1 Bois énergie : évaluation environnementale 1) Biomasse, bois

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Bois énergie : évaluation environnementale
1) Biomasse, bois énergie : Un bilan positif sans conséquence sur l'effet de serre
A la différence des combustibles fossiles (gaz, fioul, charbon, tourbe), le dioxyde de carbone (CO2) produit
par la combustion de biomasse végétale1, est sans conséquence sur l'effet de serre. La combustion de
bois/paille et autre biomasse, outre qu’elle fournit une énergie renouvelable importante (10 Mtep/an en
France) ne fait en effet que restituer dans l'atmosphère une masse de carbone qui s'y trouvait précédemment
avant d'être captée par la photosynthèse.
On retire en outre de la valorisation énergétique de la biomasse des bénéfices nets, grâce à l'exploitation
forestière raisonnée. Ainsi, avec la gestion durable du patrimoine forestier européen, l'accroissement des
surfaces et des volumes de forêts (+ 4,4 % en Europe en 10 ans) permet à la biomasse forestière en
développement de capter plus de CO2 qu'elle n'en émet.
La prise en compte de ces éléments conforte les composantes du programme bois énergie : indépendance
énergétique, emploi, préservation des gisements fossiles, développement économique local, entretien des
espaces ruraux et forestiers, valorisation des sous-produits du bois non triturables, renforcement du tissu
industriel (la filière bois dans son ensemble et l'industrie manufacturière (foyers fermés, poêles,
chaudières)).
2) Bilan énergétique et effet de serre (ACV)
Exemple de la filière du chauffage résidentiel (source ADEME) :
Bûches
Filières EnR bois
Plaquettes
Granulés
Bilan énergétique global (2)
1 tep fossile consommée
13,8
fournit X tep utiles
Bilan effet de serre (IPCC 10 ans)
g eqCO2 / kWh
15
g eqCO2 / MJ
4
Gaz
Filières fossiles
Fioul
Electricité
15,7
6,2
0,88
0,82
0,35
17
5
16
4
222
62
466
129
136
38
Rendements : bûches =68 % ; plaquettes = 75% ; granulés = 80% , gaz et fioul = 90 % , électricité = 100%
1
2
Le terme de biomasse désigne l’ensemble des produits organiques de l’activité biologique, y compris les déchets organiques.
ACV dont le périmètre va de la « pépinière » à la « cendre ».
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3) Emissions de polluants provenant de la combustion du bois
Même s’il est admis, aujourd’hui que le CO2 dégagé par la combustion du bois est neutre au regard de
l’accroissement des gaz à effet de serre, plusieurs études mettent en évidence l’impact environnemental de
la combustion du bois notamment dans certains environnements (concentration dans les bourgs et villes
encaissés par exemples).
Une combustion mal maîtrisée, un combustible impropre à la combustion (humide, sales) ou une utilisation
inadaptée de l’appareil peut entraîner des émissions de poussières, d’imbrûlés gazeux (CO, HAP, COV,…).
Ces émissions vont se concrétiser pour l’utilisateur ou le maître d’ouvrage par un encrassement de son
équipement et par une perte de performance et pour l’environnement par une pollution de proximité
(nuisances de voisinage, …)
Une combustion propre et performante est donc un impératif pour l’environnement (limiter les émissions)
mais aussi un atout pour l’utilisateur (réduire les consommations, améliorer l’autonomie et le confort
d’utilisation).
Les émissions de polluants sont donc réelles mais globalement faibles, en quantités maîtrisables et
acceptables pour l’environnement par comparaison avec les bilans résultant de l’utilisation de
combustibles fossiles.
4) Les engagements de la France
La France doit assumer à des engagements internationaux (Respect des plafonds d'émissions en SO2, NOx,
COV et NH3, protocoles d'Aarhus limitant les émissions de dioxines et de HAP et Protocole de Kyoto qui
définit des engagements afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre).
Le bilan des émissions de polluants liées à la combustion du bois dans les secteurs domestique, collectif,
tertiaire et industriel en Europe sont désormais mieux connus (même si les études sont encore
indispensables)
Bilan des émissions polluantes en France (source CITEPA)
Emissions annuelles
avec les facteurs
d’émissions réévalués
Combustion du bois dans
le résidentiel
Combustion du bois dans
l’industrie et le chauffage
collectif
Emissions totales de la
combustion du bois
Emissions totales en
France
Part du bois en
proportion des
émissions totales en
France (en %)
SO2
NOx
CO
COVNM
CH4
HAP
dioxines
TSP
kt
kt
kt
kt
kt
t
g
kt
6,1
15,3
1967,9
466,7
154,6
101,0
30,7
109,9
0,8
3,4
5,5
0,1
0,1
0,2
0,9
1,9
6,9
18,8
1973,4
466,8
154,7
101,2
31,5
111,7
664,8
1435,0
7062,2
2353,7
2999,6
263,5
516,6
1635,2
1,0
1,3
27,9
19,8
5,2
38,4
6,1
6,8
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Les nouveaux facteurs d’émissions déterminés par le CITEPA, permettent de mieux quantifier les émissions
de polluants mais ils restent perfectibles :
Ö La part des cheminées ouvertes, dans le bilan énergétique est faible, est très mal connue (20 % des
consommations de bois, un « rendement » très faible : < 10 %) ;
Ö Le vieillissement et l’état du parc est mal apprécié ;
Ö Son renouvellement est lent (285 000 ventes annuelles pour un parc de 6,8 millions d’appareils
pour 6 millions de familles) ;
Ö Plusieurs incohérences et manques d’informations sur le parc existant et son usage subsistent
¾ Pour les secteurs collectif, tertiaire et industriel, l'ADEME a réalisé des campagnes de mesures à
l'émission de chaudières automatiques au cours des derniers hivers afin d'enrichir la connaissance liée à la
combustion du bois.
Les résultats montrent que les émissions respectent les seuils réglementaires en vigueur. Afin d'enrichir la
base de données, notamment sur les NOx et le CO, ces campagnes de mesures seront poursuivies. La part de
ce secteur collectif et industriel reste cependant faible (1,3 Mtep/an) malgré une croissance continue.
¾ Pour le secteur résidentiel (8,5 Mtep/an), les paramètres influençant les émissions liées à la combustion
du bois sont nombreux (rendement, qualité du bois brûlé, taux d'humidité, technologie, allure de
fonctionnement, vétusté ...). La diversité de composition du parc d'appareils de chauffage au bois
(chaudières, cuisinières, poêles, inserts, foyers fermés, foyers ouverts, …), son faible renouvellement et le
comportement des utilisateurs rendent très incertaine la précision des facteurs d'émissions.
¾ Enfin, pour réellement quantifier les émissions nettes dues à la combustion du bois, il faudrait aussi
mesurer l’influence des émissions dues au brûlage à l’air libre en forêt/bocage/jardins ou a la décomposition
naturelle de la biomasse en l’absence de valorisation énergétique.
S’abstenir d’exploiter la forêt, de collecter les sous-produits industriels non triturables et les emballages en
bois pour le chauffage, aurait en tout état de cause des conséquences graves pour l’économie nationale et
l’emploi ( la sylviculture, l’exploitation forestière, la scierie, la menuiserie, la papeterie…) mais aussi pour
l’environnement et la santé des forêts (vieillissement, dépérissement, décomposition des arbres morts,
brûlages,…)
5) EN RESUME
¾ Ce qui pose peu ou pas de problèmes avec le bois-énergie : SO2, NOx, NH3, O3, CO2, CH4, N2O, CFC,
HFC, PFC, SF6, dioxines et poussières,…
• SO2 (Dioxyde de soufre) : la part calculée est passée après étude avec le CITEPA et l’INERIS de 0,3
à 1 %.Elle reste très faible ;
• NOx (Oxyde d’azote) : la part calculée est passée de 13,1 à 1,3 %.Elle devient négligeable ;
• DIOX (Dioxines) : la part est passée de 15 à 6,1 %; avec une forte tendance à la baisse ;
• CH4 (Méthane) : la part est passée de 4,2 à 5,2 % ; une tendance à la baisse est prévue ;
• TSP (Particules de poussières en suspension ) : la part est passée de 7,7 à 6,8 %.; avec une forte
tendance à la baisse;
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¾ Ce qui pose problèmes avec le bois
• HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques dont le Benzène) : la part a été divisée par 2 après
étude avec le CITEPA et l’INERIS ; (Tendance à la baisse) ;
• CO (Monoxyde de carbone) : la part est passée de 23,8 à 27,9 %; Elle est en baisse constante et va
continuer de baisser à l’avenir ;
• COVNM (Composés Organiques Volatiles Non Méthaniques) : la part est passée de 9 à 19,8 %
après étude avec la CITEPA et l’INERIS. Elle va baisser à l’avenir ;
¾ Et pour la part bois (dans les émissions) :
La part du chauffage domestique est prépondérante : > 99 %
La part du chauffage industriel et collectif/tertiaire est très faible: < 0,5 % (malgré une contribution
énergétique de plus de 10 % au secteur bois énergie)
6) Les paramètres influençant les émissions
A partir de données bibliographiques récentes, les facteurs d’émissions suivants ont été proposé pour la
combustion du bois dans les foyers domestiques (sources CITEPA et ADEME) :
CO
g/GJ
Cheminées ouvertes
Poêles
et
cuisinières
anciennes
Poêles
et
cuisinières
modernes
Foyers fermés anciens
Foyers fermés modernes
Chaudières anciennes
Chaudières
modernes
(classe 1)
Chaudières
certifiée
classe 3
NOx
COVNM
CH4
Facteur d’émissions
g/GJ
g/GJ
g/GJ
TSP
SO2
HAP
Dioxines
g/GJ
g/GJ
g/GJ
7000 ?
50
1700 ?
565
750
20
0,284
ng ITEQ/GJ
100
7000
50
1600
530
310
20
0,602
100
< 4000
50
<800
< 250
<170
20
< 0,1
100
6000
<4000
7000
50
50
50
1600
<800
1600
530
<250
530
310
<170
250
20
20
20
0,224
<0,1
0,055
100
100
100
<3200
50
<400
<130
<34
20
<0,034
100
<950
50
<40
<130
<20
20
<0,034
100
Globalement, les équipements modernes et actuels émettront 2 fois moins de polluants que les modèles
anciens du parc existant.
Au delà des données moyennes utilisées, il s’avère que les émissions liées à la combustion du bois sont
largement variables, comme le montrent les essais réalisés par l’INERIS et la revue bibliographique du
CITEPA.
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a) Combustion incomplète
L’analyse détaillée des émissions montre tout d’abord que les émissions des grandes familles de polluants COVT, HAP,CH4 poussières – sont directement corrélées au taux de CO. Globalement, ces émissions sont
donc liées à une combustion incomplète (bois humide, défaut d’air, combustion lente, température trop
basse…), le taux de CO produit agissant comme un indicateur de mauvaise combustion.
Les émissions de poussières, dioxines sont directement corrélées à la qualité du bois brûlé et au
comportement de l’utilisateur (bois sales , poussiéreux, brûlage de détritus,…).
b) autres Paramètres influents
Ce constat rejoint l’analyse plus fine des paramètres influençant les facteurs d’émissions, par exemple :
Paramètre influençant
les émissions de polluants
1 – Allure de fonctionnement
(allure nominale vs allure réduite)
2 – Essence du bois
(feuillus vs résineux)
2 – Humidité
(bois sec vs bois humide)
4 – Marche de fonctionnement
(périodicité de charge du
combustible)
Exemples de variations observées
Emissions de particules (INERIS) :
- allure nominale : 0,8 g/kg
- allure réduite : 2,9 g/kg
- Emissions de HAP (INERIS) :
- hêtre : 4,8 mg/kg
- sapin : 7,2 mg/kg
Emissions de COV :
- humidité x 2 ⇒ émissions x 2 à x 4
Emissions de particules (INERIS) :
- 1 chargement (norme) : 2,3 g/kg
- chargement régulier : 1,4 g/kg
Recommandations
Proscrire le
surdimensionnement et
limiter le ralenti continu
Les Français consomment
du feuillu à plus de 90 %.
Brûler du bois sec stocké
depuis 1 an au moins
Les prochaines normes
européennes sont établies
sur le chargement régulier
c) Autres éléments
Outre les facteurs ci-dessus qui sont les paramètres principalement étudiés dans les campagnes de mesures,
on peut noter également l’influence :
- du rendement de l’appareil, qui agit directement sur le taux d’émissions rapporté à l’énergie utile fournie,
- de la qualité du combustible et de sa propreté : un combustible terreux engendre des émissions plus élevées
de métaux, de poussières…
- des conditions particulières d’intégration de l’appareil : dimensionnement, présence d’un cône de sortie
des fumées, isolation du tube de fumée…
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e) Limites de l’analyse
Il est à noter enfin la difficulté de disposer de facteurs d’émission utilisables comme valeurs
inconditionnelles de référence. L’analyse des données bibliographiques et les essais en laboratoire font
apparaître une dispersion marquée des différents facteurs d’émission inhérente à la combustion du bois.
Deux raisons expliquent cette dispersion :
Ö le nombre élevé de paramètres influents (ne serait-ce que la caractérisation du combustible),
Ö la rare reproductibilité des résultats d’essais, liée au caractère aléatoire des phénomènes de
formation de certains polluants.
7) Conclusion
Une combustion propre et performante est un impératif pour l’environnement (limiter les émissions) mais
aussi un atout pour l’utilisateur (réduire les consommations, améliorer l’autonomie et le confort
d’utilisation).
Les émissions de polluants sont réelles, faibles pour certains polluants, en quantités maîtrisables et en
diminution pour les plus importantes. Elles doivent en tout état de cause être comparées à celles résultant de
combustibles fossiles.
La combustion du bois et les émissions dans le résidentiel sont nettement améliorables.
Les clés de la réussite :
C’est le renouvellement du parc ancien (en moyenne âgé + de 15 ans) qu’il faut accélérer sans mettre en
péril l’industrie manufacturière Française de foyers fermés, poêles, chaudières (plusieurs milliers d’emplois
- 230 M€ de CA/an – entreprises fortement tournées vers l’export) et en mettant en place une réglementation
progressive accompagnée d’une communication de sensibilisation.
Il convient d’envisager ces évolutions réglementaires dans le temps pour développer des connaissances ,
pour que les manufacturiers adaptent leurs produits, pour renouveler le parc. Des moyens pour engager des
actions de sensibilisations, et poursuivre les travaux de recherche et développement sont nécessaires.
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