Biomasse et santé Paul MATHIS SLC, Université d’été Aix-en-Provence, le 14 septembre 2013 Biomasse et santé 1 -- La biomasse 2 -- La cuisson / pays pauvres du Sud 3 -- Chauffage au bois 4 -- Incinérateurs 5 -- Biocarburants Éditions Quae

Biomasse et santé D’où provient la biomasse (bio + masse), quelles molécules ? Plantes Photosynthèse Matière végétale (énergie de la lumière CO2, eau) Forêt (bois) Cultures (fruits, racines) [cellulose + hémicellulose [sucres, amidon, huiles] +lignine = lignocellulose] Animaux Déchets Bois, élevage, IAA, Déchets ménagers, etc. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Photosynthèse → Oxygène + Biomasse A quoi sert la biomasse ? Alimentation Matériaux : bâtiment (bois d’oeuvre, isolants, ); outils ; industrie (papier, agglomérés,); textiles (coton, laine,…) Chimie (ex : latex) ; puis chimie bio-sourcée Énergie (chauffage, biocarburants) (maîtrise du feu ; 90% de l’énergie jusqu’en 1800) Nombreux usages : établir des priorités Tous besoins en augmentation Limitation : surfaces de sols productifs Exigence n°1 : durabilité des sols Ce n’est pas d’abord de l’énergie ! Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Bouquet énergétique en France: Total énergie primaire : 254 Mtep dont : 22,7 Mtep ENR [dont 14,7 biomasse] Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé La biomasse est essentielle pour la santé des humains ! Mais ses usages énergétiques présentent des risques … Aix SLC 14 septembre 2013

Comment utiliser la biomasse-énergie ? Biomasse et santé Comment utiliser la biomasse-énergie ? (optique de transition énergétique : remplacement de combustibles fossiles) On la brûle → chaleur [chauffage ; cuisson ; chaleur industrielle et agricole] On produit des biocarburants [éthanol : essence ; biodiesel : gazole] On produit du biogaz (biométhane) à partir de déchets humides [utilisation comme le gaz naturel] On produit de l’électricité et de la chaleur (cogénération) [incinération de déchets ménagers ; papeteries] et aussi : Matériau de base pour la chimie (pétrochimie) Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé A la source des problèmes sanitaires : Présence, dans les fumées de combustion, de particules carbonées et de molécules gazeuses toxiques.   Les particules carbonées résultent d’une mauvaise combustion ; Les gaz nocifs : COV (surtout HAP), produits chlorés, CO. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé 1. La cuisson dans les pays pauvres du Sud. Une bonne combustion du bois nécessite une température élevée, qui n’est pas atteinte dans les fourneaux rudimentaires utilisés dans les pays pauvres. Conséquences : Il faut beaucoup de bois (rendement très faible) pour un résultat médiocre. Fort dégagement de fumées qui entraînent des maladies oculaires et respiratoires, surtout chez les femmes et les enfants. Entre 1 et 2 millions de décès chaque année. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Mali, photo Cirad Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé 1000 ? (Fumier = bouses de vaches) Émissions de polluants produits par repas par le combustible de cuisson comparé au GPL. Mesures en Inde. Echelle logarithmique. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé → Incidence estimée des maladies relativement aux principaux facteurs de risque. Mesures en % du nombre total d’années saines perdues dans le monde en 2000. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé La cuisson dans les pays pauvres du Sud. Affections : surtout femmes et enfants Près de 2 millions de personnes par an meurent prématurément de maladies imputables à la pollution de l’air à l’intérieur des habitations due à l’utilisation de combustibles solides (données de 2004). 44% des décès sont dus à la pneumonie, 54% à la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) 2% au cancer du poumon. (ces statistiques incluent aussi le charbon) Sources : OMS http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs292/fr/index.html H.-H. Lin et al (2008) Lancet 372, 1473-1483 Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Solutions : amélioration des foyers utilisation de charbon de bois gazéifieurs Amélioration de fourneaux : Propositions du GERES, à Aubagne K.R. Smith Unasylva, 2006 Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé 2. Le chauffage au bois Pays développés, chauffage au bois-bûche, souvent dans des cheminées à foyer ouvert. → → mauvais rendement de combustion et émission de fumées, avec les problèmes sanitaires déjà mentionnés. Pollution de l’air : intérieur + extérieur Les fumées émises par les poêles et cuisinières à charbon ou à bois et les cheminées : Particules fines PM 1,0, 2,5 et PM 10 Composés non volatils (goudrons) Composés volatils : CO, COV cancérogènes [ formaldéhyde, HAP comme le benzo-a-pyrène ] R. Masse et C. Boudène (2012) « Des toxiques au coin du feu » Étude Affset INSERM, 2008 / Etude INERIS 2009 Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Types de foyers Combustibles Individuels Cheminées à foyer ouvert (--) Insert, chaudières modernes (-) avec filtre (+) Collectifs ou industriels Chaudières à haut rendement (+) + Filtration des fumées (++) Bon entretien ! Combustibles Bois propre [classe A]* Séchage → bois sec Trois présentations (adapter au foyer) : Bois-bûche (risque de combustion incomplète) Plaquettes forestières Pellets (en principe combustion complète ; particules minérales) Lors d'une combustion quasi complète, les particules sont ainsi formées principalement à partir des minéraux contenus initialement dans le bois31. C'est le cas par exemple des chauffages au bois à chargement automatique en parfait état de fonctionnement. La réduction des rejets dans l'atmosphère de ces particules ne peut être obtenue qu'en les piégeant dans un filtre à fumée (filtre à particules)16. * Sylvie Alexandre et al. « Les usages non alimentaires de la biomasse » Annexes, 2012 Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Pollution atmosphérique En Europe, l’hiver, la pollution d’origine biomasse ≈ 50% de la pollution totale (surtout particules fines) [programme Carbosol] Feux agricoles, feux de jardin : interdire Autres aspects sanitaires : Cendres et santé [à voir ; métaux lourds si fertilisation ?] À voir : http://www.actu-environnement.com/ae/news/granule_bois_pellets_8760.php4 Aix SLC 14 septembre 2013 Voir aussi Wikipédia Pollution de l’air

Biomasse et santé Document GDF Suez Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Chauffage au bois : pollutions relatives (% en masse) % conso. énergie finale SO2 NOx COVhors CH4 CO PM 2,5 PM 1,0 HAP Dioxineset fura-nes Bois 3 1,5 3,2 22,1 35,0 37,1 62,0 69,3 18,3 Fioul dom. 7 12,1 15,6 2,5 2,0 5,1 8,7 4,5 0,4 Carburants transports 31 3,1 59,0 22,0 15,5 19,5 25,7 2,1 Gaz naturel 21 1,6 8,4 1,8 1,0 0,6 0,9 0,2 0,8 Rapport Secten (Citepa), France 2010 Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Chauffage au bois : quelles actions ? Fiches du plan particules (DGEC, juin 2011) Communication sur les risques / Orienter les aides pour des chauffages de haute qualité / Contrôle des chaudières industrielles / Réduction des valeurs limites d’émission des installations / Conditions dans les appels d’offres Biomasse / etc. Utilisation des SRCAE [Schéma régional du climat, de l’air et de l’énergie] Exemple : PPA (Plan de Protection de l’Atmosphère) de la vallée de l’Arve : le Fonds AIR BOIS Chauffage bois : première source de particules fines. Incitation financière à renouveler les appareils de chauffage (50% Ademe, 50% Collectivités). Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé 3. Les incinérateurs Etudes épidémiologiques → les anciens incinérateurs d’ordures ménagères émettaient des polluants dangereux provenant pour partie de la biomasse brûlée. → → imposition de règles strictes d’émissions de polluants. Des incinérateurs à haute sécurité permettront de tirer un parti des bois souillés de récupération dont le potentiel énergétique est très important (4 Mtep/an en 2050 ?) -- Moins d’incinérateurs, plus grands, mieux équipés, -- Politique de réduction de déchets. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Incinérateurs d’ordures ménagères : quels polluants ? Fumées (SO2, NOx, dioxines, arsenic, métaux lourds) et particules. Traitement → REFIOM ( → décharge de classe 1) et un petit reste des fumées. Mâchefers Dans les fumées, des dioxines, formées par combustion de produits chlorés. En absence de traitement des fumées, elles retombent au sol et sont incorporées dans les aliments (végétaux, produits laitiers). Consommation d’aliments produits aux environs d’incinérateurs anciens. Incinérateurs anciens : possibilité de cause de cancers. Risque très réduit avec les nouvelles installation. Seuil d'émission abaissé à 0,1 ng/m3 REFIOM Résidus d’épuration des fumées d’incinération des ordures ménagères - BEH (2009) Incinération des ordures ménagères en France : effets sur la santé - Dioxines Greenfacts http://www.greenfacts.org/ - http://www.incineration.org/?Dioxines-et-Sante Réflexions : G. Salines, InVS, Environnement, Risques et Santé (2010) Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé 4. Les biocarburants [essentiels pour la TE (pétrole, transports)] Bio(agro)carburants de 1ère génération (BC1) : éthanol (betterave, blé) ; biodiesel (colza) 1 tep/ha → potentiel faible Bilan GES : mauvais Biocarburants de 2ème génération [filières ligno-cellulosiques] (BC2) 2 tep/ha ? Bilan GES : inconnu Liquides : Ethanol : voie liquide (enzymatique) Biodiesel : gazéification à haute température, puis synthèse FT Gazeux : biométhane (GNV) Biomasse humide (déchets, maïs) : méthanisation Biomasse sèche : gazéification à haute température, puis méthanation [Recherches + Evaluation] Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Les biocarburants. Les carburants pétroliers : sont à l’origine de l’émission de particules et de gaz dangereux pour la santé. Comment se présentent le biodiesel et le bioéthanol par rapport aux carburants pétroliers ? La situation n’est pas claire. Attention aux d’affirmations influencées par des lobbies. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Résultats partiels et peu clairs (sauf Gazole → GNV) Essence →→ Ethanol Sans doute augmentation de COV et O3 Gazole →→ Biodiesel Peu de changements Essence →→ BioGNV NOx et particules : peu de différence Gazole →→ BioGNV Forte diminution des particules Gazole →→ Gazole + Biodiesel + Ethanol : amélioration significative (!) Kannan et al, (2012) J. Renew. Sustain. Energy http://dx.doi.org/10.1063/1.3687942 Jacobson (2007) Envir. Sci. Technol. Santé Canada (2012) http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/air/biodiesel-fra.php Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Production de BC2 : source d’ozone atmosphérique ? K. Ashworth et al, Nature Climate Change (2013) Production à partir de bois : Arbres à croissance rapide (TCR) Arbres à larges feuilles (peuplier, saule, eucalyptus) Remplacent des graminées (céréales) →→ Émission d’isoprène →→ Formation d’ozone atmosphérique CH2 = C(CH3) – CH = CH2 -- Effet sur la santé des humains -- Effet sur la productivité des céréales Qu’en penser ? Objectifs UE : il faudrait 72 Mha de TCR d’où 1365 décès. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Méthanisation Risques d’explosion Risques chimiques et biologiques Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS) « Méthanisation de déchets issus de l’élevage, de l’agriculture et de l’agroalimentaire » (brochure téléchargeable, juin 2013) (risques et prescriptions de sécurité)  Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Ce qui me semble important -- Bois-énergie : bonne combustion et traitement des fumées -- Incinération des déchets : traiter les fumées -- Remplacer le gazole par BioGNV (biogaz) et bons filtres à particules sur les véhicules diesel. Hors biomasse-énergie : En Asie du Sud-Est, très forte pollution atmosphérique due aux feux de forêts allumés volontairement (culture sur brûlis en Indonésie), qui se communiquent à la tourbe du sol. Aix SLC 14 septembre 2013

Biomasse et santé Question de la valorisation par combustion des déchets de bois (Annexe 9, pages 72-) Sylvie Alexandre annexes) En France, trois catégories : Classe A : biomasse sans contamination Classe B : bois faiblement traités (palettes, meubles, panneaux) Classe C : bois traités à la créosote et aux CCA (chlore, chrome, arsenic) Pollution atmosphérique à la combustion Utilisation possible des cendres « Les usages non alimentaires de la biomasse » Annexes (Sylvie Alexandre et al, 2012) Aix SLC 14 septembre 2013