Bois énergie

Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse constituée par le bois. Il s'agit essentiellement de l'utilisation du bois en tant que combustible, et dans une moindre mesure en tant que source de combustible. Il peut s'agir d'une énergie renouvelable si le bois est produit par une gestion durable des forêts.

Le "bois de feu" se présente sous quatre formes essentielles :

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

Le bois peut également être converti en combustibles plus élaborés :

• alcool ;
• gaz naturel de synthèse (GNS).

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 de loin la plus importante 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 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 ou pour pallier le manque de charbon. En Europe, la pénurie de charbon due au conflit a engendré une forte augmentation de la consommation de bois, ainsi en Suisse pendant les dernières années du conflit la consommation était de plus de deux fois supérieure à la production naturelle.

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.

• Le chauffage au bois sous forme de bûches connaît toujours un certain succès, notamment en habitat individuel malgré ses contraintes pratiques et la mauvaise maîtrise de sa pollution.

• 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. 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.
• 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.
• Une innovation prometteuse consiste en la production à partir du bois d'un gaz de synthèse substituable et mélangeable avec le gaz naturel.
• L'industrie papetière utilise les liqueurs noires (sous produit de la fabrication de la pâte à papier) qui ont un contenu énergétique comparable au bois pour produire de la vapeur et de l'électricité en cogénération.

Combustion du bois

Combustion primaire

Porté à haute température le bois brûle en produisant des fumées composées d'eau, de gaz carbonique, de composés organiques volatils (en majorité du méthane), et de nombreux autres composants en quantité plus faible. Plus la teneur en eau du bois est élevée, plus la quantité de fumées par unité d'énergie produite est élevée, et plus les composés organiques produits sont lourds. En l'absence de combustion secondaire les fumées se condensent dans la cheminée provoquant des dépots de suie et de créosote qui peuvent l'obstruer et/ou provoquer des feux de cheminée. La fraction des fumées qui ne condense pas est rejetée dans l'atmosphère pouvant conduire à une pollution importante avec des conséquences sanitaires.

La combustion primaire est observée dans les cheminées ouvertes, les foyers fermés (poêles, cuisinières, chaudières, ...) anciens, le foyer des gazogènes, la phase d'allumage des foyers fermés à combustion secondaire. Son rendement est toujours faible (inférieur, voire très inférieur, à 50%).

Combustion secondaire

Les gaz émis par le bois chauffé brûlent à très haute température avec un rendement qui est potentiellement très proche de 100%. Dans les poêles modernes, une fois passée la phase d'allumage, l'arrivée d'air primaire est coupée, et le chauffage du bois n'est produit que par la combustion secondaire. Dans les poêles à pellets il n'y a pas de combustion primaire, le chauffage initial du bois est obtenu par une résistance électrique. Dans les équipements les plus performants la combustion secondaire est effectuée dans un compartiment séparé.

Teneur en eau

Pour brûler correctement le bois doit être sec. Pendant la combustion du bois une grande partie de l'énergie produite est consacrée à chauffer et vaporiser l'eau (contenue dans le bois) dont la capacité thermique et la chaleur latente sont particulièrement élevées. Le bois vert contient plus de la moitié de son poids en eau. Un bois en équilibre avec l'air ambiant (équilibre obtenu au bout de plus de deux ans pour des bûches non fendues) a un taux d'humidité de l'ordre de 20%. Les pellets et briques de bois compressé sont vendus à un taux d'humidité inférieur à 10%, qui, malgré une énergie grise nettement supérieure, leur donne un bilan écologique plus favorable, à condition d'être stockés dans un local particulièrement sec pour éviter toute reprise d'humidité.

Pouvoir calorifique inférieur (PCI) du bois:

• 1,7 kWh/kg à 60% d'humidité ;
• 4,0 kWh/kg à 20% d'humidité ;
• 4,4 kWh/kg à 11% d'humidité.

Ce pouvoir calorifique est indépendant de l'essence et même de la partie de la plante considérée (écorce comprise). Toutefois la densité du bois étant très variable, le pouvoir calorifique par unité de volume varie fortement, considération importante compte tenu du fait que le bois est en général vendu au volume.

Rendements

On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois (par moderne on entend un appareil à combustion secondaire) :

• Cheminée ouverte : inférieur à 10 % (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 ancien fermé par une vitre : 30 à 50 %
• Insert moderne fermé par une vitre : 70 à 85 %
• Poêle à bûches ancien : 40 à 50 %
• Poêle à bûches moderne : 70 à 85 %
• Chaudière de cheminée : 70 à 80 %
• Chaudières à bois : 60 à 80 %
• Chaudières à gazéification de bois : 75 à 95 %
• Chaudière et poêles à granulés de bois (Pellet): 85 à 95 %
• Chaudière à plaquettes forestières : 75 à 90 %
• Réseaux de chaleur : fonction de la chaudière utilisée et de la distance

D'une façon générale les chaudières ont un rendement sensiblement inférieur aux poêles de même technologie en raison de la présence dans le foyer, ou à proximité immédiate du foyer, d'un bouilleur dont la température est pour des raisons de sécurité comprise entre 50° et 80° en fonctionnement normal. La température du foyer lui même est abaissée par cette source froide, ce qui diminue l'efficacité de la combustion secondaire.

Les formes d'utilisation pour la combustion

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, robinier faux-acacia, arbres fruitiers etc.) ;
• les résineux (épicéa, sapin, pin, mélèze, douglas) et feuillus tendres, (peuplier, saule, aulne, bouleau, etc.).

Le chauffage domestique ayant souvent un aspect important de spectacle des flammes et la plupart des installations étant encore dépourvues de système de stockage de chaleur (hydroaccumulation, poêles de masse), les feuillus durs sont traditionnellement les plus appréciés pour cette utilisation, à l’exception du châtaignier qui nécessite l'utilisation d'un pare-feu car il éclate et produit des étincelles lorsqu'il brûle.

Les feuillus tendres et les résineux brûlent plus vite. S’ils sont mal stockés, ils se dégradent rapidement. Ils sont néanmoins appréciés pour leur température de combustion élevée qui améliore le rendement des appareils et permet une 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 et le robinier faux-acacia, il est particulièrement difficile à couper et émousse donc vite les chaines des tronçonneuses. Le frêne donne la plus belle flamme. Il est idéal pour les cheminées, car il produit peu d'étincelles.

Les bûches

C'est l'utilisation historique depuis la nuit des temps, utilisée dans presque tous les appareils de chauffage domestiques anciens. Pour les appareils modernes, l'utilisation du bois bûche présente souvent des performances inférieures aux appareils à plaquettes ou à granulés. De plus, il est possible d'utiliser du combustible insuffisamment sec, ou de dérégler manuellement les arrivées d'air, ce qui a pour conséquence de provoquer des pollutions atmosphériques (poussières, HAP,etc...). Par contre, c'est la forme qui demande le moins de transformation.

Les plaquettes, forestières ou industrielles

Il s'agit ici de bois déchiqueté en plaquettes d'environ 3x2x1 cm. Ceci présente l'avantage d'être utilisé dans des chaudières automatiques, et supprime donc la contrainte du chargement manuel à chaque flambée. En outre, les exigences sur ces plaquettes font que le bois doit être sec (humidité <20%), ce qui améliore le rendement de combustion. On distingue :

• les plaquettes forestières issues de la sylviculture : le bois est généralement broyé encore humide, puis les plaquettes sont séchées en tas afin d'utiliser le phénomène de fermentation (quelques mois).
• les plaquettes industrielles issues de l'industrie du bois : le bois est généralement sec et les plaquettes peuvent être utilisées aussitôt après broyage.

Les granulés ou pellets

Les pellets sont de petits cylindres de quelques mm obtenus par compression de la sciure de bois, après l'avoir réduite à l'état de poudre. Ce procédé nécessite une installation de type industriel, mais procure un combustible très sec (humidité de l'ordre de 5%) ayant donc un pouvoir calorifique élevé (PCI de 4,5 kWh/kg). Ses performances en font un combustible mieux adapté aux petites installations domestique à cause d'un volume de stockage réduit par rapport aux plaquettes. De plus, l'alimentation des chaudières automatiques à granulés est plus souple que celles à plaquettes (aspiration des granulés). Ces granulés peuvent également être utilisés dans des poêles spécifiques avec d'excellentes performances.

On peut noter qu'il existe des briquettes fabriquées avec un procédé similaire, lesquelles sont utilisables dans les poêles conventionnels.

Autres formes

On peut parler ici de tous les rebuts : écorces, vieilles palettes, etc... à condition que le bois soit sain. Ceci concerne généralement les chaufferies de plus grande taille.

Raffinage du bois

Par distillation sèche de bois on obtient du méthanol. Il existe plusieurs procédés de production de bioéthanol à partir de la cellulose du bois, l'un d'eux passe par l'intermédiaire du gaz de synthèse (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone obtenu par craquage de molécules organiques).

Un gaz naturel de synthèse (GNS) 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, le principe ancien des gazogènes (conversion du bois en un gaz de synthèse) fait l'objet de travaux d'amélioration.

« Actuellement, le chauffage au bois représente - et de loin - la technologie la plus importante quant à l’utilisation du bois. Cependant, sa contribution à la pollution s’avère très élevée, comparée aux autres carburants (notamment en ce qui concerne les particules fines). Au vu de ce constat, se pose la question du développement de nouvelles technologies pouvant utiliser de façon optimale la ressource que représente le bois. Par « optimal », on entend que le bois doit présenter le plus haut rendement possible tout en affichant de faibles émissions polluantes, lors de son utilisation en tant qu'énergie primaire pour les formes d’énergie finales nécessitées à l'avenir. La gazéification du bois et la préparation du gaz en résultant - de qualité similaire à celle du gaz naturel - permettent de remplir les critères cités précédemment : en effet, la conversion permet d’obtenir un rendement élevé, tandis que l’utilisation du gaz peut être effectuée de façon décentralisée, tout en rejetant peu d'émissions polluantes (par ex., si l’on considère l’intégralité de la chaîne des opérations, l’émission de particules fines est réduite d’un facteur de 50 à 100). De plus, cette technologie permet également une utilisation finale dans les domaines du transport (véhicules au gaz naturel) et de la production d'électricité.» [GNS à partir du bois - Institut Paul Scherrer - Texte d'information pour les médias, p. 1] .

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-bilan : 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 d'une manière optimale le problème des émissions polluantes du combustible bois, sans filtres coûteux.

Une production rentable de ce GNS nécessite de grandes quantités de bois bon marché. L'Europe de l'Est possède en la matière un potentiel très intéressant.

Les principaux protagonistes

- en Suisse : l'Institut Paul Scherrer (PSI), qui a élaboré le principe de cette production.
- en Autriche : l'Université technique de Vienne.
- dans le district autrichien de Güssing, un consortium helvético-autrichien teste une installation de démonstration pour la production de ce GNS. Le gaz obtenu est constitué à 98% de méthane.

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.

Bilan carbone du bois énergie

La combustion du bois comme source d'énergie a un bilan carbone neutre du point de vue des émissions atmosphériques, dans la mesure où le bois est exploité comme une énergie renouvelable. C'est-à-dire que la quantité de CO₂ libérée par la combustion du bois est compensée par la capture d'une même quantité de CO₂ pour la croissance de l'arbre. Ceci est vrai tant que l'exploitation du bois conduit à une quantité de bois créé au moins équivalente à celle consommée.

Ce bilan ne prend pas en compte l'énergie grise qui ici est notamment constituée de l'énergie nécessaire à l'exploitation et l'entretien des forêts, à la découpe des arbres et au transport du bois jusqu'aux lieux de combustion. Comme agent énergétique, le bois produit 42 g de CO₂ par kWh pour sa combustion, contre plus de 400 pour le fuel et 40 à 66 pour le nucléaire. De plus la filière bois dispose encore d'une marge importante d'amélioration (performance des techniques de coupe et débardage, diminution de l'usage des emballages plastiques, voire passage au vrac, pour les pellets et le bois densifié).

Du point de vue de la présence de carbone organique dans les sols la situation est plus complexe : la décomposition naturelle du bois est un processus alimentant une importante biomasse de détritivores et saprophytes et aboutit in fine à la création d'humus qui remplace le sol emporté par érosion. La combustion, a contrario, ne produit qu'une faible quantité de cendres qui sont essentiellement des sels minéraux inorganiques. En revanche, le débitage des arbres crée une importante quantité de divers déchets de bois (branchages, sciure, copeaux, écorce ...) qui contribue à nourrir cette biomasse là où ils ne sont pas valorisés sous forme de plaquettes forestières.

Pollution

La combustion de bois dans de mauvaises conditions peut être une source importante de pollution atmosphérique. Du bois insuffisamment sec, une combustion lente, l'utilisation de bois souillés (traités contre insectes ou champignons, peints, etc) produisent des fumées constituées de particules de suie, de divers composés organiques volatils dont des hydrocarbures aromatiques polycycliques, des dioxines, des furanes, de monoxyde de carbone, d'acide cyanhydrique, etc. qui posent tous des problèmes importants de santé publique.

La combustion complète à haute température de bois bien sec produit quand même une quantité notable d'oxydes d'azote (le bois étant un matériau vivant donc constitué en partie de protéines) et des particules fines constituées essentiellement de sels inorganiques (cendres). Les chaufferies de grandes taille doivent comporter des filtres limitant cette pollution. Pour les équipements individuels le surcoût important des filtres (20 à 100%) empêche en pratique leur développement. Les particuliers peuvent, dans certains cas, bénéficier d'une aide à l'achat de ces filtres, et les prix devraient baisser dans l'avenir avec la multiplication des ventes.

Des études pointent la pollution (métaux lourds, etc.) provoquée par les cendres épandues sur la terre. C'est oublier que la décomposition naturelle du bois en forêt aurait libéré la même quantité de ces sels minéraux dans le sol.

Dans différents pays, le développement du bois-énergie, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, fait craindre une aggravation de la pollution atmosphérique, notamment par les particules fines. Le défaut de propreté des émissions (notamment celles de particules) est le point faible des combustibles solides (voir infra : Suisse et Canada).

Europe

Le programme européen Carbosol

Ce programme scientifique, initié en 2001, rassemblait des chercheurs de différentes nationalités et avait pour objectif notamment de définir les parts respectives des combustibles fossiles (transport, industrie, chauffage au fioul et au gaz) et de la biomasse (chauffage au bois, feux de végétaux) à la pollution par les particules carbonées qui sont reconnues les plus dangereuses pour la santé. Les résultats de l'étude ont été publiés à la mi-décembre 2007 : la combustion de biomasse (feux de cheminée, feux agricoles et feux de jardins) est responsable de 50 à 70% de la pollution carbonée hivernale en Europe. Pour lutter efficacement contre cette pollution, notamment en hiver, le programme suggère de s'attaquer principalement à la combustion de biomasse par des évolutions technologiques et une réglementation sévère limitant ses modes d'utilisation. Il ajoute : « de telles mesures sont d’autant plus nécessaires, que de récentes études épidémiologiques ont souligné la similarité des effets sur la santé entre les fumées de combustion de biomasse et les produits pétroliers (diesel), tant dans la nature que dans la fréquence des troubles engendrés (affection respiratoire, cancer du poumon...) ». Voir à ce sujet l'étude scientifique (en Anglais), présente dans la bibliographie du rapport, qui traite des effets sur la santé de la fumée de bois.

Suisse

Un certain nombre de documents issus des Offices de l'environnement (OFEV) et de l'énergie (OFEN) montrent la préoccupation de la Confédération.

1. Un document des OFEN et OFEV présente un état des lieux complet sur le chauffage domestique au bois.

Concernant la part de la combustion de biomasse dans les émissions de particules fines en Suisse : « Les chauffages au bois représentent 18% des particules émises par la combustion, et la combustion en plein air 16%. Les chauffages au bois et la combustion à l’air libre contribuent au total presque autant à l’émission de poussières fines que les moteurs diesel, qui sont responsables de 39% des particules de combustion » (p. 2).

Principaux types de poussières fines émises par les chauffages au bois (p. 3) :

• la suie et les liaisons aromatiques polycycliques qui se forment avec une concentration élevée en cas de combustion incomplète.
• les sels et oxydes qui se forment à partir des cendres lors de la combustion complète. Ces particules minérales sont moins nocives que la suie, mais ne sont tout de même pas sans risques puisqu'elles pénètrent jusque dans les poumons. Les chauffages automatisés en parfait état de fonctionnement, dans lesquels la combustion est quasi-complète, ne dégagent que peu de suie, mais des quantités relativement importantes de particules minérales.

Outre la suie et les sels et oxydes, l’incinération de déchets ou de déchets de bois peut aussi dégager d’autres substances nocives telles que des métaux lourds et de la dioxine, qui sont en partie hautement toxiques.

Contrairement aux exploitants de chauffages au fioul ou au gaz dans les conditions habituelles, « le mode d’exploitation des chauffages au bois et le combustible utilisé peuvent influencer considérablement les émissions générées lors de l’utilisation courante, ce qui confère à l’exploitant une importante responsabilité » (p. 5). Le problème des risques de combustion incomplète se pose notamment avec les appareils à alimentation manuelle (appareils à bûches) (p. 3), les appareils à alimentation automatique étant les plus fiables, notamment les appareils à pellets (granulés) à condition d'utiliser exclusivement des pellets de qualité certifiée (p. 5).

Dans le résumé de la page 6, on peut noter :

• Les émissions excessives de particules fines concernent, à des degrés divers, l'ensemble des appareils actuels : « Les chauffages au bois provoquent aujourd’hui des émissions de poussières fines en quantité disproportionnée, qu’il s’agisse des petits chauffages ou des installations automatiques de taille beaucoup plus importante ».
• Le document préconise de mettre en œuvre d'une manière simultanée, et plus rigoureuse qu'auparavant, tous les moyens visant à réduire les émissions de particules des chauffages au bois.
• Le dernier paragraphe indique la nécessité de filtrer les rejets (cf. page 4).

2. Un deuxième document de l'OFEV, intitulé « Chauffages - Du bois d'accord, mais jamais sans filtre », précise que les émissions de particules fines sont le point faible des combustibles solides : « ... les chauffages à bois en produisaient à eux seuls un sixième, bien plus que les chauffages au mazout et au gaz réunis, et ce malgré le rôle secondaire joué par cette énergie sur le marché. Une disproportion qui s’explique par la difficulté à transformer des combustibles solides en chaleur sans produire de poussières ».

En cas de smog hivernal, la DTAP a adopté un Concept d’intervention contre les poussières fines en trois niveaux : niveaux d'information, d'intervention 1 et d'intervention 2. À partir du niveau d'intervention 1, les autorités décrètent des mesures comme la vitesse de 80 km/h sur des autoroutes, l’interdiction de faire des feux à l'extérieur et l’interdiction d'utilisation de chauffages secondaires utilisant des combustibles solides excepté les installations équipées de filtres à particules pour la réduction des poussières fines ou avec le sceau de qualité de énergie-bois Suisse.

3. Remplacement du mazout par le bois : une mesure prématurée

Un autre document de l'OFEV précise que les mesures ayant pour objectif la lutte contre l'effet de serre, mais aussi la protection de l'air, ne peuvent inclure le remplacement du mazout (huile de chauffage) par du bois « tant que les émissions des chauffages au bois ne seront pas ramenées au niveau de celles des chauffages à mazout ». Le document avait rappelé auparavant que « les particules générées par la combustion de la biomasse (par ex. le bois) présentent un potentiel de toxicité équivalent à celui engendré par la combustion d’énergie fossile (par ex. le diesel) ».

4. En 2006, la Suisse a modifié son ordonnance sur la pollution de l'air (OPair) afin de mettre en oeuvre plusieurs mesures du plan d'action qui « vise à diminuer à chaque source les émissions de poussières, de poussières fines, et de suies de diesel et de bois ». Ces mesures visent entre autres les chauffages au bois d'une puissance supérieure à 70 kW, la plupart à chargement automatique, qui « même bien exploités [...] émettent au moins 300 fois plus de poussières fines qu'un chauffage similaire alimenté à l'huile ou au gaz » .

Allemagne

L’Agence Fédérale de l’Environnement, notant que les émissions de particules fines issues des installations de combustion du bois étaient en constante progression depuis 1995, a publié en 2007 un guide à l’attention des utilisateurs du chauffage au bois. Le communiqué de presse accompagnant ce guide rappelle que le bois est un combustible neutre vis-à-vis du climat mais que sa combustion dans des conditions non optimales ou l’utilisation de combustibles non appropriés peut entraîner une pollution de l’air, à travers notamment les particules et les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Les principales recommandations sont les suivantes :

- se débarrasser des vieux foyers ;

- choisir un combustible adapté et de bonne qualité (propre et sec) ;

- s’assurer que le fonctionnement des appareils de chauffage est optimal, notamment en suivant les conseils de l’installateur ;

- faire régulièrement l’entretien de son installation, au minimum avant chaque période de chauffe ;

Canada

Depuis plusieurs années, des campagnes d'information ont été lancées par les instances gouvernementales pour le remplacement des appareils par des appareils plus performants (certifiés EPA), l’encouragement à ne pas utiliser ce mode de chauffage comme mode de chauffage principal ou en cas d’épisodes de pollution. Des campagnes d’échantillonnage réalisées à Montréal depuis 1999 ont en effet montré l’influence du chauffage au bois sur les niveaux de particules, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et de composés organiques volatils (COV), notamment en soirée et le week-end.

Dans le commentaire de la Direction de santé publique d'une région du Québec sur les émissions du chauffage au bois, on lit : « 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 ».

On peut remédier en partie à ce problème en fragmentant ou en pulvérisant le bois pour augmenter la surface de contact de ses composants avec l’air ; c'est l'effet recherché avec les granulés de bois. « Les poêles à granules représentent le cas le plus complet de l’application des principes de combustion appliqués aux appareils de chauffage à combustible ligneux. Cela leur a permis d’atteindre des niveaux d’efficacité [...] et une réduction des émissions de particules [...] inégalés par les autres types d’appareil de chauffage au bois. À tel point que plusieurs modèles sont exemptés de la certification EPA » (cf. pp. 5 et 18).

Depuis le 28 avril 2009, sauf exceptions, la ville de Montréal a interdit l'installation de nouveaux appareils ou foyers à combustibles solides ; seule l'installation d'appareils à granulés est autorisée.

France métropolitaine

La combustion du bois émet plus de fines particules (notamment les PM1, de taille inférieure à 1 micromètre), et certains autres polluants, que l'ensemble des véhicules Diesel.

La réduction de ces émissions devient un véritable enjeu de santé publique, ainsi que le confirment les données officielles suivantes :

• Emissions dans l'atmosphère comparées de quelques combustibles et des transports (transport routier et autres transports), pour l'année 2008 en France métropolitaine, en % des émissions totales (selon les estimations du CITEPA, qui assure la réalisation technique des inventaires de la pollution atmosphérique) :

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 - COVNM = Composés Organiques Volatils Non Méthaniques (COV hors méthane)

- COVNM : en ce qui concerne les émissions de benzène, le CITEPA ne fournit pas de données spécifiques au bois énergie, mais précise que : « Le principal secteur émetteur de benzène est le résidentiel/tertiaire (74,7%) en particulier du fait de la combustion du bois, suivi du transport routier avec 15;2% ».

Comme en Suisse, on note une forte disproportion entre l'importance relativement secondaire du combustible bois sur le marché de l'énergie (il représente 5% seulement de la consommation d'énergie finale en France métropolitaine) et sa contribution très importante aux émissions de certains polluants majeurs. Cette disproportion porte notamment sur les émissions de monoxyde de carbone, de particules fines et très fines et d'hydrocarbures aromatiques (HAP et benzène) ; elle est le fait majoritairement du chauffage au bois dans le secteur domestique (85% du bois-énergie est utilisé en chauffage individuel). Depuis 1990, on note globalement une amélioration sensible, mais encore insuffisante. Le renouvellement des appareils se fait encore assez lentement, les vieux appareils à faible rendement et forte pollution (foyers ouverts, ou cheminées ouvertes, mais aussi foyers fermés, inserts et poêles anciens) sont encore très présents ; à ceci s'ajoutent des pratiques pas toujours favorables à une bonne combustion (notamment l'utilisation de bois trop vert ou trop humide et la pratique du feu continu à allure réduite). Tous ces facteurs influencent fortement les résultats du tableau.

Un rapport du MEDD (Ministère de l'Ecologie et du Développement Durable) compare certaines émissions spécifiques de chauffages domestiques au bois, au FOD, au gaz et au charbon.

Dans le secteur domestique, une réduction plus significative des émissions polluantes du chauffage au bois nécessite une accélération du renouvellement du parc et la poursuite de l'amélioration des appareils. Ces objectifs sont inclus dans le Plan Particules, intégré dans le deuxième Plan National Santé Environnement.

Les mesures visant la réduction des émissions polluantes du bois énergie dans tous les secteurs l'utilisant (domestique, collectif et industriel) s'avèrent nécessaires pour assurer un développement durable de ce combustible. Les chaufferies collectives et industrielles peuvent bénéficier de systèmes de traitement des fumées performants. Concernant le développement de la production de chaleur par la biomasse, la Direction Générale de l'Energie et du Climat (DGEC, Ministère de l'Ecologie) estime nécessaire, outre la prévention des conflits d'usage, d'en maîtriser les problèmes de pollution atmosphérique : « si ces problèmes ne sont pas traités correctement, les projets risquent de connaître un coup d’arrêt ».

Voici la conclusion d'une étude du CSTB sur le bois énergie : « Le bois est une énergie renouvelable d’avenir, notamment sous la forme de plaquettes ou de granulés dont le marché se développe rapidement. Les aspects de la problématique du bois énergie sont multiples, de la gestion du patrimoine naturel à la sécurité incendie en passant par l’indépendance énergétique et l’impact environnemental. L’importance de certains aspects tels que la qualité de l’air ou les risques sanitaires ne doit pas être sous-estimée sous peine de compromettre le bon développement de la filière. En particulier on doit favoriser les appareils à bon rendement de combustion non seulement pour économiser les ressources mais aussi pour diminuer les risques sanitaires ».

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 technique de taille, l'arbre têtard, et à une forme de sylviculture, le taillis, qui permettaient 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. De plus la transformation des grumes en bois d'oeuvre n'a qu'un rendement de 40% (pour les bois durs) à 80% (pour les résineux), le reliquat pouvant être valorisé en pellets ou autres.

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 industrielles) 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 ! »

En Suisse

En 2009, la consommation de bois énergie est estimée à 3,5 millions de m³, dont 40% de bûches, 53% de plaquettes forestières et 7% pour les pellets. Le chauffage au bois représente, selon Énergie Bois Suisse, 7% du marché de la chaleur et 3.9% de l'énergie consommée en Suisse. Le bois est en 2009, le deuxième agent renouvelable du pays derrière l'énergie hydraulique. La forêt suisse est constituée de 420 millions de m³ de bois, répartis sur 1.27 millions d'hectares, soit 31% de la surface de la Suisse. La densité forestière est de 350 m³ par hectare. La forêt produit 7 à 7.5 millions de m³ de bois exploitable par an dont 5 millions sont déjà exploités, pour une consommation totale de 6,5 millions de m³ .