La biomasse

La biomasse est la masse totale de matière vivante (poids vif d'animaux, plantes, micro-organismes) dans une zone donnée (biotope ou pyramide écologique). Elle peut se limiter à celle d'un groupe (ex. : biomasse végétale).

Une biomasse forestière :

La biomasse est une masse représentée par un ensemble d'individus vivants et prend en compte le poids total de matière d'un individu, d'un groupe, d'une classe d'âge, d'un stock, d'une population, etc.

Généralités

La biomasse regroupe l'ensemble de la matière organique produite par l'ensemble des êtres vivants, mesurée en fonction de sa masse. Masse totale des êtres vivants pris dans leur ensemble ou par groupe systématique, par unité de surface dans un biotope donné et à un instant donné. On parlera par extension de biomasse végétale, d'insectes, d'herbivores, de carnivores, de biomasse féconde, etc.

Une biomasse peut se référer à la biomasse des espèces, qui est la masse d'une ou plusieurs espèces, ou à la biomasse communautaire, qui est la masse de toutes les espèces dans la communauté. La masse peut être exprimée comme la masse moyenne par unité de surface, ou comme la masse totale dans la communauté.

En écologie, la biomasse est le poids vif total d'un groupe (ou stock) d'organismes vivants ou d'une partie définie de ce groupe (géniteurs) présent dans une surface, à un moment donné. Dans ce cas, les synonymes sont biomasse présente, biovolume ou encore stock présent.

Autrement exprimé, c'est la masse de tous les êtres vivants par unité de surface en milieu terrestre et par unité de volume en milieu aquatique.

Biomasse féconde

La biomasse féconde est une forme de biomasse spécifique échantillonnée à partir du poids des animaux sexuellement mûrs participant effectivement à la reproduction. Elle s'exprime en poids total de femelles ou parfois en poids de matière sexuelle (gonade, produits sexuels, etc.).

Lorsqu'il s'agit de l'estimation quantitative de la masse des organismes constituant tout ou partie d'une population, ou d'une autre unité donnée, ou renfermée dans une surface donnée pendant une période donnée, la biomasse est exprimée en termes de volume, de masse (poids vif, poids mort, poids sec ou poids hors cendres), ou d'énergie (joules, calories). Dans ce cas, un synonyme est charge organique.

L'exploitation de la biomasse se réalise, par exemple, au travers de la nouvelle méthode de production d'électricité connue comme la gazéification. Cette méthode capture 65–70 % de l'énergie présente dans les combustibles solides pour la convertir en premier gaz combustible. Ces gaz sont ensuite brûlés, comme nous brûlons actuellement du gaz naturel pour créer de l'énergie. Les technologies de ce carburant synthétique (un biocarburant synthétique d'une certaine façon) sont encore nouvelles et donc pas tout à fait prêtes pour la production commerciale.

En dehors des bactéries, la biomasse totale vivante sur Terre est d'environ 560 milliards de tonnes de carbone, et la production primaire annuelle totale de biomasse est d'un peu plus de 100 milliards de tonnes de carbone par an. La biomasse vivante totale des bactéries peut être aussi importante que celle des plantes et des animaux ou peut être beaucoup moindre.

Considérations et contradictions

⭐ La biomasse est l'unité de matière accumulée dans un individu, un niveau trophique, une population ou un écosystème. Mais il peut y avoir au moins deux sens.

Le premier sens est couramment utilisé en écologie. Le second sens, plus restreint, fait référence à la biomasse "utile" en termes d'énergie formelle : les plantes transforment l'énergie rayonnante du soleil en énergie chimique par la photosynthèse, une partie de cette énergie chimique étant stockée sous forme de matière organique.; L'énergie chimique de la biomasse peut être récupérée en la brûlant directement ou en la transformant en carburant.

Une erreur très courante est de confondre "matière organique" avec "matière vivante", mais il suffit de considérer un arbre dans lequel la plus grande partie de la masse est morte pour réparer l'erreur. En fait, c'est précisément la biomasse "morte" qui est la plus utile dans l'arbre en termes d'énergie. Il s'agit d'un débat important en écologie : "Tout écologiste déterminé à estimer la biomasse d'une forêt est confronté tôt ou tard à un problème. Devrait-il également inclure le bois, et peut-être même la litière de feuilles et le paillis ? Une grande proportion de bois ne peut pas être décrite comme matière vivante, mais il est important en tant qu'élément de structure et de transport, et la matière organique du sol est également un facteur de structure".

Une autre erreur très courante consiste à utiliser "biomasse" comme synonyme de l'énergie utile qui peut en être extraite, ce qui crée beaucoup de confusion, car la relation entre l'énergie utile et la biomasse est très variable et dépend d'innombrables facteurs. Pour commencer, l'énergie utile peut être extraite par combustion directe de biomasse (bois, excréments d'animaux, etc.), mais aussi par la combustion de combustibles obtenus par transformation physique ou chimique (méthane de déchets organiques, par exemple), processus dans lequel "toujours" une partie de l'énergie utile d'origine est perdue. De plus, la biomasse peut être directement utile en tant que matière organique sous forme d'engrais et de traitement des sols (par exemple, l'utilisation de fumier ou de couvert végétal). Et bien sûr, son utilité la plus courante ne peut être oubliée : servir de nourriture à des organismes très divers, y compris l'humanité (voir chaîne trophique, recyclage, recyclage écologique).

La biomasse de bois, de déchets agricoles et de fumier reste une source majeure d'énergie et de matériau utile dans les pays faiblement industrialisés.

Dans le premier sens, c'est la masse totale de toute matière qui forme un organisme, une population ou un écosystème et tend à rester plus ou moins constante. Sa mesure est difficile dans le cas des écosystèmes. Habituellement, il est donné en unités de masse par unité de surface. Il est courant de mesurer la matière sèche (à l'exclusion de l'eau). Dans la forêt amazonienne, la biomasse végétale peut atteindre 1 100 tonnes par hectare.

Mais l'intérêt pour la "production nette" d'un écosystème est beaucoup plus fréquent, c'est-à-dire la nouvelle matière organique générée dans l'unité de surface sur une unité de temps, par exemple, sur un hectare et sur un a.En théorie, dans un écosystème qui a atteint son apogée, la production nette est nulle ou très petite : l'écosystème renouvelle simplement sa biomasse sans croissance alors que la biomasse totale atteint sa valeur maximale. La biomasse est donc l'un des attributs les plus pertinents pour caractériser l'état d'un écosystème ou le processus de succession écologique sur un territoire.

En termes énergétiques, il peut être utilisé directement, comme c'est le cas pour le bois de chauffage, ou indirectement sous forme de biocarburants (notez que l'éthanol peut être obtenu à partir de vin par distillation) : "biomasse" doit être réservé pour désigner la matière première utilisée dans le processus. fabrication de biocarburants.

La biomasse pourrait fournir des énergies de substitution aux combustibles fossiles, grâce aux biocarburants liquides (tels que le biodiesel ou le bioéthanol), gazeux (méthane) ou solides (bois de chauffage), mais tout dépend de la non utilisation de biomasse supérieure à la production nette. écosystème exploité, aucune autre consommation de carburant n'est induite dans les processus de transformation, et l'utilité énergétique est la plus opportune par rapport à d'autres utilisations possibles (comme les engrais et la nourriture).

Actuellement, la biomasse fournit des combustibles complémentaires aux fossiles, contribuant ainsi à la croissance de la consommation mondiale (et à ses impacts environnementaux correspondants), en particulier dans le secteur des transports. Ce fait contribue à l'appropriation déjà large par l'homme du produit total de la photosynthèse sur la planète, qui dépasse actuellement plus de la moitié du total, appropriation dans laquelle nous sommes en concurrence avec le reste des espèces animales et végétales.

Les sources de biomasse :

Les sources de biomasse sont tous les déchets et résidus organiques, issu du biologique.

Classification

La biomasse, en tant que ressource énergétique, peut être classée en cultures naturelles, biomasse résiduelle et énergie :

• La biomasse naturelle est celle produite dans la nature sans intervention humaine. Par exemple, la chute naturelle des branches des arbres (taille naturelle) dans les forêts.
• La biomasse résiduelle est le sous-produit ou le déchet généré par les activités agricoles (élagage, chaume, etc.), la sylviculture et l'élevage, ainsi que par les résidus de l'industrie agroalimentaire (bagasse, coques, vinasses, etc.) et de l'industrie. la transformation du bois (scieries, papeteries, meubles, etc.), ainsi que les déchets d'usines de traitement et de recyclage de l'huile.
• Les cultures énergétiques sont celles qui sont destinées à la production de biocarburants. Outre les cultures existantes pour l'industrie alimentaire (céréales et betteraves pour la production de bioéthanol et d'oléagineux pour la production de biodiesel), il existe d'autres cultures telles que les cultures forestières lignocellulosiques et herbacées en forêt.

La biomasse comme énergie alternative

Dans tous ces processus, il est nécessaire d'analyser certaines caractéristiques pour déterminer si le combustible obtenu peut être considéré comme une source d'énergie renouvelable :

• Émissions de CO₂ (dioxyde de carbone). En règle générale, l'utilisation de la biomasse ou de ses dérivés peut être considérée comme neutre en termes d'émissions nettes si elle n'est utilisée que dans des quantités au plus égales à la production nette de biomasse de l'écosystème exploité. C'est le cas des utilisations traditionnelles (utilisation de restes d'élagage tels que bois de chauffage, poêles à bois, etc.) si la capacité de charge du territoire n'est pas dépassée :
  • Dans les processus industriels, puisque l'utilisation d'autres sources d'énergie est inévitable (dans la construction de machines, dans le transport de matériaux et dans certains processus essentiels, tels que l'utilisation de machines agricoles lors de la culture de matières premières), les émissions de ces sources sont comptabilisées en tant qu'émissions nettes. Dans les procédés moins énergivores, il est possible d'obtenir des combustibles dont les émissions nettes sont nettement inférieures à celles des combustibles fossiles comparables. Cependant, l'utilisation de procédés inappropriés (comme la distillation avec des alambics traditionnels pour la fabrication de grignons) peut conduire à des carburants produisant davantage d'émissions.
  • Nous devons également analyser s'il y a d'autres émissions de gaz à effet de serre. Par exemple, lors de la production de biogaz, une fuite accidentelle peut complètement ruiner le bilan des émissions nuls, car le méthane a un potentiel 21 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, selon le GIEC.
• Le bilan des émissions et le bilan de l'énergie utile ne doivent pas oublier la comptabilisation des entrées d'énergie indirectes, tel est le cas de l'énergie incorporée dans l'eau douce utilisée. L'importance de ces apports dépend de chaque processus; dans le cas du biodiesel, par exemple, une consommation de 20 kilogrammes d'eau est estimée pour chaque kilogramme de carburant : en fonction du contexte industriel, l'énergie incorporée à l'eau pourrait être supérieure à celle du carburant obtenu.
• Si la matière première utilisée provient de déchets, ces combustibles aident au recyclage. Mais vous devez toujours vous demander si la production de carburant est la meilleure utilisation possible pour un déchet particulier.
• Si la matière première utilisée provient de cultures, nous devons déterminer s'il s'agit de la meilleure utilisation possible des terres par rapport à d'autres alternatives (cultures vivrières, reboisement, etc.). Cette considération dépend des circonstances spécifiques de chaque territoire.
• Certains de ces combustibles (le bioéthanol, par exemple) n'émettent pas de polluants soufrés ou azotés et ne libèrent guère de particules solides, mais d'autres le font (par exemple, la combustion directe du bois).

Il y a toutefois quelques inconvénients :

• Le principal problème que ces processus peuvent générer est peut-être l'utilisation de cultures légumières comestibles (le maïs, par exemple, convient parfaitement à ces utilisations), ou le changement de culture sur des terres, jusque-là consacrées à l'alimentation, à la culture Légumes destinés à la production de biocarburants, ce que les pays riches peuvent se permettre, mais au prix d'une augmentation du régime alimentaire des pays les plus pauvres, accroît le problème de la faim dans le monde.
• Son incinération peut être dangereuse et produire des substances toxiques. Par conséquent, les filtres doivent être utilisés et la combustion effectuée à des températures supérieures à 900 °C.
• Il n'y a pas trop d'endroits appropriés pour une utilisation avantageuse.
• Lors de la hausse des prix, l'abattage de forêts indigènes qui seront remplacées par des cultures de produits destinés aux biocarburants est financé.

Procédés spéciaux pour l'utilisation de la biomasse

Il existe des processus thermochimiques qui, par des réactions exothermiques, transforment une partie de l'énergie chimique de la biomasse en énergie thermique. Parmi ces méthodes figurent la combustion et la pyrolyse. L'énergie thermique obtenue peut être utilisée pour le chauffage; à usage industriel, tel que la production de vapeur; ou de le transformer en un autre type d'énergie, telle que l'énergie électrique ou l'énergie mécanique.

La combustion complète des hydrocarbures consiste en l'oxydation de ceux-ci par l'oxygène de l'air, en obtenant comme produits de la vapeur d'eau de réaction et du dioxyde de carbone et de l'énergie thermique.

Depuis l'antiquité, le charbon de bois est obtenu par pyrolyse, qui consiste en une combustion incomplète de la biomasse à environ 500 °C avec un déficit en oxygène. La fumée produite lors de cette combustion est un mélange de monoxyde et de dioxyde de carbone, d'hydrogène et d'hydrocarbures légers.

Obtenir des agrocarburants

Il existe plusieurs façons de classer les différents combustibles pouvant être obtenus à partir de la biomasse. Le plus pertinent est peut-être le processus de production nécessaire avant que le carburant ne soit prêt à être utilisé :

• Utilisation directe. La biomasse utilisée ne subit que des transformations physiques avant combustion, dans le cas du bois ou de la paille. Il peut s'agir de déchets provenant d'autres utilisations : élagage d'arbres, restes de menuiserie, etc.
• fermentation alcoolique C'est le même processus utilisé pour produire des boissons alcoolisées. Il s'agit d'une fermentation anaérobie menée par des levures dans laquelle un mélange de sucres et d'eau (moût) est transformé en un mélange d'alcool et d'eau avec émission de dioxyde de carbone. Pour obtenir finalement de l'éthanol, il est nécessaire de procéder à une distillation dans laquelle l'eau est éliminée du mélange. Comme il s'agit d'éthanol, la méthode traditionnelle de distillation à l'alambic ne peut pas être utilisée ici, car il faudrait perdre plus d'énergie que celle obtenue. Lorsqu'on part d'une matière première sèche (céréales), il faut d'abord produire un moût sucré par différents procédés de broyage, d'hydrolyse acide et de séparation de mélanges.
• Transformation des acides gras. Les huiles végétales et les graisses animales peuvent être transformées en un mélange d'hydrocarbures semblable au diesel par un processus complexe d'estérification, d'élimination ou recyclage, de transestérification et de distillation au méthanol, au terme desquelles de la glycérine et du savon sont également obtenus.
• décomposition anaérobie C'est encore un processus conduit par des bactéries spécifiques qui permet d'obtenir du méthane sous forme de biogaz à partir de déchets organiques, principalement des excréments d'animaux. Dans le même temps, il est obtenu en tant que sous-produit d'engrais pour les sols.

En rapport avec "biomasse"

• extinction de masse

  

  Une extinction massive, ou extinction de masse, est un évènement d'extinction biotique ayant pour conséquence une extinction des espèces sous la forme d'une...

• loi d'action de masse

  

  La loi d'action de masse, ou la loi de Le Chatelier, exprime que l'équilibre d'une réaction se déplace dans un sens correspondant à la disparition du réactif...

• nécromasse

  

  La nécromasse est la matière organique morte issue de la biomasse dans un écosystème donné.

• phytomasse

  

  La phytomasse exprime une masse de plantes, ou plus précisément, la biomasse végétale vivante, sur une surface de sol ou dans un volume d'eau.