/refroidissement, l’énergie de procédé pour la cuisine, l’électricité et les transports.
La biomasse traditionnelle est la biomasse non transformée, notamment les déchets agricoles, les déchets des
produits forestiers, le bois de feu collecté et les déjections animales, qui est brûlée dans des poêles et des
fourneaux pour produire l’énergie thermique nécessaire à la cuisine, au chauffage et aux traitements agricoles et
industriels, généralement dans les zones rurales.
3
Ne pas diffuser ou citer - 3
développement. Les mêmes matières premières que pour l’éthanol de première génération
peuvent être utilisées, mais avec une technologie plus sophistiquée. Le propanol peut être
obtenu à partir d’un procédé chimique, à savoir la déshydratation suivie de l’hydrogénation.
En tant que carburant pour les transports, le butanol a des propriétés plus proches de
l’essence que le bioéthanol.
Tableau 2.1 : Types de biocarburants – vue d’ensemble des technologies de base, des
principales matières premières et de quelques coproduits
Biocarburant
Technologie de base
Matières premières
Co-produits
Biocarburants solides*)
Utilisation traditionnelle de la
biomasse sèche comme source
d’énergie
Bois de feu, bouses sèches
Biocarburants de première génération
Huiles végétales**)
1. En tant que carburant pour les
transports : adaptation des
moteurs pour l’utilisation d’huiles
végétales; ou modification des
huiles végétales pour leur
utilisation dans les moteurs
conventionnels
1. Huile de colza, tournesol et
autres oléagineux, déchets
d’huile végétale
2. Huile de colza, huile de
palme, jatropha et autres
oléagineux
Tourteaux pour
l’alimentation animale
- Europe : colza, tournesol, soja
- Tourteaux pour
l’alimentation animale;
2. Pour la production d’électricité
et de chaleur dans des centrales
de cogénération décentralisées
Biodiesel
Transestérification d’huiles et de
matières grasses pour produire
des esters méthyliques d’acides
gras utilisés comme carburants
pour les transports
- États-Unis : soja, tournesol
- Canada : soja, colza (Canola)
- Amérique du Sud et centrale :
soja, palmier, jatropha, castor
- Afrique : palmier, soja,
tornesol, jatropha
- Glycérine;
- Tourteuax utilisés
dans certains moulins
de presse d’huile de
palmier pour la
récupération d’énergie
- Asie : palmier, soja, colza,
tournesol, jatropha
Bioéthanol
Fermentation (sucre); hydrolyse
et fermentation (amidon);
utilisation en tant que carburant
pour les transports
- États-Unis : maïs
- Brésil : canne à sucre
- autres pays d’Amérique
centrale et du Sud : canne à
sucre, manioc
- Europe : céréales, betteraves
à sucre
- Canada : maïs, céréales
- Maïs et céréales
utilisés pour
l’alimentation animale
sous forme de DDGS
(drêches sèches de
distilleries avec
solubles).
- Canne à sucre de
récupération
- Asie : canne à sucre, manioc
- Afrique : canne à sucre, maïs
Biogaz (CH4, CO2, H2)
Fermentation de la biomasse
pour utilisation soit dans des
systèmes décentralisés, soit par
injection dans le réseau de
pipelines servant au transport du
gaz (sous forme de biométhane
purifié);
Cultures énergétiques (par
exemple, maïs, miscanthus,
sylviculture à courte rotation,
systèmes de polycultures);
déchets biodégradables,
provenant notamment d’eaux
usées animales
Résidus utilisés
comme engrais
(recyclage des
substances nutritives)
1. Pour la production d’électricité
et de chaleur dans des centrales
de cogénération
2. En tant que carburant pour les
transports : soit sous forme de
biogaz pur soit en mélange avec
du gaz naturel
Ne pas diffuser ou citer - 4
Biocarburants solides
Bois, résidus de gazon, panic
érigé; graines; charbon;
déchets domestiques; et
bouses sèches
1. Densification de la biomasse
par torréfaction ou carbonisation
(charbon)
2. Résidus et déchets pour la
production d’électricité et de
chaleur (par exemple déchets
industriels utilisés pour la
cogénération)
Biocarburants de deuxième génération
Bioéthanol
Conversion de la biomasse
cellulosique en plusieurs étapes,
notamment l’hydrolyse et
finalement la fermentation pour
produire du bioéthanol
Biomasse lignocellulosique
comme les tiges de blé, les
cannes de maïs et le bois;
cultures énergétiques ou
plantes dédiées (par exemple,
miscanthus); bagasse de canne
à sucre
Biodiesel
La gazéification de la biomasse
peu humide (<20 % de teneur en
eau) permet d’obtenir du
« syngaz » (avec CO, H2, CH4,
hydrocarbures) à partir duquel
sont dérivés des combustibles
liquides et des produits chimiques
de base
Biomasse cellulosique, comme
le bois, la paille et les matières
premières secondaires, comme
les déchets de plastique
et plusieurs biocarburants
sur mesure comme le
biohydrogène,
biométhanol, le DMF***), le
Bio-DME****), les alcools
mixtes
La synthèse FischerTropsch peut être
utilisée pour produire
diverses matières
premières pour
l’industrie chimique
(pas seulement pour
les carburants mais
aussi pour les
plastiques)
Biocarburants de troisième génération
Biodiesel, carburants pour
l’aviation, bioéthanol
Biobutanol
Bioréacteurs pour la
production d’éthanol (cette
production peut être reliée à
la séquestration du dioxyde
de carbone dans les
centrales électriques)
Macroalgues marines et
microalgues dans les
bassins ou les bioréacteurs
Aliments pour animaux à
haute teneur en protéines,
biopolymères, engrais
agricoles
Transestérification et
pyrolyse pour le biodiesel;
autres technologies en cours
de développement
*)
L’utilisation traditionnelle de la biomasse fait ici l’objet d’une analyse complète.
Connue aussi sous le nom d’huile végétale pure. En Allemagne, il est courant dans le secteur agricole d’utiliser directement
l’huile végétale comme carburant dans les véhicules. En 2007, environ 838 000 tonnes, esentiellement d’huile de colza, ont été
ainsi utilisées, ce qui représentait 1,4 % de la consommation totale de carburants dans les transports.
***)
2,5-Diméthylfurane.
****)
Diméthyléther
Source : tableau établi par les auteurs d’après différentes sources.
**)
Ne pas diffuser ou citer - 5
3. Principaux facteurs et tendances
Le présent chapitre sera consacré aux tendances et facteurs intéressant expressément les
biocarburants, tout en reconnaissant l’importance des nombreuses autres formes d’énergie,
non renouvelables et renouvelables.
Un facteur important au regard de l’offre future de biomasse issue des terres agricoles sera
l’évolution des rendements, compte tenu notamment des changements climatiques observés
aux niveaux mondial et régional. L’évolution de la demande alimentaire mondiale, compte
tenu de la modification des modes de consommation dans le sens d’une augmentation de la
part des aliments d’origine animale, déterminera aussi les besoins en terres agricoles.
3.1. Utilisations actuelles, prévues et potentielles des biocarburants
La biomasse « moderne » ne représente à l’heure actuelle qu’une part négligeable de la
consommation totale d’énergie au niveau mondial. Par exemple, les biocarburants de
première génération pour les transports n’ont couvert que 0,3 % de la consommation
mondiale d’énergie finale (CMEF) en 2006 et 1,8 % de la consommation totale de carburants
dans les transports en 2007 (OCDE/FAO 2008).
La biomasse traditionnelle a couvert environ 13 % de la demande mondiale d’énergie finale
en 2006, soit la part la plus importante parmi les énergies renouvelables, qui ont représenté
ensemble 18 % (graphique 3.1). La contribution des énergies renouvelables à la production
d’électricité s’est située à 0,8 % de la demande mondiale d’énergie finale, mais on ne
connaît pas la part de la biomasse dans ce pourcentage. Il en va de même pour l’eau
chaude/chauffage, qui sont entrés pour 1,3 % dans la CMEF.
Graphique 3.1 : Part des énergies renouvelables dans la consommation mondiale
d’énergie finale (CMEF) en 2006
Source : REN21 2008
3.1.1. Biomasse pour l’électricité et la chaleur
Dans les pays en développement, plus de 500 millions de ménages utilisent encore la
biomasse traditionnelle pour cuisiner et se chauffer. Cependant, déjà 25 millions de
ménages cuisinent et s’éclairent au biogaz (qui remplace le kérosène et les autres
combustibles utilisés pour la cuisson) et un nombre croissant de petites industries, y compris
dans l’industrie agroalimentaire, tirent leur chaleur de procédé et leur puissance motrice de
méthaniseurs à petite échelle.
Ne pas diffuser ou citer - 6
La contribution de la biomasse a la capacité électrique mondiale totale de 4 300 GW a été de
1 % en 2006. Sur la capacité totale que représentent actuellement les énergies
renouvelables au niveau mondial dans la production d’électricité (non compris les grandes
centrales électriques), la part de la biomasse était de 22 % (tableau 3.1). La part de la
biomasse mondiale utilisée par les pays en développement pour la production d’électricité
était d’environ 50 %, plus de deux fois la part de l’UE-25 et près de trois fois celle des
États-Unis (graphique 3.2). Pour ce qui est du secteur de l’eau chaude et du chauffage, la
biomasse traditionnelle est encore l’énergie renouvelable la plus utilisée au niveau mondial.
La biomasse est de plus en plus utilisée à la fois pour l’électricité et le chauffage,, avec une
progression récente de son utilisation dans les pays européens, en particulier l’Allemagne,
l’Autriche, le Danemark, la Hongrie, les Pays-Bas, le Royaume-Uni et la Suède, et dans
certains pays en développement. L’utilisation de la biomasse dans les systèmes de
cogénération électricité-chaleur s’est accrue en Autriche, au Danemark, en Finlande, au
Royaume-Uni, en Suède et dans les Pays baltes et contribue de façon importante au
chauffage urbain (5 à 50 % suivant la disponibilité des ressources naturelles dans les pays).
En Europe, les deux tiers de la biomasse sont utilisés pour le chauffage.
Tableau 3.1 : Progression des énergies renouvelables au niveau mondial en 2006
et capacités existantes en fin d’année
Progression des
Capacités existantes
capacités en 2006
fin 2006
Production d’électricité (GW)
Hydroélectricité à grande échelle
12-14
770
Turbines éoliennes
15
74
Petites centrales hydroélectriques
7
73
Energie de la biomasse
s/o
45
Energie géothermique
0,2
9,5
Solaire photovoltaïque, raccordé au réseau
1,6
5,1
Solaire photovoltaïque, hors réseau
0,3
2,7
Solaire thermique à concentration
< 0,1
0,4
Énergie des océans (marées)
~0
0,3
Eau chaude/chauffage (GWth)
Chauffage par la biomasse
s/o
235
Panneaux solaires pour l’eau chaude/le
18
105
chauffage (émaillés)
Chauffage géothermique
s/o
33
Carburants pour les transports (GW)
Production d’éthanol
3,4
26
Production de biodiesel
2,2
6
Source : modifié d’après REN21 2008
Ne pas diffuser ou citer - 7
Graphique 3.2: Capacité représentée par les énergies renouvelables dans les pays
en développement, l’UE et six grands pays en 2006
Source : REN21 2008
La production de chaleur à partir des déchets agricoles (par exemple, cosses de riz, coques
de noix de coco) est courante dans les pays en développement et les petites unités
énergétiques se multiplient. L’utilisation de la bagasse (canne à sucre après l’extraction du
jus) pour la production d’électricité et de chaleur est importante dans les pays ayant une
grande industrie sucrière. Les granulés de bois constitués par les résidus de l’entretien des
forêts et de l’industrie de transformation du bois occupent une place de plus en plus
importante : environ 800 000 foyers des États-Unis les utilisent actuellement4, alors que
6 millions de tonnes ont été consommées en Europe en 2005, environ la moitié pour le
chauffage résidentiel et la moitié pour la production d’électricité (souvent dans de petites
centrales de cogénération). Les principaux pays européens utilisant ces résidus de bois sont
l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Italie, les Pays-Bas et la Suède. On ne
dispose pas d’une ventilation mondiale de la consommation de biomasse entre le chauffage
et l’électricité.
En 2007, au moins 64 pays avaient fixé un objectif national pour l’offre d’énergies
renouvelables, y compris l’ensemble des 27 pays de l’Union européenne (tableau 3.2). Outre
ces pays, plusieurs États des États-Unis et provinces du Canada ont fixé des objectifs
concernant les énergies renouvelables, bien qu’aucun de ces deux pays n’ait défini un
objectif national (les objectifs concernant les carburants pour les transports sont examinés
ci-après). Les objectifs nationaux relatifs à la part de ces énergies dans la production
d’électricité sont généralement de 5 à 30 %, mais vont globalement de 2 à 78 %. Parmi les
autres objectifs figurent les parts dans l’offre totale d’énergie primaire ou d’énergie finale, la
capacité installée spécifique ou le volume total de la production énergétique venant des
énergies renouvelables.
Les objectifs concernant les énergies renouvelables définissent rarement avec précision la
part de la biomasse parmi les autres sources, sans parler de la ventilation des différentes
utilisations de la biomasse. La Chine s’est fixée, toutefois, pour objectif de porter à 15 % au
niveau national la part des énergies renouvelables dans l’énergie primaire d’ici à 2020, y
compris 30 GW de biomasse (moins de 10 % de l’objectif total pour les énergies
renouvelables). La réalisation de cet objectif triplerait quasiment la capacité représentée par
les énergies renouvelables dans ce pays d’ici à 2020.
4
D’après le Pellet Fuels Institute, site consulté le 19 février 2009, www.pelletheat.org
Ne pas diffuser ou citer - 8
Tableau 3.2 : Part des énergies renouvelables dans l’énergie primaire et l’énergie finale
en 2006, et objectifs
Pays/Région
Monde
UE-25/EU-27
Énergie primaire (méthode de l’AIE)
Objectif futur
Part existante
(2006)
13,0 %
6,5 %
12 % d’ici à 2010
Énergie finale (méthode de la CE)
Objectif futur
Part existante
(2005-2006)
18,0 %
8,5 %
20 % d’ici à 2020
Pays de l’UE
Allemagne
Autriche
Danemark
Espagne
France
Italie
Lettonie
Lituanie
Pays-Bas
Pologne
République tchèque
Royaume-Uni
Suède
5,6 %
20,0 %
15,0 %
6,5 %
6,0 %
6,5 %
36,0 %
8,8 %
2,7 %
4,6 %
4,1 %
1,7 %
28,0 %
4 % d’ici à 2010
30 % d’ici à 2025
12,1 % d’ici à 2010
7 % d’ici à 2010
6 % d’ici à 2010
12 % d’ici à 2010
14 % d’ici à 2020
8 à 10 % d’ici à 2020
-
5,8 %
23,0 %
17,0 %
8,7 %
10,0 %
5,2 %
35,0 %
15,0 %
2,4 %
7,2 %
6,1 %
1,3 %
40,0 %
18 % d’ici à 2020
34 % d’ici à 2020
30 % d’ici à 2020
20 % d’ici à 2020
23 % d’ici à 2020
17 % d’ici à 2020
42 % d’ici à 2020
23 % d’ici à 2020
14 % d’ici à 2020
15 % d’ici à 2020
13 % d’ici à 2020
13 % d’ici à 2020
49 % d’ici à 2020
Autres pays développés/de
l’OCDE
Canada
Corée
États-Unis
Japon
Mexique
16,0 %
0,5 %
4,8 %
3,2 %
9,4 %
5 % d’ici à 2011
-
20,0 %
0,6 %
5,3 %
3,2 %
9,3 %
-
Pays en développement
Afrique du Sud
Argentine
Brésil
Chine*
Egypte
Inde
Indonésie
Jordanie
Kenya
Mali
Maroc*
Sénégal
Thaïlande*
13,0 %
8,2 %
43,0 %
8,0 %
4,2 %
31,0 %
3,0 %
1,1 %
81,0 %
4,3 %
40,0 %
4,0 %
-
-
15 % d’ici à 2020
14 % d’ici à 2020
15 % d’ici à 2025
10 % d’ici à 2020
15 % d’ici à 2020
10 % d’ici à 2010
15 % d’ici à 2025
8 % d’ici à 2011
Note : Tous les pays ayant fixé des objectifs en matière d’énergie primaire ne figurent pas dans ce tableau. Les
objectifs concernant l’énergie finale d’ici à 2020 dans les pays de l’UE, proposés en janvier 2008 par la
Commission européenne, ont été examinés et confirmés par les pays membres. Les chiffres concernant la part
existante de l’énergie finale correspondent à 2005 pour les pays de l’UE et à 2006 pour le monde et les autres
pays. L’objectif de l’UE concernant l’énergie primaire d’ici à 2010 s’applique à l’UE-25; l’objectif en matière
d’énergie finale d’ici à 2020 s’applique à l’UE-27. (*) Dans les parts existantes et les objectifs pour la Chine, le
Maroc et la Thaïlande ne figure pas la biomasse traditionnelle. Certains des pays indiqués ont aussi d’autres
types d’objectifs.
Source : REN21 2008; voir aussi AEE 2008c.
Des objectifs non concertés concernant les énergies renouvelables et les biocarburants
pourraient, faute d’une stratégie globale pour la biomasse, accroître la concurrence dans
l’utilisation de celle-ci. Les carburants pour l’électricité et les transports dépendent souvent
des mêmes matières premières, ou du moins des mêmes terres cultivables disponibles.
Certains objectifs nationaux ne pourront donc être réalisés que par une augmentation des
importations, contribuant ainsi au renforcement de la concurrence pour la biomasse au
Ne pas diffuser ou citer - 9
niveau mondial. Une stratégie globale pour la biomasse doit prendre en compte tous les
types d’utilisations, alimentaires et non alimentaires.
3.1.2. Biocarburants pour les transports
Sous l’effet essentiellement des politiques publiques, la production mondiale d’éthanol pour
alimenter en carburants le secteur des transports a triplé entre 2000 et 2007, pour passer de
17 milliards à plus de 52 milliards de litres, alors que le biodiesel a vu sa production se
multiplier par 11 (pour passer de moins de 1 milliard à près de 11 milliards de litres)
(graphique 3.3). Ensemble, ces carburants liquides ont représenté 1,8 % des carburants
utilisés au niveau mondial dans les transports, en valeur énergétique (36 Mtoe sur un total
de 2 007 Mtoe) (OCDE 2008). En Europe, on a observé une augmentation régulière de
l’utilisation des biocarburants dans les transports routiers au cours de la dernière décennie,
leur part passant de 0,1 % en 1997 à 2,6 % en 2007 (AEE 2008 a,b).
Graphique 3.3 : Production mondiale de bioéthanol et de biodiesel, 1975 à 2007
Source : Howarth et al. 2009b
Le bioéthanol et le biodiesel occupent une place dominante dans la consommation actuelle
de biocarburants pour les transports à l’échelle mondiale, alors que l’utilisation pour les
transports des autres biocarburants, comme le biogaz et l’huile de palme pure, semble être
limitée à des cas pilotes régionaux et locaux et que les biocarburants de deuxième
génération sont encore en phase de développement. Des investissements commerciaux
commencent d’être réalisés dans les installations de production de biocarburants avancés
(deuxième génération) en Allemagne, au Canada, aux États-Unis, en Finlande, au Japon,
aux Pays-Bas et en Suède (REN21 2008; AEE 2008a,b).
D’après une estimation récente pour 2008 de l’OCDE/FAO (2008), la production d’éthanol a
atteint 64,5 milliards de litres et celle de biodiesel 11,8 milliards de litres, soit 22 % de plus
qu’en 2007 (en valeur énergétique). De 2005 à 2007 (moyenne) à 2008, la part de l’éthanol
dans la consommation mondiale de carburants de type essence est passée de 3,78 % à
5,46 % et celle du biodiesel dans la consommation mondiale de carburants de type diesel de
0,93 % à 1,5 % (OCDE/FAO 2008), soit une part totale des biocarburants de 1,8 % dans le
total des carburants utilisés pour les transports en 2007.
Les principaux pays producteurs de biocarburants pour les transports sont les États-Unis, le
Brésil et l’Union européenne (graphique 3.4). Les États-Unis ont produit essentiellement de
l’éthanol à partir du maïs, le Brésil de l’éthanol à partir de la canne à sucre et l’Union
européenne du biodiesel à partir du colza.
Ne pas diffuser ou citer - 10
Graphique 3.4 : Répartition de la production mondiale de biocarburants liquides en 2007
U.E.
15 %
États-Unis
43 %
Brésil
32 %
Autres
10 %
Source : Howarth & Bringezu 2009b
Ces dernières années, la production a sensiblement augmenté aux États-Unis, au Brésil,
dans l’Union européenne, au Canada et en Chine. Les États-Unis sont devenus le principal
producteur d’éthanol-carburant en 2006, produisant plus de 18 milliards de litres. Malgré
tout, leurs importations d’éthanol ont été multipliées par six. Leur production d’éthanol devrait
s’accroître encore et atteindre 38 milliards de litres en 2008, soit une hausse de 43 % par
rapport à 2007 et plus de la moitié (58 %) de la production mondiale (OCDE/FAO 2008).
La production d’éthanol du Brésil a atteint 22,5 milliards de litres en 20085, soit 29 % du total
mondial (OCDE/FAO 2008). Toutes les stations service au Brésil vendent à la fois de
l’éthanol pur et un mélange composé de 25 % d’éthanol et de 75 % d’essence. En 1984,
l’automobile moyenne vendue au Brésil ne fonctionnait qu’à l’éthanol (hydraté). Puis le
marché de l’éthanol s’est effondré et les automobiles fonctionnant seulement à l’essence ont
dominé le marché. Aujourd’hui, quelque 90 % de l’ensemble des ventes d’automobiles au
Brésil concernent des véhicules multicarburants, c’est-à-dire des véhicules pouvant utiliser
les deux carburants et exigeant de l’éthanol anhydre, contribuant à environ la moitié de la
demande d’étanol-carburant. La demande de biocarburants est revenue à des niveaux
semblables à ceux atteints en 1983.
La production de biodiesel devrait se situer à environ 12 milliards de litres au niveau mondial
en 2008, soit 20 % de hausse par rapport à 2007 (OCDE/FAO 2008). La moitié de cette
production continue de venir de l’UE-27, en particulier de l’Allemagne. La production s’est
aussi accrue de 2007 à 2008 aux États-Unis, en Australie, au Brésil, en Indonésie et en
Malaisie, mais le niveau de départ était bas et le niveau actuel reste très faible. En Europe,
grâce aux nouvelles mesures mises en oeuvre, le biodiesel a été mieux accepté et a occupé
une part plus importante du marché. La production de biodiesel s’est aussi accrue en
Malaisie, en Indonésie, à Singapour, en Chine, en Argentine, au Brésil, en Roumanie et en
Serbie. L’objectif de la Malaisie est de s’emparer de 10 % du marché mondial du biodiesel
d’ici à 2010 grâce à ses plantations de palmiers à huile. L’Indonésie envisage aussi
d’étendre ses plantations de palmiers à huile de 1,5 Mha d’ici à 2008, pour atteindre un total
de 7 Mha, dans le cadre d’un programme d’augmentation de la production de biocarburants,
qui prévoit des subventions de 100 millions de dollars pour l’huile de palme et d’autres
carburants tirés du soja et du maïs.
5
Les données concernant la région du Nord-Est sont encore préliminaires pour la campagne agricole 2007/2008.
Elles sont fournies par l’Association brésilienne de l’industrie de la canne à sucre (UNICA) et le
Ministère
de
l’agriculture,
de
l’élevage
et
de
l’approvisionnement
alimentaire
(MAPA)
(http://english.unica.com.br/dadosCotacao/estatistica/).
Ne pas diffuser ou citer - 11
De nouvelles capacités de production de biodiesel ont été mises en place partout en Europe,
représentant près de 7 milliards de litres par an à la fin de 2006. Parmi les pays en
développement, l’Argentine avait une capacité de production de 0,7 milliard de litres en
2007, exportant plus de la moitié de sa production nationale. Il était prévu que cette capacité
double d’ici à 2008. Le Brésil devrait avoir une capacité de production de biodiesel de
760 millions de litres en 2008, essentiellement pour la consommation intérieure. Des plans
concernant la mise en place de nouvelles installations de production de biodiesel et/ou
l’expansion des plantations de palmiers à huile et de jatropha ont été annoncés dans
plusieurs pays en 2006/2007.
La crise économique récente a conduit à une baisse des prix du pétrole et a réduit la
demande de biocarburants de première génération, ce qui a affecté les diverses installations
de production. Par exemple, nombre des installations de production de biodiesel en
Argentine ne fonctionnaient pas au début de 2009. On peut supposer que les tendances
antérieures réapparaîtront avec la reprise de l’économie mondiale.
D’importants investissements commerciaux dans les biocarburants de deuxième génération
ont commencé d’être réalisés en 2006/2007 dans nombre de pays, comme le Canada, les
États-Unis, le Japon et l’UE (REN21 2008). La première usine commerciale de
transformation du bois en éthanol, exploitée par BioEthanol Japan Kansai Co., est devenue
opérationnelle à Osaka en 2007, avec une capacité de 1,4 million de litres/an. Aux
États-Unis, la première installation commerciale d’éthanol cellulosique convertissant des
déchets de bois en un carburant renouvelable a commencé à produire près d’Upton
(Wyoming) en 2008; elle est exploitée par KL Process Design Group. En Europe, l’entreprise
néerlandaise Royal Nedalco était en train de construire une installation de 200 millions de
dollars destinée à produire 200 millions de litres par an de biocarburants à partir de tiges de
blé et d’autres déchets d’ici à la fin de 2008.
Le commerce international d’éthanol et de biodiesel est resté limité jusqu’ici (OCDE 2008).
Les échanges mondiaux d’éthanol-carburant ont représenté, selon les estimations, environ
3 milliards de litres par an sur 2006/07 (le graphique 3.5 indique les échanges totaux
d’éthanol, car il est difficile de faire une distinction dans les statistiques commerciales entre
l’éthanol carburant et l’éthanol non carburant, qui sont souvent enregistrés sous les mêmes
lignes tarifaires dans les déclarations commerciales). Ce chiffre correspondait à environ 7 %
de la production mondiale de bioéthanol. Pour certains pays, comme le Brésil, le commerce
peut jouer un rôle de plus en plus important, comme en témoignent les exportations records
de 5,16 milliards de litres d’éthanol-carburant réalisées en 2008, d’après un rapport du
Ministère des mines et de l’énergie6. Les exportations internationales de biodiesel se sont
élevées en 2007 à quelque 1,3 milliard de litres (graphique 3.6), soit 12 % de la production
mondiale. On peut s’attendre à ce que le volume du commerce international de
biocarburants augmente encore, notamment parce que les objectifs fixés par les pays
consommateurs nets exigeront une augmentation des importations.
Les politiques mises en oeuvre ont stimulé la demande de biocarburants au moyen
d’objectifs et de taux d’incorporation obligatoires et ont favorisé le développement en
établissant des mécanismes de soutien (comme des subventions et des exemptions fiscales,
voir section 7.1). Des textes de loi prévoyant le mélange de biocarburants aux carburants
automobiles ont été introduits dans au moins 36 États/provinces et 17 pays au niveau
national en 2006 (tableau 3.3). La plupart de ces textes exigent le mélange de 10 à 15 %
d’éthanol à l’essence ou de 2 à 5 % de biodiesel au diesel pétrolier.
6
Voir le site http://bioenergy.checkbiotech.org/news/brazil_registers_record_high_ethanol_fuel_export
Ne pas diffuser ou citer - 12
Graphique 3.5 : Commerce international d’éthanol, 2006
Source : Établi à partir de l’OCDE 2008, d’après F.O. Licht’s (2008)
Graphique 3.6 : Commerce international de biodiesel, 2007
Source : Établi à partir de l’OCDE 2008, d’après LMC (2007)
Le Brésil a été le premier pays au niveau mondial à établir des obligations de mélange des
biocarburants, lesquelles sont en vigueur depuis 30 ans dans le cadre de son programme
« ProAlcool ». Les proportions des mélanges sont ajustées occasionnellement, mais sont
restées de l’ordre de 20 à 25 %. Toutes les stations-services doivent vendre à la fois du
gazohol (E25) et de l’éthanol pur (E100). L’obligation de mélange s’est accompagnée d’un
ensemble de mesures de soutien, y compris des obligations liées à la distribution au détail et
des avantages fiscaux pour les véhicules.
Outre les obligations de mélange, plusieurs nouveaux objectifs et programmes liés aux
biocarburants sont apparus en 2006/2007, définissant des niveaux d'utilisation des
biocarburants pour l'avenir (tableau 3.3). Aux États-Unis, une nouvelle norme sur les
carburants renouvelables implique que les biocarburants devront représenter 20 % de
l'essence utilisée pour les transports routiers d'ici à 2022.
En 2007, le Gouvernement allemand a proposé comme objectif national que la part totale
des biocarburants dans la consommation d’énergie pour les transports routiers atteigne 17 %
d’ici à 2020. En 2008, cet objectif a été ramené à 12-15 % pour des raisons techniques puis,
ultérieurement, compte tenu des préoccupations croissantes suscitées par les incidences
mondiales négatives sur le climat des biocarburants, les autorités ont décidé de réduire le
niveau de l’obligation de mélange à 6,25 % à compter de 2010. Cette décision prévoit aussi
de maintenir ce niveau jusqu’à 2014 puis de revoir l’objectif en 2011, sur la base de
nouvelles données scientifiques et de protocoles améliorés.
L’UE a adopté un nouvel objectif contraignant pour l’ensemble de ses membres, à savoir que
10 % de la consommation d’énergie dans les transports devront être couverts par des
énergies renouvelables d’ici à 2020 (UE 2009b). Divers carburants peuvent contribuer à cet
Ne pas diffuser ou citer - 13
objectif (y compris l’électricité) aussi longtemps qu’ils sont fondés sur des sources
renouvelables et seuls les carburants de remplacement qui répondent aux normes établies
en matière de réduction des émissions de GES et de limitation des incidences, notamment
sur la biodiversité, pourront être pris en compte pour déterminer la réalisation de cet objectif.
D’après la Directive, les États membres doivent promouvoir et encourager l’efficacité
énergétique et les économies d’énergie. Eu égard aux recherches récentes concernant les
incidences des biocarburants, la consommation de biocarburants produits à partir de
déchets, de résidus, de matériel cellulosique non alimentaire et de matériel lignocellulosique
est privilégiée par rapport à celle de biocarburants de première génération. Les effets nets
de l’utilisation de carburants alternatifs au lieu des biocarburants de première génération
actuellement disponibles restent à déterminer.
Tableau 3.3 : Vue d’ensemble de la consommation mondiale de biocarburants pour les
transports en 2005-2007, des obligations de mélange, des objectifs concernant la part des
biocarburants et des volumes annuels de production requis pour atteindre ces objectifs
Éthanol-carburant plus diesel en 2005-2007
Milliards de
litres
Canada
Etats-Unis
%
Mt
Obligations de mélange
PJ
Bioéthanol
0,781
21,946
1,67 %
46,86 %
0,62
17,41
17
473
Total UE
Australie
Japon
7,563
0,262
0,000
16,15 %
0,56 %
0,00 %
6,46
0,22
0,00
226
8
0
Afrique du Sud
0,000
0,00 %
0,00
0
0,002
0,001
0,004
13,657
0,00 %
0,00 %
0,01 %
29,16 %
0,00
0,00
0,00
10,80
0
0
0
290
Colombie
Pérou
0,268
0,000
0,57 %
0,00 %
0,21
0,00
6
0
Chine
1,565
3,34 %
1,24
33
E10 dans 9 provinces
E10 dans 13 régions
Ethiopie
Mozambique
Tanzanie
Brésil
Inde
0,544
1,16 %
0,45
15
Indonésie
Malaisie
Philippines
Thaïlande
0,047
0,000
0,017
0,134
0,10 %
0,00 %
0,04 %
0,29 %
0,04
0,00
0,01
0,11
2
0
0
3
Turquie
Total mondial
0,043
0,09 %
0,03
1
46,834
100,00 %
37,63
1 073
E5 d’ici à 2010
Biodiesel
20 % d’ici à 2022
Bioéthanol
Biodiesel
130 milliards de litres
d’ici à 2022
10 % d’ici à 2020
Niveau régional seulement
5 % d’ici à 2030
Mélange E8-E10
proposé
Mélange B2-B5
proposé
E22 à E25
existant
E10 existant
E7.8 d’ici à 2010
B5 d’ici à 2008
B5 d’ici à 2010
E10 d’ici à 2011
E10 d’ici à 2007
6 milliards de litres d’ici à
2030
4,5 % de
biocarburants
B5 d’ici à 2013
2,5 milliards de litres d’ici à
2013
13 milliards de litres d’ici
à 2020
2,3 milliards de litres d’ici à
2020
B5 d’ici à 2008
B2 d’ici à 2011
Part de 3 % d’ici à
2011
E5 d’ici à 2010
B5 d’ici à 2010
B20 d’ici à 2015
République
dominicaine
Nouvelle-Zélande
Paraguay
Uruguay
Belgique
E15 d’ici à 2015
B2 d’ici à 2015
E5 d’ici à 2014
B5 d’ici à 2009
B5 d’ici à 2012
Italie
Portugal
Royaume-Uni
Part totale des
biocarburants
Volumes annuels de production requis
B2 d’ici à 2012
Argentine
Bolivie
Croatie
France
Allemagne
Objectifs en
matière de
biocarburants
5,75 % d’ici à
2010
3,4 % d’ici à 2012
E2 d’ici à 2007
B4.4 d’ici à 2007
E1
B1
E5 d’ici à 2010
B5 d’ici à 2010
5,75 % d’ici à
2010
10 % d’ici à 2015
12 à 15 % d’ici à
2020
1,45 milliard de litres
d’ici à 2020
8,3 milliards de litres d’ici à
2020
10 % d’ici à 2010
Milliards à partir de l’éthanol cellulosique
Note 1 : Les oligations de mélange et taux d’incorporation peuvent faire référence à des pourcentages fondés soit
sur le volume soit sur la valeur énergétique (ce qui n’est souvent pas clair). D’après le principal auteur du rapport
REN21 (2008), les obligations de mélange sont généralement exprimées sur la base des volumes, alors que les
objectifs en pourcentage se référent généralement à la part de la consommation énergétique dans les transports,
mais l’auteur suppose qu’il y a des exceptions et n’est pas absolument certain de ce qu’il avance (communication
personnelle par courriel de M. Martinot du 21 octobre 2008). Dans le cas du biodiesel, il faut ajouter 10 % en
volume aux pourcentages faisant référence à la valeur énergétique et dans le cas de l’éthanol il faut même
rajouter 50 % car la valeur énergétique de ces biocarburants est plus faible que celle des combustibles fossiles.
Note 2 : Pour ce qui est de l’objectif de 10 % de biocarburants fixé par l’UE pour 2020, il s’agit de couvrir avec
l’ensemble des sources d’énergies renouvelables 10 % de la consommation d’énergie dans toutes les formes de
transport (voir UE 2009b).
Source : Tableau établi par les auteurs sur la base de REN21 (2008) et OCDE/FAO (2008)
Ne pas diffuser ou citer - 14
3.1.3. Potentiel futur et utilisation prévue des biocarburants
Le potentiel des biocarburants dépend dans une large mesure de la disponibilité de terres
adaptées à la production des diverses matières premières.
Le tableau 3.4 présente une synthèse des analyses du potentiel théorique à long terme de la
biomasse disponible à l’échelle mondiale. En outre, plusieurs incertitudes sont mises en
lumière qui peuvent influer sur ce potentiel. Ces estimations sont sensibles aux hypothèses
concernant les rendements des cultures et la superficie des terres pouvant être utilisées pour
la production de biomasse à des fins énergétiques. Parmi les questions critiques, on peut
citer les suivantes :
•
•
•
•
•
Utilisations concurrentes des ressources en eau : l’irrigation peut être
indispensable à des productions économiquement viables dans les pays où
l’eau est déjà rare.
Utilisation d’engrais et techniques de contrôle des nuisibles : l’amélioration de la
gestion agricole et l’augmentation de la productivité supposent généralement un
recours accru aux engrais et des mesures appropriées de lutte contre les
nuisibles. Cela peut conduire à une aggravation de la pollution due aux
nutriments et aux biocides.
Agriculture intensive contre agriculture extensive : une agriculture plus intensive
pour produire des cultures énergétiques peut exiger une superficie moins
grande de terres cultivables que la culture extensive de matières premières à
faibles rendements, mais avec des effets opposés sur la biodiversité des
champs. Un élevage plus intensif serait aussi nécessaire pour libérer des
pâturages actuellement utilisés par le bétail.
Concurrence avec la production de produits alimentaires et d’aliments pour le
bétail. Si la demande totale s’accroît plus rapidement que les rendements,
l’agriculture pourrait faire grimper le prix des terres et des produits alimentaires
et contribuer à d’autres changements dans l’affectation des sols.
Des incertitudes sont liées aux changements climatiques, en particulier en ce
qui concerne la possibilité de nouvelles augmentations des rendements et les
risques d’événements climatiques extrêmes, qui peuvent entraîner des chocs
régionaux ou locaux au niveau des rendements.
Ces questions critiques seront examinées plus en détail dans les chapitres suivants.
Les données du tableau 3.4 sont fondées sur des études retenant des hypothèses assez
optimistes7 Dans une perspective plus réaliste, et compte tenu des limitations
environnementales, le Conseil scientifique sur l’évolution mondiale de l’environnement du
Gouvernement allemand a évalué à 40-85 EJ/a le potentiel économiquement viable et
durable de la bioénergie (cultures énergétiques et déchets/résidus) au niveau mondial d’ici
au milieu du siècle (WBGU 2008).
Dans un scénario de référence à court et à moyen terme, l’AIE (2007a) s’attend à une
contribution assez modérée de la biomasse et des déchets : 56 EJ/a en 2015 et 68 EJ/a en
2030 (tableau 3.5). La part de la biomasse et des déchets dans l’offre mondiale totale
d’énergie primaire tombera de 10 % en 2005 à 9 % en 2030. La part des biocarburants dans
les transports passera de 0,8 EJ en 2005 à 2,4 EJ en 2015 et 4,3 EJ en 2030, soit une
augmentation de leur contribution pouvant aller jusqu’à 0,9 % en 2030 de la consommation
mondiale totale d’énergie.
7
Certaines des hypothèses sous-jacentes sont très controversées. On notera que Field et al. (2008) soulignent
que Hoogwijk et al. partent de l’hypothèse que la production alimentaire à l’avenir sera de 50 % supérieure au
niveau pouvant théoriquement être obtenu avec l’agriculture pluviale.
Ne pas diffuser ou citer - 15
Tableau 3.4 : Vue d’ensemble des estimations par l’AIE du potentiel mondial de la
biomasse énergétique (EJ par an) jusqu’en 2050 et quelques hypothèses clés
Catégorie de
biomasse
Potentiel énergétique
de la biomasse
jusqu’en 2050
Principales hypothèses et remarques
Cultures
énergétiques
sur les terres
agricoles
actuelles
Excédent potentiel des superficies cultivables : 0 à 4 Gha (moyenne : 1 à
2 Gha). Un large excédent suppose des adaptations structurelles en faveur de
systèmes de production agricole plus efficaces. Si ce n’est pas possible, le
potentiel de la bioénergie pourrait être réduit à zéro. En moyenne, des
rendements plus élevés sont probables en raison de la meilleure qualité des
sols : on part de l’hypothèse de 8 à 12 tonnes séches/hectare/an.
0 à 700 EJ
(développement plus
moyen : 100-300 EJ)
Production de
biomasse sur
les terres
marginales
A l’échelle mondiale, des terres d’une superficie maximale de 1,7 Gha
pourraient être impliquées. Faible productivité de 2 à 5 tonnes
sèches/hectare/an.* Les résultats nets pourraient être faibles en raison d’une
mauvaise gestion économique ou de la concurrence avec la production
alimentaire.
Résidus de
l’agriculture
Le potentiel dépend des rapports rendement-produit et de la superficie totale
des terres agricoles ainsi que du type de système de production. Les systèmes
de production extensive exigent une réutilisation des résidus pour préserver la
fertilité des sols. Des systèmes intensifs permettent des taux plus élevés
d’utilisation des résidus.
15 à 70 EJ
Résidus
forestiers
Le potentiel énergétique durable des forêts mondiales n’est pas connu –
certaines forêts naturelles sont protégées. Faible valeur : compte tenu des
limitations concernant la logistique et les normes strictes applicables en matière
d’enlèvement du matériel forestier. Haute valeur : potentiel technique. Dans les
chiffres sont compris les résidus de traitement du bois.
30 à 150 EJ
Déjections
animales
Utilisation de déjections animales séchées. Faible estimation fondée sur
l’utilisation mondiale actuelle. Forte estimation : potentiel technique. L’utilisation
(la collecte) à long terme est incertaine.
15 à 55 EJ
Déchets
organiques
Estimation sur la base des valeurs figurant dans les ouvrages. Fortement
tributaire du développement économique, de la consommation et de l’utilisation
des biomatériaux. Dans les chiffres entrent la fraction organique des déchets
solides municipaux et des déchets de bois. Des valeurs plus élevées sont
possibles grâce à une utilisation plus intensive des biomatériaux.
5 à 50 EJ
Potentiel
combiné
Scénario plus pessimiste : pas de terres disponibles pour les cultures
énergétiques ; utilisation des seuls résidus. Scénario plus optimiste : agriculture
intensive concentrée sur les sols de meilleure qualité. Entre parenthèses :
potentiel moyen dans un monde visant un déploiement à grande échelle de la
bioénergie.
40 à 1 100 EJ
(200 à 400 EJ)
< 60 à 110 EJ
* Valeur thermique : 19 GJ/tonne de matières sèches
Sources : AIE 2007b d’après Berndes et al. 2003; Smeets et al. 2007; Hoogwijk et al. 2005.
Tableau 3.5 : Bioénergie en 2005 d’après le scénario de référence de l’AIE (2007a) à
l’horizon 2030
2005-2015
2005-2030
Offre totale d’énergie primaire – OTEP (EJ)
Biomasse et déchets (EJ)
Part de la biomasse dans l’OTEP
479
48
10,10 %
2005
601
56
9,30 %
2015
742
68
9,10 %
2030
26 %
16 %
-8 %
55 %
41 %
-9 %
Consommation totale d’énergie – CTE(EJ)
Biocarburants pour les transports (EJ)
Part de la biomasse dans la CTE
324
0,8
0,20 %
404
2,4
0,60 %
497
4,3
0,90 %
25 %
200 %
140 %
53 %
437 %
250 %
Source : AIE 2007a
Dans une analyse détaillée des biocarburants pour les transports, l’OCDE et la FAO (2008)
s’attendent à ce que l’utilisation mondiale de bioéthanol et de biodiesel enregistre un quasi
doublement entre 2005-2007 et 2017 (tableau 3.6). La majeure partie de cette augmentation
sera due à l’augmentation de l’utilisation de biocarburants aux États-Unis, dans l’UE, au
Brésil et en Chine. Mais d’autres pays non encore étudiés pourraient aussi s’orienter vers
une consommation importante de biocarburants. L’Indonésie, l’Inde, l’Australie, le Canada, la
Thaïlande, les Philippines et le Japon sont tous d’importants producteurs et consommateurs
probables dans l’avenir proche.
Ne pas diffuser ou citer - 16
L’OCDE et la FAO (2008) ont aussi évalué le rôle des matières premières dans la production
mondiale de biocarburants à l’horizon 2017 (tableau 3.7), en tenant compte des politiques en
vigueur au début de 2008 et en supposant qu’elles restent constantes sur la période jusqu’en
2017. La production totale de matières premières utilisées pour les biocarburants passerait
de 50 Mt en 2005 à 193 Mt en 2017. Dans ces conditions, 5 % de la demande mondiale
d’essence et de diesel seraient couverts avec des biocarburants absorbant 9 % de la
production mondiale de blé et de céréales secondaires plus les oléagineux et les céréales
secondaires.
Tableau 3.6 : Augmentation de l’utilisation des biocarburants entre 2005-2007 et 2008 et
prévisions jusqu’en 2017
Éthanol-carburant plus biodiesel en 2006
Afrique du Sud
Autralie
Brésil
Canada
Chine
Colombie
États-Unis
Éthiopie
Inde
Indonésie
Malaisie
Mozambique
Pérou
Philippines
Tanzanie
Thaïlande
Total UE
Turquie
Total mondial
2005-2007 à 2008
PJ
%
0
26
323 %
104
36 %
20
117 %
12
37 %
9
156 %
361
76 %
0,02
32 %
5
30 %
3
180 %
2
0,05
163 %
0,04
1
259 %
0,24
179 %
2
71 %
135
60 %
0,32
35 %
679
63 %
2005-2007 à 2017
PJ
%
8
46
582 %
435
150 %
63
371 %
98
297 %
12
206 %
759
160 %
0,83
1 240 %
20
137 %
71
4 522 %
5
0,54
1 617 %
0,04
4
1 010 %
1,44
1 085 %
26
925 %
520
231 %
0,42
47 %
2 071
193 %
Source : Tableau établi par les auteurs à partir de OCDE/FAO 2008
Tableau 3.7 : Demande mondiale et superficie consacrée aux matières premières utilisées
pour les biocarburants jusqu’en 2017, d’après les prévisions de l’OCDE/FAO (2008)
2005
Demande totale, Mt
dont biocarburants, Mt
dont biocarburants, %
Production totale, Mt
Zones cultivées, Mha
Rendement, t/ha
1 622
46
2,80 %
1 615
525
3,08
Demande totale, Mt
dont biocarburants, Mt
dont biocarburants, %
Production totale, Mt
Zones cultivées, Mha
Rendement, t/ha
96
4
4,20 %
99
145
0,68
Demande totale, Mt
dont biocarburants, Mt
dont biocarburants, %
1 718
50
2,90 %
2007
2017
2005 à 2007
Valeur
%
% par an
absolue
Blé et céréales secondaires
1 702
1 930
80
4,90 %
2,50 %
93
172
47 102,20 % 51,10 %
5,50 %
8,90 %
1 661
1 906
46
2,80 %
1,40 %
531
539
6
1,10 %
0,60 %
3,13
3,536
0,05
1,70 %
0,80 %
Oléagineux et huiles végétales
105
143
9
9,40 %
4,70 %
9
21
5 125,00 % 62,50 %
8,60 % 14,70 %
106
143
7
7,10 %
3,50 %
142
164
-3
-2,10 %
-1,00 %
0,75
0,872
0,06
9,30 %
4,70 %
Matières premières pour les biocarburants
1 807
2 073
89
5,20 %
2,60 %
102
193
52 104,00 % 52,00 %
5,60 %
9,30 %
Valeur
absolue
2007 à 2017
%
% par an
228
79
13,40 %
84,90 %
1,30 %
8,50 %
245
8
0,41
14,80 %
1,50 %
13,00 %
1,50 %
0,20 %
1,30 %
38
12
36,20 %
133,30 %
3,60 %
13,30 %
37
22
0,13
34,90 %
15,50 %
16,80 %
3,50 %
1,50 %
1,70 %
266
91
14,70 %
89,20 %
1,50 %
8,90 %
Source : Tableau établi par les auteurs sur la base de OCDE/FAO 2008
Ne pas diffuser ou citer - 17
3.2. Évolution des rendements agricoles
L’évolution future des rendements agricoles mondiaux déterminera la mesure dans laquelle
la demande de biomasse alimentaire et non alimentaire pourra être couverte à partir des
terres cultivées existantes. En outre, les prix des matières premières seront sensiblement
influencés par cette évolution.
Les données de la FAO montrent que l’augmentation relative des rendements a connu un
tassement au cours des dernières décennies (graphique 3.7; voir aussi Hazell et Wood 2008
pour les rendements céréaliers). Les données portant sur la période 1961 à 2005 font
apparaître une réduction de la progression des rendements annuels moyens en
pourcentage8 de six principales cultures (d’après Lobell et Field 2007). La diminution a été
particulièrement marquée pour le soja, culture importante pour les produits alimentaires
comme pour les aliments pour animaux et les biocarburants.
On considère généralement que les pays en développement, en particulier en Afrique, ont un
plus fort potentiel d’amélioration des rendements. Cependant, aussi bien la FAO (2006) que
l’IFPRI (2001) tablent sur une augmentation future des rendements dans les pays en
développement de 1,0 à 1,1 % par an en moyenne pour les céréales et de 1,3 % pour les
racines et tubercules (tableau 3.8).
Graphique 3.7 : Modification du taux de croissance des rendements mondiaux des cultures
en pourcentage – moyenne mobile sur 5 ans
Note : statistique-t pour les régressions : Orge: -2,61**; Maïs : -2,07**; Riz, paddy : -3,70***; Sorgho : -4,32***;
Soja : -3,06***; Blé : -5.82*** (*** et ** indiquent, respectivement, un seuil de signification de 1 et 5 %).
Source : D’après des données en ligne de FAOSTAT 2008.
Cette anticipation est conforme à celle figurant dans les Perspectives agricoles OCDE-FAO
2007 et dans OCDE/AIE (2008). Même si des estimations plus récentes de OCDE/FAO
8
En termes absolus, l’augmentation des rendements a aussi fortement fléchi pour le blé et le sorgho mais a
fluctué autour d’un niveau assez constant pour les autres cultures; note : pour des raisons mathématiques, le
taux de croissance des rendements des cultures peut diminuer lorsque les rendements absolus augmentent ou
restent constants. .
Ne pas diffuser ou citer - 18
(2008) arrivent à des augmentations annuelles moyennes des rendements un peu plus
élevées, ces taux d’augmentation seront néanmoins encore inférieurs aux taux enregistrés
par le passé au niveau mondial.
Plusieurs facteurs rendent incertaine l’estimation des rendements futurs des cultures. Parmi
eux figurent les disponibilités en eau, les changements climatiques, les restrictions
environnementales, l’évolution des marchés agricoles et les chocs négatifs au niveau des
rendements.
Les scénarios de l’IFPRI (Rosegrant et al. 2002) montrent que, dans des conditions peu
favorables dans le secteur de l’eau (scénario d’une « crise de l’eau »), les rendements
céréaliers mondiaux n’augmenteraient que de 0,9 % par an entre 1995 et 2025, contre 1,2 %
pour le scénario de référence « business as usual (BAU) » (tableau 3.8). En revanche, le
scénario favorable d’un approvisonenment en eau durable au niveau mondial conduirait à
des augmentations de 1,3 % par an entre 1995 et 2025.
Tableau 3.8 : Évolutions récentes et prévues des rendements
FAO 2006 : Agriculture mondiale : horizon 2015/2030. Rapport résumé (anglais), page 10, Rome. *
Pays en développement
Rendements
(tonnes/hectare)
1979-1981
Ensemble des céréales
1997-1999
1,9
2,6
2015
2030
3,2
3,6
Augmentation des rendements (% par an)
1979-1981 à
1997-1999
1997-1999 à
2015
1997-1999 à
2030
2015 à 2030
2,0 %
1,4 %
1,2 %
0,8 %
Ensemble des céréales
Ensemble
de la
période
1,8 %
IFPRI 2001 : Projections alimentaires mondiales 2020
Rendements
(tonnes/hectare)
1997
Augmentation des
rendements
Ensemble
de la
% par an
période
2020
Monde
Céréales
Racines et tubercules
2,7
12,96
3,38
16,82
25,2 %
29,8 %
1,1 %
1,3 %
2,31
11,78
3,07
16,12
32,9 %
36,8 %
1,4 %
1,6 %
3,38
17,23
3,97
19,75
17,5 %
14,6 %
0,8 %
0,6 %
Pays en développement
Céréales
Racines et tubercules
Pays industriels
Céréales
Racines et tubercules
Rosegrant et al. (IFPRI) 2002 : Eau et alimentation à l’horizon 2025
Monde : Rendements céréaliers
Niveau de référence 1995
t/ha
2,58
1995-2025
% par an
BAU 2005
3,48
35 %
Crise de l’eau 2025
3,26
26 %
1,2 %
0,9 %
Scénario de durabilité 2025
3,58
39 %
1,3 %
* Pour plus de précisions sur les cultures, voir tableau A8 de l’annexe de FAO 2006
Source : Tableau établi par les auteurs sur la base des différentes sources indiquées dans le tableau.
Les cultures destinées aux biocarburants font déjà l’objet d’une irrigation importante dans
nombre de régions (tableau 3.9). On s’attend que le pourcentage de cultures irriguées
augmente pour se situer entre 14 et 45 % entre 2000 et 2050, alors que le monde connaît
déjà une pénurie des ressources en eau (de Fraiture et Berndes 2009).
Ne pas diffuser ou citer - 19
Tableau 3.9 : Principales cultures utilisées pour la production de biocarburants, principaux
pays producteurs et pourcentage des zones irriguées en 2000
Cultures
Principaux pays producteurs (à la
fois pour l’alimentation et pour les
carburants)
Terres irriguées (%)
Canne à sucre
Betterave à sucre
Manioc
Maïs
Huile de palme
Colza
Soja
Brésil/Inde/Chine/Thaïlande
France/États-Unis/Allemagne/Russie
Nigéria/Brésil/Thaïlande/Indonésie
États-Unis/Chine/Brésil/Mexique
Malaisie/Indonésie/Nigéria/Thaïlande
Chine/Canada/Inde/Allemagne
États-Unis/Brésil/Argentine/Chine
14 / 80 / 28 / 64
15 / 53 / 5 / 5
0
21 / 40 / 0 /17
0
3/0/8/0
10 / 0 / 0 / 29
Note : La durée et la fréquence de l’irrigation peuvent différer entre les pays et au sein des pays : par exemple, la
canne à sucre au Brésil n’est irriguée que dans les périodes les plus critiques dans la région du centre-ouest et
un peu plus fréquemment dans la région du nord-est (au moment de la plantation et dans les principales périodes
de croissance)
Source : De Fraiture et Berndes 2009, d’après Müller 2008
Lobell et Field (2007) ont estimé que, depuis 1981, le réchauffement mondial s’est traduit par
des pertes annuelles conjuguées de production de blé, maïs et orge se chiffrant en 2002 à
40 Mt, soit 5 milliards de dollars. Les auteurs concluent que si ces incidences sont peu
importantes par rapport à la progression des rendements favorisée par les technologies
durant la même période, ces résultats montrent que l’évolution du climat a déjà une influence
négative sur les rendements des cultures au niveau mondial.
Lobell et Field (2007) supposent également que les rendements des cultures de maïs et de
sorgho diminueront face au réchauffement climatique, avec un recul moyen de 8 % pour
chaque degré celsius de hausse des températures. La réaction des cultures non alimentaires
à la hausse des températures est moins bien connue, bien qu’il ressorte d’une simulation
que les rendements de panic érigé (Panicum virgatum) dans la région des Grandes Plaines
augmenteront de 50 % avec un réchauffement de 3 à 8˚C, car cette culture souffre des
températures particulièrement froides observées actuellement. Aux tats-Unis, le panic érigé
pourrait voir sa part augmenter par rapport à la plupart des autres cultures en cas de
réchauffement climatique. Il représente une option d’adaptation potentielle pour les
agriculteurs qui cultivent actuellement du maïs ou du sorgho. Les effets de fertilisation du
dioxyde de carbone sur les cultures énergétiques comme le maïs et le panic érigé seront
probablement peu importants, car ces cultures sont relativement insensibles à
l’accroissement du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Les changements climatiques pourraient aussi conduire à une plus grande fréquence des
événements climatiques extrêmes (GIEC 2007b). La FAO (2008) conclut que les chocs sur
les rendements liés au climat expliquent une partie de l’augmentation récente des prix des
produits de base et que ces chocs pourraient devenir plus fréquents à l’avenir. Compte tenu
du très faible niveau des stocks mondiaux de céréales ces dernières années, les
conséquences de chocs supplémentaires sur les rendements pourraient être encore plus
prononcées. Les changements climatiques n’influeront sans doute que peu sur les
rendements céréaliers à l’échelle mondiale, mais ils devraient creuser l’écart entre pays
développés et pays en développement, une réduction de la capacité de production des pays
en développement semi-arides, comme l’Afrique subsaharienne qui sera la plus touchée,
allant de pair avec une augmentation des rendements dans les pays développés du Nord, en
particulier l’Amérique du Nord et la Russie (Fischer et al. 2002; Fischer et al. 2005; Parry et
al. 2004).
La croissance tendancielle des rendements détermine l’évolution à long terme des marchés
agricoles et l’aptitude de l’agriculture mondiale à s’ajuster aux changements structurels,
comme l’émergence de nouveaux facteurs importants du côté de la demande. Ainsi que l’a
souligné la FAO (2008), deux arguments opposés peuvent être présentés.
•
La croissance des rendements peut être limitée, voire devenir négative dans
certaines régions, sous l’effet des changements climatiques, ce qui pourrait
Ne pas diffuser ou citer - 20
•
éventuellement conduire à une baisse des rendements mondiaux. En outre, les
chocs sur les rendements liés au climat seront plus courants.
La croissance des rendements pourrait s’accélérer si le prix élevé des cultures
se maintient car, dans ce cas, l’investissement dans les nouvelles technologies
augmente et les producteurs sont plus nombreux à considérer comme rentable
une progression des rendements, ce qui pourrait même conduire à une forte
croissance des rendements dans les pays en développement.
Globalement, on peut conclure que l’évolution des rendements sera de plus en plus
incertaine dans les périodes à venir. Néanmoins, il semble peu probable que les forts taux
de croissance des rendements agricoles moyens observés à l’échelle mondiale ces
dernières décennies seront maintenus. Les prévisions de référence pertinentes supposent
donc à juste titre une augmentation plus modérée pour les décennies à venir.
3.3. Augmentation et modification de la demande alimentaire
Entre 1965 et 1995 environ, l’augmentation des rendements céréaliers a dépassé le taux
d’accroissement de la population humaine (graphique 3.8). Les surfaces cultivées existantes
suffisaient donc à couvrir la demande alimentaire mondiale. La population mondiale s’est
accrue de 115 % de 1960 à 2005 et la superficie agricole disponible par tête a diminué
d’environ de moitié au cours de la même période (graphique 3.9). Néanmoins, la
consommation alimentaire totale moyenne par tête a enregistré une hausse de 25 % du fait
des améliorations de l’efficacité dans l’agriculture, qui ont permis des gains de rendement
(voir section 3.2). Depuis le milieu des années 90, toutefois, les chiffres de la population se
sont accrus à peu près au même rythme que les rendements moyens mondiaux. Mais le pire
problème sans doute est que, d’après les estimations de la FAO (2008b), le nombre de
personnes souffrant de malnutrition atteignait 963 millions en 2008, soit une augmentation
de quelque 40 millions par rapport à 2007.
L’ONU (2006) prévoit que la population mondiale passera de 6,1 milliards d’êtres humains
en 2000 à environ 8,3 milliards en 2030 (soit une progression de plus 36 %). Les pays en
développement sont ceux qui contribueront le plus à cette augmentation, leur population
totale passant de 4,7 à 6,9 milliards au cours de la même période (plus 45 %). Au niveau
mondial, il est prévu qu’en moyenne la population connaisse un taux d’accroissement à peu
près identique à celui des rendements céréaliers (voir section 3.2).
Graphique 3.8 : Population mondiale et rendements céréaliers : taux de croissance sous la
forme d’une moyenne mobile sur 5 ans, 1961 à 2006
Note : statistique-t pour les régressions : Population : -28,55***; Rendements céréaliers : -5,12***
(*** correspond à un seuil de signification de 1 %).
Sources : U.S. Census Bureau; FAOSTAT en ligne pour les rendements céréaliers.
Ne pas diffuser ou citer - 21
Graphique 3.9 : Evolution de la population mondiale, des terres agricoles
et de la consommation par tête par le passé (1960 - 2005)
Sources : Statistiques démographiques en ligne; FAOSTAT en ligne
Ainsi, si les augmentations des rendements prévues ne se matérialisaient pas,
l’approvisionnement alimentaire mondial serait gravement compromis. En outre, toute
demande supplémentaire pour la production de biomasse – à des fins alimentaires et non
alimentaires – ne pourrait être couverte que par une extension des superficies cultivées au
détriment des autres utilisations des sols.
En fait, la demande s’accroît déjà. Depuis le début des années 90, les schémas mondiaux
de consommation ont commencé de se modifier dans le sens d’une plus forte consommation
de produits animaux, alors que la consommation de produits végétaux a stagné
(graphique 3.9).
Les analyses plus récentes de la FAO (2008) montrent que, de 2003–2005 à 2007, la
production de boeuf, porc, volaille, mouton et lait s’est accrue et a enregistré une croissance
bien supérieure à 10 % dans nombre de pays en développement. En revanche, la production
de viande de l’UE est restée stagnante et sa production de lait a diminué (graphique 3.10).
L’augmentation de la production de viande dans certaines régions clefs devrait se ralentir
quelque peu mais rester forte dans les pays en développement, malgré l’influence
persistante de l’augmentation des coûts des aliments pour animaux (FAO 2008).
Graphique 3.10 : Production mondiale de certains produits de l’élevage, 2003-2005 à 2010
Ne pas diffuser ou citer - 22
Note : Dans les produits de l’élevage entrent la viande de boeuf, de porc, de volaille et de mouton et le lait
* Les données pour 2010 sont des prévisions.
Source : OCDE/FAO 2008
D’ici à 2030, la consommation mondiale de viande par habitant devrait s’accroître d’environ
22 %, celle de lait et de produits laitiers de 11 % et celle d’huile végétale de 45 % par rapport
à 2000 (tableau 3.10). Cette progression, imputable à la modification des modes de
consommation observée essentiellement dans les pays en développement s’alignant sur les
modes de consommation des pays développés, implique un doublement de la demande de
ces produits en termes absolus. En outre, la consommation de céréales, racines et
tubercules, sucre et légumineux devrait s’accroître dans les pays en développement pour
passer au-dessus de la moyenne mondiale, bien que le rythme de cet accroissement sera
plus faible que celui observé pour les produits d’origine animale. Globalement, la population
mondiale devrait bénéficier en 2030 d’un apport en énergie alimentaire par habitant
supérieur d’environ 9 % à celui de 2000, mais avec une distribution inégale, le problème
persistant de la malnutrition dans un monde d’abondance restant inacceptable du point de
vue éthique.
L’augmentation prévue de la consommation de produits animaux implique que la demande
de superficies cultivées va s’accroître. D’ici à 2020, la modification des régimes alimentaires
et la demande de biocarburants devraient exiger 200 à 500 Mha de superficies cultivées
supplémentaires, même en tenant compte de l’amélioration prévue des rendements
(RFA 2008). Cette augmentation représentera 12 % à 31 % de la superficie cultivée en 2020.
RFA (2008) estimant que les besoins en superficies cultivées seront de 56 à 166 Mha pour
les biocarburants seuls en 2020, la modification des régimes alimentaires représentera 144 à
334 Mha de l’extension des superficies cultivées nécessaire à cette date.
Tableau 3.10 : Consommation de produits alimentaires 1999-2001 et consommation prévue
en 2030, dans le monde et dans les pays en développement
Monde
Consommation (millions
de tonnes)
1999-2001
Céréales
Racines et tubercules
Sucre
Légumineuses
Viande
Laits et produits laitiers
Huile végétale
Consommation
alimentaire totale en
kcal/personne/an
2030
1 865
2 677
228
572
106
378
868
210
Consommation (kg/habitant)
1999-2001
2030
307,2
69,4
23,6
5,9
37,6
94,2
17,5
323,7
75,0
26,0
6,0
45,7
105,0
25,4
2 789
3 040
Augmentation absolue
%
% par an
1999-2001
à 2030
43,5 %
1999-2001
à 2030
1,5 %
65,8 %
51,8 %
97,8 %
2,2 %
1,7 %
3,3 %
Augmentation par
habitant
%
% par an
1999-2001
à 2030
5,4 %
8,1 %
10,2 %
1,7 %
21,7 %
11,4 %
45,2 %
1999-2001
à 2030
0,2 %
0,3 %
0,3 %
0,1 %
0,7 %
0,4 %
1,5 %
9,0 %
0,3 %
Pays en développement
Consommation (millions
de tonnes)
1999-2001
Céréales
Racines et tubercules
Sucre
Légumineuses
Viande
Laits et produits laitiers
Huile végétale
Consommation
alimentaire totale en
kcal/personne/an
2030
1 125
1 799
127
251
67
258
526
141
Consommation (kg/habitant)
1999-2001
2030
237,8
67,0
20,7
6,7
26,7
53,1
14,2
261,9
75,0
25,0
7,0
37,5
76,6
20,5
2 654
2 960
Augmentation absolue
%
% par an
1999-2001
à 2030
59,9
1999-2001
à 2030
2,0
103,7
109,8
109,8
3,5
3,7
3,7
Augmentation par
habitant
%
% par an
1999-2001
à 2030
10,1 %
11,9 %
20,8 %
4,5 %
40,3 %
44,5 %
44,5 %
1999-2001
à 2030
0,3 %
0,4 %
0,7 %
0,1 %
1,3 %
1,5 %
1,5 %
11,5 %
0,4 %
Source : Tableau établi par les auteurs d’après FAO 2006
Ne pas diffuser ou citer - 23
Globalement, le taux d’accroissement de la population mondiale pourrait être semblable à
celui attendu pour les rendements moyens. Cependant, la poursuite de la modification de la
consommation dans les pays en développement, avec une augmentation de la part de la
viande et des produits laitiers, exigera une extension importante des terres cultivées et des
pâturages. En conséquence, pour arriver ne serait-ce qu’à nourrir la population mondiale il
faudra que les superficies cultivées soient étendues ou que les rendements augmentent
davantage qu’escompté. Tous les besoins en terre à des fins énergétiques et autres et pour
d’autres cultures non alimentaires accroîtront nécessairement cette demande.
Ne pas diffuser ou citer - 24
4. Incidences environnementales des biocarburants dans l’optique
du cycle de vie
Les biocarburants sont associés à diverses incidences environnementales tout le long de la
chaîne de production-consommation (graphique 4.1). Ces incidences doivent être ventilées
entre les différents produits, car la production de biocarburants génère habituellement un ou
plusieurs produits secondaires, comme le fourrage ou la farine de soja, ou les biocarburants
peuvent être un coproduit de certains autres processus à haute valeur ajoutée, par exemple
la bagasse issue de la canne à sucre qui est utilisée pour la production de chaleur ou
d’électricité.
Les incidences des biocarburants sur le cycle de vie sont généralement étudiées de manière
comparative, afin d’analyser les options – fossiles ou biologiques – qui ont les moins grandes
répercussions sur l’environnement. Souvent, ces options ont différents points forts et points
faibles.
En outre, les incidences environnementales des biocarburants sont déterminées par la
demande globale (graphique 4.2). Une demande croissante de cultures énergétiques ne
peut être satisfaite que par l’extension des surfaces cultivées. Les incidences indirectes sur
l’environnement de la production de biocarburants, comme la destruction des habitats
naturels (par exemple les forêts tropicales humides ou les savanes) pour étendre les terres
agricoles, peuvent être plus importantes que les effets directs. Dans les cas les pires, les
émissions de GES provenant de la production de biocarburants, par exemple, peuvent être
plus élevées que celles provenant d’un volume identique de carburants fossiles
(Delucchi 2006; Farrell et al. 2006).
Les biocarburants peuvent aussi modifier la distribution géographique des pressions
environnementales liées à la production de matières premières dans un pays ou une région,
d’un pays à l’autre, et également des pays développés vers les pays en développement. La
mesure dans laquelle les produits secondaires de la production de biocarburants déplacent
d’autres produits et leurs incidences environnementales (au lieu de stimuler une
consommation supplémentaire) dépend de l’élasticité de la demande sur les marchés
pertinents (plus la demande est inélastique plus la substitution est grande), de la façon dont
ces coproduits influent sur les courbes de l’offre ainsi que d’autres facteurs marchands et
non marchands (c’est-à-dire politiques et réglementaires).
Graphique 4.1 : Parcours général des biocarburants, avec les intrants et les incidences
environnementales
Source : Le présent rapport
Ne pas diffuser ou citer - 25
Graphique 4.2 : Les incidences dépendent de la demande mondiale
Source : Le présent rapport
En conséquence, les analyses de cycle de vie doivent s’articuler autour de deux
perspectives :
a) La perspective produit et projet (« analyse verticale »), et
b) La perspective régionale, nationale et mondiale (« approche horizontale »).
Dans le présent chapitre, nous commencerons par examiner la première perspective, la
deuxième faisant l’objet du chapitre 5.
4.1. Les bilans gaz à effet de serre des biocarburants
Les émissions de gaz à effet de serre et les besoins énergétiques de la production de
biocarburants varient largement, en fonction de la matière première, de la technologie de
transformation et des conditions limites supposées.
Zah et al. (2007) fournissent une vue d’ensemble de la répartition des émissions de GES le
long des différentes chaînes de production du bioéthanol, du biodiesel, du méthanol et du
méthane utilisé pour les transports (voir graphique A.1 de l’annexe). Suivant le type de
biocarburants et le mode de production étudiés, ils ont observé des réductions nettes des
émissions des GES pouvant aller jusqu’à 80 % par rapport aux carburants fossiles. Suivant
les phases de la chaîne de production, les procédés contribuent différemment à la
performance globale.
D’après Zah et al. (2007), le bilan GES de la production de biomasse dépend des apports en
combustibles fossiles nécessaires aux cultures (machines, engrais, pesticides) et du volume
de combustibles fossiles remplacé par les biocarburants produits. Ce bilan varie
sensiblement suivant les végétaux, dont le rendement à l’hectare et les besoins en intrants
sont très divers. Les émissions de N2O des champs agricoles peuvent aussi contribuer
sensiblement aux émissions de GES. Les différences régionales dans l’intensité de
l’abattage des forêts tropicales humides ou d’autres zones ayant une forte valeur pour le
stockage du carbone peuvent avoir une influence importante sur le bilan total.
Contrairement à la production agricole, l’utilisation de déchets et de résidus n’exige pas un
important apport énergétique. En conséquence, les réductions les plus fortes des émissions
de GES sont réalisées en utilisant du biodiesel issu d’huiles alimentaires usagées ou du
méthane issu de déjections animales.
Le processus de production des carburants contribue, en moyenne, à des émissions
beaucoup moindres de GES que les cultures agricoles. Les émissions liées à l’extraction du
pétrole et à la transestérification en biodiesel sont particulièrement faibles. Les émissions
liées à la fermentation du bioéthanol sont variables; elles sont élevées lorsque des vecteurs
énergétiques fossiles sont utilisés (ce qui est souvent le cas avec le bioéthanol issu du
Ne pas diffuser ou citer - 26
maïs); elles sont faibles lorsque des déchets de production sont utilisés pour générer
l’énergie de procédé (la bagasse tirée du traitement de la canne à sucre au Brésil devient
ainsi un coproduit). Les émissions les plus fortes de GES sont celles qui viennent du
méthane et du N2O libérés durant la fermentation ultérieure des résidus ainsi que du
méthane libéré durant la préparation du biogaz. Une grande partie des émissions de
méthane peuvent, toutefois, être évitées par exemple, en réalisant la fermentation dans des
conteneurs hermétiques.
Le transport des biocarburants des sites de production aux stations service représente dans
la plupart des cas sensiblement moins de 10 % des émissions totales, à condition que le
transport intercontinental soit réalisé par tankers ou gazoducs. La phase d’utilisation des
véhicules alimentés aux biocarburants est neutre en CO2, car le CO2 émis est fixé par la
croissance des plantes en une période de temps relativement courte. Les émissions dues à
la fabrication et à la maintenance des véhicules et des routes ne dépendent pas des
biocarburants, mais peuvent beaucoup contribuer aux émissions globales dans les cas de
biocarburants encore plus économes en émissions.
Menichetti et Otto (2008) ont examiné les analyses de cycle de vie existantes. La plupart
sont axées sur les émissions de GES, passant en revue les différents parcours de
production des biocarburants suivant le type de biocarburant, le type de matière première, la
portée géographique et le procédé de conversion, ainsi que sur les biocarburants pour les
transports. On trouvera dans le graphique 4.3 également des données concernant le
biométhane venant du fumier, le bioéthanol produit à partir de résidus agricoles ou forestiers
et le diesel Fischer-Tropsch produit à partir du bois, d’après RFA (2008).
Parmi les quatre principales matières premières utilisées pour la production de bioéthanol, le
maïs est la seule pouvant entraîner des émissions de GES de 5 % supérieures à celles des
carburants fossiles, mais pouvant aussi se traduire par des réductions d’environ 60 % des
émissions de ces mêmes GES – en fonction de la technologie utilisée, du bouquet
d’énergies de procédé et de l’utilisation des produits de cogénération, mais sans tenir
compte des effets liés aux changements d’affectation des sols. D’après Wang et al. (2007) la
performance de l’éthanol en termes d’émissions de GES va de valeurs légèrement négatives
à des améliorations significatives, suivant le type de technologie utilisée dans l’usine de
broyage, l’état de la technique dans ces installations, l’énergie de procédé (gaz naturel,
charbon ou énergies renouvelables), le recours à la cogénération et le sort des drêches. En
outre, lorsqu’on tient compte également des limites inférieures et supérieures des marges
d’erreur dans les différentes études, la fourchette pour le bioéthanol issu du maïs va d’une
réduction des émissions de GES de 47 % à une augmentation des émissions de 58 % par
rapport à l’essence fossile. Récemment, Liska et al. (2009), examinant les dernières
évolutions de la technique aux États-Unis, ont fait état de réductions des émissions de GES
de 48 à 59 % pour l’éthanol issu du maïs, soit deux à trois fois plus que les chiffres
présentés dans nombre d’études antérieures.9
Le bioéthanol tiré de la canne à sucre est celui qui présente le plus fort potentiel de
réductions des émissions de GES parmi les quatre types de bioéthanol étudiés. Les valeurs
les plus élevées (au-delà de 100 %) sont attribuables aux coproduits. Au Brésil, la tendance
récente dans ce secteur est de favoriser une organisation plus intégrée, visant à associer la
production d’éthanol à celle d’autres produits non énergétiques et à vendre l’électricité en
excédent au réseau.
Parmi les quatre types de matières premières étudiés servant à la production de biodiesel, le
soja et l’huile de palme peuvent, dans certaines conditions, conduire à des émissions de
GES plus importantes que celles du diesel fossile. C’est le cas lorsque la végétation
naturelle a été supprimée pour faire place à des cultures de soja, comme au Brésil (Zah et
9
La valeur la plus élevée enregistrée est une réduction de 67 % pour une bioraffinerie intégrée, mais cette valeur
est sujette à caution car le biogaz issu du fumier du bétail est totalement alloué à la production d’éthanol. L’étude
utilise une moyenne d’émissions de N2O de 1,8 %, ce qui abouti à des émissions de GES sur le cycle de vie
d’environ 25 %, de sorte que les résultats doivent être considérés avec prudence (voir 4.3.1).
Ne pas diffuser ou citer - 27
al. 2007). Si la production de diesel à partir de l’huile de palme peut se traduire par une
amélioration très importante des émissions de GES par rapport au diesel classique, elle peut
aussi avoir un bilan très négatif si des zones qui n’étaient pas auparavant mises en culture
sont transformées en plantations de palmiers à huile. Beer et al. (2007) comparent dans un
scénario de référence les plantations de palmiers à huile ayant remplacé des forêts
tropicales ou des forêts de tourbière. Les résultats vont d’une réduction des émissions de
80 % à une aggravation de plus de 800 % si le changement d’affectation des terres s’est fait
au détriment de forêts tropicales et 2 000 % s’il s’est fait au détriment de forêts de tourbière,
en raison de la libération du carbone stocké dans la végétation et le sol (graphique 4.3).
Graphique 4.3 : Réductions des émissions de gaz à effet de serre attribuables
aux biocarburants par rapport aux combustibles fossiles
Sources : Tableau établi par les auteurs à partir de Menichetti/Otto 2008 pour le bioéthanol et le biodiesel, d’IFEU
(2007) pour l’éthanol tiré de la canne à sucre, de Liska et al. (2009) pour l’éthanol tiré du maïs et de RFA 2008
pour le biométhane, le bioéthanol tiré de résidus et le diesel FT.
Certains biocarburants permettent des réductions de plus de 100 % des émissions de GES
grâce à la cogénération de produits. Dans le cas du biométhane issu du fumier, l’utilisation
de déchets comme matières premières peut se traduire par des avantages nets du point de
vue des GES de pas moins de 174 %, alors que le méthane, notamment lorsqu’il s’échappe
des installations de production de biogaz, peut ramener la performance globale à une
réduction des émissions de GES de seulement 37 %.
Des réductions particulièrement élevées des émissions de GES peuvent être obtenues grâce
au bioéthanol de deuxième génération issu des résidus agricoles ou forestiers et du diesel
FT issu du bois. Ces technologies sont encore en phase de R&D, de sorte qu’on ne dispose
pas de résultats pour une production à grande échelle.
Reinhardt et al. (2008) constatent aussi une grande variabilité des résultats des analyses de
cycle de vie pour ce qui est bilans énergétiques et GES des biocarburants. Ils ont procédé à
une analyse comparative approfondie de plus de 800 études en vue de déterminer les bilans
énergétiques et GES de 10 types de biocarburants, impliquant un total de 31 matières
premières, par rapport aux carburants fossiles qu’ils sont censés remplacer, et ont normalisé
les résultats pour un hectare de terres utilisé. Les bilans énergétiques et GES des
biocarburants étaient essentiellement favorables par rapport à ceux des carburants fossiles,
si aucun changement d’affectation de terre n’était impliqué (graphique 4.4). Cependant, en
raison de la concurrence s’exerçant pour les terres et pour l’utilisation de la biomasse, le
Ne pas diffuser ou citer - 28
potentiel disponible pour les cultures énergétiques est limité. Les auteurs ont conclu que tous
les biocarburants pour les transports ne peuvent être considérés comme durables : certains
d’entre eux sont trop coûteux par rapport à d’autres options et certains ont des effets
environnementaux négatifs, comme la destruction des écosystèmes abritant une grande
biodiversité. Les avantages propres aux régions géographiques jouent un rôle important. Par
exemple, la production de bioéthanol à partir de la canne à sucre est limitée aux régions
connaissant des conditions climatiques (sub)tropicales, alors que, dans les régions
tempérées, les betteraves à sucre ne peuvent être cultivées que sur des sols
particulièrement fertiles.
La grande variabilité découle des différences entre les frontières des systèmes et les
hypothèses retenues, par exemples celles concernant la culture, la conservation ou la
valorisation des coproduits. Dans ces conditions, il n’est pas toujours possible de comparer
directement les différentes options de biocarburants.
Les résultats dépendent aussi de façon critique de la façon dont sont attribuées les
incidences liées aux changements d’affectation des terres. L’effet positif du biodiesel issu de
l’huile de palme sur la forêt naturelle n’apparaît que si l’on part de l’hypothèse d’une période
d’amortissement de 100 ans pour les émissions de GES résultant de la transformation des
terres (graphique 4.5). Or, les observations venant de l’Asie du Sud-Est indiquent que les
plantations d’huile de palme sont souvent utilisées pour une période de seulement 25 ans
environ (IFEU et al. 2007).
Pourtant, un bilan GES positif est généralement obtenu lorsque les plantations de palmiers à
huile sont établies sur des terres abandonnées, appelées ici aussi jachères tropicales.
Globalement, le bilan GES des biocarburants pour les transports dépend de plusieurs
facteurs. En particulier, la cogénération d’autres produits peut conduire à une amélioration
des performances, alors qu’une production agricole intensive et la suppression de la
végétation naturelle au profit de superficies cultivées peuvent avoir des résultats négatifs. La
production d’énergie à partir des déchets de biomasse et des résidus l’emporte sur les
cultures énergétiques occupant des terres agricoles. Les biocarburants de deuxième
génération font aussi apparaître des résultats positifs s’ils sont produits à partir de déchets
ou de résidus ou à partir du bois, mais leur applicabilité dans une production de grande
échelle reste à démontrer.
Ne pas diffuser ou citer - 29
Graphique 4.4 : Avantages et inconvénients du point de vue des gaz à effet de serre des
agrocarburants par rapport aux combustibles fossiles, par hectare de superficie cultivée
Source : Reinhardt et al. 2008
Graphique 4.5 : Effets de différentes périodes d’amortissement (25 à 500 ans) sur les
réductions des émissions de GES attribuables au biodiesel issu de l’huile de palme,
lorsque les plantations ont remplacé des forêts naturelles, des terres abandonnées ou des
zones en jachère
Ne pas diffuser ou citer - 30
Source : IFEU et al. 2007
4.2. Incidences sur l’eau et autres incidences insuffisamment couvertes
Outre les émissions de GES, d’autres incidences, comme l’eutrophisation et l’acidification,
doivent aussi être prises en compte dans la comparaison des produits se substituant aux
combustibles fossiles. Or, dans leur examen des analyses de cycle de vie, Menichetti and
Otto (2008) ont constaté que seulement sept d’entre elles comparaient les résultats pour un
minimum de cinq indicateurs de catégories d’impact. Moins d’un tiers des analyses
présentaient des résultats pour l’acidification et l’eutrophisation, seulement six évaluaient le
potentiel de toxicité (toxicité humaine et/ou écotoxicité), sept couvraient le smog d’été, quatre
l’appauvrissement de la couche d’ozone et trois le potentiel d’épuisement des ressources
abiotiques. La consommation d’eau n’était pratiquement pas mentionnée.
Zah et al. (2007) ont analysé le bilan GES des biocarburants compte tenu des objectifs
cumulés concernant les énergies non renouvelables, du potentiel de smog d’été, de
l’écotoxicité et du potentiel d’eutrophisation (graphique 4.6). Les meilleurs résultats
(réductions >50 %) sont obtenus lorsque des déjections animales sont utilisées en tant que
matière première et aussi pour le biodiesel issu de l’huile usagée, le méthanol et le méthane
tiré du bois et le bioéthanol tiré de l’herbe, du bois, de la betterave à sucre, du lactosérum
(Suisse), de la canne à sucre (Brésil), du sorgho (Chine). Neuf biocarburants (dont quatre
sont issus de déchets) ont permis des réductions des émissions de GES de plus de 30 %,
parmi lesquels figuraient le biodiesel tiré de différentes matières premières agricoles et le
méthane tiré de différents déchets. Dans le cas extrême du biodiesel produit à partir du soja
au Brésil, les émissions étaient légèrement plus élevées que pour les carburants fossiles.
Pour les autres indicateurs environnementaux, le classement est assez différent.
Le potentiel de smog d’été est particulièrement élevé pour les biocarburants tropicaux, car
les terres sont généralement rendues cultivables par brûlis ou les feuilles sèches sont
brûlées avant la coupe.
L’énergie tirée de la biomasse exige environ 70 à 400 fois plus d’eau que celle issue des
autres vecteurs énergétiques comme les combustibles fossiles, le vent et le rayonnement
solaire (Gerbens-Leenes et al. 2008)10. Plus de 90 % de l’eau requise sont utilisés dans la
production des matières premières, ce qui correspond aux besoins en eau de l’agriculture en
général : 70 % de tous les prélèvements d’eau à des fins humaines servent à l’irrigation des
cultures (soit 20 % des cultures à l’échelle mondiale, les autres 80 % dépendant de l’eau de
pluie) (De Fraiture & Berndes 2009). A peu près 45 milliards de mètres cubes d’eau
d’irrigation ont été utilisés pour la production de biocarburants en 2007, soit quelque 6 fois
plus que la consommation mondiale d’eau potable (Howarth et al. 2009). Pourtant, les
besoins en eau totaux des biocarburants pour les transports issus de cultures alimentaires
(canne à sucre, maïs et colza) sont modestes par rapport à ceux de la production
alimentaire. Environ 1,4 % de l’évapotranspiration totale des cultures alimentaires et près de
1,7 % des retraits totaux pour l’irrigation concernent les biocarburants (De Fraiture et al.
2008). Mais une évaluation récente de la gestion de l’eau dans l’agriculture (EG 2007) a
conclu que, si les niveaux de production alimentaire et les tendances environnementales
observés aujourd’hui se poursuivent, une crise de l’eau apparaîtra dans de nombreuses
parties du monde. Les biocarburants, en particulier ceux de première génération, pourraient
accroître la demande de cette ressource déjà rare.
10
Gerbens-Leenes et al. (2008) estiment les besoins moyens en eau pour l’énergie fossile à ~ 1 mètre
cuble d’évapotranspiration par gigajoule d’énergie (m3 GJ-1), contre 24 - 146 m3 GJ-1 signalés pour la
bioénergie.
Ne pas diffuser ou citer - 31
Graphique 4.6 : Étude d’impact des biocarburants sur leur cycle de vie par rapport aux
combustibles fossiles, eu égard à différents problèmes d’environnement
Source : Zah et al. 2007
L’aggravation de l’eutrophisation a été attribuée à la production de biocarburants issus des
cultures agricoles. Plusieurs études récentes démontrent que la production d’éthanol à partir
des cultures céréalières et sucrières a de graves répercussions sur la qualité de l’eau
(Simpson et al. 2008, 2009; Donner & Kucharik 2008; EPA/SAB 2008). L’expansion de la
superficie plantée en maïs, ainsi que l’augmentation des taux d’application d’engrais,
entraînent une intensification des déperditions d’azote et de phosphore dans les cours d’eau.
Dans le nord du golfe du Mexique et dans les eaux côtières de l’Atlantique, on a observé une
progression de l’eutrophisation depuis la fin des années 70 et en particulier depuis le début
des années 90. L’augmentation de la production de maïs pour l’éthanol devrait aggraver ce
problème (Simpson et al. 2008; Donner & Kucharik 2008). En fait, un groupe consultatif
auprès du Gouvernement des États-Unis a récemment conclu qu’en raison de
l’augmentation de la production de maïs éthanol aux États-Unis, il pourrait être impossible
d’atteindre les objectifs nationaux de réduction de la dimension de la « zone morte » du golfe
(EPA/SAB 2008). En outre, la récolte des tiges de maïs pour la production d’éthanol
cellulosique augmentera vraisemblablement l’érosion (la sédimentation) ainsi que les pertes
en éléments nutritifs.
Ces observations indiquant que de nombreux impacts des biocarburants sont pertinents, les
analyses de cycle de vie doivent tenir compte de l’ensemble des incidences
environnementales liées à l’augmentation de la production de biomasse (voir AEE 2008c).
L’absence d’analyses de cycle de vie axées sur une palette plus large d’indicateurs des
impacts environnementaux fait qu’il est difficile de déterminer les arbitrages entre les
différents indicateurs d’impact. Étant donné que nombre de biocarburants ont des effets
négatifs dans certaines catégories (voir graphique 4.7 qui montre, pour le biodiesel colza, les
effets positifs pour l’énergie primaire et les gaz à effet de serre et les effets négatifs en
termes d’acidification, d’eutrophisation et d’appauvrissement de la couche d’ozone), toute
décision en faveur de l’un ou l’autre des carburants suppose un examen attentif.
Ne pas diffuser ou citer - 32
L’analyse intégrée des différentes incidences environnementales exige des évaluations et la
fixation de priorités. La motivation première des politiques favorisant les biocarburants a été
la sécurité énergétique et l’atténuation des émissions de gaz à effet de serre. D’aucuns
peuvent donc avancer que parmi les incidences environnementales, les émissions de GES
et les modifications connexes dans l’affectation des sols sont les plus importantes. Les
réductions des émissions de GES ne devraient pas toutefois être obtenues en négligeant les
autres pressions environnementales (notamment celles sur la biodiversité et l’eau).
Graphique 4.7 : Incidences environnementales du biodiesel issu du colza par rapport
au carburant diesel traditionnel
Source : Reinhardt et al. 2008.
4.3. Contraintes méthodologiques influant sur les résultats
Les cultures et la production de carburants expliquent la grande majorité des incidences
totales sur le cycle de vie des produits bioénergétiques. La répartition des incidences entre
ces deux phases varie suivant les analyses de cycle de vie et dépendent dans une large
mesure à la fois de la matière première et de l’indicateur d’impact pris en compte.
L’agriculture est responsable d’une partie importante des émissions de GES et contribue
sensiblement à l’acidification et à l’eutrophisation. Une proportion notable de ces
phénomènes sont associés à l’accélération du cycle de l’azote du fait de l’utilisation d’engrais
azotés synthétiques. Ce phénomène se traduit par le rejet d’oxyde nitreux (N2O), qui est un
gaz à effet de serre, à la fois dans les champs agricoles et dans les écosystèmes aquatiques
en aval, où ruisselle l’azote en provenance des champs. Ces ruissellements sont aussi la
cause directe de l’eutrophisation, alors que les émissions d’azote gazeux, comme le NOx et
l’ammoniac, dans l’atmosphère contribuent aux pluies acides.
Les aspects transsectoriels affectant les résultats des analyses de cycle de vie sont les
bases de données sur les inventaires de cycle de vie utilisées pour les processus de
modélisation en amont et la méthodologie appliquée pour l’évaluation des indicateurs
d’impacts sur le cycle de vie. L’étude de Menichetti et Otto (2008) a montré que des bases
de données mises à jour et reconnues scientifiquement coexistent avec des bases de
données plus anciennes. Les auteurs ont aussi analysé les principales hypothèses
sous-jacentes des évaluations. Deux principaux facteurs expliquaient les divergences
observées : la méthodologie appliquée pour évaluer les émissions de N2O attribuables aux
engrais et le traitement des coproduits obtenus dans la phase de conversion (tableau 4.1).
Les codes couleur doivent se lire de la façon suivante :
⇒ Vert : hypothèses de base assez cohérentes, pas de problème
⇒ Orange : divergences observées dans les résultats, influant sur ceux-ci dans une
certaine mesure
Ne pas diffuser ou citer - 33
⇒ Rouge : très fortes incohérences, affectant sensiblement les résultats.
Tableau 4.1 : Identification des principaux domaines de convergence et de divergence dans
les hypothèses de base, pour plusieurs études
Scénario de
référence
de
l’utilisation
des sols
Rendement
des
cultures
Phase agricole
Quantité
Bilan azoté
d’engrais
Allocation
Phase de conversion
Combustible
Allocation
énergétique
des
utilisé
coproduits
Source : Menichetti & Otto 2008
4.3.1. Incertitudes quant aux émissions de N2O
Les émissions de N2O attribuables aux agrocarburants sont particulièrement pertinentes en
raison de leur forte contribution au réchauffement mondial : un kilo de N2O équivaut à 298 kg
d’émissions de CO2 sur une période de 100 ans (Solomon et al. 2007), de sorte que même
de petits changements dans ces émissions peuvent influer sensiblement sur le bilan GES
global des biocarburants.
Étant donné que l’utilisation d’engrais et que le bilan azoté et les émissions de N2O
connexes sont très spécifiques aux sites, il est difficile de définir des facteurs d’émission
moyens représentatifs. Nombre d’analyses de cycle de vie se fondent sur la méthode
d’évaluation du GIEC pour estimer les flux de N2O, laquelle tend à aboutir à des estimations
d’à peine plus de 1 % de la quantité d’azote utilisée dans les engrais11.
Plus récemment, toutefois, Crutzen et al. (2008), se fondant sur l’augmentation mondiale
observée de N2O dans l’atmosphère, ont constaté que les émissions totales liées à
l’utilisation d’engrais devaient être davantage de l’ordre de 3 à 5 % en moyenne, soit plus
que le 1 % obtenu sur la base des valeurs par défaut12 de l’approche du GIEC. La différence
pourrait vraisemblablement s’expliquer par les processus de dénitrification intervenant dans
l’eau et les sédiments en aval des champs où l’engrais a été appliqué, argument avancé par
Howarth et Bringezu (2009). Si ces résultats sont corroborés, ceux de la plupart des
analyses de cycle de vie réalisées sur les biocarburants jusqu’ici devront être reconsidérés.
4.3.2. Examen des coproduits et des méthodes d’allocation
Menichetti et Otto (2008) ont aussi montré que différentes méthodes d’allocation ont été
appliquées dans les études examinées (tableau 4.2). Les flux de matière et d’énergie entrant
et sortant ont été alloués au produit et au(x) coproduit(s) (ISO 14044 2006; Veeraraghavan &
Riera-Palou 2006; Kodera 2007). Menichetti et Otto (2008) constatent que toutes les
méthodes ont des avantages et des inconvénients. Par exemple, l’extension du système,
option préférée par l’ISO, exige des connaissances sur le produit qui a été remplacé, car elle
suppose implicitement que les coproduits sont vendus sur le marché.
11
Le GIEC (2006) a modifié les valeurs par défaut par rapport à 2000 : Facteur d’émission (FE1) (émissions
directes de N2O 1 % (contre 1,25 % dans les lignes directrices de 2000), FE4 (émissions indirectes dues aux
dépôts atmosphériques de N) 1 % (inchangé), FE5 (émissions indirectes dues à la lixiviation/au ruissellement de
N) : 0,75 % (contre 2,5 % dans les lignes directrices de 2000); exemple de calcul : pour les États-Unis dans leur
ensemble, 20 % du N appliqué dans les champs agricoles restent en surface et dans les eaux souterraines et
plus de 10 % se volatilisent dans l’atmosphère (Howarth et al. 2002), ce qui d’après les valeurs par défaut du
GIEC se traduit par des émissions de N2O de 0,1 % par la voie des dépôts atmosphériques et de 0,15 % par la
voie de la lixiviation; ainsi les émissions indirectes d’environ 0,25 % n’augmenteraient pas sensiblement les
émissions directes de 1 %.
12
En raison des incertitudes, la valeur supérieure de la fourchette du GIEC (2006) pour les émissions directes est
de 3 % et 5 % pour FE4 et de 2,5 % pour FE5, ce qui dans l’exemple des États-Unis se traduirait par des
émissions totales de N2O de 4 %.
Ne pas diffuser ou citer - 34
Tableau 4.2 : Méthodes d’allocation appliquées dans les études examinées
Sousdivision
1
Extension
du système
12
Allocation fondée sur des critères
physiques
Allocation
fondée sur le
bilan massique
0
Allocation fondée
sur la teneur en
énergie
1
Allocation fondée
sur d’autres
critères
Allocation
économique
Méthodes
mixtes
Pas
d’allocation
pour les
coproduits
Non
applicable/Non
disponible
3
6
1
6
Source : Menichetti & Otto 2008
L’allocation économique est celle qui reflète le mieux les conditions effectives du marché,
mais elle accroît aussi sensiblement la variabilité des résultats et en conséquence leurs
incertitudes. Dans l’idéal, cette approche exigerait que l’on renouvelle à plusieurs reprises
l’analyse de cycle de vie et que l’on ajuste les résultats en conséquence.
Pour l’évaluation des biocarburants nécessaire à des fins réglementaires, il a été suggéré
que l’allocation fondée sur la teneur en énergie était une approche plus pragmatique. En
fonction de l’utilisation des coproduits, cela donne des résultats comparables à ceux de la
méthode de substitution13 (Hodson 2008). Aussi bien la Directive européenne sur les
énergies renouvelables (UE 2009b)14 que le projet d’Ordonnance allemande sur les
biocarburants durables (Fehrenbach 2008) appliquent la méthode de l’allocation
énergétique. Pour l’Obligation du Royaume-Uni sur l’utilisation des énergies renouvelables
dans les transports, la méthode de l’allocation mixte a été utilisée (Chalmers 2008).
La méthode de l’allocation énergétique n’est sans doute pas la meilleure lorsque les produits
sont utilisés pour leurs propriétés matérielles, en particulier lorsque l’utilisation en cascade
de la biomasse doit être évaluée (voir section 6.5).
En tout état de cause, le choix de la méthode d’allocation appliquée doit être transparent et
précisément expliqué. En outre, les analyses de cycle de vie doivent comporter une étude de
sensibilité des différentes méthodes utilisées.
4.3.3. Autres contraintes
La plupart des analyses de cycle de vie ne tiennent compte que des incidences sur la
consommation d’énergie et les émissions de GES (AEE 2008c). Pour ce qui est des
incidences sur la consommation d’énergie, certaines études ne rendent compte que de la
consommation d’énergies fossiles alors que d’autres prennent en considération la
consommation totale d’énergie primaire (renouvelable et non renouvelable), d’où la difficulté
de réaliser des comparaisons directes. Certaines études utilisent la valeur calorifique nette
(par exemple Edwards et al. 2007 et Choudhury et al. 2002), alors que d’autres sont fondées
sur la valeur calorifique brute, et certaines sur les deux (par exemple, Elsayed 2003).
Pour ce qui est du potentiel de réchauffement mondial, la plupart des études ne tiennent
compte que de la contribution du CO2, du N2O et du CH4. La méthode utilisée par le GIEC
pour calculer le potentiel de réchauffement mondial couvre en fait une liste de plus de
60 gaz, dont certains ont un potentiel de réchauffement mondial plus de 10 000 fois
supérieur au CO2. Delucchi (2006) a calculé que l’incidence de la prise en compte des autres
GES « indirects », par exemple le NOx et l’ozone, modifierait les émissions de GES de 3 à
5 % par rapport à un décompte ne couvrant que le CO2, le N2O et le CH4.
13
Des résultats semblables sont obtenus lorsque des coproduits sont utilisés à des fins énergétiques; lorsqu’ils
sont utilisés pour l’alimentation animale, l’allocation énergétique peut aboutir à des résultats plus favorables que
la méthode de la substitution (de Dominicis, communication personnelle, 1er juillet 2009).
14
À des fins d’analyse, la Directive sur les énergies renouvelables considère également appropriée l’utilisation de
la méthode de la substitution (par. 81 de UE 2009b).
Ne pas diffuser ou citer - 35
4.3.4. Remédier aux déficiences de l’approche de l’analyse de cycle de vie
Les analyses de cycle de vie sont déjà utilisées aujourd’hui dans les projets réglementaires
pour déterminer les critères environnementaux et les normes concernant les biocarburants.
Menichetti et Otto (2008) ont demandé une harmonisation des règles pour la réalisation de
ces analyses, notamment l’établissement d’une série commune d’indicateurs d’impact.
L’harmonisation des règles pour la réalisation d’analyses de cycle de vie sur les
biocarburants serait fondée sur des directives et des hypothèses raisonnables quant aux
problèmes méthodologiques et à la façon de faire face aux incertitudes connexes concernant
les principaux paramètres. Parmi les initiatives visant à renforcer l’harmonisation figurent
notamment l’Initiative Cycle de vie du PNUE, la Plateforme européenne pour l’Analyse de
cycle de vie et aussi le réseau international GEDnet.
Comme toute autre méthode, l’analyse de cycle de vie doit être davantage développée. Il
faudrait notamment prendre en compte les problèmes relatifs à la consommation d’eau et à
la pollution, en s’appuyant, par exemple, sur le Protocole Eau de la Global Reporting
Initiative ou sur les travaux d’EurepGAP.
L’analyse de cycle de vie constitue une étude comparative indicative des biocarburants au
regard des émissions de GES et d’autres indicateurs d’impacts environnementaux, comme
l’acidification, l’eutrophisation, le smog d’été et la toxicité. Cependant, cette analyse regroupe
les résultats dans le temps et dans l’espace. Elle doit être complétée par d’autres
instruments d’évaluation environnementale tenant compte de la dynamique des diverses
incidences au niveau géographique et mettant en évidence les régions où l’environnement
est effectivement touché.
Les changements d’affectation des sols constituent un facteur important dans la
détermination de la performance des biocarburants, mais les analyses de cycle de vie
n’offrent que des possibilités limitées d’évaluer les incidences environnementales d’une
modification indirecte de l’utilisation des sols. Menichetti et Otto (2008) ont souligné que ces
analyses doivent être complétées par d’autres évaluations, comme la cartographie de
l’utilisation des sols et des ressources. Parmi les autres instruments d’évaluation, on peut
citer les modèles agroéconomiques et la constitution de scénarios au niveau
macroéconomique15. Les toutes dernières estimations des modifications indirectes de
l’utilisation des sols dues à la diffusion des biocarburants constituent un pas important dans
cette direction16. Cette question sera examinée plus avant dans le chapitre 5.
Globalement, les analyses de cycle de vie font apparaître de larges variations entre les
différents types de biocarburants et leurs technologies de production pour ce qui est du
potentiel de réduction des besoins en énergie fossile et des émissions de GES. Les autres
incidences, comme l’eutrophisation, pour lesquelles les biocarburants ont des effets négatifs
sur l’environnement plus marqués que les carburants fossiles, sont moins bien couvertes par
ces analyses. La grande variabilité des résultats dépend non seulement des différences
entre les techniques, mais aussi dans une très grande mesure des hypothèses et des
contraintes dans l’application de la méthode d’analyse, notamment l’insuffisance des
données sur les émissions de N2O. Une amélioration de l’approche du cycle de vie axée sur
l’ensemble de la chaîne de production semble nécessaire et est en cours, mais les
principales déficiences ne pourront être surmontées que par l’utilisation d’approches
analytiques complémentaires qui saisissent les incidences globales des biocarburants aux
différents niveaux géographiques.
15
Voir, par exemple Hertel et al. 2009; Lee et al. 2005; Verburg et al. 2008
16
Voir, par exemple, les valeurs d’intensité carbone proposées par la California Low Carbon Fuel Standard pour
les changements d’utilisation des sols attribués à certains biocarburants : California Air Resources Board (2009)
Proposed Regulation to Implement the Low Carbon Fuel Standard: Initital Statement of Reasons. Volume 1. 5
mars 2009. http://www.arb.ca.gov/fuels/lcfs/lcfs.htm.
Ne pas diffuser ou citer - 36
5. Incidences liées à l’augmentation de la demande et aux
changements d’affectation des terres
La terre est un facteur limitatif pour la production de biomasse. En outre, les changements
d’affectation des sols pour l’expansion de l’agriculture peuvent conduire à une augmentation
des émissions de GES et à une perte de biodiversité.
5.1. Utilisation actuelle et prévue des sols pour la production de cultures
énergétiques
En 2007, les cultures énergétiques pour les biocarburants utilisés dans les transports
couvraient environ 26,6 Mha (Ravindranath et al. 2009), soit 1,7 % de la superficie cultivée
globale contre 13,8 Mha ou 0,9 % de la superficie cultivée globale en 2004, selon les
estimations OCDE/FAO (2007). Suite à l’augmentation de la production en 2008 (voir 3.1.2),
environ 35,7 Mha, soit 2,3 % de la superficie cultivée totale, étaient utilisés pour les cultures
énergétiques17. C’est essentiellement aux États-Unis et au Canada (17,5 Mha), dans l’Union
européenne (8,3 Mha) et en Amérique latine (6,4 Mha) que des terres cultivables sont
consacrées aux cultures énergétiques. En raison de conditions climatiques plus favorables,
la superficie cultivée consacrée à la production de biocarburants s’étend, en particulier dans
les pays tropicaux.
Cette évolution est motivée par des objectifs de volume et non par des impératifs
d’aménagement du territoire.
L’UE a récemment reconsidéré les besoins en matière de terres mises en réserve afin de
permettre aux agriculteurs de répondre à une augmentation de la demande de produits
agricoles. Une partie des terres officiellement mises en réserve sont déjà utilisées pour la
production non alimentaire, y compris les cultures énergétiques. On s’attend que 1,6 à
2,9 Mha reviendront à la production de denrées alimentaires, ce qui ne représente que 0,9 à
1,6 % des terres agricoles dans l’UE-27 (CE, 2007b). Il ne devrait pas intervenir de
changements majeurs dans les catégories d’utilisation des sols au sein de l’UE du fait de
l’utilisation accrue de biocarburants, bien que les directives adoptées au niveau européen
dans ce domaine – qui sont décrites ci-après – exigeront des importations des pays en
développement. Autrement dit, l’incidence des décisions européennes sur les terres
agricoles est déplacée dans les pays en développement.
Aux États-Unis, le potentiel de production de biocarburants a été estimé à 60 milliards de
litres d’éthanol à partir du blé, ce qui implique une expansion des terres agricoles de
12,8 Mha (Searchinger et al. 2008). Des variétés génétiquement modifiées sont utilisées
dans une large mesure pour les cultures destinées aux biocarburants. Outre les
préoccupations en matière de conservation des sols, l’utilisation effective de terres
cultivables supplémentaires est essentiellement déterminée par des considérations
économiques. Il en va de même pour la Russie, où les autorités s’attendent à ce que des
superficies supplémentaires importantes soient consacrées à l’extension des cultures
destinées aux biocarburants (Bustamante et al. 2009).
C’est seulement dans les régions tropicales ayant une pluviosité suffisante que les cultures
énergétiques, comme la canne à sucre (Brésil) et les palmiers à huile (Indonésie et
Malaisie), peuvent avoir un rendement maximum par hectare. Les politiques menées dans
ces pays soutiennent l’expansion de la production afin d’accroître les recettes tirées des
biocarburants.
17
Prenant en compte des données spécifiques aux régions, Johnston et al. (2009) ont montré récemment qu’un
grand nombre d’études antérieures appliquant des données sur les rendements communément utilisées (par
exemple celles communiquées par l’Institut Worldwatch 2006) surestimaient probablement les rendements
effectifs des biocarburants et donc sous-estimaient les besoins effectifs en terres. Certaines des données sur ces
besoins figurant dans le présent chapitre peuvent donc représenter des estimations assez conservatrices.
Ne pas diffuser ou citer - 37
Au Brésil, les biocarburants sont essentiellement du bioéthanol issu de la canne à sucre et
du biodiesel issu du soja. En termes d’utilisation des sols, le soja a une incidence plus
grande. La production de soja occupe plus de 6 Mha sur les plateaux du centre du Brésil,
cette culture étant essentiellement destinée à l’alimentation humaine et animale; les variétés
génétiquement modifiées sont nombreuses. Aujourd’hui l’huile de soja est de plus en plus
utilisée pour la production de biodiesel. Les tourteaux de soja, produit secondaire, sont
utilisés dans l’alimentation animale et sont exportés dans une large mesure par le Brésil, par
exemple vers l’UE. L’expansion de la production de soja dans l’Amazone suscite
d’importantes préoccupations environnementales et a conduit les producteurs à décider d’un
moratoire, en vertu duquel toute nouvelle expansion des cultures de soja ne doit pas se faire
au détriment des forêts primaires (ABIOVE et al. 2008).
Au Brésil, la zone cultivée totale consacrée au soja pourrait être portée de 23 Mha en 2005 à
environ 100 Mha (Kaltner et al. 2005). Une telle expansion permettrait de satisfaire la
demande totale de diesel du pays en 2020, en supposant que les rendements puissent être
accrus de 25 % au cours de la même période. En outre, le Brésil prévoit d’accroître la
superficie consacrée à la production d’huile de palme. Les plantes à huile comme le castor
pourraient contribuer à la viabilité régionale et cette évolution est aussi particulièrement
encouragée par le Gouvernement brésilien dans le cadre de son programme de « label
social ».
Le total des terres arables au Brésil représente actuellement environ 60 Mha. Prenant en
compte les réglementations de l’État pour la mise en réserve de terres, Matthey et al. (2004)
ont estimé que 60 Mha supplémentaires pourraient être consacrés à la production agricole18.
En outre, le Comité national (ICID) a estimé que l’on pourrait mettre en culture 60 Mha de
terres supplémentaires au Brésil qui pourraient être utilisées pour l’agriculture pluviale19.
De 1960 à 2007, les superficies plantées en canne à sucre au Brésil sont passées d’environ
1,4 million à 7 Mha (Martinelli et Filoso 2008). Quelque 65 % des nouvelles plantations de
canne à sucre dans le sud-est du pays se situent sur des terres qui étaient précédemment
des pâturages; le reste était précédemment utilisé pour d’autres cultures (CONAB 2008). En
2008, la superficie plantée a été portée à 9 Mha. La productivité de la canne à sucre s’est
aussi accrue spectaculairement pour passer de 45 (1960) à 81 Mg/ha (2008), notamment
grâce à l’utilisation de variétés génétiquement modifiées. La production d’éthanol absorbe
57 % de la production de canne à sucre (CONAB 2008).
La volonté de tenir compte de la conservation de la nature et de la protection de
l’environnement dans les décisions d’expansion des superficies cultivées est toujours forte
au Brésil, comme le signalent Bustamante et al. (2009). Par exemple, la Société brésilienne
de recherche agricole (EMBRAPA) a établi un zonage agroécologique pour la canne à sucre,
en utilisant des données sur le climat et le sol ainsi que des unités de conservation et des
données topographiques. Ce zonage agroécologique devrait permettre d’éviter l’expansion
des plantations de canne à sucre, notamment dans l’Amazone et le Pantanal, et de
concentrer l’expansion dans les savanes du centre du Brésil (Cerrado).
Le Gouvernement fédéral brésilien, par l’intermédiaire du Ministère de l’environnement,
prépare actuellement un zonage agroéconomique, qui déterminera les zones où peut
intervenir une expansion des terres agricoles. Flaskerud (2003) a estimé que l’expansion
globale des superficies cultivées au Brésil concernera 42 % de la zone du Cerrado, 7 % des
forêts tropicales humides de l’Amazone et 51 % des anciens pâturages. En outre, on peut
s’attendre à ce que les plantations de soja soient étendues essentiellement sur les pâturages
et les savanes.
L’huile de palme est essentiellement employée pour la cuisine, pour la production de
margarine et d’additifs alimentaires et dans le secteur des cosmétiques, alors que les
18
On notera que ce chiffre concerne l’ensemble des cultures possibles, pas seulement les cultures pour les
biocarburants
19
http://www.icid.org:80/cp_brazil.html
Ne pas diffuser ou citer - 38
tourteaux de soja sont utilisés comme aliments pour animaux dans les activités d’élevage
intensives en Europe. Plus de 90 % de l’huile de palme étaient destinés au marché
européen. La Malaisie et l’Indonésie envisagent aujourd’hui une augmentation de la
production d’huile de palme et de biodiesel, essentiellement aux fins de leur exportation vers
les marchés en expansion des biocarburants en Europe, aux États-Unis et en Chine.
Jusqu’ici la part de l’huile de palme dans la production mondiale de biodiesel n’a représenté
qu’environ 1 %. Récemment, toutefois, 95 % de l’augmentation de la production d’huile de
palme en Malaisie et en Indonésie ont été motivés par la progression de la demande de
biodiesel. Les nouvelles installations de production de biodiesel sont construites en partie
avec le soutien d’entreprises étrangères.
En Asie du Sud-Est, l’expansion des plantations de palmiers à huile est l’une des principales
causes de la destruction des forêts tropicales humides (Hooijer et al. 2006; PNUE 2007;
Pastowski et al. 2007). Les producteurs d’huile de palme préfèrent souvent étendre leurs
plantations sur les zones de forêt plutôt que sur les terres agricoles abandonnées, car les
zones récemment déboisées ont besoin de moins d’engrais et la rentabilité est plus grande
(Clay 200420).
En Indonésie, les forêts tropicales naturelles et les zones de tourbière sont transformées en
zones agricoles cultivées depuis des décennies. Cette évolution a atteint un point culminant
dans le cadre du Mega Rice Project, qui a couvert 1 Mha de forêts naturelles et de zones de
tourbière dans le centre du Kalimantan au milieu des années 90. Du fait de l’intensification
de l’utilisation des sols et des changements dans leur affectation, d’immenses incendies de
forêts ont éclaté en 1997/1998 et ont détruit 10 Mha de forêts tropicales humides à Bornéo,
Sumatra et en Nouvelle-Guinée, faisant grimper les concentrations atmosphériques de CO2
en 1997 à près de deux fois les valeurs moyennes observées au cours des périodes
précédente et ultérieure (Schimel et Baker 2002; Page et al. 2002). L’abattage de forêts
tropicales humides et de zones de tourbière pour la plantation de palmiers à huile s’est
intensifié ces dernières années (Hooijer et al. 2006; PNUE 2007). Le Gouvernement
indonésien prévoit de consacrer 20 Mha de terres supplémentaires aux plantations de
palmiers à huile, alors que celles-ci occupent actuellement 6 Mha (Colchester et al. 2003).
Les deux tiers de l’expansion actuelle des cultures de palmiers à huile en Indonésie font
suite à la conversion de forêts tropicales humides, un tiers étant planté sur des zones
précédemment cultivées ou des terres en jachère (Grieg-Gran et al. 2007). Dans les zones
de forêts tropicales humides, un quart des terres sont des tourbières avec un contenu élevé
en carbone – ce qui se traduit par de fortes émissions de gaz à effet de serre au moment du
drainage. En 2030, on s’attend à ce que ces émissions soient dues pour 50 % aux tourbières
(Hooijer et al. 2006).
Si les tendances actuelles se poursuivent, la superficie totale des forêts tropicales de
l’Indonésie sera réduite de 29 % par rapport à 2005 et ne couvrira plus que 49 % de la
superficie initiale mesurée en 1990 (Bringezu et al. 2008).
Globalement, les objectifs ambitieux fixés par les pays industriels et les pays en
développement en matière d’utilisation de biocarburants se reflètent dans les politiques
d’expansion des superficies cultivées, en particulier dans les tropiques. Suivant la région, les
changements effectifs d’affectation des sols conduisent à la conversion directe de pâturages
ou d’autres prairies ainsi que de savanes et de forêts.
5.2 Besoins en terre liés à l’utilisation prévue des biocarburants
Les estimations concernant les besoins en terres pour la consommation future de
biocarburants varient sensiblement suivant les hypothèses posées concernant le type de
matières premières, la localisation géographique et l’augmentation des rendements. Si l’on
retient des hypothèses conservatrices, qui prévoient une augmentation modérée de la
production et de la consommation de biocarburants, aucune mesure supplémentaire ne sera
20
Institut Worldwatch (2006) chapitre 12, note 31.
Ne pas diffuser ou citer - 39
mise en place pour stimuler davantage la demande. Sur cette base, les besoins en terres
vont de 35 Mha à 166 Mha en 2020 (tableau 5.1). En revanche, les estimations plus élevées
du potentiel de production de biocarburants tablent sur des besoins en terres pouvant aller
jusqu’à 1 668 Mha en 2050 (tableau 5.2). A titre comparatif, la superficie cultivée totale21
représente 1 562 Mha et les pâturages permanents, qui recouvrent la plupart des prairies et
des savanes naturelles, représentaient 3 406 Mha en 2006 (FAOSTAT online).
Eickhout et al. ont utilisé le cas assez favorable du biodiesel issu de l’huile de palme pour
leurs estimations concernant l’UE. Si l’on se fonde plutôt sur le biodiesel issu du soja, qui a
des rendements beaucoup plus faibles, les besoins totaux en terres sont sensiblement plus
élevés. D’après nos calculs, réalisés à partir du pourcentage effectif de biocarburants issus
du soja et de l’huile de palme pris comme hypothèse par la CE (2006), les besoins en terres
de l’UE pourraient contribuer à porter les besoins totaux en terres pour les biocarburants à
80 Mha en 202022 (tableau 5.1).
Sur la base de six scénarios différents, Ravindranath et al. (2009) ont estimé les besoins en
terres pour couvrir 10 % de la demande mondiale de carburants en 2030 (tableau 5.2). Ces
auteurs sont partis de l’hypothèse de rendements constants des cultures, prenant en compte
les incertitudes entourant leur augmentation future et le fait que l’amélioration des variétés
végétales et l’utilisation accrue d’intrants pourraient avoir pour contrepartie une expansion
des cultures sur des « terres marginales », ce qui entraînerait une baisse des rendements.
Dans ce scénario, le jatropha, l’huile de palme ou le soja suffiraient à répondre intégralement
à la demande prévue de biodiesel, alors que le maïs ou la canne à sucre suffiraient à
répondre à la demande d’éthanol. Les auteurs ont souligné que le soja, le maïs et l’huile de
palme sont aussi des cultures alimentaires, notamment dans nombre de régions en
développement et qu’en conséquence le potentiel qu’elles représentent pour faire face à la
demande de biocarburants pourrait être limité. D’après les estimations, ce sont le palmier à
huile et la canne à sucre qui exigent le moins de terres (118 Mha) alors que le soja et le maïs
exigeraient 508 Mha.
Tableau 5.1 : Utilisation future des biocarburants au niveau mondial et besoins en terres :
prévisions
Source
Objectif
Contribution
énergétique
Besoins en terre
AIE (2006) cadre de
référence
OCDE/FAO 2007
3 % de l’énergie utilisée dans
les transports en 2030
Augmentation prévue
jusqu’en 2020
92 Mtoe (3,9 EJ)
34,5 Mha
35 Mha
Eickhout et al. 2008
Comme OCDE/FAO 2007 plus
10 % pour l’UE et l’objectif
des États-Unis pour 2020
Comme OCDE/FAO 2007 plus
10 % pour l’UE et l’objectif
des États-Unis pour 2020
Tous les grands pays et les
régions devraient atteindre
leurs objectifs d’ici à 2020
n.d (évolution
de référence de
la culture par
défaut)
n.d
60 Mha
n.d
64 à 80 Mha *)
n.d
56 à 166 Mha **)
I. Prévisions
Eickhout et al modifié par
des calculs des auteurs et
d’après CEC (2002)
RFA (2008)
21
Y compris les cultures permanentes.
La Commission européenne, dans son étude d’impact de la Directive sur les biocarburants, était partie de
l‘hypothèse d‘une contribution importante du biodiesel importé issu du soja (CE 2006). Par ailleurs, l’UE a aussi
pris pour hypothèse des contributions importantes de l’éthanol cellulosique et du BtL de deuxième génération, ce
qui diminuait les besoins totaux en terres pour les biocarburants. Le résultat global devait être des besoins en
terres pour l’UE en 2020 de 14,8 Mha, la part pour les biocarburants étant de 7 % (avec 49 % de cultures à
l’étranger), de 23,1 Mha pour une part de 14 % pour les biocarburants et une augmentation des importations
(avec 49 % environ de cultures à l‘étranger) et de 27,6 Mha avec une part pour les biocarburants de 14 % et une
augmentation de la production intérieure (avec 34 % environ de cultures à l‘étranger).
22
Ne pas diffuser ou citer - 40
Tableau 5.2 : Utilisation future des biocarburants au niveau mondial et besoins en terres :
potentiels
II. Potentiel
Source
Objectif
Contribution
énergétique
Besoins en terre
AIE (2006) différents
scénarios
Autre scénario : 5 % de
l’énergie utilisée dans
les transports en 2030
Cas des biocarburants
de deuxième
génération : 10 % de
l’énergie utilisée dans
les transports en 2030
Potentiels
bioénergétiques du total
des terres agricoles et
des pâturages en 2050
147 Mtoe (6,2 EJ)
52,8 Mha
294 Mtoe (12,3 EJ)
58,5 Mha
Ca. 2 860 Mtoe
(120 EJ)
Potentiel bioénergétique
total de 2010 à 2100; les
données concernent ici
2050
a) 836 à 931 Mtoe
***) (35 à 39 EJ)
180 Mha de terres
agricoles
abandonnées et
300 autres Mha de
prairies utilisées
de façon
extensive
a) 419 à 476 Mha
***)
Dornburg et al. (2008)
Gurgel et al. (2007)
a) scénario de
référence; b) scénario
politique
Ravindranath et al
(2009)
b) 2 914 à
3 201 Mtoe ***)
(122 à 134 EJ)
339 Mtoe (14,2 EJ)
b) 1 461 à
1 668 Mha ***)
10 % de la demande
118 à 508 Mha ***)
d’essence et de diesel
en 2030
AIE Scénario Blue
26 % de la demande
611 Mtoe (25,6 EJ) 160 Mha
Map
totale de carburants
pour les transports en
2050
*) Valeur inférieure obtenue par interpolation des estimations pour une part des biocarburants de 7 % à 14 % (ce
dernier pourcentage étant une moyenne entre l’augmentation de la production intérieure et l’augmentation des
importations); valeur supérieure : part de 14 % et augmentation de l’offre intérieure.
**) Le chiffre inférieur tient compte des avantages des coproduits du point de vue des besoins en terres évitées
ainsi que des technologies de deuxième génération fondées sur les déchets et les résidus et part de l’hypothèse
d’une amélioration importante des rendements. L’estimation plus élevée est un chiffre brut, pour le scénario de
faibles rendements, ne tenant compte ni des avantages attendus des coproduits ni de la contribution positive des
technologies de deuxième génération.
***) Les chiffres inférieurs concernant la version OLSR, les chiffres supérieurs la version PCCR du modèle EPPA
(MIT Emissions Predictions and Policy Analysis Model). Par OLSR, on entend Observed Land Supply Response,
la réaction en matière de conversion des terres observée ces dernières années étant considérée comme
représentative de la réaction à long terme. PCCR signifie Pure Conversion Cost Response et simule la
conversion sans limite des forêts naturelles et des pâturages aussi longtemps que les rendements sont
supérieurs aux coûts.
****) Le pourcentage le moins élevé de terres est requis pour le palmier à huile et la canne à sucre (142 Mha),
alors que le soja et le maïs exigent 600 Mha sur la base de rendements indicatifs.
n.d. = non disponible
Source : Tableau établi par les auteurs sur la base des sources indiquées.
D’après les estimations de Ravindranath et al. (2009), la superficie totale des terres requises
pour la production de biocarburants dans le scénario de substitution de 10 % du carburant à
base de pétrole serait égale à 3-15 % des pâturages permanents. Il est possible que l’on
n’ait pas jusqu’ici transformé les pâturages permanents en superficies cultivées car ces
pâturages n’étaient pas très adaptés aux cultures en raison de l’infertilité des sols ou du
manque de pluviosité. En conséquence, l’étendue de la superficie requise pourrait ne pas
refléter les catégories de terres qui seront vraisemblablement utilisées pour la production de
biocarburants. Si, en revanche, des terres agricoles sont utilisées pour la production de
Ne pas diffuser ou citer - 41
biocarburants, la superficie requise pourrait représenter 8 à 36 % des terres arables
actuelles. En outre, les auteurs ont considéré probable que les plantations de palmiers à
huile remplacent les terres humides et les forêts. Le rythme actuel de déboisement au niveau
mondial est de 13 Mha environ par an (FAO 2006). Si les tendances actuelles se
poursuivent, 286 Mha seront déboisés d’ici à 2030. Les scénarios de la demande de terres
pour les biocarburants envisagés par Ravindranath et al. représentent une demande de
terres équivalent à 40-180 % du déboisement actuel. Ainsi, les biocarburants, suivant
l’endroit où la biomasse est produite, pourraient avoir globalement des incidences
importantes du fait des changements d’affectation des sols.
5.3. Incidences de l’augmentation de la demande
L’expansion des terres arables utilisées pour la production de végétaux destinés aux
biocarburants pourrait conduire à des changements de grande échelle dans l’affectation des
sols. Le défrichage de la végétation naturelle libère le carbone stocké dans la végétation et
les sols et peut conduire à une dette en carbone susceptible de remettre en cause l’effet total
d’atténuation des GES des biocarburants dans les prochaines décennies. En outre, la
biodiversité en souffrirait lourdement.
5.3.1. Emissions de GES induites par les changements d’affectation des terres
Des études récentes ont montré que la conversion de forêts, savanes, prairies et terres
abandonnées en zones de cultures énergétiques conduit à d’importantes émissions de CO2
et à des « dettes en carbone » allant de quelques années à plusieurs centaines d’années
(Fargione et al. 2008; Australian Biofuel Institute 2008; Gibbs et al. 2008; Searchinger et al.
2008; Fritsche 2008). La dette en carbone correspond au temps nécessaire pour compenser
les émissions de CO2 résultant de la conversion d’un écosystème naturel et de la libération
correspondante du carbone stocké dans la végétation et la matière organique au-dessus du
sol et au-dessous23. La transformation des tourbières forestières en plantations de palmiers à
huile libère 3 452 tCO2/ha et implique une dette carbone remboursable sur 423 années
(Fargione et al. 2008).
Searchinger et al. (2008) ont noté que lorsque davantage de terres agricoles sont
nécessaires pour les cultures énergétiques, les réactions en retour au niveau de l’économie
mondiale conduisent généralement à des changements dans l’affectation des terres,
notamment la déforestation tropicale dans un pays ou l’autre. Ces changements peuvent
avoir des conséquences très négatives sur les émissions de gaz à effet de serre et doivent
être pris en compte dans le bilan net gaz à effet de serre des biocarburants. Malgré certaines
déficiences méthodologiques dans l’approche initiale, le fait que des effets de déplacement
puissent intervenir ne semble pas contesté (voir aussi Searchinger 2009).
Stickler et al. (2007) estiment à 182 tonnes C/ha le carbone forestier moyen pour les forêts
tropicales adaptées aux plantations de palmiers à huile. Ces plantations contiennent en
moyenne environ 36 tonnes C/ha sur leur durée de vie de 25 à 30 ans (Henson 2003).
Ravindranath et al. (2009) ont donc estimé que la transformation des forêts tropicales en
plantations de palmiers se traduisait par des émissions de 535 tonnes de CO2/ha. Ils n’ont
pas tenu compte des émissions potentielles du carbone contenu dans le sol ni de la
réduction des émissions attribuable aux produits forestiers car la majeure partie des forêts
tropicales sont défrichées par brûlis.
23
La détermination de la dette en carbone dépend de façon critique des hypothèses posées et des paramètres
pris en compte. Par exemple, s’intéressant surtout à l’Amérique du Nord et aux émissions de carbone, Kim et al.
(2009) ont construit des modèles selon lesquels la culture sans travail du sol peut accroître le carbone dans le sol
et réduire ainsi la dette carbone des biocarburants. En revanche, les mesures prises sur le terrain dans les
pampas d’Argentine ont indiqué que l’absence de travail du sol conduirait à une augmentation des émissions de
N2O, que le potentiel d’atténuation lié à l’augmentation du carbone dans le sol mettrait environ 35 ans à
compenser (Steinbach et Alvarez 2006).
Ne pas diffuser ou citer - 42
Ravindranath et al. (2009) ont estimé les émissions de CO2 sur la base de six scénarios
mondiaux de changements d’affectation des sols, en supposant que les émissions se
répartiraient sur une période de 30 ans. Les émissions totales de CO2 imputables à 10 % de
la consommation mondiale de diesel et d’essence en 2030 se chiffrent selon les estimations
à 0,84 Gt CO2, chiffre auquel les biocarburants pourraient soustraire 0,17 à 0,76 Gt CO2 (20
à 90 %), alors que l’on estime que les émissions annuelles de CO2 attribuables aux seuls
changements d’affectation des sols sont de l’ordre de 0,75 à 1,83 Gt CO2 (Ravindranath et
al. 2009). Ainsi les émissions potentielles liées aux changements directs d’affectation des
sols en faveur des cultures destinées à produire des biocarburants de première génération
sont significatives.
Hooijer et al. (2006) ont conclu que les tourbières déboisées et drainées d’Asie du Sud-Est
constituent une source importante au niveau mondial d’émissions de CO2 et un obstacle
majeur à l’objectif de stabilisation des émissions de gaz à effet de serre souhaité par la
communauté internationale. Hooijer et al. (2006) recommandent donc qu’une action
internationale soit engagée pour aider les pays d’Asie du Sud-Est, en particulier l’Indonésie,
à mieux conserver leurs ressources en tourbières grâce à la conservation des forêts et à des
améliorations dans la gestion de l’eau visant à rétablir un haut niveau phréatique.
Les responsables visent à remédier aux conséquences environnementales et sociales
négatives des biocarburants en introduisant des normes de durabilité. Un aspect important
est la réduction des émissions de GES grâce à l’utilisation des biocarburants, qui devrait être
d’au moins 35 % et, à compter de 2017, de 50 % pour les installations existantes et de 60 %
pour les nouvelles installations, d’après les critères de durabilité requis par l’Union
européenne (UE 2009b). Le Energy Independence and Security Act de 2007 des États-Unis
exige que 21 des 36 milliards de gallons de biocarburants qu’il est prévu de produire
permettent des réductions d’à peu près 50 % des gaz à effet de serre, compte tenu des
émissions liées aux changements directs d’affectation des sols. Le California Air Resources
Board met au point une réglementation intitulée « Low carbon fuel standard », qui définira
également des niveaux de réduction des gaz à effet de serre pour les divers biocarburants,
en tenant compte des changements d’affectation des sols, et exigera que le mixte total de
carburants vendus en Californie réduise globalement les émissions de gaz à effet de serre.
Toutefois, un enjeu méthodologique fondamental tient au fait que des normes purement
spécifiques aux produits ou à la production ne sont guère adaptées pour contrôler les effets
indirects des changements dans l’affectation des sols. S’il est possible de définir des valeurs
par défaut des émissions de GES et de tenir compte de la conversion de différents biomes,
excluant ainsi les hectares de terres non agricoles qui ont été transformés ces dernières
années, les normes de produits ne peuvent éviter les effets de déplacement. Si la demande
globale de biomasse s’accroît plus vite que les rendements moyens, elle ne pourra être
couverte que par une expansion nette de la superficie cultivée. Il est donc d’une importance
vitale d’estimer correctement la dynamique des cultures énergétiques, notamment les
besoins globaux en terres qu’elles impliquent et les incidences ultérieures, afin d’évaluer
l’effet net de l’augmentation des quotas d’utilisation de la biomasse et des biocarburants
dans certains pays.
Pour approvisionner 10 % du secteur des transports de l’UE en biocarburants, il faudrait
consacrer une superficie supplémentaire de terres à l’étranger d’environ 5 Mha pour l’huile
de palme et 1,5 Mha pour la canne à sucre, portant la superficie totale requise par l’UE à
environ 25 à 30 Mha (Eickhout et al. 2008). Même l’introduction de nouvelles techniques,
comme les biocarburants de deuxième génération, ne devrait pas permettre de ramener ces
besoins en terres pour l’UE au-dessous de 20 Mha.
Bringezu et al. (2009) ont montré qu’une augmentation de l’utilisation de la biomasse, et en
particulier des biocarburants, en Allemagne conduirait à une expansion des besoins en
terres cultivables. Si les conditions restent inchangées et si les tendances en cours faisant
augurer d’une part des biocarburants de 20 à 25 % en 2030 se maintiennent, la superficie
globale des terres requises pour l’ensemble des produits agricoles consommés en
Allemagne pourrait s’accroître de 2,5 à 3,4 Mha d’ici à 2030. Cette expansion interviendrait
Ne pas diffuser ou citer - 43
essentiellement dans les régions tropicales pour la production de biodiesel (en particulier à
partir du soja et du palmier à huile). L’expansion de la superficie nette des terres consacrées
aux produits agricoles conduirait à des émissions de GES de 13 à 27 millions de tonnes du
fait des changements d’affectation des sols. Sans la prise en compte de l’augmentation des
rendements dans la production alimentaire, qui réduira les besoins en terres globaux, l’effet
spécifique de la consommation de biodiesel serait encore pire. En 2030, la consommation
estimée de biodiesel conduirait à des émissions de 37 à 54 millions de tonnes équivalent
CO2 du fait des changements d’affectation des sols. En tenant compte de l’atténuation des
émissions de GES liée à la substitution du diesel fossile par du biodiesel, une augmentation
nette de 23 à 37 millions de tonnes des émissions de gaz à effet de serre serait observée, du
fait de l’expansion des zones de production à l’étranger. Si ces tendances se poursuivent, on
ne peut s’attendre à ce que les quantités de biodiesel importées par l’Allemagne aient une
incidence favorable sur le climat avant la période 2040 à 2050.
Globalement, la conversion de terres aux fins des cultures énergétiques pourrait conduire à
des émissions importantes de GES. Même si l’on utilisait essentiellement des terres
abandonnées et des pâturages, une utilisation moyenne mondiale de 10 % de biocarburants
dans les transports remettrait en question l’effet global d’atténuation de l’utilisation des
biocarburants de première génération. Aussi longtemps que la superficie mondiale des terres
requises pour la consommation de produits agricoles augmentera, les effets de
déplacement, les changements d’affectation des sols et les incidences correspondantes ne
pourront sans doute pas être évités au moyen de normes de production des biocarburants.
5.3.2. Incidences sur la biodiversité des changements d’affectation des sols
Les changements dans l’affectation des sols, qui consistent à convertir des habitats naturels
en terres dominées par des utilisations humaines, ont été de tout temps identifiés comme
l’une des plus grandes menaces pesant sur la biodiversité mondiale. Outre la biodiversité,
les écosystèmes sont aussi menacés, la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes
étant étroitement liés (Évaluation des écosystèmes pour le Millénaire 2005; AEE 2009d).
Une zone critique au niveau mondial pour la biodiversité est le Cerrado brésilien, qui abrite
environ 9 % des savanes tropicales de la planète (Myers et al. 2000). Cette zone a été
réservée pour l’expansion des superficies cultivées du Brésil, en particulier pour les cultures
énergétiques (voir 5.1). Le chevauchement des zones pouvant servir à l’expansion des
cultures de canne à sucre avec des zones de conservation prioritaires d’extrême importance
biologique est de 70 % dans la région du Cerrado, de 16 % dans la région de l’Amazone et
de 40 % dans le Pantanal (graphique 5.1). La plupart de ces zones jugées prioritaires du
point de vue de la conservation ne sont pas protégées et ne font pas non plus l’objet de
programmes spéciaux de développement durable. Dans une révision récente du Ministère
brésilien de l’environnement, les zones revêtant une grande importance biologique dans
l’optique de la conservation représentent 19,7 % du Cerrado et du Pantanal. Des études
menées récemment dans la région du Cerrado ont montré une expansion des plantations de
canne à sucre sur certaines de ces zones de conservation prioritaires non protégées, malgré
la superficie importante de ce biome ayant déjà pu être utilisée pour cette expansion
(Bustamante et al. 2009).
Ne pas diffuser ou citer - 44
Graphique 5.1 : Carte des zones de conservation prioritaires revêtant un grand intérêt
(verte) ou zone potentielle de plantation de cannes à sucre (mauve) au Brésil
Source : Machado et al. 2006
Sala et al. (2009) constatent que l’augmentation de la production pourrait avoir de fortes
incidences sur la diversité biologique, en utilisant comme indicateur la richesse en espèces
mesurée sur la base du nombre d’espèces de plantes et d’animaux par zone.
L’augmentation de la production de biocarburants se traduirait par la dégradation des
habitats, l’augmentation des espèces envahissantes et la pollution par les nutriments. Les
espèces et les génotypes de plantes herbacées suggérées comme futures matières
premières des biocarburants peuvent jouer un rôle critique dans la prolifération des espèces
envahissantes. Les émissions de matières nutritives dans l’eau et l’air, résultant de cultures
énergétiques intensives, auront une incidence sur la composition des espèces dans les
systèmes aquatiques et terrestres. L’augmentation de la production de biocarburants pourrait
avoir aussi certaines incidences positives sur la biodiversité en améliorant le rythme de
variation de la composition atmosphérique et des changements climatiques mondiaux grâce
à des réductions nettes des émissions de GES, une fois pris en compte les effets de
déplacement (qui sont incertains d’après les résultats présentés dans 5.3.1). L’agriculture de
conservation pour la protection des biomes anthropiques ne joue qu’un rôle mineur au
regard de la superficie concernée et de la production potentielle.
L’effet de l’expansion de la production de biocarburants sur la biodiversité variera en fonction
de la région et du type de biocarburants produits. Les régions du monde qui ont déjà
enregistré d’importantes pertes de biodiversité seront plus vulnérables que celles où la
biodiversité a été relativement préservée. De même, les communautés comptant de
nombreuses espèces pourraient perdre davantage d’espèces que celles qui en ont peu et
qui connaissent des perturbations analogues. À mesure que la production de biocarburants
s’intensifiera, la perte de biodiversité s’aggravera.
Les effets négatifs et positifs des biocarburants sur la biodiversité se manifestent
différemment en fonction des zones géographiques et des périodes (Sala et al. 2009; Lysen
et van Egmond 2008). Les effets négatifs sont observés à tous les échelons, local, régional
et mondial. La conversion de terres protégées pour l’implantation de cultures destinées aux
biocarburants pourrait se traduire par l’extinction d’espèces au niveau local, la disparition
d’espèces aquatiques dans des habitats distants (effet régional) et l’extinction d’espèces au
niveau mondial si des espèces endémiques locales disparaissent. Un grand nombre de ces
effets négatifs de la production de biocarburants sur la biodiversité native se manifesteront
de façon instantanée ou après une brève période de temps (années à décennies). Tous les
effets positifs interviendront essentiellement à l’échelle mondiale et à long terme sous l’effet
d’une amélioration des changements climatiques, bien qu’ils soient aussi appelés à se
Ne pas diffuser ou citer - 45
manifester à l’échelon local en réduisant l’ampleur des impacts locaux des changements
climatiques. En conséquence, une simple analyse qualitative n’est pas suffisante pour
évaluer le résultat final de l’expansion de la production de biocarburants du point de vue de
la biodiversité. Il faut plutôt des modèles quantitatifs de la production de biocarburants qui
prennent en compte les menaces que cette production représente pour la biodiversité au
niveau local et au niveau des sites spécifiques, ses incidences régionales et les retombées
positives qu’elle peut avoir sur la biodiversité dans un avenir plus lointain.
Eickhout et al. (2008) ont étudié en parallèle les effets sur la biodiversité des changements
climatiques et des modifications dans l’affectation des sols, posant l’hypothèse générale que
l’atténuation des changements climatiques permettra de stopper la dégradation de la
biodiversité alors que de nouvelles modifications dans l’affectation des sols l’accentueront. À
l’aide de modèles quantitatifs, ils ont cherché à déterminer comment les cultures
énergétiques peuvent contribuer à des synergies positives entre les objectifs de l’UE en
matière de climat et de biodiversité.
Leurs résultats montrent clairement que la production intensive de biocarburants a des
incidences négatives sur la biodiversité, sauf si l’on utilise des terres arables déjà cultivées
de manière intensive. Toute incidence positive pouvant résulter de la production de
biocarburants du fait d’une réduction des impacts sur le climat n’influera sur la biodiversité
qu’après plusieurs rotations des cultures. Seule une utilisation des biocarburants en longue
période aura des résultats positifs en termes de biodiversité, mais ces résultats pourraient
mettre 100 ans environ avant de se manifester24.
Le bilan ‘biodiversité’ dépend essentiellement des terres effectivement transformées pour la
plantation de cultures énergétiques et du nombre d’années qu’une culture particulière est
maintenue. Le graphique 5.2 montre les résultats d’Eickhout et al. (2008) pour le blé et l’huile
de palme. La première année de production (2008) est dominée dans la plupart des cas par
l’effet négatif de l’utilisation des terres. Une dette du point de vue de la biodiversité est ainsi
créée (cf. dette carbone dans Fargione et al. 2008). Les années suivantes, l’effet positif des
changements climatiques évités s’accroît au fil des campagnes agricoles, car il est cumulatif.
Lorsque des habitats naturels (prairies ou forêts) sont utilisés pour les cultures énergétiques,
l’effet négatif des modifications de l’affectation des sols continue de l’emporter sur l’effet
positif sur les changements climatiques, même jusqu’en 2100. En revanche, la mise en
culture de terres récemment abandonnées qui faisaient l’objet d’une agriculture intensive
devrait avoir immédiatement des effets positifs, car l’utilisation antérieure des sols en
question ne permet pas de penser qu’il existe une biodiversité intéressante. Lorsque ce sont
des terres récemment abandonnées mais consacrées jusque-là à une agriculture extensive
qui sont transformées pour des plantations destinées aux biocarburants, l’incidence négative
sur la biodiversité se maintient pendant plusieurs décennies. Si des terres arables
abandonnées ont eu le temps de restaurer au moins une partie de leur végétation naturelle,
leur transformation en terres pour les cultures énergétiques n’aura pas un effet positif avant
une centaine d’années. Les pertes au niveau de l’abondance des espèces sont encore plus
importantes lorsque ce sont des prairies utilisées de manière extensive qui sont
transformées.
24
On notera qu’il existe de très grandes incertitudes concernant les avantages à long terme de l’atténuation des
changements climatiques, plus grandes que celles qui concernent les effets immédiats négatifs/positifs des
changements dans l’affectation des terres.
Ne pas diffuser ou citer - 46
Graphique 5.2 : Bilan « biodiversité » des modifications de l’affectation des terres :
transformation de la couverture végétale c. changement climatique évité dans le cas de la
production de blé et de la production d’huile de palme
Source : Eickhout et al. 2008.
Fondamentalement, Eickhout et al. (2008), appliquant le bilan biodiversité de diverses
cultures à différents types de terres, ont montré que les réductions des gaz à effet de serre
résultant de la production de biocarburants ne compenseront pas les pertes de biodiversité
dues aux changements plus nombreux d’affectation des sols, même à l’horizon de plusieurs
décennies. Des effets bénéfiques pour la biodiversité ne peuvent être escomptés que
lorsque sont utilisées des terres agricoles abandonnées, soumises autrefois à une
agriculture intensive, ou des terres (modérément) dégradées. Sur ces terres, la production
de biocarburants peut même conduire à une amélioration de la biodiversité.
Ne pas diffuser ou citer - 47
6. Options pour une production et une utilisation plus efficaces et
plus durables de la biomasse
La biomasse a été et restera une des composantes de l’ensemble du bouquet énergétique.
Cependant, les biocarburants pour les transports n’apporteront probablement qu'une faible
contribution à l’approvisionnement en énergie à l'avenir. Si leur production peut gagner en
efficacité grâce à une amélioration du rendement des terres agricoles existantes et si elle
peut être accrue en mettant en culture des terres dégradées, la biomasse peut être utilisée
de manière plus efficiente pour la fourniture d’énergie en applications stationnaires ou pour
la production de matériaux, ou pour les deux. L'utilisation de résidus ou de déchets peut
élargir la gamme des matières premières disponibles avec un moindre impact sur
l'environnement. Néanmoins, les besoins en terres risquent de demeurer une contrainte
particulière, même pour les utilisations non alimentaires de la biomasse. Il faut donc, dans
l’ensemble du bouquet énergétique, privilégier d’autres systèmes d'énergies renouvelables,
présentant moins de dangers pour l'environnement, mieux adaptés aux conditions locales et
contribuant ainsi à l’optimisation de l'efficacité des ressources.
6.1. Augmentation des rendements et optimisation de la production agricole
La contribution potentielle des biocarburants à l’approvisionnement énergétique dépend
dans une grande mesure de l’aptitude à accroître les rendements des terres agricoles
existantes. Une amélioration des rendements peut être obtenue au moyen de changements
dans les cultures et les méthodes de culture.
Les possibilités d’augmentation de la productivité agricole et d'optimisation de la production
diffèrent suivant les régions. Les rendements sont actuellement inférieurs à leur potentiel
dans nombre de pays en développement, mais dépassent ce potentiel dans les pays
développés en raison de l'irrigation, des cultures multiples, de l'utilisation d'intrants et des
pratiques de production (graphique 6.1) (FAO 2008). Par exemple, de gros potentiels
d’augmentation des rendements de la biomasse alimentaire et non alimentaire semblent
exister en Afrique subsaharienne, où le développement est freiné par des investissements
insuffisants dans les infrastructures, les capacités de production, l'éducation et la formation.
Dans les pays développés et en développement ayant de hauts niveaux de production
agricole, la limitation de la pollution des cours d'eau entraînée par les engrais pourrait peser
sur la progression des rendements à l’avenir. Par exemple, la productivité des récoltes est
plus élevée dans les pays à haut revenu (PHR) que dans les pays à faible revenu (PFR) ou
à revenu intermédiaire (PRI), d’où les possibilités d’amélioration dans ces derniers25. De fait,
la progression des rendements entre 1992 et 2002 a été marginalement plus élevée dans les
PRI et les PFR que dans les PHR, à l'exception de l'Afrique subsaharienne, où le niveau des
rendements est resté quasiment inchangé (graphique 6.2).
La productivité foncière des PFR est de moitié inférieure environ à celle des PHR et
représente 64 % de celle des PRI. Dans les régions concernées, les zones agricoles non
irriguées à fort potentiel n’ont pas une meilleure productivité que les zones non irriguées à
faible potentiel26, ce qui représente une différence considérable par rapport aux PHR dans
lesquels la production agricole est optimisée pour tirer parti des conditions naturelles (Hazel
et Wood 2008). Lal a comparé des pays et des régions ayant une pluviosité totale et
saisonnière similaire, les mêmes systèmes de production par irrigation et les mêmes
méthodes de culture et de travail du sol et a estimé que le rendement moyen en Inde
25
Selon la définition de la Banque mondiale (2005), reprise par Hazel et Wood (2008), on entend par pays à
faible revenu ceux dont le PNB par habitant est inférieur à 825 dollars des États-Unis, par pays à revenu
intermédiaire ceux où il se situe entre 826 et 10 065 dollars et par pays à haut revenu ceux où il dépasse
10 065 dollars.
26
Dans les zones agricoles non irriguées à fort potentiel, la période végétative est d’au moins 180 jours par an et
la pente de moins de 15 %. Les zones agricoles non irriguées à faible potentiel ont une période végétative de
moins de 180 jours par an et une pente moyenne de 15 % ou plus (Hazel et Wood 2008).
Ne pas diffuser ou citer - 48
pourrait être accru de 2,6 à 4,0 tonnes par hectare pour le blé et de 1,7 à 3,5 tonnes par
hectare pour le maïs.
Graphique 6.1 : Augmentation potentielle des rendements pour certaines cultures
énergétiques
Source : FAO 2008
Graphique 6.2 :Tendances mondiales des rendements céréaliers, par région (1961-2005)
Source : Hazel & Wood 2008 (adapté de FAOSTAT 2006)
Ne pas diffuser ou citer - 49
Les efforts menés récemment dans certains pays en développement montrent que ce
potentiel est maîtrisé. Par exemple, l’utilisation d’engrais, l’amélioration des semences et les
actions de vulgarisation de l’agriculture extensive se sont traduits par un doublement, voire
un triplement, des récoltes céréalières au niveau local dans 10 pays africains (Bekunda et al.
2009)27. Ces trois dernières années, le Malawi a doublé ses rendements de maïs au niveau
national (Bekunda et al. 2009)28. Batidzirai et al. (2006) estiment que la productivité au
Mozambique pourrait être multipliée par sept simplement grâce à une utilisation modérée de
techniques agricoles, comme les engrais, les pesticides et les semences sélectionnées, et
des pratiques d’exploitation à grande échelle. Au Brésil, l’amélioration de la gestion pourrait
conduire à une augmentation des rendements de l’ordre de 20 % au cours des
dix prochaines années, sans compter les OGM. D’après la FAO (2008), la demande de
biocarburants pourrait être à l’origine de modifications des rendements, à la fois directement
dans la production des cultures énergétiques et indirectement dans la production d’autres
cultures – à condition que les investissements appropriés soient réalisés.
L’amélioration du cadre institutionnel peut contribuer à l’augmentation de la production
agricole, et inversement. Un exemple couronné de succès est la Kilombero Sugar Company
(KSC) en Tanzanie, qui associe la production de canne à sucre à grande échelle avec des
activités agricoles artisanales. Son programme d’externalisation à de petits planteurs a
amélioré les revenus au niveau local et les bénéfices ont été investis dans l’infrastructure
médicale et pédagogique (Bekunda et al. 2009).
Dans les pays où les cultures ont des rendements élevés, la progression de ceux-ci semble
s’être ralentie. Elle est en effet soumise aux limitations naturelles liées aux sols, à la lumière
du soleil et à l’eau. Une importante contrainte est le niveau croissant de la pollution par les
éléments nutritifs. Dans nombre de pays occidentaux, l’agriculture est la source la plus
importante d’éléments nutritifs se déversant dans les cours d’eau. L’augmentation de la
culture du maïs pour soutenir les objectifs de production d’éthanol aux États-Unis devrait
accroître les apports d’azote dans le fleuve Mississipi de 37 %29. Des cultures exigeant moins
d’engrais et constituant néanmoins une matière première adaptées pour la production
d’éthanol seraient une option (Connor et al. 2009). Les biocarburants qui n’exigent pas
d’importants apports énergétiques et qui peuvent être produits à partir d’espèces natives en
polyculture seraient aussi moins dommageables pour la biodiversité (Tilman et al. 2006).
Outre une meilleure sélection végétale, la productivité peut être améliorée au niveau des
techniques de culture, des modes de récolte, du stockage, du transport et du traitement
(OCDE/AIE, 2008). Les manipulations génétiques sont aussi utilisées, par exemple pour
accroître le rendement en lignocellulose pour les biocarburants de deuxième génération et
produire des microorganismes secrétant davantage d’enzymes à usage industriel (voir, par
exemple, Bon & Ferrara 2007; Larson 2008; Sticklen 2008; Zarrilli 2008), bien que les
risques pour les écosystèmes restent difficiles à évaluer et que certains prônent l’application
du principe de précaution concernant ces technologies (voir Convention sur la biodiversité et
PNUE 2003; Herrera 2007).
Si on peut s’attendre à une augmentation sensible des rendements des cultures
énergétiques (comme des autres cultures) dans certaines régions, des investissements et du
temps sont nécessaires pour mobiliser ces potentiels, ce qui donne à penser que la
tendance mondiale générale sera vraisemblablement une hausse assez modérée des
rendements. Dans ces conditions, la demande croissante escomptée de biomasse
alimentaire et non alimentaire ne pourra sans doute être satisfaite que par une extension de
la superficie des terres cultivées (comme on l’a vu dans le chapitre 3). Au niveau régional,
les importants nouveaux investissements réalisés dans la production de biocarburants dans
nombre de pays africains pourraient contribuer à renforcer les infrastructures nécessaires à
27
D’après Sanchez et al. 2007.
28
D’après Denning et al. 2009.
29
Dans le bassin du Mississipi, les importants apports d’engrais pour la culture du maïs et l’azote drainé dans les
eaux du fleuve sont en contradiction avec les objectifs de qualité de l’eau dans le golfe du Mexique (voir 4.2).
Ne pas diffuser ou citer - 50
l’augmentation de la production agricole globale sur un continent où les investissements sont
restés très à la traîne jusqu’ici (comme cela est avancé, par exemple, par Bekunda et al.
2009), bien que cela reste à prouver et que le risque d’une exacerbation de la concurrence
entre les produits alimentaires et les carburants (voir, par exemple, SWISSAID 2009)
demeure une préoccupation.
6.2. Remise en état des terres dégradées
Pour éviter de devoir arbitrer entre l’expansion des terres affectées aux cultures
énergétiques et la conservation de la biodiversité, il a été suggéré d’accroître la superficie
cultivée sur trois types de terres : les terres « marginales », les terres dégradées et les terres
abandonnées. Dans les terres « marginales » entrent l’ensemble des terres non cultivées
(non utilisées comme terres agricoles), où la production primaire effective est trop faible pour
permettre une agriculture compétitive. Les terres dégradées ont été cultivées auparavant et
sont devenues marginales en raison de la dégradation des sols ou d’autres impacts liés à
une gestion inadaptée ou à des facteurs extérieurs (par exemple, changements climatiques).
Par terres abandonnées30, on entend des terres dégradées ayant une faible productivité et
des terres à haute productivité (par exemple celles où repousse la forêt)31.
Certaines cultures énergétiques peuvent être implantées sur des terres dégradées et
contribuer à rétablir la productivité. On peut citer notamment le panic érigé, qui peut même
améliorer la qualité des sols et la productivité (Simpson et al. 2009). Cette culture peut, par
rapport au maïs/soja, avoir une biomasse souterraine huit fois plus importante et contribuer à
la séquestration dans le sol d’un total 55 % plus élevé de carbone organique total
(Tufekcioglu et al. 2003). L’utilisation de légumineuses fixant l’azote est une option pour
améliorer la fertilité du sol (ONU-Énergie 2007). Le jatropha peut aussi améliorer la qualité
du sol et être cultivé dans des conditions moins optimales, permettant peut être la plantation
d’autres cultures au fil du temps. Cependant, il faut encore prouver empiriquement à quelle
échelle la production de jatropha peut se traduire par un avantage net, car les forts
rendements (nécessaires à la production compétitive de carburants pour les transports)
exigent des conditions de culture favorables pour les plantations, y compris des apports
suffisants en éléments nutritifs et en eau (FAO 2008; de Fraiture et Berndes 2009). En effet,
le jatropha utilisé à petite échelle, par exemple pour la production d’électricité, est souvent
cultivé sous la forme de haies et en association avec d’autres cultures, de sorte que l’huile
végétale obtenue est plutôt un produit secondaire pour utilisation locale (MFC 2008). Les
cultures halophytiques prospèrent dans les régions à relativement forte salinité, par exemple
certains déserts et zones côtières où les principales espèces végétales ne peuvent pousser.
Comme elles absorbent du sel durant leur période végétative, ces cultures pourraient
nettoyer les sols à forte salinité (Hendricks & Bushnell 2008), bien que l’agriculture sur sols
salins32 n’en soit encore qu’à ses débuts (Rozema & Flowers 2008) et que les recherches sur
les cultures écologiquement rationnelles en zones marécageuses se poursuivent (voir, par
exemple, Ruan et al. 2008). Enfin, les sols contaminés par les métaux lourds, qui concernent
environ 10 000 hectares aux États-Unis et en Europe) pourraient être restaurés au moyen de
cultures absorbant ces polluants (Ignaciuk 2006). Lewandowski et al. (2006), par exemple,
ont réalisé une étude de cas en Allemagne concernant la possibilité d’utiliser le saule pour
nettoyer des sols contaminés avant de le brûler comme carburant, concluant que des
avantages économiques pouvaient en découler pour certains agriculteurs dans certaines
conditions.
30
Note : Les terres mises en réserve n’appartiennent pas à la catégorie des terres abandonnées.
D’autres définitions ont été examinées lors de l’atelier organisé conjointement par le PNUE, l’UICN, RSB et
l’Institut Oeko à Paris en 2008, http://www.unep.fr/energy/activities/mapping/.
32
La gestion côtière et les fermes marines peuvent contribuer à associer l’aquaculture et la régénération des
forêts de mangrove (voir, par exemple, the « Greening of Eritrea », www.seawaterfoundation.org/videoeritrea.htm); la production de matières premières pour les biocarburants pourrait peut-être être envisagée comme
une activité secondaire.
31
Ne pas diffuser ou citer - 51
Compte tenu de la baisse des rendements, les terres dégradés sont généralement moins
rentables à utiliser que les terres productives. Si l’intervention d’engins mécanisés est
requise pour la remise en état, les investissements nécessaires peuvent avoir un effet
dissuasif. Néanmoins, la remise en état pourrait bénéficier des faibles loyers fonciers.
D’aucuns estiment qu’il s’agit là d’une possibilité, notamment dans les pays en
développement où les coûts de main-d’œuvre sont faibles (FEM 2006). De fait, la production
de cultures énergétiques à petite échelle sur des terres dégradées a eu une incidence
positive sur l’approvisionnement en énergie de plusieurs de ces pays. Au Mali, par exemple,
1 000 hectares de cultures de jatropha plantées sur des terres « marginales » et inutilisées
alimentent en carburant une centrale électrique locale de 300 kW, ce qui devrait stimuler
l’économie locale. Ce projet a exigé des financements extérieurs importants, toutefois, pour
pouvoir démarrer (Rijssenbeek & Togola 2007; MFC 2008).
De nombreuses incertitudes demeurent concernant le potentiel d’utilisation effectif des terres
dégradées/« marginales » pour les cultures énergétiques. Pour nombre de cultures, comme
le jatropha, on manque de données quantitatives sur la productivité obtenues au moyen
d’essais réalisés dans des conditions sous-optimales (Jongschaap et al. 2007). Certaines
cultures présentées comme des ‘régénérateurs’ de terres dégradées peuvent exiger des
quantités d’eau importantes et avoir ainsi des incidences négatives sur la végétation
environnante (Chiavari 2008).
Certaines des zones actuellement considérées comme « marginales » peuvent en fait abriter
une très grande biodiversité. Dans certaines régions abandonnées, la régénération des
habitats naturels pourrait être plus bénéfique du point de vue environnemental que
l’établissement de cultures destinées aux biocarburants. En tout état de cause, une
évaluation attentive des terres a été recommandée avant de passer à des cultures
énergétiques (Fritsche et al. 2008). En outre, pour atteindre un niveau de productivité
économiquement viable, de fortes applications d’engrais pourraient être nécessaires, ce qui
augmenterait le risque de pollution par éléments nutritifs. La performance dépend donc de
façon critique d’une bonne gestion agricole. Une autre préoccupation concerne les
incidences sociales des projets relatifs aux biocarburants dans les pays en développement.
Certaines terres dégradées et « marginales » sont utilisées par les ménages pauvres pour
se procurer de la biomasse et des matériaux de construction, ramasser des fruits frais et
secs et, dans certains cas, pratiquer une agriculture de subsistance (Sugrue 2008). La
concurrence entre producteurs de biocarburants et groupes pauvres pour l’utilisation des
ressources foncières pourrait conduire ces derniers à perdre l’accès aux terres dont ils
dépendent (Cotula et al. 2008).
On ignore encore dans une large mesure la superficie des terres dégradées qui pourraient
être adaptées à la production de cultures énergétiques. Un projet conjoint
FEM/PNUE/FAO/ONUDI est actuellement en cours pour dégager de nouvelles orientations.
En ce qui concerne les terres « marginales », l’Institut Worldwatch (2006) a fait état de
chiffres situés entre 100 millions et 1 milliard d’hectares pour ce qui est des superficies
disponibles en théorie pour les cultures énergétiques, considérant seulement que le manque
d’eau et la mauvaise qualité des sols rendent économiquement peu rentable l’implantation
de ces cultures sur le reste de la superficie. La FAO (2008) a rendu compte d’estimations
situées entre 250 et 800 millions d’hectares, en faisant exclusion des terres recouvertes de
forêts, des zones protégées et des terres nécessaires pour faire face à l’augmentation de la
demande de cultures alimentaires et de bétail, qui sont situées essentiellement en Amérique
latine tropicale et en Afrique. Mais l’aptitude des terres « marginales » à contribuer
sensiblement à la production des matières premières nécessaires aux biocarburants a été
remise en cause, notamment parce qu’une partie des terres en question sont de facto
utilisées, même à des fins non agricoles, par exemple pour le pâturage du bétail
(ONU-Énergie 2007).
Campbell et al. (2008) ont récemment avancé qu’une partie importante des terres qui
pourraient être utilisées pour les biocarburants sont actuellement des terres agricoles
abandonnées. D’après leur estimation, les terres abandonnées ont une superficie au niveau
Ne pas diffuser ou citer - 52
mondial située entre 385 et 472 millions d’hectares et les biocarburants qu’elles
permettraient de produire pourraient représenter entre 32 et 41 EJ/a (graphique 6.3).
Cependant, lorsque la forêt repousse sur les terres abandonnées, cela peut se traduire par
une réduction des gaz à effet de serre plus importante que celle résultant de la conversion
des terres en question pour la production de biocarburants (Marland & Schlamadinger 1997;
Righelato & Spracklen 2007). Cela dépende du volume de carbone libéré par les coupes de
forêts et du potentiel de réduction des gaz à effet de serre des biocarburants qui résultent de
la substitution de combustibles fossiles par rapport au volume de carbone naturellement
séquestré par la forêt au fil du temps. Des facteurs comme les types de culture et de
carburants, la méthode de culture, l’efficacité de la conversion en biocarburants et les
conditions naturelles de culture influent sur le potentiel d’atténuation des changements
climatiques de ces deux options.
Graphique 6.3 : Superficie potentielle des terres abandonnées au niveau mondial
Source : Campbell et al. (2008)
Globalement, on peut conclure qu’il existe des possibilités de développer l’agriculture, en
remettant en état des terres dégradées afin de produire non seulement des biocarburants,
mais aussi des denrées alimentaires. Cette option pourrait aussi améliorer le développement
rural, notamment dans les pays en développement. Les superficies concernées aux niveaux
mondial et régional doivent néanmoins être encore déterminées. Les incertitudes sont
encore plus grandes pour ce qui est des superficies potentielles de « terres marginales », qui
n’ont jamais été cultivées. Dans le cas de terres abandonnées à hautes productivité (où des
forêts repoussent), l’effet net sur l’environnement de la production de biocarburants sur le
climat et la biodiversité devra être évalué au cas par cas.
6.3. Utilisation de la biomasse pour l’électricité et la chaleur
Les utilisations stationnaires, par exemple pour couvrir les besoins locaux en électricité, sont
généralement plus efficaces du point de vue énergétique que la conversion de la biomasse
en combustibles liquides. On estime aussi qu’elles offrent davantage de possibilités de
réductions des CO2 à un moindre coût.
Par exemple, 1 MJ de biomasse peut remplacer environ 0,95 MJ de combustibles fossiles
dans la production de chaleur et d’électricité, alors que 1 MJ de biomasse ne peut remplacer
qu’environ 0,35-0,45 MJ de pétrole brut dans le secteur des transports. En effet, les
chaudières modernes à biomasse sont presque aussi efficaces que celles alimentées aux
combustibles fossiles (Edwards et al. 2008). La gazéification de la biomasse pour la
Ne pas diffuser ou citer - 53
production d’électricité (et/ou de chaleur) peut conduire à des réduction plus importantes de
CO2 par tonne de biomasse (ou par hectare) que l’utilisation en remplacement de carburants
traditionnels pour les transports (Edwards et al. 2007).
Aussi bien les cultures énergétiques que les déchets et les résidus peuvent être utilisés
comme matières premières pour les technologies stationnaires (tableau 6.1). Ces
technologies sont applicables à différentes échelles et peuvent se traduire par divers
avantages, notamment pour les communautés locales. Dans les pays développés, il peut
s’agir de technologies innovantes et multifonctionnelles, par exemple pour associer le
traitement des déchets et la fourniture d’énergie. Dans les pays en développement, il a été
démontré que les utilisations stationnaires améliorent les conditions de vie lorsqu’elles
servent à alimenter des fourneaux de cuisine et à assurer l’électrification des communautés.
Le biogaz, notamment, a un important potentiel en tant que source d’énergie renouvelable et
permet également des réductions satisfaisantes des GES, notamment lorsque des déchets
sont utilisés. Lorsque l’on utilise du maïs, le rendement énergétique par hectare est plus
important que pour les carburants des transports, mais des problèmes demeurent au niveau
de l’environnement et de l’utilisation des terres.
Les utilisations stationnaires faisant intervenir un large éventail de technologies et de
matières premières, il est hors de portée du présent rapport de passer en revue toutes les
utilisations disponibles (voir tableau A.1 de l’annexe pour une vue d’ensemble). Le graphique
6.4 compare les applications et matières premières courantes en Allemagne en les replaçant
dans la perspective de l’utilisation des sols. Comme on peut le voir, les applications
combinant électricité et chaleur permettent de générer davantage d’énergie par hectare que
la conversion en combustibles liquides. Du fait de cette forte efficacité, la cogénération
semble bien adaptée à des situations où l’on a besoin de produire à la fois de la chaleur et
de l’électricité.
Outre la plus grande efficacité du point de vue de l’affectation des terres, les utilisations
stationnaires peuvent aussi offrir de plus grandes possibilités d’atténuation des changements
climatiques. La production classique d’électricité est intensive en carbone et en énergie, et
lui substituer de la biomasse offre un bon potentiel de réduction du CO2. C’est notamment le
cas dans la plupart des pays européens, ou des pays où une part importante de l’offre de
carburants fossiles peut être remplacée.33 Substituer le bois au charbon dans les utilisations
stationnaires, par exemple, permet des réductions deux fois plus importantes des émissions
de GES que la production de bioéthanol ou de biodiesel à partir de n’importe quelle
biomasse pour le secteur de stransports. La production directe d’hydrogène à partir du bois
peut aussi être une option intéressante, mais cette technologie est encore en développement
(Edwards et al. 2007). Sur la base des données disponibles, on peut aussi conclure qu’aussi
longtemps que, grâce aux dernières technologies, le bois peut être utilisé pour remplacer
des carburants fossiles pour la production d’électricité et de chaleur, le BtL à partir du bois
ne permettra pas d’économiser davantage d’émissions de GES.
33
La Chine, par exemple, utilise une grande quantité de charbon pour la production d’électricité, d’où un potentiel
de substitution par de la biomasse. En revanche, l’Ouganda ayant recours essentiellement à des énergies
renouvelables, comme l’hydroélectricité, la substitution des carburants fossiles dans le secteur des transports est
potentiellement une meilleure option (WBGU 2008); néanmoins, l’utilisation de la biomasse locale (par exemple,
celle provenant des résidus) pour la production d’électricité dans les zones non couvertes par le réseau, associée
à l’exportation de l’hydroélectricité produite à partir des barrages vers les régions voisines, pourrait aussi être une
option pour améliorer le bilan global des GES sur une plus grande échelle.
Ne pas diffuser ou citer - 54
Tableau 6.1 : Vue d’ensemble des performances prévues des différentes types de biomasse
— associations de technologies et marchés énergétiques sur des horizons courts (~5 ans)
et longs (> 20 ans)
Biomasse
Déchets
organiques
(c’est-à-dire
DMS, etc.)
Résidus
● Forestiers
Chaleur
Court terme; marché en
forte croissance au
niveau mondial
Long terme;
croissance en
voie de
stabilisation du
fait de la
concurrence
d’autres options
Court terme;
marché en
expansion mais
influencé par les
politiques
Long terme;
marché potentiel
clé pour la
biomasse
cultivée
Utilisation non
souhaitable à des
fins domestiques
(émissions);
utilisation
industrielle
intéressante; en
général
compétitive
Utilisation
particulièrement
attrayante en
milieu industriel
et en
cogénération
(combustion et
gazéification
avancées du
fuel gaz)
0,03-0,05 €/KWh pour
l’incinération et la
co-combustion de
déchets faisant appel
aux dernières
technologies. L’économie
est très affectée par la
hausse des droits et les
normes d’émission.
Fourchette
similaire;
améliorations de
l’efficacité de la
performance
environnementale, en
particulier grâce
à l’application de
la technologie
IG/CC sur une
grande échelle.
N.D.
En particulier,
au moyen des
diverses voies
de gazéification
(voir ci-dessous)
Particulièrement
attrayant en
milieu industriel
et pour la
cogénération.
Systèmes de
chauffage
avancés
(résidentiels)
possibles, mais
pas à l’échelle
mondiale.
0,04-0,12 €/kWh (voir
ci-dessous, la principale
variable est le coût
d’approvisionnement en
biomasse) ; coûts
inférieurs également
dans les opérations de
cogénération et en milieu
industriel en fonction de
la demande de chaleur.
0,02-0,08 €/kWh
(la principale
variable est le
coût
d’approvisionnement en
biomasse)
N.D.
Marché
improbable du
fait du coût
élevé des
matières
premières pour
des vecteurs
énergétiques de
faible valeur;
niches
possibles pour
la production de
granulés et de
charbon de bois
dans certains
contextes.
0,05-0,15 €/kWh. Coûts
élevés pour les petites
installations de
production d’électricité
utilisant des matières
premières de qualité.
Coûts moins élevés pour
les grandes installations
modernes de combustion
et de co-combustion
(> 100 MWth) (herbes,
bois).
0,03-0,08 €/kWh
possibilités de
faibles coûts en
particulier avec
des systèmes
de cocombustion
avancés et des
technologies
BIG/CC de plus
de 100 à
200 MWe.
8-25€/GJ;
chiffres plus
faibles pour
l’éthanol de
canne à sucre;
plus élevés pour
le biodiesel
(RME) et le
sucre et
l’amidon en
Europe et en
Amérique du
Nord.
5-10€/GJ;
faibles coûts
possibles avec
de la biomasse
lignocellulosique
(< 2 US$/GJ),
des techniques
d’hydrolyse
avancées et la
gazéification à
grande échelle
(> 1 000 MWth)
pour
MeOH/HE/HT
ainsi que pour la
production
améliorée de
sucre de canne
et la production
ultérieure
d’éthanol dans
des distilleries
optimisées.
Marché important
dans les pays en
développement
(< 0,010,05 €/kWhth) :
marché en cours
de stabilisation
dans les pays
industrialisés
Cultures
énergétiques
N.D.
● Sucre/
amidon
● Canne à
sucre
Cultures
pérennes
(c’est-à-dire
des arbres et
des plantes à
crois-sance
rapide
Combustibles de transport
Long terme
● Agricoles
● Oléagineux
Électricité
Court terme;
marché en voie de
stabilisation
La récupération et
l’utilisation des gaz de
décharge constituent
généralement une option
compétitive.
Sources : AIE 2007b (adapté de WEA 2004; AIE 2006b; Faaij 2006; GIEC 2007; Knoef 2005; van Loo et
Koppejan 2002)
En outre, le coût normal de la réduction d’une tonne d’équivalent CO2 en 2020 pourrait être
bien supérieur à 100 euros à la fois pour les biocarburants de première et de deuxième
génération dans l’UE, alors que le coût du remplacement d’une quantité donnée de pétrole
avec de la biomasse solide pourrait être largement de moitié inférieur (Edwards et al. 2008).
Cependant, les coûts des matières premières utilisées pour les biocarburants sont encore
plus élevées que ceux des matières premières des carburants fossiles dans l’UE.
L’électricité tirée du biogaz, par exemple, est à peu près deux à quatre fois plus coûteuse
que l’électricité obtenue à partir des combustibles fossiles disponibles actuellement (Graebig
et al. 2009).
Ne pas diffuser ou citer - 55
Graphique 6.4 : Vue d’ensemble des rendements énergétiques actuels (nets) des matières
premières renouvelables pour différents modes d’utilisation, en GJ/ha
*Notes: L’utilisation du Miscanthus permet des rendements qui sont environ de 20 % supérieurs à ceux des
plantes à croissance rapide, mais cette possibilité n’est pas examinée ici car la technologie n’est pas encore
commercialement viable. Dans le cas de la production de chaleur, de la cogénération et de la production
d’électricité (sans chaleur), on tient compte des efficacités d’utilisation. Dans les cas des carburants pour les
transports, on tient compte seulement des pertes de production et pas des pertes d’utilisation. Ainsi, les données
ne peuvent être comparées que dans une mesure limitée; l’utilisation des carburants dans des véhicules à moteur
réduit encore le rendement énergétique.
BtL = biomass-to-liquid, EtOH = éthanol
Sources : SRU 2007 (adapté de LfU 2004 : Arnold et al. 2006; DENA 2006 ; FNR 2005, 2005b, 2006; Keymer &
Reinhold 2006; Schindler & Weindorf 2006)
Par rapport aux biocarburants pour les transports, dont la viabilité économique exige des
installations de taille moyenne, les utilisations stationnaires peuvent être appliquées au
niveau local et tirer ainsi parti des ressources dispersées, à la fois de l’agriculture (cultures
énergétiques, bouses) et des ménages (usines de traitement des eaux usées). Ces
utilisations peuvent intervenir dans davantage d’emplacments et sont adaptées à une large
variété d’applications, qui peuvent être particulièrement intéressantes dans les régions sans
électricité. Mettre en place un nombre minimal de générateurs électriques décentralisés, par
exemple, pourrait considérablement améliorer les conditions de vie de certaines
communautés. En revanche, les biocarburants pour les transports peuvent être utilisés sur
les marchés nationaux ou internationaux, loin des sites de production. Dans les pays en
développement, les utilisations stationnaires peut donc avoir une valeur supplémentaire, en
permettant de produire localement une énergie durable.
L’utilisation en applications stationnaires des biocarburants peut aussi, dans ces pays, se
substituer à la biomasse traditionnelle, qui est souvent brûlée de façon inefficace pour le
chauffage et la cuisine. Ce type de substitution pourrait être un objectif de la politique en
matière de bioénergie et contribuer à remédier aux pénuries énergétiques (WBGU 2008).
L’amélioration de l’accès à l’énergie des pays en développement favorise l’implantation de
nouvelles entreprises. Les conditions de santé, surtout des femmes et des enfants, peuvent
aussi être améliorées grâce à ces mesures (ONU-Énergie 2007). Par exemple, aux
Philippines, un fourneau de cuisine fonctionnant avec des huiles végétales (comme le
jatropha, l’arachide, le tournesol et l’huile de cuisine utilisée) a été mis au point. Un
Ne pas diffuser ou citer - 56
partenariat public-privé a fourni les financements initiaux à une coopérative locale de
production d’huile de coco regroupant 400 familles. Cette coopérative a réussi a obtenir une
augmentation de 20 % de ses recettes et à maintenir le coût de l’huile de coco au dessous
de celui du kérosène — bien que le kérosène soit assujetti à des taxes plus élevées (BSH
2008).
Des petites et moyennes applications ont montré que l’utilisation stationnaire de
biocarburants peut faciliter l’approvisionnement en électricité et en chaleur des
communautés rurales. La cogénération à partir de la sylviculture est courante, par exemple
en Suède et en Finlande.
Le biogaz est un exemple d’utilisation stationnaire, qui, lorsqu’elle est appliquée et gérée de
façon adaptée, semble prometteuse du point de vue de l’approvisionnement en énergie et de
la réduction des GES. Le biogaz obtenu à partir des résidus, des déchets et des déjections
animales est celui qui est le plus avantageux. Cependant, l’utilisation des sols pourrait être
une préoccupation lorsque les installations sont alimentées avec des cultures énergétiques
comme le maïs. En Allemagne, par exemple, plus de 3 750 installations décentralisées
produisent du biogaz et alimentent le réseau en chaleur et en l’électricité ; elles assurent
aussi le traitement des déjections du bétail. Le nombre de ces installations a connu
récemment une forte expansion, en raison des subventions versées par le biais des tarifs de
rachat. La plupart d’entre elles produisent entre 70 et 500 kWe et 47 % et 41 % en moyenne
des substrats fermentés proviennent respectivement des cultures énergétiques et des
excréments. Les déchets organiques représentent 10 % et les déchets industriels et
agricoles le reste (IE 2008). Pour ce qui est des cultures énergétiques, c’est essentiellement
le maïs qui est utilisé (IFEU 2008) et l’utilisation du maïs pour produire du biogaz permet un
rendement énergétique à l’hectare plus de trois fois supérieur à celui de l’utilisation de
céréales pour la production d’éthanol (voir graphique. 6.4). Les cultures de maïs destinées
au biogaz sont toutefois de plus en plus en concurrence avec celles destinées à
l’alimentation du bétail et l’augmentation de la demande pourrait sensiblement influer sur
l’utilisation des terres en Allemagne et au niveau mondial (Bringezu et al. 2008). En
revanche, le biogaz tiré des déchets organiques humides, en particulier les déjections
animales, n’exige pas de terres supplémentaires. En outre, le biogaz obtenu à partir des
déjections animales permet des réductions dix fois supérieures des émissions de GES
(5,5 contre 0,5 kg CO2-eq) par mètre cube de méthane produit (Institut Wuppertal et al
2005). La gestion des installations est aussi importante. Par exemple, 65 % des installations
de production de biogaz mises en place en Allemagne depuis 2004 sont soit non couvertes,
soit mal isolées, laissant échapper du méthane dans l’atmosphère ; elles pourraient de ce
fait contribuer aux changements climatiques au lieu de les atténuer (IFEU 2008).
En conclusion, l’utilisation en applications stationnaires de la biomasse pour générer de la
chaleur ou de l’électricité peut avoir d’importants avantages par rapport aux carburants pour
les transports. Les diverses applications stationnaires ont de meilleurs rendements
énergétiques et permettent des réductions plus importantes des GES. Lorsqu’elles font appel
à des cultures énergétiques, ce sont l’utilisation des sols et la qualité de la production qui
déterminent les incidences sur l’environnement. En revanche, l’utilisation de résidus, comme
les déjections animales, pour produire de l’électricité et de la chaleur présente de multiples
avantages.
6.4. Utilisation des déchets et des résidus de production
L’utilisation énergétique des déchets et résidus pourrait présenter un double avantage : gérer
les déchets et fournir de l’énergie. Le potentiel offert par les déchets et les résidus en tant
que matières premières pour les applications stationnaires a fait l’objet de nombreuses
études. Les technologies de deuxième génération, lorsqu’elles seront disponibles,
permettront aussi d’utiliser ces résidus. Du point de vue environnemental, ces technologies
n’exigent pas directement de terres supplémentaires mais les émissions dues à l’incinération
des déchets et le montant des résidus qui pourraient être durablement enlevés des forêts ou
des champs demeurent des préoccupations.
Ne pas diffuser ou citer - 57
Les déchets présentant actuellement de l’intérêt pour la génération de l’énergie sont les
déchets municipaux solides, les déjections animales et les déchets de l’alimentation (Gill et
al. 2005). Les résidus intéressants sont ceux laissés dans les champs ou dans les forêts
après la récolte et les déchets obtenus après traitement, comme la bagasse, la liqueur
résiduaire et la sciure.
Cependant, quelques obstacles doivent être surmontés avant que le potentiel des déchets et
des résidus puisse être totalement exploité. Du point de vue écologique, les émissions de la
combustion peuvent être dangereuses lorsque la matière première a une forte teneur en
métal, par exemple lorsqu’elle est un produit de la phytoremédiation. Les résidus agricoles
contiennent des substances nutritives et préservent le contenu en carbone des sols et leur
fertilité — et c’est d’ailleurs pour cela qu’il sont souvent laissés dans les champs. Ils
fournissent aussi une protection contre l’érosion, peuvent contribuer à la biodiversité des sols
et même servir d’habitat à la faune sauvage. Pour ce qui est du cycle des éléments nutritifs
et de la protection des sols, en particulier, on ne peut dire avec certitude quelle fraction des
résidus peut être enlevée. Le recyclage des éléments nutritifs est un problème encore
largement non résolu en matière d’incinération des déchets. Il faut réaliser davantage de
recherches pour préciser ces questions dans l’optique des différentes matières premières et
des divers modes de transformation.
Les résidus et déchets organiques pourraient couvrir entre 40 et 170 EJ/a de la
consommation de bioénergie au niveau mondial (IEA 2007b), bien qu’un rapport récent
WBGU (2008) estime que le potentiel d’utilisation durable est de 50 EJ par an. Globalement,
les résidus et déchets organiques pourraient constituer une ressource énergétique plus
importante que la mise à disposition de terres « marginales » pour les biocarburants. Des
études régionales ont mis en évidence le potentiel de l’utilisation des résidus et des
différents déchets. Edwards et al. (2005), par exemple, ont étudié la possibilité théorique
d’exploiter des centrales électriques alimentées avec de la paille dans l’EU-27, montrant qu’il
serait théoriquement possible de produire 21 TWh d’électricité pour un coût de 68 à
73 euros/MWh.
Encadré 6.1 : Conjugaison du traitement des eaux usées et de l’approvisionnement
énergétique
En Suède, les plantations énergétiques de saules sont utilisées dans des applications
associant le traitement des déchets et l’approvisionnement énergétique. Par exemple, la
centrale de cogénération Enko a une efficacité de 90 %, produit 45 MW de chaleur et
24 MW d’électricité brute et utilise les 150 hectares de plantations de saules dans un
rayon de 30 kilomètres. Environ 15 % de la matière première est du Salix (comprenant,
respectivement, 50 %, 25 % et 20 % de copeaux de bois, sciures et écorces) (Wright
2006). La majorité des plantations de saules sont multifonctionnelles, servant également
de filtres pour les eaux usées municipales, ce qui leur apporte par la même occasion des
éléments nutritifs – diminuant les besoins en engrais et réduisant la pollution issue du
traitement des eaux usées (Boerjesson et Berndes 2006).
Encadré 6.2 : Production d’énergie à partir des déchets et des résidus
Les déchets municipaux solides peuvent être incinérés, générant par exemple 6 650 GWh
d’électricité en Allemagne (BMU 2008). L’incinération réduit la nécessité de
l’enfouissement. Si l’incinération est le mode de traitement préféré des déchets organiques
secs, comme le bois (venant par exemple des DMS volumineux), le biogaz est
généralement produit à partir de déchets organiques humides (par exemple déchets de
cuisine et de jardin). Au Royaume-Uni, 2,5 millions de tonnes de déchets municipaux
solides (environ 9 % des déchets produits annuellement) sont incinérés pour assurer, outre
la digestion des boues d’épuration, 0,7 % de la production électrique du pays. Cependant,
Ne pas diffuser ou citer - 58
la majorité des déchets sont encore enfouis et un volume significatif des déchets
alimentaires est même encore envoyé directement à la décharge. Ces déchets
alimentaires pourraient facilement représenter 3 millions de tonnes par an et générer
jusqu’à 8,5 TWh de chaleur, permettant une réduction de 0,85 millions de tonnes de
carbone (Gill et al. 2005).
On peut aussi utiliser les déchets de l’agriculture et de la sylviculture. Au Royaume-Uni, Ely
est la plus grande centrale électrique alimentée à la paille dans le monde, avec une
capacité de 38 MWel. Cette centrale électrique consomme 200 000 tonnes de paille par an
sur un rayon de 50 kilomètres (Edwards et al. 2005). En Finlande, la centrale thermique de
Kokemäen Lämpö Oy, ouverte en 1998, fonctionne à partir de sciures, de coupes de bois,
de déchets commerciaux et de tourbe, réduisant ainsi potentiellement l’utilisation critique
de cette dernière, et a vendu 25,8 GWh d’énergie thermique en 1999 (OPET/VTT 2001).
Les résidus de production peuvent aussi être utilisés à des fins énergétiques. Au Brésil, la
bagasse a généré 3 GW d’électricité en 2007, soit 3 % environ du mixte énergétique total
(Frost & Sullivan 2008).
Globalement, les déchets organiques municipaux et les résidus de l’agriculture et de la
sylviculture présentent un potentiel considérable de récupération énergétique. Certains
exemples prometteurs montrent que diverses technologies de récupération énergétique sont
disponibles et en cours de développement pour améliorer leur efficacité. Des recherches
sont requises en ce qui concerne en particulier les résidus à laisser sur le sol pour maintenir
la fertilité et ceux qui peuvent être enlevés à des fins énergétiques, ainsi que le recyclage
des éléments nutritifs et le contrôle de la pollution après la valorisation énergétique.
6.5. Utilisation en cascade de la biomasse
Commencer par utiliser la biomasse pour produire un matériau, puis récupérer le contenu
énergétique des déchets qui en résultent peut avoir de nombreux effets positifs. L’utilisation
de la biomasse peut être encore améliorée en la recyclant plusieurs fois avant une utilisation
énergétique finale à la fin de son cycle de vie. Ces systèmes en cascade peuvent présenter
des avantages généraux du point de vue de l’atténuation des changements climatiques et de
l’utilisation des sols.
Une analyse de cycle de vie comparative a indiqué que l’utilisation de la biomasse pour la
production de matériaux entraîne moins de pressions environnementales que son utilisation
pour les biocarburants pour les transports. D’après certaines études, ce sont les produits de
base d’origine biologique qui, lorsqu’ils sont substitués à des produits fossiles, suscitent le
plus de changement du point de vue environnemental et offrent le plus grand potentiel
d’amélioration à cet égard. La fourniture d’énergie thermique et d’électricité est aussi
préférable du point de vue de l’environnement aux biocarburants pour les transports (Weiß et
al. 2004) (graphique 6.5).
Ne pas diffuser ou citer - 59
Graphique 6.5 : Atténuations comparatives des pressions environnementales imputables
l’utilisation de la biomasse pour la production d’énergie (chaleur/électricité), de carburants
et de matériaux
*Note : Sont indiquées les moyennes des différences normalisées entre les diverses utilisations de la biomasse
par rapport aux utilisations traditionnelles des combustibles fossiles.
Source : Weiß et al. 2004
L’utilisation combinée à des fins de production de matériaux et à des fins énergétiques,
comme dans les processus en cascade, peut maximiser le potentiel d’atténuation du CO2 de
la biomasse. Grâce à sa réutilisation, on peut remplacer davantage de source d’énergie
fossile par une plus petite quantité de biomasse (ONU-Énergie 2007). Les systèmes en
cascade peuvent être aussi plus efficients en termes d’utilisation des sols. Des applications
multiples de la biomasse d’origine peuvent réduire les besoins en terres et donc la
concurrence qui s’exerce à cet égard.
Cependant, la concurrence entre les utilisations énergétiques et les utilisations pour la
production de matériaux peut être un obstacle à la prolongation des systèmes en cascade.
En Allemagne, les produits de la sylviculture utilisés pour les industries du papier et de la
pâte à papier sont déjà en concurrence avec la sciure et les granulés de bois à des fins
énergétiques, du fait notamment de l’aide financière apportée aux applications
bioénergétiques (Bringezu et al. 2008b).
Néanmoins, l’utilisation des systèmes en cascade peut faciliter l’innovation dans les
processus de biotransformation, qui favorisent le remplacement des combustibles fossiles
(Ignaciuk 2006). Si l’on trouve déjà beaucoup de biomatériaux dans l’ameublement, les
matériaux de construction, l’emballage, les vêtements et le papier, les plastiques et les tissus
d’origine biologique pourraient devenir plus importants à l’avenir. L’Institut Worldwatch
(2006) s’attend à ce que la demande de biomasse en tant que matière première pour la
production de matériaux dépasse à long terme la demande historique de biomasse en tant
que source d’énergie.
Aussi longtemps que les biomatériaux viennent de l’agriculture et de la sylviculture, ils
exigeront des terres et ils dépendront des matières premières, les mettant en concurrence
avec l’alimentation et la biomasse à des fins énergétiques. L’augmentation de la production
Ne pas diffuser ou citer - 60
de biomatériaux pourrait représenter entre 10 et 11 % des besoins en terres pour couvrir la
consommation de produits agricoles en Allemagne d’ici à 2030 (Bringezu et al. 2008). En
conséquence, bien que les biomatériaux soient souvent supérieurs aux biocarburants pour
ce qui est de la performance environnementale, l’augmentation de la demande pourrait se
traduire par des pressions similaires à celles des biocarburants sur l’utilisation des sols.
Bien que les systèmes en cascade permettent d’atténuer la concurrence entre les différents
types d’utilisation de la biomasse, peu d’analyses complètes de ces systèmes ont été
réalisées. Dornburg et Faaij (2005) ont appliqué une approche hiérarchique à l’analyse des
systèmes en cascade, examinant l’influence des frontières des systèmes et de la prise en
compte de l’utilisation (indirecte) des terres et de la dimension temporelle. Cependant, leurs
résultats ne sont valides que pour des systèmes en cascade de petite échelle.
De nouvelles recherches sont requises pour déterminer le plein potentiel des biomatériaux
eu égard à l’utilisation durable des ressources et à la performance environnementale,
compte tenu de l’ensemble des utilisations de la biomasse (alimentation, fibres, matières
plastiques, carburants). Il faut aussi faire des recherches pour fournir des informations
appropriées aux décideurs afin qu’ils soient mieux à même de tirer parti des systèmes en
cascade grâce à l’application des instruments d’action appropriés.
6.6. Systèmes d’énergie solaire directe
La biomasse et la technologie photovoltaïque utilisent toutes deux les radiations solaires
atteignant la surface de la terre. Cependant, la biomasse en plein champ ne peut
généralement stocker que 1 à 6 % de ces radiations (Woods et al. 2009), qui doivent ensuite
être transformées en énergie utile. Les technologies comme l’énergie photovoltaïque et
l’énergie thermique solaire affichent une bien meilleure performance : elles peuvent utiliser 9
à 24 % des rayonnements solaires, avec des moyennes récentes d’environ 15 % (Green et
al. 2007 ; WEC 2007 ; Lightfoot & Green 2002). En outre, les systèmes solaires peuvent être
installés sur les toits et les façades, ce qui n’exige pratiquement aucune terre
supplémentaire. La biomasse, en revanche, est celle des énergies renouvelables qui a la
densité énergétique la plus faible et qui exige en conséquence la superficie de terres la plus
importante.
Encadré 6.3 : L’énergie solaire est moins consommatrice en terres que la bioénergie
Les systèmes fondés sur l’énergie solaire ont un meilleur rendement énergétique par
hectare que la biomasse. Par exemple, une excellente récolte de maïs de l’Iowa (avec un
rendement de 12 tonnes par hectare de grains et la même quantité de paille) et des plantes
à croissance rapide faisant l’objet d’une agriculture intensive, comme le saule (avec 20
tonnes par hectare de matière sèche) ont toutes deux une densité énergétique moyenne de
1,1 W/m². La transformation en énergie utile aboutit à une densité énergétique par hectare
plus faible. Si l’on se fonde sur un rendement élevé de 55 à 60 % pour la conversion de la
biomasse en méthanol ou alcool et de plus de 50 % pour la cogénération de chaleur et
d’électricité, l’apport énergétique final sera de 0,5 à 0,6 W/m². En revanche, dans les
meilleures conditions et dans les sites les plus ensoleillés, la conversion de l’énergie solaire
en électricité pourrait avoir une densité énergétique maximale d’environ 60 W/m², même si
dans des emplacements moins ensoleillés cette densité sera plus proche de 40 W/m² et
que dans des systèmes comme le désert de Mojave la densité de production énergétique
maximale est inférieure à 15 W/m² (Smil 2003).
Outre une meilleure efficacité du point de vue de l’utilisation des terres, les systèmes solaires
peuvent avoir plus d’avantages du point de vue environnemental que les biocarburants. En
Allemagne, l’énergie photovoltaïque est supérieure au biogaz (tiré du maïs) pour la
production d’énergie électrique au regard de la consommation d’énergie fossile et de
Ne pas diffuser ou citer - 61
l’acidification et peut réduire de quatre fois plus le montant des émissions de GES. Il est
intéressant de noter que l’eutrophisation est plus importante pour l’énergie photovoltaïque
que pour le biogaz (Graebig et al. 2009)34. Des recherches sont en cours et d’autres sont
nécessaires pour réduire les effets sur l’environnement des systèmes photovoltaïques,
diminuer également l’utilisation de substances dangereuses et intensives en ressources et
améliorer le recyclage.
Par rapport à l’énergie tirée de la biomasse, l’énergie solaire souffre actuellement d’un
désavantage sur le plan des coûts. A long terme, toutefois, le coût de l’énergie solaire devrait
décroître considérablement et pourrait être concurrentiel avec celui de la biomasse. La
production décentralisée grâce au photovoltaïque solaire apparaît déjà comme
économiquement rentable dans les villages ruraux, éloignés des réseaux de distribution. En
outre, l’utilisation de l’énergie thermique solaire pour le chauffage et le refroidissement
progresse, la Chine représentant 80 % des systèmes de panneaux solaires installés au
niveau mondia.
Les systèmes d’énergie solaire peuvent remplacer l’utilisation traditionnelle de la biomasse
dans les pays en développement et contribuer à l’électrification des communautés. Par
exemple, les fours solaires sont de plus en plus utilisés dans ces pays. En 2007, plus de
2,5 millions de ménages recevaient leur électricité d’installations solaires domestiques, la
plupart d’entre eux vivant dans des pays en développement d’Asie (REN21 2008)35.
En résumé, quelle que soit l’efficacité de l’utilisation de la biomasse, des technologies de
remplacement sont disponibles qui permettent de produire de l’électricité et la chaleur, en
mieux utilisant les terres et en réduisant les incidences potentielles sur l’environnement.
Investir dans la recherche-développement sur ces technologies devrait les rendre plus
concurrentielles en termes économiques et améliorer encore leurs performances
environnementales. Les technologies solaires sont déjà utilisées et sont déjà
économiquement viables dans les emplacements éloignés des réseaux. Dans la mesure où
ces technologies fournissent des services semblables aux biocarburants, leur adéquation
doit être déterminée dans le contexte socioculturel, économique, technologique et
environnemental local.
Encadré 6.4 : Autres options pour l’approvisionnement en énergie moderne des zones rurales
des pays en développement
« Switch On » est un exemple de projet d’approvisionnement en énergie des ménages
ruraux mis en œuvre dans le KwaZulu Natal (Afrique du Sud). Il s’agit d’un modèle
utilisateur-propriétaire d’approvisionnement énergétique hors réseau des communautés
rurales. Une entreprise locale, « Switch On » a été établie pour financer et entretenir les
équipements énergétiques achetés par les membres de la communauté. Ces équipements
comprennent un système solaire domestique et un poêle équipé de gaz de pétrole liquéfié
en bouteille. Ils ont permis d’éliminer l’utilisation du bois de chauffe et les émissions venant
des foyers et du déboisement ont été réduites. L’amélioration de l’accès au crédit et aux
installations bancaires a aussi bénéficié à la communauté (Wisions 2006).
34
D’autres recherches sont nécessaires pour analyser les raisons et les options d’amélioration
Voir aussi les Fact Sheets du PNUE : http://www.unep.fr/energy/information/publications/factsheets/pdf/pv.PDF
et http://www.unep.fr/energy/information/publications/factsheets/pdf/thermal.PDF
35
Ne pas diffuser ou citer - 62
7. Stratégies et mesures pour renforcer la productivité des
ressources
Les politiques concernant les biocarburants ont proliféré récemment. Par le biais de divers
mécanismes de soutien, les gouvernements ont favorisé le développement de programmes
essentiellement nationaux dans ce domaine. Les normes, introduites de plus en plus
fréquemment pour faire face aux problèmes de durabilité, peuvent contribuer à assurer des
cultures énergétiques et une production de biocarburants respectueuses de l’environnement,
mais elles sont sans doute inefficaces pour ce qui est de contrôler les changements indirects
d’affectation des terres et l’expansion globale des surfaces cultivées. A terme, des stratégies
plus larges destinées à encourager une utilisation durable des terres et des ressources
seront nécessaires. Les mesures destinées à accroître les rendements agricoles et à limiter
l’expansion des surfaces cultivées peuvent contribuer à une utilisation plus efficace des sols.
Diverses politiques peuvent être utiles pour assurer une exploitation plus efficace de la
biomasse. En outre, améliorer le rendement et réduire la consommation des ressources
(biotiques et abiotiques) dans les transports, l’industrie et les ménages semblent être des
conditions préalables indispensables pour ramener la consommation de la biomasse à des
niveaux adaptés à une production durable.
7.1. Politiques récentes concernant les biocarburants pour les transports
Nombre de pays ont cherché à développer les biocarburants dans le cadre d’une stratégie
visant à assurer la sécurité de l’approvisionnement en énergie à l’avenir, à encourager le
développement rural et à lutter contre les changements climatiques. Dans cette optique, le
développement des biocarburants a été dans une large mesure envisagé dans un cadre
national et un large éventail de politiques élaborées par différents secteurs ont été mises en
œuvre. Ce développement a été favorisé par l’introduction d’obligations et de cibles, mais, à
mesure que les conséquences environnementales négatives des biocarburants ont été
mises en évidences, ces obligations et cibles ont fait l’objet d’un examen attentif et ont été
critiqués pour leur manque de justification scientifique. Le présent rapport n’a pas pour
objectif d’évaluer en détail les grandes politiques et se bornera à mettre en lumière quelques
unes des déficiences des mesures existantes. Ce faisant, il complète d’autres évaluations
récentes des politiques relatives aux biocarburants (voir, par exemple, IRGC 2008, Décision
COP/9/L.35 aux termes de la Convention sur la diversité biologique et FAO 2008).
Si les politiques relatives aux biocarburants ont été, en partie, élaborées pour atténuer les
changements climatiques, les mesures qui permettent d’assurer véritablement l’atténuation
de ces changements semblent faire défaut. La plupart des actions engagées n’établissent
pas de différenciation entre les biocarburants sur la base des possibilités qu’ils offrent de
réduire les émissions de gaz à effet de serre, lesquelles semblent dépendre dans une large
mesure de la matière première utilisée et de la gestion des cultures (comme indiqué au
chapitre 4). Des normes de durabilité et systèmes de certification sont maintenant mis au
point afin d’assurer au moins des améliorations minimums des biocarburants par rapport aux
carburants fossiles qu’ils sont censés remplacer. Si ces normes et systèmes de certification
peuvent améliorer la performance environnementale de certaines chaînes de produits
(dimension « verticale »), ils pourraient ne pas être suffisants pour assurer des modes
d’utilisation durable des terres si l’accroissement de la demande conduisait à une expansion
des surfaces cultivées (dimension « horizontale »).
Les biocarburants étant généralement plus onéreux à produire que les carburants fossiles,
les pouvoirs publics ont pour une large part cherché à favoriser leur développement à l’aide
de divers mécanismes de soutien destinés à réduire ce désavantage36. Ces aides,
36
La production brésilienne d’éthanol est celle qui est la plus proche de la viabilité commerciale : elle est devenue
compétitive par rapport à l’essence sur les marchés mondiaux ces dernières années (Goldemberg 2007).
Cependant, certains analystes avancent que l’éthanol issu de la canne à sucre ne serrait pas économiquement
Ne pas diffuser ou citer - 63
subventions, droits de douane, exemptions fiscales et diverses autres incitations et
préférences, ont favorisé le développement des cultures énergétiques et de l’industrie des
biocarburants.
Il convient de noter que les carburants fossiles reçoivent aussi des aides directes et
indirectes importantes. Le PNUE (2008b) estime que les subventions mondiales à l’énergie
pourraient s’élever à 300 milliards de dollars par an. L’abolition des subventions et la
libéralisation de tous les échanges de carburants solides réduiraient les émissions GES de
6 % environ, d’après un rapport de l’OCDE.
L’OCDE (2008) estime que l’aide fournie aux États-Unis, dans l’UE et au Canada pour la
production et l’utilisation de bioéthanol et de biodiesel s’élevait à environ 11 milliards de
dollars en 2006 et pourrait passer à 25 milliards à moyen terme. Des exemptions fiscales
et/ou des incitations en faveur des biocarburants existent dans au moins 10 pays de l’UE, en
Afrique du Sud, en Argentine, en Bolivie, au Brésil, en Colombie et au Paraguay (REN21
2008). Au Brésil, par exemple, les exemptions des droits d’accise et la réduction de la TVA
dont bénéficie l’éthanol représentaient, d’après les estimations de De Almeida et al. (2007),
977 millions de dollars des États-Unis par an.
Les coûts engagés pour atténuer les changements climatiques grâce à l’utilisation de
biocarburants dans les transports paraissent extraordinaires. Doornbosch & Steenblik (2007)
ont estimé que les subventions versées aux biocarburants pourraient à peu près doubler le
coût de l’énergie utilisée dans les transports pour les consommateurs et les contribuables
dans la plupart des cas. Selon l’OCDE (2008), les subventions versées aux États-Unis, au
Canada et dans l’UE coûtent en moyenne aux contribuables et aux consommateurs entre
960 et 1 700 dollars par tonne de CO2eq. Ces niveaux dépassent de loin la valeur du
carbone sur les marchés européen et américain, ce qui tend à montrer qu’il existe d’autres
technologies énergétiques permettant de réduire les émissions de GES de façon beaucoup
plus économique et met en lumière la priorité que les gouvernements accordent à la sécurité
énergétique.
Du fait des obstacles commerciaux et de la forte concentration de la production de
biocarburants dans seulement quelques pays, les échanges ont été limités jusqu’ici. Le
Brésil a exporté plus de la moitié de l’éthanol échangé au niveau mondial et les États-Unis
ont importé plus de la moitié de l’éthanol échangé au niveau mondial en 2006. L’Indonésie et
la Malaisie sont les principaux exportateurs de biodiesel, l’UE en étant le plus gros
importateur (OCDE 2008). Les principaux pays de l’OCDE produisant de l’éthanol appliquent
des droits de douane se situant entre 6 et 50 %. Les droits de douane sur le biodiesel sont
plus faibles, variant entre 0 et 7 %. Les pays en développement appliquent des droits qui
varient généralement entre 14 et 50 % (Steenblik 2006; Doornbosch & Steenblik 2007).
Nombre d’obstacles non tarifaires existent aussi, comme les réglementations en matière de
santé et de sécurité publique et les caractéristiques techniques des combustibles liquides
pour les transports. Cependant, les échanges de biocarburants devraient s’accroître du fait
des objectifs qui ont été fixés et qui ne peuvent être atteints pas la seule production
intérieure dans la plupart des pays, stimulant ainsi la production dans les autres pays du
monde.
D’après l’OCDE (2008), l’élimination des droits d’importation sur les biocarburants pourrait
avoir des effets significatifs sur le volume des émissions de GES que ceux-ci permettent
d’éviter. Une telle mesure réduirait la production d’éthanol à base de céréales et de
betteraves à sucre plus que celle d’éthanol à base de canne à sucre. En raison des taux plus
élevés de réduction des émissions de GES spécifiques à l’éthanol à base de canne à sucre,
la réduction des émissions se situerait entre 3,5 et 6 Mt de CO2eq par an. Ces gains devront
être mis en parallèle avec les émissions potentielles liées aux changements dans
viable sans les exonérations encore en place des droits d’accise à l’intérieur du Brésil (De Almeida et al. 2007;
OCDE/FIT 2007).
Ne pas diffuser ou citer - 64
l’affectation des sols. En Amérique latine, environ 0,8 Mha de terres supplémentaires
seraient consacrées aux cultures énergétiques, avec un risque de rejets de quelque 44 Mt
de CO2eq. En revanche, la diminution des prix des céréales et des oléagineux réduirait
l’expansion des terres cutivées en Asie et en Afrique de plus de 1 Mha, compensant
éventuellement l’augmentation de l’utilisation des terres en Amérique latine. L’OCDE conclut
qu’une analyse plus approfondie des types de terres touchées dans les différentes régions
est nécessaire pour déterminer l’impact que les changements d’affectation des sols auraient
sur les émissions globales de GES. On peut supposer que cela vaut aussi pour d’autres
incidences, notamment celles sur la biodiversité.
7.1.1. Normes de production et certification des produits
La diversité des parties prenantes dans le secteur des biocarburants et les préoccupations
croissantes suscitées par les effets secondaires non escomptés ont conduit à des efforts
pour encourager un développement plus durable de la bioénergie (Doornbosch & Steenblik
2007; CNUCED 2008; Dam et al. 2008; Lewandowski & Faaij 2004). Actuellement, au moins
29 initiatives sont menées par des organismes nationaux, des ONG et des associations pour
concevoir, vérifier et certifier des normes de performance pour la production durable de la
biomasse et des biocarburants. Ces initiatives de fixation de normes et de certification
s’inscrivent dans des plans nationaux comme dans des plans internationaux, concernant un
secteur spécifique comme la sylviculture durable, l’agriculture biologique et la production
durable de biomasse. Le tableau 7.1 décrit en détail certaines initiatives en matière
d’établissement de normes de performance et de systèmes de certification..
Parmi les pays qui ont fixé des obligations et des objectifs d’incorporation, seulement
quelques-uns ont introduit des éléments concernant la durabilité dans les règles de
production et les normes de cycle de vie. Ces normes sont fondées sur les mécanismes du
marché et s’appuient aussi bien sur des indicateurs sociaux que sur des indicateurs
environnementaux (tableau 7.2).
Du fait de leur nombre et de leur diversité, les systèmes et initiatives destinés à assurer la
durabilité doivent être harmonisés. Il a été suggéré qu’à l’ère du commerce mondial, seuls
des systèmes de certification internationaux permettront d’assurer les objectifs
environnementaux. Le contexte international, par exemple, est le fil rouge qui relie les
suggestions en faveur d’un cadre durable pour la biomasse formulées par la Commission
Cramer (2007), laquelle souligne aussi l’importance de la coopération internationale pour la
faisabilité de ce cadre, en particulier sa vérification et sa mise en œuvre. La certification
fondée sur des critères de cycle de vie améliore la transparence tout le long de la chaîne de
production. Les normes de production pourraient aussi améliorer la performance
environnementale et sociale des produits. Cependant, les systèmes de certification des
produits fondés sur le marché ne couvrent généralement qu’une partie du marché des
produits concernés (Sto et al. 2005; Liu et al. 2004). On peut craindre de ce fait d’aboutir à
une situation où il semble en apparence que certains pratiquent une production durable,
alors que d’autres continuent de produire dans des conditions non respectueuses de
l’environnement (Doornbosch & Steenblik 2007).
Ne pas diffuser ou citer - 65
Tableau 7.1 : Systèmes de certification et normes de performance pour la production
de biomasse et de biocarburants
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Internationale
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Régionale
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Nationale
●
Commerce
●
Biocarburants
●
Agriculture
●
Sylviculture
Économique
Critère
Scoial
Portée
Environnemental
Secteur
Niveau multisectoriel
Administration nationale
Niveau
intergouvernemental
Secteur privé
ONG
Affiliation
Certification
Australian Forestry Standard
●
Association canadienne de
normalisation - Gestion durable des
forêts
●
●
Conseil de bonne gestion des forêts –
Normes P&C
●
●
Green Gold Agriculture/Forest Label
(norme lorsqu’il n’existe pas de
système de certification)
●
Institut indonésien d’écolabels –
Gestion durable des forêts
●
Fédération internationale des
mouvements d’agriculture biologique –
Critères d’accréditation de la
Fédération
●
Association Naturland pour
l’agriculture biologique - Normes
●
Rainforest Alliance – Réseau pour
l’agriculture durable
●
●
●
●
●
●
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●
●
●
●
●
●
●
Normes de performance
Climate, Community & Biodiversity
Alliance (CCBA) – Normes CCB
Fairtrade Labelling Organization
(Organisation pour un commerce
équitable) – Normes Fairtrade
Organisations internationales de
normaliastion (normes sur les
biocarburants en cours d’élaboration)
Pays-Bas – Agence pour l’énergie et
l’environnement (examine
actuellement la certification des
biocarburants)
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●
●
Table ronde sur les biocarburants
durables – Normes de durabilité
●
Table ronde pour un soja responsable
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●
Table ronde pour une huile de palme
responsable
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●
Initiative pour une sylviculture durable
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Note: Le présent tableau ne présente que quelques-uns des principaux systèmes de certification et normes en
vigueur en matière de bioénergie.
Source : d’après une compilation de la DTIE du PNUE.
Ne pas diffuser ou citer - 66
Tableau 7.2 : Initiatives pour renforcer la durabilité des biocarburants
Initiatives en faveur de la durabilité
Afrique du Sud
L’objectif exclut le maïs pour des raisons de sécurité alimentaire
Allemagne
Loi sur les quotas applicables aux biocarburants – Décret sur les impératifs de
durabilité
Brésil
Programme de certification intitulé ‘label social des carburants’ mis en œuvre par
le Ministère de l’agriculture
Etats-Unis d’Amérique
Sur la base d’un système de crédits, le Renewable Fuel Standard Program (RFS)
prévoit des mesures incitatives pour encourager la production d’éthanol de deuxième
génération et favoriser une plus grande efficacité des ressources
Inde
Toutes les cultures bioénergétiques doivent être situées sur des ‘terres dégradées’
ou des sols non adaptés aux cultures traditionnelles
Royaume-Uni
Les producteurs doivent rendre compte des réductions des GES et des incidences
environnementales attribuées à la production de biocarburants, éventuellement en
vue d’une certification volontaire
Union européenne
Directives sur les énergies renouvelables – obligations générales applicables aux
biocarburants, qui doivent se conformer à des quotas
Source : sur la base d’une compilation de la DTIE du PNUE
Les normes de produits peuvent répondre à certaines des préoccupations
environnementales liées à la production de biocarburants, mais d’autres problèmes
demeurent. Aucun des systèmes de certification applicables aux échanges internationaux de
biocarburants n’a encore été analysé, notamment lorsque ces sytèmes sont mis en œuvre
conjointement avec des systèmes de soutien public, comme les subventions, au regard des
accords commerciaux internationaux (Doornbosch & Steenblik 2007; CNUCED 2008; FAO
2008). Dans le cas des systèmes d’écolabels, il a été démontré que leur introduction pouvait,
dans certaines conditions, avoir des effets négatifs sur l’environnement en raison d’un effet
de relance de la production (Bougherara et al. 2005; Geibler 2007).
Les pays en développement ont aussi estimé que les systèmes de certification et les labels
étaient une manifestation d’un ‘impérialisme vert’ car ils les empêchaient de bénéficier de
leur avantage comparatif dans les ressources naturelles. Mol (2007) a avancé que
l’harmonisation, la standardisation, la certification et la mondialisation des modes de
production des biocarburants permettront aux principales parties prenantes organisées
d’opérer au-delà des réseaux régionaux. Mais les pays en développement, les coopératives
d’agriculteurs et les ONG locales ne semblent pas être avantagés par une mondialisation
croissante, car leur pouvoir dans ces réseaux est limité. Parmi les initiatives conçues pour
protéger l’agriculture à petite échelle et les petites entreprises locales de production de
biocarburants figurent le label social au Brésil, dont l’objetif est de protéger les petits
agriculteurs face à la production de biocarburants à grande échelle. Faute d’initiatives de ce
type, le jeu des mécanismes du marché rendra les grandes exploitations agricoles plus
compétitives que les petites pour la production de biocarburants pour les transports.
Les systèmes de certification, aussi ambitieux soient ils, sont généralement fondés sur un
ensemble limité de critères du cycle de vie. Dans ces conditions, certains problèmes peuvent
être négligés ou déplacés à l’occasion d’applications ultérieures. Par exemple, dans la
récente Directive de l’UE sur les énergies renouvelables, qui prévoit des normes minimales
de transparence pour les biocarburants, l’utilisation des engrais n’est guère mentionnée (UE
2009b). Bien que la méthodologie de la Commission tienne compte des émissions de N2O
sur site durant la production agricole, il est difficile de dire avec certitude dans quelle mesure
l’azote qui ruisselle vers les eaux souterraines et de surface –conduisant à une pollution et
Ne pas diffuser ou citer - 67
des émissions ultérieures de N2O hors site – sera pris en compte37. Cela démontre la
complexité des problèmes auxquels se heurte la certification et illustre les conséquences
environnementales incertaines pouvant découler d’objectifs qui n’ont pas été examinés, ou
n’ont été examinés que partiellement, sur la base des critères du cycle de vie (Eickhout et al.
2008).
Un problème inhérent à la certification des biocarburants est la nécessité de contrôler
l’expansion des terres utilisées pour l’agriculture. Interdire l’expansion des cultures
énergétiques sur des écosystèmes naturels de haute valeur ne signifie pas nécessairement
que les agriculteurs n’ont pas été en mesure de s’adonner à des cultures alimentaires dans
ces zones et d’utiliser les anciennes terres cultivables pour les biocarburants (Searchinger
2009). Étant donné qu’il est difficile de discerner les incidences de l’expansion des terres
selon qu’il s’agit de cultures énergétiques ou de cultures alimentaires, on peut avancer que
les mêmes normes doivent être appliquées pour tous les produits agricoles (FAO 2008). De
nouvelles recherches sont nécessaires pour tenir compte des risques que les changements
indirects d’affectation des sols font peser sur l’atténuation des émissions de GES. Étant
donné que le risque d’effets indirects dépend de la demande globale de biocarburants et
d’autres produits de la biomasse, les approches spécifiques par produit pour définir les
émissions de GES, notamment celle du « risk adder » (voir Fritsche 2008b), doivent être
complétées par des prévisions au niveau des pays ou des régions. Ainsi, la performance de
la région et du pays de consommation et de la région et du pays de production doit être
prises en compte sur une base globale et sr l’ensemble du cycle de vie.
Afin de contribuer à empêcher les changements indirects d’affectation des sols, les systèmes
de certification doivent dans l’idéal être appliqués au niveau mondial aux importations de
tous les produits de la biomasse (Edwards et al. 2008). Comme cela semble tout à fait
irréaliste, les systèmes de certification des produits pour les biocarburants ne seront
vraisemblablement pas suffisants pour limiter l’expansion des superficies cultivées sous
l’effet de la demande (Edwards et al. 2008; Searchinger 2009). Dans ces conditions, d’autres
instruments sont nécessaires.
7.2. Promouvoir l’utilisation durable des terres pour la production de la
biomasse
Une amélioration de la productivité agricole sera requise dans l’intérêt de la production
alimentaire comme non alimentaire. L’intensification ainsi que l’expansion des cultures
devront être orientées vers les zones les plus prometteuses, eu égard aux préoccupations
environnementales et sociales.
7.2.1. Accroître les rendements agricoles de manière écologiquement rationnelle
L’augmentation des rendements agricoles revêt une importance centrale pour pouvoir à la
fois nourrir la population mondiale et répondre à la demande croissante de biocarburants.
Cette question sort du cadre du présent rapport, consacré aux enjeux suscités par les
biocarburants. L’essentiel est de mobiliser les potentiels existants dans les régions où les
gains de productivité sont restés à la traîne, comme l’Afrique subsaharienne. Dans cette
optique, un ensemble de mesures (investissements dans les infrastructures, l’éducation et la
formation, entre autres) sont requises pour surmonter les contraintes actuelles. Ces mesures
sont mises en oeuvre très lentement pour les cultures alimentaires, mais l’accélération
récente des investissements étrangers dans les cultures bioénergétiques pourraient conduire
à des progrès plus larges, bien que les avantages pour la population locale soient incertains
– la Chine par exemple envoie des agriculteurs pour exploiter des cultures en Afrique38, mais
le volume de la production qui reste en Afrique par rapport à celui qui sera importé en Chine
37
L’article 17 (7) exige que la Commission européenne rende compte des mesures nationales prises pour
protéger le sol, l’eau et l’air.
Coonan, C. (2008) China’s new export: farmers. The Independent, 29 décembre 2008.
38
Ne pas diffuser ou citer - 68
est incertain. Une initiative prometteuse est la politique de la société allemande Flora Eco
Power, qui loue des terres en Éthiopie pour la production d’huile de castor et de jatropha,
évitant d’utiliser des terres adaptées à la production alimentaire et impliquant activement les
agriculteurs éthiopiens.
Toutes ces activités tendant à conduire à une intensification et une extension de l’agriculture,
les incidences environnementales et sociales devront être suivies avec soin à l’avenir.
7.2.2. Limiter l’expansion des terres arables et établir les nouvelles cultures sur des
terres dégradées
Toute expansion des cultures, à des fins alimentaires ou non alimentaires, ne doit pas
intervenir au détriment de services écosystémiques précieux et d’écosystèmes naturels de
grande valeur, comme les forêts et les zones de forte diversité. Divers mécanismes sont en
cours de développement pour protéger ces terres, par exemple en leur donnant une valeur
économique (comme dans les programmes de réduction des émissions dues à la
dégradation et à la déforestation et les activités menées dans le cadre de la Convention sur
la diversité biologique, voir aussi TEEB (The Economics of Ecosystems and Biodiversity)
(2008). Premièrement, des inventaires fondés sur les systèmes d’information géographique
doivent être établis pour suivre la diversité biologique ainsi que le stock de carbone de la
végétation et faciliter ainsi la fixation des priorités pour les mesures de conservation (Kapos
et al. 2008).
Le zonage est une autre méthode, qui est actuellement utilisé dans certaines régions du
Brésil, comme l’Amazonie. Le zonage agroécologique peut être utilisé pour faire la distinction
entre les terres ayant un potentiel de production et celles ayant une grande valeur pour la
biodiversité. Au Brésil, un projet est en cours pour aménager des zones aux fins de la
production d’huile de palme, en veillant à la conservation de la biodiversité. Les résultats
préliminaires consistent notamment en une cartographie des zones adaptées aux plantations
de palmiers à huile, d’après les données SIG (Ramalho-Filho 2008).
Un autre moyen d’empêcher que les terres consacrées aux cultures énergétiques
n’empiètent sur des écosystèmes naturels de grande valeur consiste à orienter les nouvelles
cultures vers des terres dégradées. Mais la seule source d’informations complètes sur la
dégradation des terres est l’Évaluation mondiale de la dégradation des sols due aux activités
humaines, qui mesure la dégradation sur une échelle de 1:10 millions (Wiegmann et al.
2008). Un projet conjoint FEM/PNUE/FAO/ONUDI visant à mieux identifier et évaluer les
terres dégradées adaptées à la production de biocarburants utilisera les techniques de
télédétection ainsi que les connaissances locales pour vérifier localement les résultats aux
niveaux national et local (Wiegmann et al. 2008; Fritsche et al. 2008). De nouvelles
recherches doivent être réalisées sur la base des données quantitatives concernant les
résultats des cultures sur les terres dégradées, afin de générer un tableau réaliste des
rendements potentiels (si possible en différenciant cultures alimentaires et non alimentaires).
Des lignes directrices complètes sur la gestion de l’utilisation des terres, prenant en compte
les biocarburants, l’agriculture, la sylviculture, les établissements humains/les infrastructures,
les sites d’extraction minière et la conservation de la nature, sont nécessaires à l’échelle
régionale, nationale et internationale pour assurer une utilisation durable des ressources.
Afin d’éviter que les évolutions tendancielles n’aient des conséquences peu souhaitables et
de concilier les différents intérêts en matière d’utilisation des terres, une approche
transsectorielle sera nécessaire. Pour assurer la cohérence entre les politiques sectorielles
et arbitrer entre les intérêts des différentes parties prenantes, les acteurs concernés doivent
être impliqués dans l’élaboration et la mise en œuvre des programmes nationaux visant la
gestion durable des ressources. Ces programmes devront tenir compte des incidences de
l’utilisation des ressources naturelles nationales sur l’environnement national et, le cas
échéant, également sur l’environnement mondial (y compris les changements mondiaux
d’affectation des sols et les émissions correspondantes de GES).
Ne pas diffuser ou citer - 69
7.3. Encourager une utilisation plus efficace de la biomasse
Mettre en évidence et exploiter les synergies entre l’utilisation de la biomasse pour la
production d’énergie et son utilisation de la fabrication de matériaux constituent, semble-t-il,
le meilleur moyen d’assurer une stratégie durable en matière de biomasse. Le recours à des
systèmes en cascade peut favoriser une meilleure utilisation des déchets, dérivés
initialement de la biomasse, aux fins de la production d’énergie. Des approches comme les
tarifs de rachat dans les pays développés et le microfinancement dans les pays en
développement ont été efficaces pour promouvoir une utilisation plus efficace des
ressources. Il faut mettre au point des instruments qui permettent de concilier l’utilisation des
résidus et des déchets avec les utilisations pour la production de matériaux et la fourniture
d’énergie.
7.3.1. Des biocarburants plus économes en ressources
Les besoins en terres pour les biocarburants avancés doivent être évalués. Si les matières
premières nécessaires à cettte évolution ne se limitent pas aux déchets et aux résidus des
terrres supplémentaires seront nécessaires. Les conséquences pour les secteurs se faisant
concurrence pour les mêmes matières premières et les répercussions environnementales
des biocarburants de deuxième génération doivent faire l’objet d’une étude plus approfondie.
Ainsi, les investissements réalisés dans la R&D sur les biocarburants de nouvelle génération
doivent aller de pair avec des recherches et des activités destinées à suivre les
conséquences environnementales.
Les résidus et les déchets doivent permettre de produire des biocarburants plus efficaces en
terme d’utilisation des terres. Les possibilités d’associer la gestion des déchets et des
résidus à la production d’énergie n’ont pas été pleinement exploitées (voir section 6.4). Ces
matières premières peuvent être utilisées pour des applications stationnaires et pour les
transports, les premières semblant être plus efficaces du point de vue des ressources
utilisées, compte tenu des technologies actuellement disponibles(voir ci-après). Pour ce qui
est des technologies en cours de développement concernant les biocarburants liquides,
comme les biocarburants cellulosiques tirés de la paille, des coques de maïs ou des résidus
de traitement du bois, des recherches sont nécessaires pour améliorer les rendements de
conversion (y compris un examen des coûts-avantages potentiels de la manipulation
génétique des matières premières ou de l’exploitation des micro-organismes). Des
recherches complémentaires sur la performance des biocarburants avancés sont
nécessaires, compte tenu du bilan GES, du bilan énergétique net ainsi que des matières
premières, terres et ressources en eau requises, en fonction des types de biomasse,
déchets et résidus utilisés en tant que matières premières, afin de mettre en évidence les
options propres à accroître le rendement des ressources.
7.3.2. Promouvoir la cogénération
Dans les pays en développement en particulier l’utilisation décentralisée des biocarburants
dans les applications stationnaires,, comme les générateurs électriques, peut permettre
d’assurer un approvisonnement de base des communautés locales en énergie et d’améliorer
ainsi les conditions de vie et de travail. L’installation et la maintenance peuvent être
organisées par des coopératives et soutenues par des mécanismes de microfinancement.
Dans certains pays développés, l’utilisation stationnaire des biocarburants est encouragée
par les tarifs de rachat de l’électricité produite. Il faut pour cela qu’existent des possibilités de
connections au réseau ainsi que les infrastructures indispensables. Cependant, si la palette
des tarifs de rachat n’est pas déterminée en fonction des critères de durabilité applicables
aux différents biocarburants, l’utilisation stationnaire peut contribuer à renforcer les pressions
environnementales et à déplacer les problèmes entre les régions. En conséquence,
lorsqu’on cherche à favoriser l’utilisation stationnaire des biocarburants dans le cadre d’une
perspective plus large de durabilité, les besoins globaux en terres d’un pays doivent être
évalués dans le cadre d’un plan d’action global pour la biomasse.
Ne pas diffuser ou citer - 70
Il en va de même de l’utilisation énergétique des produits forestiers. Certains pays
européens ont des objectifs ambitieux en matière d’utilisation de la bioénergie, comme la
Suède, la Finlande et l’Autriche. Si ces objectifs ont conduit à une utilisation accrue de la
biomasse, une quantité plus importante de granulés et de copeaux sont importés d’autres
régions (Junginger et al. 2008). Des recherches sont requises pour améliorer les systèmes
de suivi de ces échanges (notamment les incidences environnementales associés) et pour
mettre à la disposition des pays des valeurs de référence mondiales.
Encadré 7.1 : Le microfinancement : un moyen efficace d’encourager les énergies
renouvelables
Le microfinancement a stimulé et facilité la construction de 1 572 installations de production
de biogaz au Népal. Ce projet, qui a débuté en 2005, a facilité l’accès des acheteurs à
faible revenu à des microfinancements, afin de les aider à couvrir les coûts élevés de
démarrage de la construction de l’installation, en particulier dans les communautés rurales
de subsistance. Greenvillge Credit fait partie du projet CREED (China Rural Energy
Enterprises Development) du PNUE et explore une nouvelle approche du financement, qui
vise à fournir des prêts à des coopératives de crédit rurales au niveau local afin qu’elles
servent de plateformes à des opérations financières. Il s’agit d’aider les communautés
locales à s’acheter de meilleurs services énergétiques par leurs propres moyens. En
octobre 2005, plus de 280 ménages avaient utilisé cette aide pour installer des
équipements énergétiques durables, notamment des digesters de biogaz, des chauffe-eau
solaires, des cuisinières/poêles améliorés (Wisions 2006). D’autres systèmes de
microcrédit ruraux ont été mis en place en Asie et en Afrique ces dernières années.
L’Agence indienne pour le développement des énergies renouvelables (IREDA) est un bon
exemple d’une source nationale de fonds publics (REN21 2008).
7.3.3. Améliorer l’utilisation des déchets et des résidus
Dans divers pays, des politiques ont été adoptées pour encourager le recyclage des déchets
et améliorer leur rendement énergétique. Des instruments d’action devront encore être
élaborés pour arbitrer entre les utilisations potentiellement concurrentes des résidus pour la
fourniture d’énergie et la fabrication de matériaux.
Certains pays ont conçu des instruments spécifiques pour encourager l’entrée sur le marché
de technologies fondées sur les énergies renouvelables, y compris les déchets et les
résidus. En Allemagne, par exemple, la loi sur les énergies renouvelables39 garantit certains
tarifs de rachat pour l’électricité produite à partir de déjections animales et/ou de certains
résidus organiques de l’agriculture ainsi que pour celle issue de l’incinération des déchets
forestiers, afin d’assurer la compétitivité de ces productions avec l’électricité produite à partir
des énergies fossiles.
Des mesures axées sur le marché, qui assurent un prix garanti, peuvent aussi être mises en
place. La tarification verte, par exemple, permet aux consommateurs d’électricité de financer
les énergies renouvelables au moyen de paiements directs prélevés sur leurs factures
mensuelles d’électricité (Pons 2008). Cependant, les critères appliqués pour déterminer ce
qui est « vert » sont parfois assez vaguement définis et généralement l’énergie issue de
diverses sources, y compris la biomasse venant des cultures énergétiques, est admise
comme énergie renouvelable. En conséquence, lorsqu’on applique ces politiques, une
stratégie globale pour la biomasse, prenant en compte l’utilisation de la biomasse non
alimentaire pour la fourniture d’énergie et pour la production de matériaux, pourrait
contribuer à minimiser ces conflits.
39
Loi révisant la législation sur les sources d’énergie renouvelable et modifiant les dispositions connexes.
21 octobre 2008, Allemagne. Publiée dans le Journal officiel fédéral I, No. 49.
Ne pas diffuser ou citer - 71
7.4. Accroître le rendementé de l’énergie et des matériaux dans les transports,
l’industrie et les ménages
Les ressources mondiales disponibles ne permettent pas la transformation des modes de
consommation actuels pour passer simplement des ressources fossiles à la biomasse. Les
niveaux de consommation doivent plutôt être sensiblement réduits pour que les
biocarburants puissent remplacer une partie importante des combustibles fossiles. Dans
cette optique, le rendement des ressources en termes de services fournis par unité de
matière première, d’énergie et de terre devra être sensiblement augmenté.
Des progrès vers un meilleur rendement des ressources sont requis à l’échelle mondiale.
Les pays nantis sont tout particulièrement mises en cause du fait de leurs modes de
production et de consommation, alors que les pays en développement doivent éviter
d’adopter les systèmes non viables pratiqués dans les pays développés, qui peuvent
déboucher sur des impasses. Compte tenu des importants investissements publics et privés
réalisés actuellement dans les biocarburants, alors que leur rentabilité du point de vue de
l’atténuation des changements climatiques est relativement faible, en particulier s’agissant
des biocarburants pour les transports, et eu égard à la forte variation des avantages
environnementaux nets des technologies actuelles de production des biocarburants – et aux
grandes incertitudes entourant les technologies futures – les gouvernements et l’industrie
pourraient envisager de mettre l’accent sur d’autres politiques susceptibles d’avoir
davantage d’effets positifs.
Divers pays développés et en développement et diverses organisations internationales ont
formulé des objectifs et cibles pour une augmentation du rendement des ressources
(Facteur X) afin d’encourager un découplage de la croissance économique et de la
consommation de ressources (Weizsäcker et al. 2009). Des indicateurs ont été mis au point
pour mesurer les progrès réalisés sur cette voie aux niveaux national, sectoriel, des
entreprises et des produits (OCDE 2008). Plusieurs pays ont mis au point, ou sont en train
de mettre au point, des programmes économiques ou sectoriels visant à renforcer l’efficacité
sur le plan de l’énergie et des matériaux de l’industrie et des ménages, comme le Resource
Efficiency Network du Royaume-Uni, Motiva (Finlande), le Forum on Eco-Efficiency (JFEE)
du Japon et l’Agence sur l’efficacité des matériaux (DEMEA) de l’Allemagne. Des objectifs
ont été établis, notamment dans la Directive de l’UE relative à l’efficacité énergétique dans
les utilisations finales et les services énergétiques (2006), qui prévoit que chaque État
membre doit améliorer son efficacité énergétique de 1 % en moyenne chaque année. Lors
de son sommet de mars 2007, l’UE a fixé comme objectif une réduction de 20 % de sa
consommation d’énergie par rapport aux prévisions pour 2020.
La conception d'un cadre d'action assorti d'incitations en faveur d'une amélioration du
rendement des ressources pourrait être un instrument plus efficace et efficient pour
encourager l'utilisation durable des ressources que la réglementation et la promotion de
technologies spécifiques (comme l'a aussi suggéré l'IRGC 2008). Certains pays développés
ont utilisé avec succès des instruments économiques, comme la taxation des carburants
pour les transports, qui ont réduit la consommation globale de carburants et les émissions de
GES. La charge fiscale peut être déplacée du travail et du capital vers les activités ayant une
incidence sur l'environnement, en particulier la production d'énergie. En Allemagne, la
réforme des taxes écologiques (ETR) a été mise en place par étapes de 1999 à 2003. Les
les carburants pour les transports ont généré environ 10 milliards d’euros de recettes en
2003 (soit environ 56 % des recettes totales de l'ETR), dont la part la plus importante a servi
à financer un programme de réduction des prélèvements sociaux des employeurs et des
salariés (Speck 2008). La consommation de carburant diesel et d'essence a été réduite pour
tomber de juste un peu moins de 57 Mtoe en 2000 à environ 50 Mtoe en 2005 (Eurostat
2007). Les échanges de droits d'émission de CO2 visent aussi une allocation efficiente des
ressources financières. Les secteurs industriels impliqués ont intérêt à mettre au point et à
utiliser des technologies pour lesquelles le coût d'atténuation des émissions de GES sont
faibles. La plupart des biocarburants de première génération n'auraient pas été choisis si le
secteur des transports avait été intégré dans le système d'échange de quotas d'émission.
Ne pas diffuser ou citer - 72
Doornbosch et Steenblick (2007) ont suggéré que si les administrations nationales
remplaçaient les obligations d’incorporation concernant les biocarburants par des politiques
neutres du point de vue technologique, comme la taxe sur le carbone, la mise au point de
technologies plus efficaces se trouverait favorisée.
Encadré 7.2 : Découplage du développement économique et de l'approvionnement en énergie
et de ses incidences dommageables sur l'environnement
L'augmentation du rendement de l'énergie et des matériaux est un moyen de faire face à
l'enjeu que représentent, notamment dans les pays en développement, l'augmentation de la
demande d'énergie et l'aggravation des incidences environnementales. La Chine, par
exemple, s'est fixée pour objectif ambitieux d'accroître sa productivité énergétique en
réduisant de 20 % l'intensité énergétique d'ici à 2010, par rapport au niveau de 2005 (Yang
2008). Le recours accru à des technologies économes en ressources pour la fabrication de
biocarburants, notamment l'utilisation des déchets et résidus organiques pour la
cogénération d'électricité et de chaleur dans des applications de petite échelle, pourrait
aussi contribuer à une utilisation plus efficace des ressources, à une amélioration de l'offre
énergétique et au développement rural.
Certains pays ont introduit des normes réglementaires pour améliorer les économies de
carburant. Aux États-Unis, l'Energy Independence and Security Act de 2007 exige que la
consommation de carburants par les automobiles et les camionnettes soit ramenée à
35 miles par gallon (6,72 l/100km) d'ici à 2020, ce qui suppose une augmentation de 40 %
des économies de carburants (White House 2007). L'UE a fixé une limite d'émission de
130 g CO2eq/km pour les nouveaux véhicules, qui sera introduite progressivement entre
2012 et 2015 et qui représente une réduction d'environ 18 % par rapport aux niveaux actuels
(UE 2009). Le Ministère japonais de l'économie, du commerce et de l'industrie (METI)
progresse dans ses efforts d'amélioration de l'efficacité des carburants en fixant des objectifs
sur la base de l'approche « top runner ». Cette méthode est utilisée au Japon depuis 1998
pour encourager la vente de produits économes en énergie dans un large éventail de
secteurs. Les objectifs fixés initialement pour 2010 pour les véhicules de transport de
passagers visaient à accroître de 23 % les économies de carburants ( par rapport au niveau
de référence de 1995). Les nouvelles normes, qui doivent être mises en œuvre pour 2015,
viseront une amélioration de 20 % par rapport à 2004. Les constructeurs automobiles
japonais signalent actuellement que plus de 80 % des nouveaux véhicules qu'ils vendent
respectent déjà les objectifs initiaux fixés pour 2010 (ACEA 2007).
Si l'on en juge par l'effondrement général de l'industrie automobile, les constructeurs
concernés ont intérêt à réduire la consommation de carburants et les émissions de GES de
leurs produits. Une action concertée pourrait favoriser une évolution plus rapide de la planète
vers une situation de durabilité. Une action décisive dans ce sens pourrait être un accord
global entre constructeurs automobiles pour réduire sensiblement les émissions de GES et
les besoins en ressources de leurs produits dans les années à venir.
Globalement, diverses stratégies et mesures peuvent être utilisées pour renforcer les
politiques à même de contribuer à une utilisation plus efficiente et durable de la biomasse et
des autres ressources.
Ne pas diffuser ou citer - 73
8. Besoins en matière de recherche-développement
Les principaux points ci-après sur lesquels des recherches paraissent nécessaires ont été
mis en évidence au cours de la préparation du présent rapport.
Étudier plus avant les possibilités offertes par l’utilisation de la biomasse et les
conséquences de cette utilisation
•
Améliorer les estimations concernant les changements mondiaux d'affectation des
sols dûs à Ia modification des modes de consommation alimentaire
•
Mesurer les bilans azotés de l'agriculture, notamment en ce qui concerne les
émissions de N2O (y compris hors site)
•
Étudier les modes de production de matières premières agricoles/forestières exigeant
peu d'intrants ainsi que les technologies de conversion efficaces pour l'utilisation à
des fins énergétiques et pour la fabrication de matériaux
•
Comparer
les
utilisations
de
la
bioénergie
dans
différents
environnements/emplacements (par exemple utilisations stationnaires ou utilisations
mobiles)
•
Étudier les conséquences de la plus grande utilisation des produits forestiers à des
fins énergétiques
•
Analyser les conséquences environnementales (en particulier les émissions de GES
et les besoins en terres) et la viabilité économique des biocarburants de deuxième et
de troisième génération
•
Évaluer les conséquences globales de l'utilisation de critères de durabilité pour les
biocarburants, en particulier dans les systèmes de certification
Mieux utiliser la biomasse
•
•
Développer l'utilisation en cascade de la biomasse
ƒ
Déterminer tout le potentiel des biomatériaux eu égard à l'utilisation durable des
ressources au niveau des systèmes et à l'ensemble des utilisations de la
biomasse (aliments, fibres, carburants).
ƒ
Déterminer la mesure dans laquelle les systèmes d'utilisation en cascade
permettent de réduire les besoins en ressources (terres, matières premières et
énergie) ainsi que les incidences environnementales
ƒ
Développer des systèmes d'aide à la décision au niveau politique et industriel afin
d'éviter la mise en œuvre de mesures incitatives peu souhaitables et de mieux
tirer partie des possibilités d’associer les utilisations pour les matériaux et l'énergie
Promouvoir l’utilisation des résidus et des déchets
ƒ
Préciser le rôle des résidus dans la protection des sols, le maintien du contenu
des sols en carbone et le cycle des éléments nutritifs afin de déterminer quelle
fraction peut être enlevée
ƒ
Mieux comprendre le processus de recyclage des nutriments en cas d’incinération
des déchets
ƒ
Analyser les émissions de N2O venant des installations de production de biogaz
Améliorer l'utilisation globale des terres
•
Élaborer plus avant et mettre en œuvre des mesures respectueuses de
l'environnement pour accroître les rendements, en particulier dans les pays en
développement, notamment de l’Afrique subsaharienne
Ne pas diffuser ou citer - 74
•
Mettre en évidence les possibilités de production réalistes et les conséquences de
l'utilisation de terres dégradées
ƒ
Déterminer la superficie des terres disponibles ainsi que les cultures et les
systèmes de production adéquats
ƒ
Mettre au point des évaluations des sols afin déterminer si changer l'affectation
des terres est plus rationnel que laisser intervenir la régénération naturelle
•
Envisager une planification intégrée de l'utilisation des sols couvrant l'agriculture, la
sylviculture, les établissements humains/infrastructures/les activités minières et la
conservation de la nature, eu égard à l'utilisation des ressources actuelles et futures
•
Élaborer plus avant des indicateurs et des valeurs de référence pour informer les pays
des ponctions qu’ils opèrent sur les ressources mondiales et nationales (en particulier
l'utilisation mondiale des terres associée à la consommation nationale)
Comparer et mettre au point des solutions de replacement potentiellement plus
économes en ressources
•
Étudier et exploiter les diverses options disponibles pour réduire la consommation de
carburants et de ressources dans les transports
•
Comparer les services énergétiques offerts par le solaire et la biomasse
(performances environnementales, sociales et économiques) dans les différentes
régions du monde, afin de fournir des orientations aux responsables
•
Développer plus avant les technologies solaires, comme le photovoltaïque, afin de les
rendre plus économiques, tout en prenant en compte l'intensité en ressources
matérielles, les conséquences des composants dangereux, la réduction des
émissions au niveau de la production et l'amélioration des options de recyclage
•
Concevoir des approches pour réduire la consommation excessive de produits
animaux dans les régimes alimentaires
•
Déterminer les pertes effectives de biomasse après les récoltes ainsi que les
gaspillages de produits alimentaires et les moyens de les réduire
Améliorer les méthodologies et les mesures de sauvegarde
•
•
•
Développer les systèmes de certification des biocarburants et les mécanismes de
mise en oeuvre de façon à
ƒ
Envisager de façon plus globale les changements indirects d'affectation des sols,
les effets sur les émissions de GES et d'autres incidences, comme
l'eutrophisation, en particulier pour
ƒ
Conjuguer les critères spécifiques aux produits et à la chaîne de production avec
les conclusions dégagées au niveau macroéconomique (par exemple, les
prévisions concernant la biomasse globale et l'utilisation connexe des terres dans
un pays importateur net)
Harmoniser les règles sur la façon de réaliser des analyses de cycle de vie sur les
biocarburants
ƒ
Établir des directives et hypothèses raisonnables pour résoudre les problèmes
méthodologiques
ƒ
Déterminer comment remédier aux incertitudes entourant certains paramètres
clés (par exemple, les règles d'allocation des impacts aux co-produits, les taux
d'émission de N2O, l'utilisation des sols, les progrès technologiques, etc.)
ƒ
Tenir compte des problèmes concernant la consommation d'eau et la pollution
Développer des technologies et des mécanismes politiques pour réduire la demande
d'énergie, de matériaux et les activités fortes consommatrices de terres.
Ne pas diffuser ou citer - 75
9. Références et autres ouvrages
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10. Annexe
Encadré A.1 : Initiatives de recherche et mécanismes de soutien pour les décideurs
Les initiatives de recherche destinées à faciliter la prise de décisions sur le développement
durable de la bioénergie visent à la fois la réalisation de recherches sectorielles spécifiques
et la collaboration dans des domaines communs de recherche et d’assistance.
Actuellement, une majorité de ces initiatives s’inscrivent dans le cadre de programmes de
groupes de travail et d’équipes spéciales. Parmi les domaines importants de recherche
figurent les questions liées à l’évaluation de la méthodologie pour les analyses de cycle de
vie, le développement durable du commerce et du marché de la bioénergie, la formulation
de directives sur les technologies de production et les instruments de la commercialisation
durable. Grâce à des résultats présentés sous la forme d’instruments, de rapports,
d’évaluations et d’une assistance technique, ces initiatives fournissent des orientations aux
décideurs et leur donnent les moyens de soutenir des pratiques durables en matière de
bioénergie. On peut citer les exemples suivants :
AIE/OCDE, Task 38 : Bilans effets de serre des systèmes de biomasse et de
bioénergie : Task 38 recherche et analyse les informations existantes sur l’ensemble
du cycle de vie des systèmes de bioénergie, afin d’estimer les bilans GES et d’arriver à
une quantification fiable. Parmi les résultats du travail de cette équipe spéciale figurent
des instruments logiciels simplifiés pour l’établissement de prévisions sur les réductions
des émissions liées à la séquestration et des documents d’analyse à l’intention des
décideurs.
ONU-Energie : ONU-Energie est un mécanisme interinstitutionnel de l’ONU qui
contribue à la cohérence de la réponse multidisciplinaire du système des Nations Unies
au Sommet mondial pour le développement durable. Onu-Energie a récemment publié
un rapport intitulé « Bioénergie durable : un cadre pour les dirigeants ». Il prépare
actuellement un instrument d’aide à la décision.
FAO, Projet sur la bioénergie et la sécurité alimentaire : Ce projet fournit une aide
opérationnelle et technique à quatre pays en vue de la mise en œuvre de programmes
utilisant un cadre de modélisation pour évaluer les scénarios futurs et prévoir les
incidences sur la sécurité alimentaire.
PNUE, Instruments de planification pour la bioénergie : Afin de contribuer à la
formulation de politiques sur l’efficacité et la conservation des ressources et d’aider les
pouvoirs publics à trouver une réponse appropriée aux problèmes, le PNUE met au
point des orientations et des instruments de planification dans le domaine de la
bioénergie. Par exemple, le Groupe du PNUE sur les ressources est en train d’établir
un rapport sur les différents aspects de l’efficacité des ressources du point de vue des
biocarburants, au niveau macroéconomique et au niveau des projets. Une initiative a
été engagée pour faciliter la mise au point de mécanismes et d’instruments de
cartographie devant permettre d’intégrer les zones présentant un intérêt du point de
vue de la conservation dans la planification de la bioénergie.
Plateforme de compétence sur les cultures énergétiques et les systèmes agroforestiers dans les zones arides et semi-arides en Afrique (COMPETE) : Établie
dans le cadre des activités de coopération scientifique internationale de l’UE,
COMPETE sert de forum pour faciliter le dialogue sur les mesures à prendre et
l’échange d’informations concernant le dévelopepment de la bioénergie durable en
Afrique. Cette organisation s’intéresse surtout à la mise au point de mécanismes qui
renforce la valeur ajoutée locale du développement communautaire.
Source: établi par le PNUE-DTIE
Ne pas diffuser ou citer - 92
Encadré A.2 : Plates-formes internationales de dialogue
Plusieurs plates-formes et partenariats ont été mis en place pour faciliter un dialogue au
niveau mondial sur les pratiques en matière d’énergies renouvelables et échanger des
informations dans ce domaine. Nombre de ces initiatives revêtent un caractère transsectoriel
et assurent la participation des diverses parties prenantes au dialogue sur la bioénergie.
L’ONUDI, le PNUE, la CNUCED et la FAO, par exemple, appuient des échanges de vue à
haut niveau sur les mesures à prendre dans le cadre de groupes de travail, de partenariats
et de systèmes de renforcement des capacités et de partage des informations, afin de
contribuer à la durabilité de la production et des politiques en matière de bioénergie. Certains
des résultats de ces efforts de collaboration sont exposés ci-après :
Partenariat mondial sur les bioénergies : Mis en place suite à une initiative prise par
les pays du G8+5 dans le Plan d’action de Gleneagles de 2005, ce Partenariat vise à
soutenir trois formes d’action grâce à des associations avec des parties prenantes du
secteur public, du secteur privé et de la société civile. Les activités sont focalisées
essentiellement sur la sécurité énergétique et le développement durable.
Table ronde sur les biocarburants durables : Cette Table Ronde est une initiative
multipartite rassemblant des acteurs du secteur privé, des ONG, des gouvernements,
des experts dans le but d’élaborer des principes et des recommandations pour
l’utilisation et la production durables des biocarburants. Elle a établi un site Internet
Bioenergy Wiki pour le partage d’informations et de connaissances, publié un « Projet de
Principes mondiaux pour la production durable des biocarburants » et mis en place des
‘groupes consultatifs d’experts’ chargés d’examiner des aspects particuliers du débat sur
la bioénergie.
FAO, Plateforme internationale sur la bioénergie : Cette Plateforme a été lancée en
2006 pour faciliter le développement d’un système international d’assurance, de
principes de certification, de méthodologies, de critères et d’indicateurs vérifiables pour la
production durable de bioénergies. Les deux grands objectifs identifiés par la plateforme
sont (1) la collecte d’informations et (2) la mobilisation et la mise en œuvre au niveau des
pays.
ONUDI, Réseau interrégional sur la bioénergie : Ce Réseau facilite la coopération
entre les régions pour la promotion de recherches sur la bioénergie, la mobilisation
d’investissements et les transferts de technologies. Outre ces objectifs, il contribue à la
mise au point de critères de durabilité en développant des instruments de soutien et sert
de plateforme pour un dialogue entre les parties prenantes visant à favoriser l’intégration
des préoccupations de durabilité dans les chaînes de valeur de la bioénergie.
PNUE – Développement des entreprises énergétiques rurales
Cette initiative du PNUE vise le développement de nouvelles entreprises énergétiques
viables utilisant des technologies énergétiques propres, efficaces et renouvelables pour
répondre aux besoins énergétiques des ménages pauvres des pays en développement.
La deuxième phase du projet de développement des entreprises énergétiques rurales en
Afrique comportera une importante composante bioénergie. En outre, le PNUE a lancé
un réseau de Centres d’Excellence qui encourage des modèles d’activité performants
pour permettre aux agriculteurs de participer à la production et à l’utilisation de formes
modernes d’énergie et de surmonter les obstacles financiers.
Source : Etabli par la DTIE du PNUE
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Graphique A1 : Comparaison des émissions de gaz à effet de serre des biocarburants pour les
transports et des carburants fossiles (essence et diesel, norme EURO3), différenciation par
phases
Source : Zah et al. (2007).
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Tableau A.1 : Vue d’ensemble des performances actuelles et prévues des principaux modes de
conversion de la biomasse en électricité et en chaleur et récapitulatif de l’état de la technologie et de
son déploiement
Option de
conversion
Capacité type
Rendement net
(base LVH)
Fourchettes des
coûts
d’investissement
(€ /kw)
État et déploiement de la
technologie
Production de biogaz
par digestion
anaérobique
Jusqu’à plusieurs
MWe
10-15 % d’électricité
(dans l’hypothèse d’une
production sur site)
Technologie bien établie. Largement
appliquée pour les flux de déchets
organiques humides homogènes et les
eaux usées. Utilisée dans une moindre
mesure pour les déchets humides
hétérogènes, comme les déchets
domestiques organiques.
Valorisation du gaz
de décharge
Généralement,
plusieurs
centaines de kWe
Comme ci-dessus.
Option très intéressante du point de
vue de l’atténuation des GES.
Largement appliquée et, en général,
partie intégrante des politiques de
traitement des déchets de nombre de
pays.
Combustion pour la
production de chaleur
Secteur
résidentiel : 5-50
kWth
Faible pour les
cheminées classiques,
jusqu’à 70-90 % pour
les appareils de
chauffage modernes
Secteur industriel :
1-5 MWth,
~100/kWth pour les poêles
à bûches,
300-800/kWth pour les
appareils de chauffage
automatiques,
300-700 :kWth pour les
gros appareils
Cogénération
0,1-1 MWe
60-90 % (globale-ment)
1-20 MWe
80-100 % (globalement)
3500 (Sterling)
2700 (cycle de Rankine)
2500-3000 (turbine à
vapeur)
Utilisation classique du bois de chauffe
encore très courante, but pas en
expansion. Remplacement depuis des
années par des systèmes de chauffage
modernes(c’est-à-dire automatisés,
alimentés au fioul ou aux granulés, par
exemple en Autriche, en Suède et en
Allemagne..
Des moteurs Stirling, des moteurs à
vapeur + hélice, des moteurs à vapeur
et des procédés utilisant le cycle de
Rankine sont en cours de
démonstration pour des applications de
petite échelle entre 10 kW et 1 MWe.
Des systèmes fondés sur des turbines
à vapeur de 1-10 MWe sont largement
déployés partout dans le monde
Combustion pour la
production
d’électricité
20->100 MWe
20-40 % (électricité)
2500-1600
Technologie bien établie, déployée
surtout dans les pays scandinaves et
en Amérique du Nord ; divers concepts
avancés utilisant la technologie avec lit
fluidifié se caractérisent par un très bon
rendement, de faibles coûts et une
grande flexibilité. Le procédé
commercialement déployé de
transformation des déchets en énergie
(incinération) implique des coûts en
capital plus élevés pour un rendement
(moyen) plus faible.
Co-combustion de la
biomasse avec du
charbon
Généralement, 5100 MWe dans les
centrales à
charbon
existantes. Plus
pour les nouvelles
centrales
électriques
multicarburants.
30-40 % (électricité)
100-1000+ coûts de la
centrale existante (en
fonction du carburant de
biomasse et de la
configuration de la
co-combustion)
Largement déployée dans divers pays,
utilisant actuellement essentiellement la
combustion directe en association avec
des carburants de biomasse
relativement propres. La biomasse qui
est plus contaminée et/ plus difficile à
broyer peut- faire l’objet d’une cocombustion indirecte, par exemple en
utilisant des procédés de gazéification.
La possibilité d’augmenter la part de la
biomasse dans la co-combustion et
l’utilisation d’options plus avancées font
l’objet d’un intérêt grandissant.
Gazéification pour la
Généralement, des
80-90 % (globalement)
Plusieurs centaines/kWth,
Commercialement disponible et
déployée ; mais la contribution totale à
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Option de
conversion
Capacité type
production de chaleur
centaines de kWth
Gazéification/cogénération avec des
moteurs à gaz
0,1-1 MWe
Gazéification intégrée
à des cycles
combinés pour la
production
d’électricité (BIG/CC)
30-200 MWe
Pyrolyse pour la
production de bio-oil
10 tonnes/hr à
court terme et
jusqu’à 100
tonnes/hr à long
terme
Rendement net
(base LVH)
15-30 % (électricité)
Fourchettes des
coûts
d’investissement
(€ /kw)
suivant la capacité
la production d’énergie est limitée
jusqu’ici.
1000-3000 (suivant la
configuration)
Divers systèmes sur le marché.
Déploiement limité en raison de coûts
relativement élevés, d’exigences
opérationnelles critiques et de la qualité
du carburant.
5000-3500
(démonstration)
Phase de démonstration dans la
fourchette de 5-10 MWe.
Développement rapide dans les
années 90 mais stagnation ces
dernières années. Les concepts de
première génération se sont révélés
intensifs en capital.
60-80 % (globalement)
40-50 % (ou plus ;
électricité)
2000-3000 (plus long
terme, plus grande
échelle)
60-70 % de
bio-oil/matière première
et 85 % pour l’huile
+char.
État et déploiement de la
technologie
En fonction de l’échelle et
de l’offre de biomasse ;
environ 700/kWth four une
unité d’intrant de 10 MWth
Technologie commerciale disponible.
Le bio-oil est utilisé pour la production
d’électricité dans des turbines à gaz,
des moteurs à gaz, pour des produits
chimiques et des précurseurs, pour la
production directe de carburants pour
les transports ainsi que pour le
transport de l’énergie sur de plus
longues distances.
*Note : En raison de la variabilité des concepts et conditions technologiques supposés, tous les coûts sont
indicatifs.
Source : AIE 2007b (adapté à partir de van Loo et Koppejan 2002; Knoef 2005; Ministère de l’énergie des
États-Unis 1998; Dornburg and Faaij 2001)
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