LES SOURCES DE LA BIOMASSE VEGETALE

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0 4 Production de la biomasse végétale
Ce support a été réalisé avec le soutien financier du Compte d'affectation spéciale  "Développement Agricole et Rural" du Ministère de l'Alimentation, de l'Agriculture et de la Pêche

1 LES SOURCES DE LA BIOMASSE VEGETALE
4. Production de la biomasse végétale LES SOURCES DE LA BIOMASSE VEGETALE Ordre de priorité pour la mobilisation Bois Co-produits des IAA Co-produits agricoles : résidus de culture (pailles), issues de silos, lisier … Déchets verts des collectivités Cultures dédiées Annuelles Pérennes et taillis Par la logique, il est possible de dégager cet ordre de priorité : Bois / Co-produits et déchets / Cultures. C’est aussi la vision des pouvoirs publics. En effet : le bois est sur pied et existe déjà ; les co-produits et les déchets seront produits de toute façon, autant les utiliser, par exemple pour l’énergie ; l’implantation de cultures dédiées relève d’une décision et implique une emprise au sol supplémentaire car ces cultures seront implantées sur des surfaces qui n’étaient pas nécessairement dédiées à des usages non alimentaires auparavant. RETOUR SOMMAIRE 1

2 BOIS : LES SURFACES FORESTIERES
4. Production de la biomasse végétale BOIS : LES SURFACES FORESTIERES La forêt française en 2007 : 15,71 Mha dont 14,97 Mha de forêt dite de production => Une surface en augmentation ... mais des parcelles parfois difficiles d’accès : Au delà des aspects techniques qui peuvent rendre difficile l’exploitation forestière, il est aussi à noter que la propriété forestière peut aussi être un frein à l’exploitation : le morcellement des parcelles, conséquence du grand nombre de petits propriétaires privés ; il est nécessaire, dans les études de gisement, de prendre en compte le consentement à offrir de la biomasse de ces multiples propriétaires … Certains de ces propriétaires privés ont toutefois rejoint des coopératives forestières auxquelles ils délèguent la gestion de leurs parcelles. Les trois quarts de la forêt française relèvent de la propriété privée et 10 % sont des forêts domaniales, propriété de l’État (gestion ONF). Le reste est la propriété des collectivités locales, principalement les communes mais aussi les départements et les régions. Question : quel impact environnemental de l’intensification de l’exploitation forestière ? Les scenarii d’exploitation pour les années à venir intègrent des critères environnementaux, par exemple via le retour au sol d’une partie des rémanents … Sur 2,4 milliards de m3 de bois sur pied > 60% sont faciles à exploiter > 9% sont moyennement faciles à exploiter > 31% sont difficiles ou très difficiles à exploiter => A lui seul, le bois ne suffira pas à répondre aux besoins. RETOUR SOMMAIRE 2

3 LES CO-PRODUITS Résidus de cultures : les pailles
4. Production de la biomasse végétale LES CO-PRODUITS Résidus de cultures : les pailles Ex : les pailles de céréales et d’oléagineux les pailles et rafles de maïs les anas de lin Les paramètres à prendre en compte pour mobiliser la paille (diapo suivante) Co-produits des IAA et déchets verts Ex : les issues de silos les résidus de distilleries, sucrerie, meunerie, amidonnerie les coproduits de l’industrie des corps végétaux (tourteaux de colza, de tournesol) ©INRA Des travaux de cartographies ont déjà été réalisés ou sont en cours de réalisation dans différentes régions : il s’agit de localiser au sein du territoire les gisements déjà existants. => Limite de ces gisements : ils sont déjà captés en partie car il existe déjà des valorisations pour ces co-produits. RETOUR SOMMAIRE 3

4 MOBILISATION DE LA PAILLE : LES PARAMETRES EN JEU
4. Production de la biomasse végétale MOBILISATION DE LA PAILLE : LES PARAMETRES EN JEU Les contraintes à la mobilisation sont : la modification éventuelle des pratiques actuelles des agriculteurs (enfouissement ou retour direct au sol) la nécessité de maintenir un bilan humique correct de la parcelle Exemple d’outil permettant d’identifier les possibilités d’exportation des pailles en Picardie : cf. exporter des pailles sans risques.pdf + cf. feuillet exporter des pailles.pdf la rôle du retour au sol des pailles dans la réduction des intrants et la diminution du risque de lessivage le coût de mobilisation, notamment de transport (volume important) Le coût des engrais PK de remplacement RETOUR SOMMAIRE 4

5 LES CULTURE DEDIEE A LA BIOMASSE
4. Production de la biomasse végétale LES CULTURE DEDIEE A LA BIOMASSE Sorgho Miscanthus TtCR saule Luzerne Maïs biomasse Orge* Triticale* Switchgrass Fétuque TCR peuplier … * Plante entière Il peut s’agir de plantes annuelles, pluriannuelles ou pérennes, plus ou moins connues … Pourquoi avoir recours à des cultures pérennes ou à des cultures moins bien connues ? Le switchgrass, originaire d’Amérique du Nord, a pour nom français le Panic érigé. Les cultures dédiées sont entièrement produites pour des valorisations non alimentaires de la biomasse. Leur récolte s’entend donc « plante entière ». => Ces espèces peuvent être plus productives : certaines peuvent produire plus (ou autant) de biomasse par hectare avec moins d’intrants, moins d’eau, moins de temps de travail … RETOUR SOMMAIRE 5

6 LES CULTURES DEDIEES A LA BIOMASSE
4. Production de la biomasse végétale LES CULTURES DEDIEES A LA BIOMASSE Cultures annuelles : insertion plus facile dans les rotations Cultures pérennes/pluriannuelles : immobilisation d’une partie des surfaces de la rotation Cultures connues Cultures en cours d’étude Cultures connues Cultures en cours d’étude Orge* Triticale* Sorgho (zone nord de la France) Fétuque* Luzerne* Miscanthus Switchgrass Taillis à (très) courte rotation : T(t)CR * Ces cultures connues ont été optimisées pour la production de biens alimentaires (grains, par exemple) et leur itinéraire technique doit être adapté pour optimiser la production de biomasse en fonction de plusieurs critères (eau, intrants, surface nécessaire …) RETOUR SOMMAIRE 6

7 4. Production de la biomasse végétale LE TRITICALE (1/2) 2 Plante annuelle, hybride blé / seigle, rustique avec une bonne résistance au froid ITK : Semis en Récolte au stade grain laiteux (mai-juin) ou à maturité (juillet) octobre-novembre Pas de traitement fongicide et avec une fertilisation azotée réduite Récolte : Stade laiteux-pâteux (35-45 % MS) : ensilage 10-15 t MS/ha À maturité (85 % MS) : fauchage / pressage 10-15 t MS/ha en situation favorable 6-12 t MS/ha en milieu peu alimenté en eau © INRA Pas de traitement fongicide et avec une fertilisation azotée réduite : ce traitement et un plus haut niveau de fertilisation seraient nécessaires pour produire du grain. Or, ici, l’objectif est de maximiser la biomasse totale produite. Plus d’information sur la fiche culture « triticale » téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Surface en triticale en 2007 ; en vert : les surfaces sont les plus nombreuses ; source : Agreste RETOUR SOMMAIRE 7

8 CONTRAINTES PRINCIPALES
4. Production de la biomasse végétale LE TRITICALE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Plante annuelle, facile à inclure dans la rotation Nombreuses variétés disponibles pour une adaptation aux différents territoires Potentiels de production connus et intéressants plante rustique, conduite de la culture avec peu d’intrants pour une production de biomasse plante entière valorisation de la plante complète (paille + grains) pour la production énergétique Récolte avec un matériel courant (récolte de céréales) Densité faible et humidité forte du produit à la récolte si récolte au stade grain laiteux pâteux RETOUR SOMMAIRE 8

9 LE SORGHO FIBRE (1/2) Plante annuelle C4, jusqu’à 3 m de haut ITK :
4. Production de la biomasse végétale LE SORGHO FIBRE (1/2) Plante annuelle C4, jusqu’à 3 m de haut ITK : Semis en avril/mai exigences thermiques importantes bonnes facultés d’extraction des minéraux du sol Récolte : ensilage à l’automne 5 à 15 t MS / ha 20 à 35 % MS © BD/CRACA Plus d’information sur la fiche culture « sorgho » téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Sorgho versé ; © CA 51 © INRA RETOUR SOMMAIRE 9

10 CONTRAINTES PRINCIPALES
4. Production de la biomasse végétale LE SORGHO FIBRE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Potentiel de production élevé, essentiellement sous forme d’un produit humide Large gamme variétale pour les sorghos sucrés, grain et fourragers, pour une adaptation aux contraintes locales Bonnes facultés d’extraction de l’eau et des éléments minéraux du sol qui permettent une adaptation aux conditions séchantes Faibles intrants Valorisation de la plante entière pour la production d’énergie Culture annuelle facile à insérer dans les rotations Exigences thermiques élevées Sensibilité à la verse Très peu de variétés de sorgho fibre développées, d’où une faible adaptation à des conditions pédoclimatiques variées Densité faible du produit à la récolte RETOUR SOMMAIRE 10

11 LA FETUQUE (1/2) Plante pluriannuelle de la famille des graminées
4. Production de la biomasse végétale LA FETUQUE (1/2) Plante pluriannuelle de la famille des graminées ITK : Semis au printemps ou en fin d’été, préparation de sol type prairie (petite graine) Plusieurs cycles de récolte sur l’année : 1ère récolte à la mi-juin, puis en été voire même en automne (récolte possible en sec si l’été a été sec) Récolte : En sec : comme un foin (fauchage, andainage, pressage et stockage à l'abri) ; t MS/ha Humide : en ensilage Rendement : 10 à 15 t MS/ha à partir de la 2ème année © BD/CRACA Plus d’information sur la fiche culture « fétuque » téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. RETOUR SOMMAIRE 11

12 CONTRAINTES PRINCIPALES
4. Production de la biomasse végétale LA FETUQUE (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Bonne adaptation à des milieux divers, mais potentiel maximal en terres profondes et saines Supporte des températures élevées, bonne pousse estivale grâce à un système racinaire développé et profond Potentiels de productivité connus et intéressants Récolte avec un matériel courant Culture pérenne (6 à 15 ans) Implantation délicate, notamment en raison de la lenteur de la levée Densité faible du produit à la récolte Peu de débouchés actuels en valorisation énergétique de la biomasse Itinéraire technique à adapter pour la production de biomasse en plante entière RETOUR SOMMAIRE 12

13 Années suivantes jusqu’à 20 ans Récoltes « en sec » en sortie d’hiver
4. Production de la biomasse végétale LE MISCANTHUS (1/2) 1ère année Années suivantes jusqu’à 20 ans Rhizome prêt pour implantation MARS Récolte de la tige AVRIL Implantation des rhizomes avec une planteuse pommes de terre modifiée © BD/CRACA JANVIER Sénescence des tiges et chute des feuilles © BD/CRACA Récoltes « en sec » en sortie d’hiver JUIN Développement du miscanthus en première année (80 à 85 % MS) © BD/CRACA Plus d’information sur la fiche culture « miscanthus » téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Idée pour illustrer la phase d’implantation : visionner les vidéos de différentes techniques d’implantation testées en Picardie en mai 2010 sur / rubrique Energie-biomasse AVRIL Reprise de végétation FEVRIER de l’année suivant l’implantation Broyage de la culture en fin de 1ère année © JB/CDA27 Possibilité de récolte « en vert » à l’automne 7 à 25 t MS /ha selon les conditions d’implantation RETOUR SOMMAIRE 13

14 CONTRAINTES PRINCIPALES
4. Production de la biomasse végétale LE MISCANTHUS (2/2) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Potentiel de productivité important en situation pédoclimatique favorable Récolte d’un produit sec directement utilisable Culture pérenne (10 à 20 ans) sans baisse de productivité au cours du temps (à vérifier selon le mode de récolte) Besoins en fertilisation modérés peu de protection phytosanitaire ni d’irrigation (sauf cas particuliers) Implantation coûteuse et délicate, conditionnant la réussite de la culture et nécessitant un matériel spécifique Forte sensibilité aux adventices en première et deuxième année Entrée en production 2 à 3 ans après l’implantation et pleine production après 3 à 5 ans Productivité très variable selon les conditions pédoclimatiques Culture encore peu documentée (besoins en eau et en azote, débouchés, conditions de l’insertion dans les rotations agricoles et de destruction en fin de cycle …) Nécessité d’une bonne portance de la parcelle en hiver pour la mécanisation de la récolte Densité faible du produit récolté RETOUR SOMMAIRE 14

15 LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ(1/3)
4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ(1/3) Autre plante pérenne utilisable pour la production de biomasse s’implante avec un semoir à céréales cycle similaire à celui du miscanthus 10 à 25 t MS/ha © BD/CRACA Plus d’information sur la fiche culture « switchgrass » téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. © BD/CRACA © BD/CRACA © BD/CRACA RETOUR SOMMAIRE 15

16 LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (2/3)
4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (2/3) Cycle du switchgrass a b c d Première année 10 à 20 ans Légende : a - semis du switchgrass b - switchgrass 1,5 mois après le semis c - switchgrass en 1ère année en septembre (Aisne) d - switchgrass à épiaison en octobre (Champagne-Ardenne) e - switchgrass en sortie d'hiver avant récolte (Champagne-Ardenne) f - redémarrage du switchgrass en avril g - switchgrass au printemps g e Légende : a - semis du switchgrass b - switchgrass 1,5 mois après le semis c - switchgrass en 1ère année en septembre (Aisne) d - switchgrass à épiaison en octobre (Champagne-Ardenne) e - switchgrass en sortie d'hiver avant récolte (Champagne-Ardenne) f - redémarrage du switchgrass en avril g - switchgrass au printemps Récolte f © a-d-e-g = BD/CRACA ; b-f = JB/CDA 27 ; c = ED/CRAP RETOUR SOMMAIRE 16

17 CONTRAINTES PRINCIPALES
4. Production de la biomasse végétale LE SWITCHGRASS OU PANIC ERIGÉ (3/3) Atouts et facteurs limitants ATOUTS PRINCIPAUX CONTRAINTES PRINCIPALES Potentiel de productivité important soumis à une variabilité plus faible que d’autres cultures telles que le miscanthus Bonne tolérance à une très large gamme de sols et de climats Culture pérenne (10 à 20 ans) sans baisse de productivité au cours du temps (à vérifier selon mode de récolte) Faibles besoins de fertilisation Peu de protection phytosanitaire Pas de matériel spécifique pour le semis Implantation délicate avec fréquentes difficultés de germination et de levée Forte sensibilité aux adventices en première année Entrée en production réelle la deuxième année suivant l’implantation Culture encore peu documentée (besoins en eau et azote, débouchés, conditions de l’insertion dans les rotations agricoles et de destruction en fin de cycle …) Nécessité d’une bonne portance de la parcelle en hiver pour la mécanisation de la récolte Densité faible du produit à la récolte RETOUR SOMMAIRE 17

18 TtCR de saule en Picardie : l’année de son implantation,
4. Production de la biomasse végétale LES TtCR DE SAULE Densité : environ boutures / ha Après 3 ans, les saules atteignent 3,5 m de hauteur et 4 à 5 cm de diamètre Récolte tous les 3 à 4 ans Environ 8 t MS / ha / an Récolte par ensileuse équipée d’une tête adaptée ou par récolteuse de tiges entières TtCR de saule en Picardie : l’année de son implantation, TtCR : taillis à très courte rotation Plus d’information sur la culture téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Ces espèces forestières sont exploitées sous forme de plaquettes de bois et valorisées pour la production d’énergie par combustion. Elles permettent de valoriser des parcelles agricoles éloignées du siège de l’exploitation (peu d'interventions) ou non valorisées (en bordure de bois). Elles doivent cependant rester accessibles et suffisamment grandes (3 - 4 ha) pour justifier le déplacement des machines lors de la récolte. fin mars fin avril fin juin © CDA60 RETOUR SOMMAIRE 18

19 LES TCR DE PEUPLIERS Densité : environ 1000 à 2000 boutures / ha
4. Production de la biomasse végétale LES TCR DE PEUPLIERS © INRA Densité : environ 1000 à 2000 boutures / ha Récolte tous les 7 à 10 ans Environ 10 t MS / ha / an Récolte : abattage manuel ou mécanisé Remarque : le robinier faux-acacia et l’eucalyptus peuvent aussi être conduits en TCR Plus d’information sur la culture téléchargeable sur / rubrique Outils et documents dans le bandeau de droite. Ces espèces forestières sont exploitées sous forme de plaquettes de bois et valorisées pour la production d’énergie par combustion. Elles permettent de valoriser des parcelles agricoles éloignées du siège de l’exploitation (peu d'interventions) ou non valorisées (en bordure de bois). Elles doivent cependant rester accessibles et suffisamment grandes (3 - 4 ha) pour justifier le déplacement des machines lors de la récolte. Les photos de cette diapositive sont bel et bien des photos de peuplier ; cependant, ceux-ci sont implantés avec une forte densité et sont ainsi conduits en TCR, avec des récoltes tous les 7 ans en moyenne. RETOUR SOMMAIRE 19

20 Récolte « en sec » en sortie d’hiver (70 – 85 % MS)
4. Production de la biomasse végétale APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (1/2) Récolte « en sec » en sortie d’hiver (70 – 85 % MS) … pour la combustion ou les agro-matériaux Ensilage Stockage en vrac : en tas ou en boudin Combiné ensilage (brins longs) / pressage Stockage en ballot RETOUR SOMMAIRE 20

21 APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (2/2)
4. Production de la biomasse végétale APPROFONDISSEMENT : RECOLTE DU MISCANTHUS ET DU SWITCHGRASS (2/2) Récolte « en sec » en sortie d’hiver (70 – 85 % MS) - suite … pour la combustion ou les agro-matériaux Fauchage puis pressage Switchgrass Récolte « en vert » à l’automne (40 – 50 % MS) … pour les biocarburants de seconde génération Ensilage La productivité est maximale à l’automne. La récolte nécessite une valorisation rapide du fait de son taux d’humidité élevé. RETOUR SOMMAIRE 21

22 CULTURE DEDIEES / TRAVAUX DE R&D
4. Production de la biomasse végétale CULTURE DEDIEES / TRAVAUX DE R&D Des travaux sont toujours en cours REGIX ( , projet ANR) : comparaison des potentialités des espèces dans les différents contextes pédoclimatiques français (réseau national) LIDEA ( , projet CasDAR) : précision des itinéraires techniques des cultures biomasse en Picardie / Champagne-Ardenne LIGNOGUIDE ( , projet CasDAR) : élaboration d’un guide d’aide au choix des cultures biomasse en fonction des contextes locaux de production Expérimentation au niveau des Chambres d’Agriculture de l’INRA © INRA Quelques précisions : REGIX : projet piloté par le GIE Arvalis / Onidol ; plus de 50 sites au total sur la France entière + 2 plateformes expérimentales (zone nord / zone sud) ; espèces étudiées : miscanthus, switchgrass, sorgho fibre, canne de Provence, maïs, triticale, fétuque élevée, luzerne, taillis LIDEA : projet piloté par la Chambre Régionale d’Agriculture de Picardie ; 23 sites en Champagne-Ardenne et Picardie ; espèces étudiées : principalement le miscanthus, le switchgrass, le sorgho et les taillis (phase d’implantation) => Ces 2 projets n’ont pu porter que sur la phase d’implantation des cultures pérennes. Celles-ci n’avaient donc pas encore atteint leur potentiel maximal de rendement. LIGNOGUIDE : projet piloté par la Chambre Régionale d’Agriculture de Picardie ; 10 sites sur la France entière ; le guide d’aide au choix portera sur un panel large de cultures (annuelles, pluriannuelles, pérennes + taillis) ; espèces faisant l’objet d’expérimentation : miscanthus, switchgrass (ayant atteint leur potentiel maximal de production) et sorgho, pour lesquelles le projet s’attachera à identifier les composantes de rendement et à construire des méthodes de diagnostic agronomique adaptées. => carte des sites terrain du projet Lignoguide RETOUR SOMMAIRE 22