Biomasse et biogaz comme sources d energie dans les systemes agroalimentaires
Biomasse et biogaz comme sources d’énergie dans les systèmes agroalimentaires
| ►Retour au portail WE4F |
Introduction
Le biogaz provient de la dégradation anaérobie des matières organiques. Composé de méthane (60 % à 70 %) et de dioxyde de carbone (30 % à 40 %), il contient également des traces d’autres composants (vapeur d’eau, sulfure d’hydrogène et ammoniaque). Les opérations agricoles produisent chaque année 30 millions de tonnes de méthane dans le monde. Ce gaz à effet de serre, dont le potentiel de réchauffement planétaire est 25 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, a des effets nuisibles sur l’environnement et sur le climat.
Le biogaz pourrait toutefois couvrir environ 6 % de l’approvisionnement mondial en énergie primaire. En utilisant les déchets comme matières premières, la digestion anaérobie permet de récupérer de l’énergie, clôt le cycle des nutriments et participe à l’atténuation du changement climatique et à la réduction de la pollution en remplaçant l’énergie issue des combustibles fossiles traditionnels. Les principales difficultés liées à l’utilisation du biogaz comme source d’énergie sont le manque d’information, les politiques gouvernementales, la formation de la main-d’œuvre et son coût élevé. En savoir plus…
Technologies
Bioénergies. L’énergie est issue de biocombustibles qui peuvent être subdivisés en trois catégories : solides, liquides et gaz. Les biocombustibles sont des combustibles dérivés de la biomasse qui, selon leur origine, sont classés en combustibles issus de la forêt, de l’agriculture ou des déchets municipaux. Le processus de base de la bioénergie consiste à transformer une matière organique en un produit final (par exemple, du biogaz) qui peut ensuite être utilisé pour produire de l’énergie. Les principales matières premières utilisées sont les déchets alimentaires, les lisiers et fumiers agricoles et les résidus de culture.
Les technologies de conversion des bioénergies peuvent être classées en trois grandes catégories : thermochimiques, biochimiques et autres processus. Les processus thermochimiques sont la combustion directe, la pyrolyse et la gazéification. Les processus biochimiques les plus utilisés sont la digestion anaérobie et la fermentation. Les autres processus comprennent la transestérification (un processus de conversion des huiles ou graisses en biodiesel) et le pressage à froid (qui fait appel à des applications mécaniques). Malgré leur abondance, les ressources bioénergétiques sont sous-utilisées. Au vu des nombreuses matières premières et technologies d’extraction disponibles, les opportunités de projets bioénergétiques sont multiples et concernent différents secteurs. En savoir plus…
Acteurs et innovations
Mini-réseaux hybrides biomasse-solaire PV pour les communautés agricoles hors réseau
Les communautés rurales hors réseau qui dépendent de systèmes solaires PV ont un accès réduit à l’électricité et donc des horaires limités pour leurs opérations agricoles. L’utilisation de générateurs diesel et de batteries de secours étant particulièrement onéreuse, l’innovateur Husk Power a développé une solution hybride qui combine gazéification de la biomasse et énergie solaire.
La centrale biomasse convertit en électricité les résidus agricoles abondants, tels que les rafles de maïs, les balles de riz et les tiges de coton, et alimente un mini-réseau à usage résidentiel et agricole. L’électricité est distribuée aux foyers ruraux et aux micro-entreprises qui bénéficient ainsi d’une solution de meilleure qualité et moins onéreuse pour répondre à leurs besoins énergétiques. Elle alimente des pompes d’irrigation, des installations de transformation agroalimentaire et des installations de séchage et de chauffage. Les deux ressources étant disponibles en abondance dans les communautés rurales, les opérations de transformation peuvent continuer la nuit : la centrale biomasse fournit de l’électricité lorsque le système solaire PV n’est pas opérationnel. En savoir plus…
Centrales biomasse mobiles pour les communautés rurales
En Afrique subsaharienne, l’accès limité à des services énergétiques modernes ralentit l’adoption des nouvelles pratiques agricoles, ce qui limite l’utilisation de l’irrigation, réduit la production alimentaire et offre peu de possibilités de transformation à valeur ajoutée et de stockage réfrigéré.
Alimentées par la combustion de résidus de biomasse, les centrales à vapeur de Village Industrial Power (VIP) génèrent de l’énergie mécanique, électrique et thermique pour de nombreuses activités agricoles et pour des utilisateurs finaux résidentiels et commerciaux. Ces centrales mobiles robustes et fiables fonctionnent à la demande, améliorant la stabilité financière de la communauté et les possibilités d’entrepreneuriat. L’énergie thermique générée peut également être utilisée pour alimenter d’autres moteurs, sécher les récoltes ou produire de l’eau chaude pour le processus de broyage, mais également pour des usages résidentiels. En savoir plus…
Traitement thermique du bambou éthiopien alimenté à la biomasse
African Bamboo est une entreprise de sylviculture, d’exploitation du bois et de production de bioénergie située à Addis-Abeba, en Éthiopie, pays qui abrite les plus grandes réserves de bambou du continent africain. African Bamboo développe des applications innovantes pour le bambou, particulièrement à des fins industrielles et commerciales. Cette matière première durable à croissance rapide est de plus en plus recherchée dans le monde comme substitut du bois pour une variété d’applications de construction et d’ameublement. Malheureusement, les techniques de transformation modernes à valeur ajoutée sont peu connues, ce qui limite le potentiel de génération de revenus.
African Bamboo a mis au point une technique écologique de modification thermique du bambou appelée ThermoBoo. Débarrassée des facteurs de décomposition, la fibre de bambou thermiquement modifiée peut ainsi être transformée en panneaux robustes, prêts à être vendus à de multiples acheteurs nationaux et internationaux. L’innovation ouvre de nouvelles possibilités d’exportation, d’emploi et de production en Éthiopie, améliorant ainsi les moyens de subsistance de la communauté locale grâce à la création d’emplois. Les nouvelles micro et petites entreprises de récolte et de transport de bambou offrent aux agriculteurs locaux des revenus équitables et stables. Outre son impact socio-économique, la culture d’espèces indigènes de bambou joue un rôle significatif dans la reforestation en stabilisant les sols. En savoir plus…
Refroidissement du lait au biogaz pour les producteurs laitiers
Le secteur laitier émergent d’Afrique de l’Est devrait faire face à un doublement de la demande dans les années à venir. Pourtant, 15 % seulement du lait produit atteint le marché formel, notamment en raison des problèmes d’accès à un réseau électrique fiable pour le refroidissement. Constatant l’absence de solutions sur le marché permettant de fournir des technologies de réfrigération du lait à l’échelle micro, SimGas et SNV ont mis au point un petit refroidisseur de lait alimenté au biogaz pour les petits exploitants du Kenya, de la Tanzanie et du Rwanda. En savoir plus…
Refroidissement par évaporation alimenté au biogaz pour l’industrie laitière
Le secteur laitier en plein développement dans toute l’Afrique subsaharienne souffre de l’absence de solutions de réfrigération qui oblige les agriculteurs à perdre 20 % à 50 % de leur lait. L’University of Georgia Research Foundation (UGARF) et la petite exploitation laitière modèle de Smallholder Fortunes en Ouganda ont donc créé l’EvaKuula, une centrale au biogaz qui fonctionne avec du fumier de vache et permet une pasteurisation légère du lait, suivie d’un processus de refroidissement doux par évaporation qui garantit la qualité du lait jusqu’au lendemain. Des modèles de financement sont en cours d’élaboration, en collaboration avec des producteurs locaux, pour transformer la production locale en production commerciale.
Grâce à l’EvaKuula, non seulement les petits producteurs laitiers ont accès à une énergie propre, qui peut être utilisée pour l’éclairage et la cuisson, mais ils réduisent aussi les émissions de gaz à effet de serre associées à la fermentation du fumier de vache. À ce jour, 42 agriculteurs ont bénéficié du déploiement de cet appareil. La moitié sont des femmes, qui ont en outre participé à la conception du produit pour mieux l’adapter à leurs besoins. En savoir plus…
Études de cas
Potentiel de la biomasse dans l’industrie agroalimentaire indonésienne
La conversion en électricité des résidus de biomasse de l’industrie agroalimentaire indonésienne pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre et faciliter l’électrification rurale. Les cultures analysées (palmier à huile, riz et canne à sucre) représentent 80 % des résidus de l’industrie agroalimentaire indonésienne et ont un potentiel théorique de production d’électricité de 328 TWh par an. Toutefois, si l’on tient compte de la disponibilité du réseau, le potentiel réel n’est que de 43 TWh/an, ce qui permettrait de réduire les émissions de CO2 de 39 millions de tonnes par an et de couvrir 25 % de la demande d’électricité du pays. Le calcul du potentiel économique montre que seuls les projets basés sur le biogaz issu des effluents de la production d’huile de palme, assortis d’une très courte distance au réseau et de capacités de transformation importantes, peuvent être envisagés. En savoir plus...
Technologies du biogaz au Vietnam
Dans le delta du Mékong, le biogaz est couramment utilisé en complément des activités agricoles à l’échelle des foyers. S’il est si bien accepté, c’est grâce aux économies qu’il permet de réaliser sur le combustible et à sa facilité d’utilisation par rapport au bois ou au kérosène. À grande échelle, toutefois, cette alternative énergétique est moins attrayante malgré le potentiel de traitement des déchets et de conversion d’énergie de ces exploitations intensives et spécialisées qui, en outre, sont très polluantes. Si elle est mise en œuvre dans des exploitations de taille moyenne à grande, la production de biogaz dépassera la demande nationale. En savoir plus...
Biogaz pour les petites exploitations au Kerala, en Inde
Les agriculteurs traditionnels du Kerala, en Inde, possèdent généralement de petites exploitations (<1 ha) dans lesquelles ils pratiquent la polyculture associant plusieurs plantes vivaces . Pour être viables, ces exploitations fragmentées sont associées à d’autres activités telles que la production laitière, l’aviculture, l’apiculture ou l’élevage porcin, qui produisent des quantités importantes de biomasse. Cette dernière peut donc être utilisée pour produire de l’énergie pour l’exploitation.
Les centrales à biogaz Deenabandhu, avec leurs dômes fixes, sont très populaires dans le pays, car elles fonctionnent selon un principe simple et pratique qui ne nécessite pas de source d’alimentation électrique supplémentaire. Ces centrales à biogaz sont également une solution pratique pour les hôtels, les abattoirs et le marché public auxquels elles offrent une méthode sûre et économique pour l’élimination des déchets et la production d’énergie. Les boues de biogaz obtenues après la digestion sont un excellent fumier enrichi qui peut être épandu sur les cultures pour nourrir les sols. Les conditions climatiques des régions tropicales humides sont particulièrement adaptées à cette option écologique. En savoir plus...
Bénéfices des foyers améliorés pour les Kenyans ruraux
Environ 2 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre sont liées aux activités de cuisson, sachant que la cuisson au bois produit 45 % des émissions de CO2 attribuées à cette activité. EnDev Kenya, une division de la GIZ (agence de développement allemande), plaide depuis 2006 pour l’utilisation de foyers améliorés, en collaboration avec le gouvernement du Kenya, plusieurs organisations non gouvernementales et des entreprises privées.
Ces campagnes de promotion portent sur deux types de foyers améliorés et économes en énergie : le Jiko Kisasa, 40 plus économe, et le foyer Rocket, 20 % plus économe. Ces deux modèles sont produits localement, fonctionnent au bois et ne possèdent pas de cheminée, mais offrent une bonne combustion. Au 31 décembre 2017, environ 9,6 millions de personnes les utilisaient. Selon EnDev, les foyers améliorés ont permis de réduire la consommation de bois de 638 000 tonnes (soit 38 000 ha de forêts) et les émissions de CO2 de plus de 738 000 tonnes entre 2016 et 2017. En moyenne, les foyers améliorés réduisent la consommation de combustible de 20 kg à 32 kg par mois (soit 18 % à 29 % de la consommation). L’adoption d’un foyer amélioré permet aux femmes de réduire de 92 à 105 minutes par semaine le temps passé à la collecte de combustibles biomasse, ce qui leur permet de consacrer davantage de temps à des activités génératrices de revenus, à leurs enfants et aux loisirs. Les foyers améliorés ont également limité certains des symptômes associés à la pollution de l’air intérieur et ont permis de développer le marché des foyers dans le Kenya rural, créant des emplois dans les secteurs de la production, de la commercialisation et de l’installation. Quelque 4 200 anciens chômeurs (principalement des femmes et des jeunes) sont devenus travailleurs indépendants sur le marché des foyers améliorés. En savoir plus…
Publications et outils
Bioénergie pour la production agricole
L’intensification croissante de l’agriculture a entraîné une accumulation rapide de résidus de biomasse agricole qui, pendant le processus de décomposition naturelle, émettent du méthane, un gaz à effet de serre dont le potentiel de réchauffement planétaire est supérieur de 25 % à celui du dioxyde de carbone. Brûler de la biomasse pour défricher des terres à des fins agricoles est également une pratique courante qui produit du CO2 et d’autres polluants locaux. La gestion inappropriée des déchets contribue au changement climatique, à la contamination des eaux et des sols et à la pollution locale de l’air. Ces déchets ont en outre une valeur énergétique importante qui permet notamment de les utiliser pour la production d’énergie, l’atténuation du changement climatique et l’amendement des sols.
Pour sensibiliser les populations, le PNUE a commencé à promouvoir la gestion intégrée des déchets solides. Cette gestion est basée sur le principe des 3R (réduire, réutiliser et recycler) et couvre tous les flux de déchets et toutes les étapes de la gestion des déchets : tri à la source, collecte et transport, traitement et récupération de matériaux/d’énergie et élimination finale. Pour développer et bien utiliser cette méthode de gestion intégrée des déchets solides, il faut disposer de données approfondies sur les situations actuelles et futures de gestion des déchets, de cadres politiques favorables, de connaissances et de capacités d’élaboration de plans/systèmes, de technologies respectueuses de l’environnement utilisées correctement et d’instruments financiers appropriés. Pour accroître la sensibilisation et renforcer les capacités locales de conception et de mise en œuvre, le PNUE a commencé à compiler des technologies permettant de convertir les résidus de la biomasse agricole en source d’énergie/de matériaux. En savoir plus...
Guide de planification du secteur des bioénergies (BEST)
Malgré l’image souvent négative associée aux bioénergies, la biomasse ne doit pas être considérée comme un combustible dépassé et non durable. Sa durabilité dépend des pratiques utilisées dans la chaîne de valeur, notamment des techniques de gestion des ressources forestières et de l’efficacité de sa conversion et de son utilisation. Si l’on transfère les activités liées à la biomasse du secteur informel vers le secteur formel grâce à la mise en place d’un cadre réglementaire adapté et fonctionnel, les producteurs et les négociants se sentent plus en sécurité, ce qui les incite à investir dans des méthodes de production plus efficaces et plus durables. Le Guide de planification du secteur des bioénergies aide les parties prenantes des institutions gouvernementales à élaborer des stratégies de gestion efficaces et coordonnées dans le secteur des bioénergies. Ces stratégies comportent six étapes : analyse et constitution de l’équipe, analyse de base du secteur, élaboration de scénarios, formulation d’interventions, stratégie et suivi du plan d’action et, enfin, adoption et mise en œuvre des activités convenues. Le Guide peut également être utilisé par les acteurs de la société civile et les donateurs comme outil de sensibilisation à l’importance du secteur de la biomasse. En savoir plus...
