Bois energie

Les applications du bois en tant que combustible sont appelées bois énergie.

Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse constituée par le bois. Il peut s'agir d'une énergie renouvelable si le bois est produit par une gestion durable des forêts.

Il se présente sous quatre formes essentielles :

• les bûches ;
• les granulés de bois ou pellets ;
• les briques de bois reconstituées ;
• les plaquettes forestières.

Sommaire 1 Historique 2 Applications 3 Rendements 4 Les essences de bois de chauffage 5 Inconvénients 5.1 État des lieux 5.1.1 Caractères de la pollution générée par la combustion du bois 5.1.2 Évolution des technologies 5.1.3 Un appareil performant donne-t-il l'assurance de moins polluer ? 5.1.4 Importance de cette pollution en France métropolitaine 5.2 Le Plan Particules et le chauffage au bois 5.2.1 Propositions du Plan Particules 5.2.2 Pollution intérieure 5.2.3 Persistance des particules en suspension dans l'atmosphère 5.3 Des filtres à particules pour les chauffages au bois 5.4 Une pollution apparentée : le brûlage de végétaux à l'air libre 6 Bilan carbone du bois énergie 7 Économie 7.1 Production 8 En France 9 Réalisations actuelles 9.1 L'exemple d'une région française, la Franche-Comté 9.2 L'installation de Gray 10 Un gaz naturel de synthèse issu du bois 10.1 Combiner les avantages du bois-énergie et ceux du gaz naturel, sans leurs inconvénients 10.2 Principes de la conversion 10.3 Atouts énergétiques et environnementaux 10.4 Les protagonistes 10.5 Un modèle qui fait des émules 11 Liens internes 12 Liens externes 13 Références

Historique

Le bois est l'une des sources d'énergie les plus anciennement utilisées par l'humanité. Depuis la préhistoire jusqu'au début de l'exploitation du charbon, le bois fut la seule source d'énergie possible pour le chauffage et pour la cuisson des aliments. Au Moyen Âge puis à l'époque moderne, c'est le bois qui permit le développement de certaines industries gourmandes en énergie et qui nécessitaient des températures élevées, comme la sidérurgie et la verrerie. À cet effet, le bois était transformé en charbon de bois par des artisans spécialisés, les charbonniers. Ce métier a quasiment disparu au XIX^e siècle avec l'apparition et le développement spectaculaire de l'extraction de la houille (aussi appelée « charbon de terre »).

Le bois eut aussi une période d'intérêt particulier pendant la Seconde Guerre mondiale pour alimenter les véhicules à gazogène.

Aujourd'hui, le bois énergie suscite un regain d'intérêt en raison du prix grandissant des énergies fossiles, de sa disponibilité et de son caractère renouvelable.

Applications

Les différentes applications du bois énergie se caractérisent par leur rendement. Les dernières générations de matériel permettent des rendements en énergie très élevés (supérieurs à 90 %).

• Les applications les plus intéressantes sont les réseaux de chaleur en cogénération avec de l'électricité le plus souvent.
• Le chauffage au bois sous forme de bûches connaît toujours un certain succès, notamment en habitat pavillonnaire et malgré ses contraintes pratiques, car outre son aspect économique, il apporte un caractère chaleureux que n'ont pas les modes de chauffage modernes. Mais le chauffage « à l'ancienne » est peu écologique, parce que très polluant et contribue grandement à la dégradation de la qualité de l'air. Aussi ce mode de chauffage, malgré le caractère chaleureux d'un « bon feu de bûches », est-il particulièrement déconseillé en zone pavillonnaire. Le chauffage individuel ne doit pas se transformer en un chauffage individualiste qui ne tiendrait aucun compte du droit à l'air pur des maisons environnantes.
• Les chaufferies collectives au bois utilisant des déchets de scierie (sciure, chutes de bois) ou des plaquettes de bois issues de l'exploitation forestière se développent fortement.
• En chaudière individuelle, du fait des difficultés d'approvisionnement et de stockage, le développement est plus lent mais la filière commence à se structurer. L'utilisation de plaquettes forestières ou de granulés de bois (aussi nommés pellets) dans des chaudières automatisées en remplacement du fioul apparaît prometteur, et est courant en Suède et en Autriche.
  Ce remplacement en agglomération n'est pas encore souhaitable, les chaudières domestiques bois actuelles ayant un impact sur la qualité de l'air plus négatif que celui des chaudières fioul.

• Les chaufferies collectives modernes (équipées de systèmes de dépollution performants), avec ou sans réseau de chaleur, sont à privilégier dans l'avenir, car elles offrent de nombreux avantages écologiques et économiques par rapport au chauffage individuel.

Rendements

On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois :

• Insert ou cheminée ouverte : rendement 10 à 15 % (rendement lors de la combustion. Sur une année, le rendement peut être négatif, du fait des pertes thermiques importantes lorsque la cheminée n'est pas utilisée)
• Insert fermé par une vitre : 30 à 70 %
• Poêle à bois moderne (à combustion secondaire) : 70 %
• Chaudière de cheminée : 85 à 95 %
• Chaudières à bois : 60 à 80 %
• Chaudières à gazéification de bois : 75 à 95 %
• Chaudière à granulés de bois (Pellet): 85 à 95 %
• Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90 %
• Réseaux de chaleur : 95 %

Les essences de bois de chauffage

Les essences de bois sont classées en deux grandes familles selon leur densité :

• les feuillus durs (chêne, hêtre, frêne, châtaignier, charme, noyer, arbres fruitiers, etc.) ;
• les résineux (épicéa, sapin, pin, mélèze, douglas) et feuillus tendres, (peuplier, saule, etc.).

Les feuillus durs sont les plus appréciés pour le chauffage domestique, à l’exception du châtaignier qui éclate en brûlant. Les feuillus tendres et les résineux brûlent plus vite. S’ils sont mal stockés, ils se dégradent rapidement. Les résineux sont néanmoins appréciés pour leur montée rapide en température.

• Le sapin et l'épicéa ont le même pouvoir calorifique mais le sapin produisant moins de résine, il génère moins d'étincelles.
• Le pin et le mélèze sont de bien meilleure qualité, mais sont moins répandus.
• Le bouleau est souvent utilisé pour les cheminées, car il donne une belle flamme (claire, légèrement bleutée) et un bon arôme. Il brûle relativement rapidement.
• Le hêtre est considéré comme le bois de chauffage idéal car il donne une belle flamme et de bonnes braises presque sans étincelles et possède, en outre, un très haut pouvoir calorifique. L'apport énergétique / calorifique du bois de hêtre est souvent cité comme une référence par rapport à d'autres bois. Son odeur est généralement très appréciée, c'est la raison pour laquelle le fumage des denrées alimentaires est fait principalement sur bois de hêtre.
• Le chêne a de multiples usages. Il donne de bonnes braises mais une flamme moins belle. Le pouvoir calorifique est encore un peu plus élevé que celui du hêtre, et la combustion est la meilleure. Le chêne contient beaucoup de tanins nécessitant une bonne aération. Il est donc bien adapté pour les fours, mais pas pour les cheminées ouvertes.
• Le charme commun, de même que le chêne, a un très haut pouvoir calorifique. Il donne une belle flamme et brûle longtemps. Comme le frêne, il est particulièrement difficile à couper. Le frêne donne la plus belle flamme. Il est idéal pour les cheminées, car il produit peu d'étincelles.

Inconvénients

Une énergie peut être naturelle, renouvelable, neutre pour les émissions de CO₂, sans pour autant être une énergie propre^[1].

État des lieux

Le chauffage au bois résidentiel est une source importante de pollution atmosphérique, importante en nombre de composés rejetés et en quantité (surtout si l'on compare les valeurs à celles d'autres combustibles). Il peut dans certains cas être nuisible à la santé. De récentes études épidémiologiques ont souligné la similarité des effets sur la santé entre les fumées de combustion de biomasse (feux de cheminées, feux agricoles, feux de jardin) et les produits pétroliers (diesel), tant dans la nature que dans la fréquence des troubles engendrés (affection respiratoire, cancer du poumon...) (source: les résultats du programme européen CARBOSOL, décembre 2007)^[2],[3].

Parmi la liste des substances émises lors de la combustion du bois, on note : des particules fines (dont les PM2,5 qui pénètrent profondément dans le système respiratoire), le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COV), l’acroléine, le formaldéhyde, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des dioxines et des furanes. Selon les sensibilités et les niveaux d’exposition, la fumée de combustion du bois peut causer des maux de tête, de la nausée, l’irritation des yeux et du système respiratoire, une aggravation des maladies cardiorespiratoires et une espérance de vie réduite. Certains composés émis sont également des substances potentiellement ou avérées mutagènes et cancérigènes (benzène et HAP, par exemple)^[4].

Les cyanures et poussières de suie sont un sous-produit de la combustion et une grande concentration de chauffage au bois génère du smog.

Caractères de la pollution générée par la combustion du bois

Les raisons principales des inconvénients du bois énergie sont les suivantes :

• le bois est un combustible solide, qui émet plus de sous-produits de combustion incomplète (CO, particules carbonées, HAP, benzène...) que des combustibles liquides ou gazeux comme le fioul domestique ou le gaz naturel. On peut remédier en partie à ce problème en pulvérisant le bois en fines particules pour augmenter la surface de contact de ses composants avec l’air; c'est l'effet recherché avec les granulés de bois.
• le bois est également une substance brute, non raffinée, qui contient des éléments potentiellement nocifs (métaux, chlore...) que l'arbre a captés dans son environnement (l'atmosphère et le sol) au cours de son existence; lorsque le bois est brûlé, on retrouve ainsi dans l'atmosphère un certain nombre de produits dangereux (outre les sous-produits de combustion incomplète, le chlore par exemple est à l'origine de la formation de composés organochlorés comme les dioxines, les furanes ou les PCB).
• les émissions polluantes sont encore plus importantes si le bois utilisé est trop vert, trop humide ou de mauvaise qualité; les plus préjudiciables à la santé sont les bois « souillés » issus de récupération (chantiers de démolition, vieux meubles, bois échoués en bord de mer, ...) qui contiennent des produits toxiques et/ou corrosifs (bois traités, vernis, peints, etc.).

Les éléments suivants qui influencent grandement la quantité de pollution engendrée par ce mode de chauffage :

• la densité de la population ;
• les conditions climatiques ;
• la topographie ;
• la qualité des appareils de combustion ;
• les essences de bois utilisées ;
• le taux d'humidité du bois (il faut absolument bruler du bois de moins de 18 % d'humidité)
• et les techniques de combustion utilisés.

Il convient dès lors de comparer ces pollutions à celles engendrées par les autres modes de fabrication de l'énergie, notamment des énergies de chauffage les plus utilisées (fuel, gaz, électricité).

Évolution des technologies

Depuis la fin des années 1980, plusieurs technologies ont été développées pour rendre les appareils de chauffage au bois plus écologiques. Les catalyseurs et les entrées d'air secondaires sont des exemples de technologies qui permettent une combustion presque totale des gaz émis et évitent l'émission de fumée visible. Ces technologies ont été développées pour répondre à des normes environnementales sévères comme la norme américaine pour poêle à bois EPA. Malheureusement, la plupart des appareils de chauffage au bois en utilisation, qui datent du début des années 1980 et ne sont pas pourvus de ces technologies, sont encore très polluants. Les pouvoirs publics se sont donc lancés dans une incitation très forte à leur remplacement au profit de poêles et d'inserts beaucoup plus performants (70 % de rendement minimum, 0,3 % de CO). Ces 2 caractéristiques déterminent en partie le caractère « flamme verte » des poêles. Elles permettent aussi de minimiser les rejets gazeux et métalliques associés. Les critères du label « flamme verte » actuel se révèlent en fait encore insuffisants au regard des enjeux (voir le rapport ci-dessous, ainsi que le Plan Particules).

Au SIREME 2008 a été présentée une étude faite par l'ADEME sur la pollution atmosphérique liée au chauffage au bois. Les résultats d'un poële moderne sont désormais en ligne avec les autres modes de chauffage à base de combustion.^{[réf. nécessaire]}

Un appareil performant donne-t-il l'assurance de moins polluer ?

Les données disponibles sur le fonctionnement d'un appareil sont obtenues lors d'une utilisation de celui-ci dans des conditions bien précises, difficiles à reproduire dans la réalité pour la plupart des usagers.

Un chauffage au bois performant peut fortement polluer s'il n'est pas utilisé dans de bonnes conditions.

Quelques recommandations pour réduire les émissions polluantes :

• avant tout, se débarrasser des vieux appareils (un crédit d'impôt à un taux préférentiel doit être mis en place en 2010 pour le renouvellement d'appareils anciens^[5]).
• choisir un combustible de bonne qualité et adapté, et bien l'utiliser : choisir une bonne essence, ne pas brûler du bois insuffisamment sec ou trop vert, le bois doit être coupé et fendu avant séchage, ...; il est stictement interdit par la loi de brûler des bois traités, vernis ou peints; utiliser de préférence un bois labellisé (bois de chauffage certifié NF); les plaquettes et les granulés de bois bénéficient également de normes de fabrication; les granulés doivent être entreposés dans un lieu suffisamment sec pour éviter les reprises d'humidité.
• s’assurer que le fonctionnement des appareils est optimal, notamment en suivant les conseils de l'installateur.
• entretenir régulièrement son installation, en particulier effectuer le ramonage de la cheminée; ce ramonage est obligatoire deux fois par an, dont un pendant la période d'utilisation, pour tous les combustibles sauf le gaz, pour lequel un seul ramonage par an suffit (paragraphe 31.6 de l'article 31 du Règlement Sanitaire Départemental Type, source de tous les règlements sanitaires départementaux)^[6].
• éviter au maximum le fonctionnement au ralenti; cette pratique est extrêmement polluante; c'est le cas notamment pour les appareils « Flamme Verte » qui ne devraient fonctionner qu'à plein régime; d'où la nécessité de ne pas surdimensionner un appareil de chauffage; il serait important de sensibiliser les professionnels à ce problème.

Il faut garder à l'esprit que l'inconvénient principal du bois est son caractère de combustible solide. Brûler du bois en polluant peu n'est pas si simple (un cas typique est celui des chauffages de puissance supérieure à 70 kW, la plupart à chargement automatique, qui, même bien exploités, émettent au moins 300 fois plus de particules fines que des chauffages similaires alimentés au fioul ou au gaz^[7]).

• Voici le commentaire de la Direction de santé publique d'une région du Québec sur les émissions du chauffage au bois^[8] :

« Du point de vue de la propreté de ses émissions, le chauffage au bois sera toujours une forme de combustion désavantagée par rapport à ses concurrents les plus rapprochés que sont le mazout et le gaz naturel.. Comme on l’a vu dans l’exposé des principes de combustion, plus un combustible peut rapidement passer à l’état gazeux, moins il risque de générer des sous-produits de combustion incomplète. Or le bois est un combustible solide et ses constituants oxydables passent plus difficilement que le mazout ou le gaz naturel à l’état gazeux » (p. 22).

Et cet autre commentaire sur les poêles à bois certifiés EPA :

« De nos jours, la plupart des fabricants de poêle doivent avoir la certification EPA. Mais ça ne règle pas entièrement le problème des émissions polluantes. En effet, la certification EPA se fait dans des conditions bien précises, souvent peu représentatives des conditions réelles chez la plupart des utilisateurs. C’est un peu comme les tests de consommation de carburant pour les voitures. Tous les concessionnaires automobiles vous diront que votre consommation réelle dépendra de votre style de conduite. Il y a toujours moyen de consommer pas mal d’essence, même avec une auto peu gourmande. De même, avec les poêles certifiés EPA, il y a toujours moyen de polluer quand même beaucoup » (p. 21).

La conclusion du document en appelle à la responsabilité des usagers et des professionnels du chauffage au bois :
« À nous de prouver qu’on peut continuer à utiliser cette richesse produite par notre environnement pour améliorer nos conditions de vie plutôt que pour les détériorer » (p. 23).

• Une solution aux problèmes qui se posent avec le chauffage individuel se trouve dans le développement du chauffage collectif au bois. Les chaufferies collectives permettent de chauffer soit un seul bâtiment, soit plusieurs grâce à un réseau de chaleur, aussi bien en ville qu'en milieu rural. Les chaufferies collectives modernes possèdent de nombreux avantages par rapport au chauffage individuel : mise en commun des moyens et du combustible, automatisation, émissions polluantes réduites (ces chaufferies sont équipées de systèmes d'épuration des fumées performants; voir à ce sujet la conclusion du rapport présenté ci-dessous, ainsi que la partie « filtres à particules »), etc. Une autre avancée se dessine, qui consiste en la production d'un « gaz naturel de synthèse issu du bois » (article à la fin de cette page).

Importance de cette pollution en France métropolitaine

Le bois représente 5 % seulement de la consommation finale d'énergie en France (dont 85 % utilisés dans les maisons individuelles, 2 % dans le chauffage collectif et 13 % dans le chauffage pour l'industrie). Il existe une forte disproportion entre son importance relativement secondaire sur le marché de l'énergie et sa contribution très importante, en ce qui concerne certains polluants majeurs, à la dégradation de la qualité de l'air :

1- Émissions dans l'atmosphère comparées pour quelques combustibles et le transport routier (véhicules Diesel inclus), pour l'année 2007 en France métropolitaine, en % des émissions totales (selon les estimations du CITEPA, qui assure la réalisation technique des inventaires de la pollution atmosphérique dans notre pays) :

CO = monoxyde de carbone - PM10 = particules de taille inférieure à 10 micromètres - PM2,5 = particules fines - PM1,0 = particules très fines
HAP = Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (certains sont reconnus très cancérigènes). REMARQUE : les particules sont parfois nommées poussières.

Émissions nationales de quelques polluants (en %) pour l'année 2007
(rapport SECTEN - mise à jour de juin 2009)

	CO	PM10	PM2,5	PM1,0	HAP	Dioxines/Furanes	PCB	Plomb
Bois	32	23	35	61	72	17	16	19
Fioul domestique (FOD)	1,6	4,4	6,6	10	4,5	0,1	7,0	0,0
Gaz naturel	0,63	0,19	0,13	0,06	0,0	0,0	0,0	0,0
Transport routier	22	11	12	16	20	1,6	0,0	0,0

Benzène : pour les émissions de ce composé cancérigène, le CITEPA ne fournit pas de donnée spécifique au bois énergie, mais précise que : « Le principal secteur émetteur de benzène est le résidentiel/tertiaire (75,8%) en particulier du fait de la combustion du bois, suivi du transport routier avec 14,1%. »

2- Quelques valeurs typiques d'émissions de polluants par des appareils de chauffage actuels (source : Impact sur la Qualité de l'air des émissions dues à la combustion du bois - ministère de l'écologie - 2 mars 2006)

Combustibles : Bois - Fioul Domestique (FOD) - Gaz naturel - Charbon. COV = Composés Organiques Volatils

Émissions spécifiques d'appareils de chauffage domestiques actuels

	Rendement (%)	PM10 (g/GJ)	HAP (mg/GJ)	COV (g/GJ)	Benzène (g/GJ)
Bois (poêle)	60	411,7	1003,3	666,7	100,00
Bois (chaudière)	70	135,7	78,6	428,6	64,3
FOD (chaudière)	83	14,6	1,2	3,6	0,2
Gaz (chaudière)	86	0,0	0,0	2,9	0,3
Charbon (chaudière)	70	101,4	0,0	21,4	0,9

Les émissions spécifiques des appareils sont exprimées en unité de masse (g ou mg) par unité d'énergie sortante (gigajoule (GJ)).

Le rapport complet (au format PPT - requiert la Visionneuse PowerPoint) est disponible sur une page de la DRIRE (Direction Régionale de l'Industrie, de la Recherche et de l'Environnement) du Limousin^[1]. Dans ce rapport, on peut relever les commentaires suivants :

Les enjeux	Campagne de mesure sur les HAP : conclusion	Conclusion du rapport
Emissions dues à la combustion du bois : particules fines, HAP, COV, Benzène Particules : pour l’OMS, les particules dues à la combustion sont les plus dangereuses pour la santé. En zones urbanisées, sont concernées les émissions des véhicules diesel et du chauffage (combustibles solides) Benzène, HAP : impact sur la santé COV : précurseurs de l’ozone troposphérique (directive « plafonds d’émission nationaux »)	En zone rurale, la combustion du bois peut conduire à des concentrations en HAP (BaP) du même niveau que celles rencontrées en zone urbaine (niveau de fond ou proximité trafic) Les niveaux mesurés sont supérieurs à la valeur cible (1 ng/m3) note - BaP = Benzo[a]pyrène, un HAP très cancérigène.	Combustion du bois : importance des émissions de polluants atmosphériques La réglementation actuelle et en projet impose de réduire les émissions dues au bois-énergie Les actions engagées (« flamme verte », crédit d’impôt) apparaissent insuffisantes au regard des enjeux Le développement du bois-énergie doit être envisagé dans des installations d’une taille suffisante (chaudières de collectivité ou industrielles) pour permettre la mise en place de dispositifs de dépollution performants

Les émissions polluantes sont encore beaucoup plus importantes avec les chauffages au bois d'une puissance supérieure à 70 kW, si l'on en croit les autorités fédérales de la Confédération suisse : « 40% du bois d'énergie suisse sont aujourd'hui brûlés dans quelque 5000 chaudières à bois d'une puissance calorifique supérieure à 70 kW, la plupart à chargement automatique. Ce type d'installation devrait se multiplier dans les prochaines années avec la promotion du bois énergie. Or, même bien exploités, ces chauffages émettent au moins 300 fois plus de poussières fines qu'un chauffage similaire alimenté à l'huile ou au gaz^[7] » (l'huile est ici l'huile de chauffage, c'est-à-dire le mazout).

C'est évidemment en période de chauffage seulement que les émissions de particules fines et très fines sont principalement induites par la combustion du bois, mais cette contribution est si importante qu'elle reste prépondérante dans les bilans établis sur l'année entière, comme l'indique le premier tableau ci-dessus.

À la différence de la France métropolitaine, le chauffage domestique au bois n'est pas globalement la source principale de particules fines (PM2,5) dans l'Europe des 15, ce privilège revient aux sources mobiles (le transport routier, essentiellement les véhicules diesel, et les engins mobiles non routiers), mais on note une diminution de la contribution de ces sources, malgré une augmentation du trafic, et cette tendance devrait se poursuivre dans les prochaines années avec les nouvelles réglementations européennes. En revanche, toujours pour les émissions de PM2,5, on prévoit une augmentation de la contribution des procédés industriels et du chauffage domestique au bois; ce dernier deviendrait à terme la principale source de PM2,5^[9].

• Les informations précédentes montrent la nécessité de maîtriser la pollution générée par le bois énergie.
• Concernant la biomasse en général, et son développement, la Direction Générale de l'Energie et du Climat (DGEC, Ministère de l'Ecologie) estime nécessaire d'en maîtriser les problèmes de pollution atmosphérique : « La biomasse représentera une part significative des développements anticipés en matière de production de chaleur (9 des 20 Mtep prévus à l’horizon 2020). Il faudra s’assurer que la ressource n’entraîne pas de conflits d’usage et maîtriser les problèmes de pollution atmosphérique. Si ces problèmes ne sont pas traités correctement, les projets risquent de connaître un coup d’arrêt. »^[10].
• À cette observation fait écho celle de la Direction de l'ASCOPARG (Association pour le contrôle et la prévention de l'air de la région grenobloise) dans un article du Monde :
  « ... il serait dommage d'arrêter le développement de la filière énergie-bois pour ne pas avoir su faire face au problème des émissions dangereuses »^[11].

Le Plan Particules et le chauffage au bois

Les données disponibles ci-dessus montrent que le chauffage au bois est le principal émetteur de particules fines et très fines, mais aussi de HAP et de benzène. De tous les combustibles, il est également le principal émetteur de dioxines et de métaux lourds (hormis le mercure et le nickel).

Le CITEPA^[12] signale qu'une attention particulière doit être portée aux émissions de particules : « Les particules solides servent de vecteurs à différentes substances toxiques voire cancérigènes ou mutagènes (métaux lourds, HAP,...) et restent de ce fait un sujet important de préoccupation ».

En d'autres termes, le bois-énergie, notamment dans le chauffage individuel, présente des risques sanitaires réels, plus importants qu'avec les autres combustibles.

• Avec le plan d'action contre le changement climatique, le développement du bois énergie ne doit pas aboutir à une aggravation de la pollution atmosphérique.
• Dans un rapport intitulé « Qualité de l’air et changement climatique » (ministère de l'écologie, février 2007), on peut lire (pages 75 et 76)^[13] :

« La loi ne traite pas spécifiquement du bois-énergie ; cependant, la popularité croissante et l’action des pouvoirs publics pour la promotion de ce mode de chauffage nous amènent à un développement spécifique sur ce point [...] Le bois-énergie présente l’avantage environnemental principal d’être neutre en termes de gaz à effet de serre [...] Mais la combustion du bois pollue [...] Cette réalité est aujourd’hui méconnue voire occultée en France. [...] le secteur domestique, utilisateur dominant, utilise dans une proportion encore trop importante des appareils peu performants, avec des pratiques défavorables à une bonne combustion (bois trop verts et trop humides). L’ADEME s’attache déjà à favoriser les évolutions technologiques nécessaires : accord avec les fabricants pour mettre sur le marché des appareils plus performants en termes de rendement (action « flamme verte »), et lancement et promotion de la marque NF bois de chauffage, en liaison avec les producteurs. Sera-ce suffisant ?
Il faut en tout cas que les pouvoirs publics se saisissent à bras le corps de ce problème, pour éviter qu’à horizon de dix ans le bois ne devienne dans notre pays l’un des principaux contributeurs aux émissions les plus toxiques. » [fin de citation].

• De son côté, une étude scientifique autrichienne amène à se poser la question suivante : malgré les indéniables avantages du bois-énergie (énergie locale, renouvelable, au bilan CO₂ quasi-nul), n'est-il pas prématuré de remplacer les chauffages traditionnels par un chauffage au bois ?^[14].

Propositions du Plan Particules

• C'est également le point de vue du « Plan Particules », intégré dans la deuxième version du Plan National Santé Environnement (PNSE 2). Le développement du bois-énergie dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables fait craindre une aggravation des émissions de particules. C'est pourquoi, de tous les combustibles, le bois-énergie est particulièrement visé par ce Plan. Celui-ci, exposé dans le « Dossier de presse Air » du 11 juillet 2008 (format PDF, pages 18 et 19)^[15], présente un certain nombre de mesures à prendre pour réduire les émissions de polluants :

• imputables au chauffage au bois dans le secteur domestique (émissions de particules et de benzène notamment).
• imputables aux installations utilisant la biomasse dans l'industrie et le résidentiel tertiaire (émissions de particules notamment).

Quelques propositions pour le chauffage au bois dans le secteur domestique :

• réviser le crédit d'impôt en privilégiant avant tout le renouvellement des appareils anciens, les plus polluants, et non l'installation de nouveaux équipements ;
• réserver les aides aux appareils les plus performants en termes d’émission de particules ;
• promouvoir l'amélioration des appareils ;
• réorienter les actions de communication de l'ADEME ;
• faire évoluer les critères d'attribution du label Flamme Verte.

Les mesures proposées corroborent les conclusions du rapport évoqué dans la partie « État des lieux ».

Pollution intérieure

Toujours dans le « Dossier de presse Air »^[15], il est indiqué que le chauffage domestique au bois a également un impact négatif sur la qualité de l'air intérieur, du fait des émissions de benzène notamment (p. 18).

La pollution intérieure générée par la combustion du bois, et autres combustibles solides (voir plus haut : État des lieux), est un véritable fléau dans les pays en développement.
L'OMS/ PNUD préconise le remplacement des combustibles solides par des combustibles liquides ou gazeux, ou l'électricité, énergies que l'on peut escompter à l'avenir provenir de sources renouvelables^[16] (utilisation du biogaz par exemple; voir également la partie « un gaz naturel de synthèse issu du bois » à la fin de cette page).

De son côté, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) place dans le groupe 2A (probablement cancérogènes pour l'homme) certains mélanges, dont la « combustion ménagère de biomasse (essentiellement le bois) »^[17].

Persistance des particules en suspension dans l'atmosphère

(voir particules en suspension)

Le « Plan Particules », toujours dans le même « Dossier de presse Air » du 11 juillet 2008, aborde le sujet aux pages 13 et 14. Celui-ci souligne que : « Les particules issues des processus de combustion sont identifiées comme étant particulièrement dangereuses ».
Les particules peuvent demeurer dans l'atmosphère plus ou moins longtemps, selon leur taille. D'autres facteurs peuvent influer sur leur durée de séjour dans l'air, par exemple les précipitations qui accélèrent leur élimination de l'atmosphère.

• Ce sont les particules très fines (fraction des PM1 de taille comprise entre 1,0 et 0,1 micromètre) qui restent le plus longtemps en suspension dans l'atmosphère, jusqu'à 1 semaine environ. Elles peuvent ainsi être transportées sur de longues distances. Elles ne sont pratiquement éliminées que par les précipitations et ont le temps de s'accumuler dans l'air.

Conséquences

• La pollution atmosphérique engendrée par les sources peut subsister longtemps après la fin des émissions.
• Même des émissions locales peuvent polluer l’air très loin de leur lieu d'origine (la distance, dans certains cas, peut se mesurer en milliers de kilomètres^[18]).

La réduction des émissions de PM2,5 (qui incluent les particules PM1, les plus dangereuses pour la santé) fait partie des priorités du « Plan Particules », notamment dans les secteurs suivants :

• Le secteur résidentiel, émetteur principal de PM2,5 et majoritaire de PM1, du fait essentiellement de la combustion du bois.
• Le transport routier, à la quatrième place seulement pour les émissions de PM2,5 mais en seconde position pour les émissions de PM1, du fait essentiellement des moteurs Diesel.

Des filtres à particules pour les chauffages au bois

Comme spécifié dans les conclusions du rapport Impact sur la Qualité de l'air des émissions dues à la combustion du bois cité plus haut, la réduction drastique des émissions polluantes du bois énergie ne peut s'effectuer qu'en équipant les appareils de dispositifs de dépollution performants. À l'heure actuelle, ceci est réalisable uniquement pour les chaufferies collectives et industrielles, que l'on peut équiper de filtres à manches ou d'électrofiltres. Ces technologies sophistiquées et coûteuses ne peuvent pas être appliquées telles quelles pour le chauffage individuel, mais des filtres à particules adaptés au secteur domestique commencent à voir le jour et certains sont actuellement disponibles en Suisse; s'ils ne sont pas aussi efficaces que ceux des secteurs collectif et industriel, ils permettent tout de même de réduire très significativement les rejets^[19],[20].

Autre document, de l'Office Fédéral de l'Environnement suisse (OFEV) : Chauffages - Du bois d'accord, mais jamais sans filtre^[21].

Un reportage diffusé au journal de 20 heures de TF1, dont le sujet est la pollution générée par le chauffage domestique au bois, signale que même une chaudière à ganulés dernière génération devrait être équipée d'un filtre à particules^[22].

Une pollution apparentée : le brûlage de végétaux à l'air libre

Dans le reportage de TF1, on peut remarquer aussi la phrase : « Quand vous brûlez du bois, en général, mais c'est vrai dans un chauffage, c'est vrai quand vous le brûlez à l'air libre, ça émet des particules, et notamment des particules très fines qui sont les plus dangereuses pour la santé ». Comme signalé au premier paragraphe de la partie « Inconvénients », une part significative de la pollution due à la combustion du bois (plus précisément due à la combustion de biomasse) est imputable au brûlage de végétaux à l'air libre (feu de jardin, feu agricole), sans oublier le feu de forêt ; mais la contribution de ces sources est difficile à évaluer.

En France, le brûlage à l'air libre des déchets verts (assimilables à des déchets ménagers selon la rubrique 20.02.01 dans l'Annexe II de l'article R541-8 du Code de l'Environnement^[23]) est interdit par l'article 84 du Règlement Sanitaire Départemental Type (référence de tous les règlements sanitaires départementaux)^[6]; il reste, malgré cela, encore largement pratiqué.

• La version finale du deuxième Plan National Santé Environnement (PNSE 2 - 26 juin 2009) vient d'être publiée. L'Action 1 du « Plan Particules », portant sur la réduction des émissions de particules du secteur domestique, reprend les propositions décrites dans le Dossier de presse Air cité plus haut dans la partie « Le Plan Particules et le chauffage au bois ».
  Est ainsi toujours particulièrement visé le chauffage au bois.
• En ce qui concerne l'information, est confirmée la réorientation de la communication publique sur le chauffage au bois. A été rajoutée la disposition suivante :
  « Sensibiliser les usagers et les professionnels sur les émissions dues aux foyers ouverts et aux feux de jardin ».
• Ceci devrait officiellement remédier au déficit d'information du public sur les émissions polluantes du bois énergie et autres combustions de biomasse, le but étant de modifier les comportements des usagers et des professionnels et les inciter à choisir les solutions les plus respectueuses de l'environnement et de la santé^[5].

À ce propos, le site d'ATMO Rhône-Alpes^[24] publie un communiqué intitulé Impact du brûlage à l'air libre de végétaux^[25] Celui-ci informe sur les risques sanitaires liés à ces feux et fournit des comparaisons d'émissions de particules avec une voiture à essence récente, une voiture Diesel, une chaudière fioul, une chaudière à bois et une cheminée ouverte, ainsi que des comparaisons d'émissions de dioxines et furanes avec des incinérateurs. Accessoirement, ce document permet de comparer l'émission de particules d'une chaudière à bois de pavillon récente avec celle d'une chaudière similaire au fioul, mais aussi avec divers véhicules. Force est de constater que, en ce qui concerne la propreté des émissions, même une chaudière domestique à bois récente ne peut encore rivaliser avec une chaudière similaire au fioul (comme on le notait déjà dans le deuxième tableau plus haut).

Bilan carbone du bois énergie

Cependant, un des avantages du bois comme source d'énergie est que son bilan carbone est neutre (lorsque l'on ne tient pas compte de la quantité de CO₂ produit par les équipements à énergie fossile utilisés pour la coupe, le débitage et le transport de la ressource). Le CO₂ libéré pendant la combustion d'un arbre a été capturé par celui-ci lors de sa croissance. Dans la mesure où l'on ne prélève pas plus de bois qu'il n'en pousse, la combustion du bois n'a donc aucun impact sur le dioxyde de carbone émis si les forêts sont bien gérées. De plus, la décomposition du bois au sol aurait de toute façon libéré une quantité équivalente de CO₂, voire de méthane, sans en récupérer l'énergie.

Comme énergie solide, le bois produit 42 g de CO2 fossile par kwh pour sa combustion, contre plus de 400 pour le fuel^[26]. Cette energie est essentiellement du au transport entre la foret et le point de consommation (coupe, débardage, transport). EDF annonce 55 g de CO2 fossile pour l'ensemble de sa production.

Économie

Le bois comme source d'énergie contribue positivement à l'environnement économique: d'une part, il a un impact très fort sur l'aménagement du territoire par la gestion des forêts qu'il engendre, d'autre part, il développe l'économie de proximité par les emplois qu'il induit sur l'ensemble de la chaîne (exploitation forestière, production, récolte, logistique).

Production

L'exploitation traditionnelle des forêts pour la production du bois de chauffage a conduit à une forme de sylviculture, le taillis, qui permettait de produire en quantité des bois de petit diamètre (deux versions extrêmes, récoltée de manière industrielle en sont le taillis à courte rotation (TCR) et le taillis à très courte rotation (TTCR), basés sur la récolte de clones de saules densément plantés en alignements).

Le traitement en futaie de production de bois d'œuvre permet toutefois une production de petit bois de chauffage à partir des premières éclaircies.

Le déchiquetage des rémanents d'exploitation (branchages et petits bois) qui n'étaient jusqu'alors pas valorisés sous formes de plaquettes forestières est une technique prometteuse pour l'approvisionnement, mais qui peut poser des problèmes écologiques (épuisement et dégradation des sols)

La production de bois énergie permet ainsi de dynamiser la gestion forestière et la récolte de bois d'œuvre en rentabilisant les premières éclaircies. La montée en puissance du bois énergie pose néanmoins le problème d'une concurrence avec les filières d'approvisionnement en bois de trituration.

En France

« La France doit sa place de premier producteur européen de bois-énergie (9,18 millions de tonne d'équivalent pétrole en 2004) essentiellement au chauffage domestique (environ 7,4 Mtep). Dans l’habitat individuel, plus de 5 millions de ménages sont équipés d’un chauffage au bois (45 % d’inserts et de foyers fermés, 27 % de foyers ouverts, 13 % de poêle, 9 % de cuisinières et 6 % de chaudières individuelles). Le rendement énergétique de ces appareils reste faible (40-50 %) compte tenu des nouveaux produits présents sur le marché dont les rendements dépassent les 65 %. Un des grands enjeux du “plan bois-énergie 2000-2006” et de la loi fiscale sur les appareils utilisant les renouvelables (crédit d’impôt de 50 % en 2006) est d’accélérer le renouvellement vers les appareils de chauffage au bois à haut rendement et également d’augmenter la taille du parc installé.

Le plan bois-énergie comporte également un important volet pour le développement du bois-énergie dans les secteurs industriel, collectif et tertiaire. L’objectif pour 2006 est la mise en service de 1 000 chaufferies supplémentaires (600 collectives et 400 industriels) pour une puissance de 1000 nouveaux mégawatts (350 MW pour le collectif et 650 MW pour l’industrie), soit une production supplémentaire de bois-énergie de 0,3 Mtep (0,12 Mtep pour le collectif et 0,18 Mtep pour l’industrie). Les objectifs de ce plan sont d’ores et déjà atteints en termes de quantité de chaufferies(1 090). En termes d’énergie produite, après cinq ans, on en est à 73 % de l’objectif fixé. Il reste 80 000 tep à économiser pour les années 2005 et 2006.

À la fin de l’année 2004, l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie estime que le parc des chaufferies collectives bois en fonctionnement comprenait 641 installations soit 430 MW de puissance thermique installée (+13 % par an en moyenne depuis 2000). Le parc des chaufferies industrielles (de puissance> 1 MW) est estimé à 1 000 unités pour une puissance de 2500 MW. Ce parc est caractérisé par quelques unités de forte puissance dans l’industrie de la trituration qui fonctionnent en cogénération. Concernant la production d’électricité, le gouvernement a communiqué le 11 janvier 2007, les résultats de l’appel d’offres biomasse-biogaz pour des installations supérieures ou égales à 12 MW. Le ministre a fait le choix de 14 projets biomasse (216 MWe) et 1 projet biogaz(16 MWe) qui devraient permettre une production supplémentaire d’électricité de 1,8 TWh. Le prix moyen d’achat demandé par les promoteurs est de 86 €/MWh alors que le prix sur le marché de gros est de l’ordre de 35 €/MWh. Le tarif d’achat pour l’électricité produite à partir de la combustion de la biomasse pour les puissances inférieures à 12 MW est de 49 €/MWh, plus une prime d’efficacité énergétique comprise entre 0 et 12 €/MWh. Le potentiel reste important en France. Une étude commanditée par l’Ademe a identifié un gisement physique national supplémentaire et annuel situé entre 7 et 12 Mtep de plaquettes forestières (selon les niveaux de rémanents et d’exploitations forestières), c’est-à dire autant que ce qui est exploité actuellement ! » ^[27]

Réalisations actuelles

L'exemple d'une région française, la Franche-Comté

La Franche-Comté est une région largement boisée aux importantes ressources forestières, située dans l'Est de la France, le long de la frontière suisse. Dès qu'on veut dépasser le stade du chauffage au bois traditionnel en bûches, la mise en place d'une filière industrielle intégrée s'impose. C'est ce qui s'est fait dans cette région avec l'aide de l'ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie).

L'automatisation indispensable des installations nécessite un combustible dont les caractéristiques doivent se rapprocher d'un fluide. En conséquence, c'est la transformation du bois en plaquettes de 2 à 3 cm de longueur qui s'est avérée la plus propice à l'exploitation automatique.

L'ADEME estime à :

• 81200 Tep par an la ressource forestière disponible pour la production de plaquettes (bois d'éclaircie et bois non valorisés actuellement par un autre usage).
• 15300 Tep par an la ressource en écorces, chutes et bois de rebut (sous-produits de l'industrie du bois).

En 2003, la ressource forestière n'est mobilisée qu'à hauteur de 8 % alors que la ressource en sous-produits de l'industrie est mobilisée à 112 % (des sous-produits proviennent d'autres régions).

Entre 1995 et 2003

• 215 chaufferies automatiques ont été mises en place.
• 13 raccordements de bâtiments sur des réseaux de chaleur alimentés par des chaufferies au bois existantes ont été réalisés.
• 7 broyeurs dont 6 de forte capacité ont été mis en service.

En 2003, la Franche-Comté disposait d'une puissance installée de 104310 kW (104 MW).

L'installation de Gray

Sur la base d'une première chaufferie centrale au bois et d'un réseau de chaleur mis en place en 1985 est installée en 2001 une chaufferie mixte bois-gaz constituée de:

• une chaudière bois de 3200 kW automatisée alimentée en écorce ou plaquettes.
• deux chaudières d'appoint ou de secours au gaz naturel de 600 et 1740 kW

Le réseau de chaleur dessert 600 logements, une école maternelle, un groupe scolaire, un collège, une maison de retraite, un centre médico-social et la piscine municipale. La chaudière au bois assure 90 % des besoins de chaleur (11 500 000 kWh) équivalent à une consommation de 1 400 tonnes de pétrole.

Un gaz naturel de synthèse issu du bois

Combiner les avantages du bois-énergie et ceux du gaz naturel, sans leurs inconvénients

En vue d'optimiser l'utilisation du bois énergie et son impact sur l'environnement, une nouvelle voie de valorisation commence à être exploitée; celle-ci consiste en la transformation du bois en gaz de façon semblable à celle des installations de biogaz. Mais le bois ne peut pas être converti en biogaz de la même manière que les déchets fermentescibles (pour lesquels la transformation est appelée méthanisation); en effet, le bois sort d’une installation de fermentation pratiquement « non-digéré ».

Principes de la conversion

1. Matières utilisables
Sont principalement concernés les bois forestiers bon marché et de qualité inférieure, les déchets ligneux de l'industrie de transformation du bois, les déchets de bois urbains non traités disponibles dans les déchèteries, les déchets de bois ménagers ou municipaux (élagages....), etc.
2. Préparation de la matière première
Il faut, le cas échéant, éliminer les substances étrangères (métaux, cailloux...).
La matière première subit ainsi différents traitements préliminaires : tri, broyage, séparation magnétique... puis séchage avant stockage.
3. Gazéification
Le bois est gazéifié à haute température (800 - 900°C) par de la vapeur d'eau.
Il en résulte un mélange (gaz de bois) contenant principalement du dihydrogène (H₂), du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO₂) et du méthane (CH₄).
4. Purification du gaz
Le gaz obtenu contient des impuretés qu'il faut éliminer.
5. Méthanation
Elle consiste en la conversion catalytique du dihydrogène (H₂) et du monoxyde de carbone (CO) en méthane (CH₄).
Le procédé se base sur la réaction d'équation chimique : CO + 3H₂ → CH₄ + H₂O (en présence d'un catalyseur nickel).
6. Nettoyage du mélange gazeux
Il faut éliminer le CO et le H₂ résiduels, et séparer la plus grande partie du CO₂ présent dans le mélange.
Le résultat est un gaz naturel de synthèse (GNS) qui répond aux normes nécessaires à son injection dans le réseau de gaz naturel.

Atouts énergétiques et environnementaux

- Ce GNS bio peut se substituer ou se mélanger au gaz naturel fossile. Il peut être utilisé aussi bien pour le chauffage que comme carburant ou comme source d'électricité.
- Comme le bois, il est une énergie locale, renouvelable, au bilan neutre pour les émissions de CO₂ et il contribue à l'indépendance énergétique.
- Comme le gaz naturel, la combustion de ce GNS est peu polluante. On résout ainsi le problème des émissions polluantes du combustible bois, sans filtres coûteux.

Les protagonistes

Le principe de cette production industrielle de méthane a été élaboré en Suisse par l’Institut Paul Scherrer (PSI). Dans le district autrichien de Güssing, un groupe helvético-autrichien teste une installation de démonstration pour la production de ce GNS^[28],[29]. Le gaz obtenu est constitué à 98% de méthane^[30].

Un modèle qui fait des émules

Fin juin 2009, la commune de Güssing a inauguré la première centrale de production de gaz naturel de synthèse à partir du bois. Cette solution innovante suscite l'intérêt des géants européens de l'énergie (une centrale de puissance 20 à 25 fois supérieure à celle de Güssing est en projet en Suède). L'événement a été relaté dans les médias^[31],[32].

Liens internes

Liens externes

• Le site de l'Institut Technique Européen du Bois Energie (ITEBE)
• Le point sur les particules fines (un article de ITEBE)
• Plan d'action contre les poussières fines
• Le chauffage au bois pas aussi « inoffensif » qu’on voudrait bien le croire!
• Dossier de l'ADEME sur le bois énergie
• Information sur la norme NF du bois énergie
• Sites de bois énergie en France de l'annuaire Dmoz

Références

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