Comparaison d’Intrants Agricoles de cultures à vocation énergétique Master 2 : Production et transformations agro-industrielles Comparaison d’Intrants Agricoles de cultures à vocation énergétique 3 approches : Energétique Agronomique Economique 14 septembre 2006 Alain ZANARDO Intrants agricoles

Constat – Proposition - Définitions Approche Energétique Les points abordés : 4 structures d’accueil Constat – Proposition - Définitions Approche Energétique 5 intrants : gazole - semence - irrigation - TCS - BRF Bilan énergétique des cultures de maïs Efficacité énergétique des cultures Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB Approche économique en mars 2006 Conclusions Intrants agricoles

4 structures d’accueil : 1 - IFHVP : L’Institut Français des Huiles Végétales Pures. http://institut.hvp.free.fr/. 2 - CIVAM AGRO BIO 47 : Centre d'Initiatives pour Valoriser l'Agriculture et le Milieu rural de promotion du développement durable de Lot et Garonne. http://www.bio-aquitaine.com/content/view/80/99/ 3 - Collectif : « Alternatives énergétiques en Lot & Garonne » groupement d’associations locales qui participe à la promotion des économies d’énergies. http://collectifenr47.free.fr/indexENR47.htm 4 – Le Chaudron Magique : ferme pédagogique du Lot et Garonne ouverte toute l’année pour des animations éducatives. http://www.chaudronmagique.fr/ Intrants agricoles

 Ces 4 structures d’accueil ont des intérêts complémentaires pour les idées, concepts et données développés dans ce mémoire. Pour l’IFHVP, le principal souci est la normalisation de la filière courte de trituration à froid des oléagineux. Pour le CIVAM agro bio 47, l’enjeu des cultures énergétiques est l’autonomie des exploitations. Les approches Planète et Hérody offrent aux agriculteurs une guidance nouvelle. Pour le Collectif, la question est faut-il : « brûler » des céréales ou des oléagineux pour le chauffage domestique ? Pour le Chaudron magique, prototype de ferme pédagogique, c’est l’exemple de l’intégration de tous ces concepts. Intrants agricoles

Un constat – une proposition Pour la plupart des agriculteurs européens les cultures à vocation énergétique sont un concept nouveau. Il est déjà anormal que se pérennisent des pratiques culturales justifiables à des fins alimentaires ; c’est encore plus vrai pour des finalités énergétiques. La culture des bioénergies, doit aboutir à une agriculture où les intrants seront régulés selon le paramètre à optimiser : l’ efficacité énergétique Intrants agricoles

 Des définitions Productivité à l’ha : masse produite (t/ha) ou sa traduction énergétique (MJ/ha). Efficacité* énergétique (EE) d’un produit : rapport entre l’énergie contenue dans le produit et l’énergie dépensée pour le produire lors de sa culture et de sa transformation. EE = MJ produits / MJ dépensés. * ou rendement énergétique Valeur énergétique nette : différence entre l’énergie produite et l’énergie consommée pour être produite. Intrants agricoles

Approche énergétique Le fichier Planète diagnostique l’exploitation agricole d’un point de vue énergétique et permet la comparaison entre les modes de cultures et entre exploitations. Il est fortement dépendant des sources documentaires dont la caractérisation énergétique des intrants agricoles est hétérogène. Un « Handbook » des intrants agricoles est indispensable pour les bilans énergétiques des productions et des filières de transformations. Deux expressions de l’énergie sont à distinguer : Le PCI est l’énergie de combustion directe L’énergie grise rassemble tous les postes : production - transports – élimination ou/et recyclage – CO2 – DBO5 et autres pollutions ; Intrants agricoles

Intrant 1 des cultures : énergie grise du gazole Sources Nom Densité MJ/L MJ/kg Pimentel tableaux 1 & 6 Diesel 47,65 Pimentel tableau 8 41,8 Ecobilan 2002 Gazole 42,8 IFHVP 0,845 36 42,6 Vaitilingom 0,83 36,36 43,8 Planète Fioul domestique 0,833 40,7 48,86 (a) industrie.gouv 42 (b) industrie.gouv (1) 0,84 35,95 Valeurs retenues PCI Valeurs proposées énergie grise 56,73 (1) Valeurs reprises par Mines (c) et Douanes (d) où densité = 0,82 à 0,845 Intrants agricoles

Intrant 2 des cultures : grain et semence Un grain est à la fois : Une production agricole, Un aliment pour les animaux, entier ou transformé, Une semence, Un combustible direct, Un carburant dérivé, HVP ou ester ou éthanol Pour chaque aspect du même produit, sa quantification énergétique varie. Intrants agricoles

PCI ou énergie grise selon 3 sources de la semence et du grain En MJ/kg Pimentel EBAMM Planète semence grain Tournesol 33 13 7 26,13 Maïs 104 15 10 10* 1 16,21 Panic élevé 261 16,7 19,85 9,4 18,4 * Calculé d’après les données du texte EBAMM signifie Energy and Research Group on Biofuels Analysis Meta-Model http://rael.berkeley.edu/EBAMM/ Intrants agricoles

Intrant 3 des cultures : l’irrigation Sources Energie utilisée en irrigation en MJ/ha pour 810 m3 d’eau/ha En MJ/m3 d’eau Pimentel 1 339 1,65 EBAMM Today (moyenne) 49 0,06 Planète : pompage gazole 6,5 Planète : électricité mono 220 V 5 Planète : électricité tri 380 V 6 Planète : électricité industrielle 7 Planète : eau du réseau urbain Eau potable 14 Sur la base gazole de Planète, l’impact énergétique de l’irrigation pour Pimentel est 4 fois inférieur et pour EBAMM 108 fois Intrants agricoles

Intrant 4 : les Techniques Culturales Simplifiées : TCS Le non labour avec semis direct diminue les consommations directes en gazole pour les façons culturales. Le temps de travail est également réduit. Les pertes de rendement sont négligeables pour la rotation maïs-blé. Elles sont de 6,5 % pour le maïs en monoculture d’après http://www.arvalisinstitutduvegetal.fr/fr/com_detail.asp?id=216 Pourquoi les TCS, connues et pratiquées par certains agriculteurs, sont-elles encore si peu mises en œuvre ? Intrants agricoles

Intrant 5 : apport au sol, fumure et amendement. Cas particulier du Bois Raméal Fragmenté (BRF) Le Bois Raméal Fragmenté apporte : un support de culture, type litière un engrais retard, un générateur d’humus, une protection physique des sols, effet « mulch », une réserve d’humidité, un support pour microorganismes, un vecteur de transfert de fertilité des zones non ensemencées vers les cultures, un désherbant physico chimique,… Epandage du BRF sur les Causses du Quercy Intrants agricoles

Bilan énergétique des cultures de maïs Intrants maïs en GJ/ha (a) Production maïs en qx/ha (b) Production maïs en GJ/ha (c) Efficacité énergétique en MJ/MJ (d) Valeur énergétique nette en GJ/ha (e) PCI du maïs en MJ/kg (f) Pimentel 34 87 130 3,8 96 15,0 EBAMM 19 4,5 68 10,0 136 7 116 15,5* Valbiom 29 88 3 59 Ecobilan 2005 9 91 140 15,5 131 12 11,7 129 Risoud 33 89 144 4,4 111 16,2 bio sans séchage 4 50 78 17,5 73 bio avec séchage 8 9,5 69 *Valeurs non indiquées par la source Intrants agricoles

Bilan énergétique de l’éthanol de maïs en GJ/ha (c) Efficacité maïs MJ/MJ (d) Valeur nette en GJ/ha (e) Total intrants éthanol (f) Efficacité Éthanol (g) hL Par ha (h) PCI MJ/L / tonne (i) Pimentel 130 3,8 96 89 0,78 32,2 21,44 3,7 EBAMM 87 4,5 68 1,2 34,6 21(,2) 4,0 Valbiom 88 3 59 4,2 Ecobilan 05 140 15,5 131 41 1,89 36,0 21,3 11,7 129 54 1,43 Valeurs non indiquées par la source L’efficacité énergétique de la transformation du maïs en éthanol est le quotient de l’énergie produite, ici l’alcool, sur le total des intrants, colonne (f). Intrants agricoles

Efficacité énergétique des cultures en MJ produits par MJ utilisés Sources - cultures Maïs Tournesol Soja Panic Colza Blé Lin fibre Planète 4,38 5,7 4,92 6,85 10,2 EBAMM 3,8 14,8 Pimentel 3,84 0,76* 2,56 14,4 Ecobilan 2002 6 4,2 8,6 Ecobilan 2005 15,5 11,7 bio avec séchage 17,5 bio sans séchage 9,5 * Supérieur à 4 avec les rendements obtenus en France. Intrants agricoles

Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB Les points abordés : 4 structures d’accueil Constat – Proposition - Définitions Approche Energétique 5 intrants : gazole - semence - irrigation - TCS - BRF Bilan énergétique des cultures de maïs Efficacité énergétique des cultures Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB Approche économique en mars 2006 Conclusions Intrants agricoles

Approches agronomique et pédologique Approche agronomique : Les analyses de sols conventionnelles sont là pour commander l’apport d’intrants chimiques en fonction des exportations par les cultures. Méthode des bilans. Approche pédologique : La méthode Hérody considère que dans les sols pourvus de matière organique, peu d’apports sont indispensables et que les microorganismes rendent disponibles les éléments nutritifs du sol. Intrants agricoles

Notion d’Unité Gros Bétail : UGB L’UGB est une unité employée pour pouvoir comparer ou agréger des effectifs d’animaux d’espèces ou de catégories différentes. En 2005, la France comptait, 28 millions d’équivalent UGB … pour 18,4 millions d’ha soit 1,6 UGB par ha de SAU. 1,6 UGB fertilise un ha avec 100 kg d’azote organique, ce qui est suffisant sans apport d’azote de synthèse. Intrants agricoles

Synergie élevage - culture L’agriculture intégrée Une contrainte incontournable pour une agriculture pérenne : L’agriculture intégrée Les apports en NPK et S des rejets des animaux, élevés en France, couvriraient les besoins agronomiques de toutes les cultures du pays. Ce sont plus de 20 GJ (3 GJ interne et 17 GJ de dépollution) par UGB et par an qui concernent la synergie élevage-culture soit plus de 500 litres d’équivalent gazole. Ce chiffre est à comparer avec la capacité de production d’HVP d’un ha : 800 litres d’huile pour le tournesol et 1000 pour le colza. Intrants agricoles

Approche économique en mars 2006 Les points abordés : 4 structures d’accueil Constat – Proposition - Définitions Approche Energétique 5 intrants : gazole - semence - irrigation - TCS - BRF Bilan énergétique des cultures de maïs Efficacité énergétique des cultures Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB Approche économique en mars 2006 Conclusions Intrants agricoles

Tourteaux agricoles (15 % MG-6 % H2O) 20,3 0,34 - 0,17 PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur en MJ/kg brut Équivalence économique en €/kg brut par rapport au fioul domestique Cours actuels mars 2006 Tournesol ( 9% H2O) 26,3 0,34 - 0,21 Huile de tournesol 37,2 0,50 - 0,8 Tourteaux agricoles (15 % MG-6 % H2O) 20,3 0,34 - 0,17 Maïs ( 15 % H2O) 15,5 0,21 - 0,11 Plaquettes forestières (20% H2O) 12,6 0,17 - 0,07 Blé (9 % H2O) 15,7 0,21 - 0,10 Fioul domestique d = 0,84 42,8 0,6 €/L = 0,71 €/kg La valorisation énergétique du maïs est le double de sa valorisation alimentaire Celle du tournesol est 60 % supérieure Intrants agricoles

Approche économique en mars 2006 : La valorisation énergétique de la biomasse, par combustion directe, au cours actuel de l’énergie, est supérieure à sa valorisation alimentaire. C’est une solution économique aux problèmes des excédents structurels des productions agricoles et un gisement d’emplois ruraux non délocalisables. Intrants agricoles

Conclusion La valorisation énergétique de la biomasse est une opportunité pour le monde agricole mais nécessite une gestion rationnelle des intrants. Le couple agriculture-élevage peut faciliter cette gestion. La production d’énergie issue de la biomasse cultivée est envisageable économiquement via une combustion directe. La transformation agricole de cette biomasse cultivée ne peut se justifier que pour des carburants directement utilisables dans des moteurs adaptés. La production d’alcool ne se justifie que comme additif spécifique (carburant AZUR*). *supercarburant ancien mélange de benzène et d’alcool Intrants agricoles

le devenir du « monde rural ». Apports personnels Ce retour en formation à temps plein pendant 10 mois est une relance dans mon cursus professionnel. J’ai pu me consacrer totalement au sujet qui m’interpelle depuis longtemps : le devenir du « monde rural ». Cette mise à plat des connaissances sans contraintes professionnelles porte ses fruits. Intrants agricoles

En espérant avoir répondu à vos attentes ! Ce diaporama et les sources documentaires utilisées sont sur : http://scienceenvironnement.free.fr/IA/IA.htm Intrants agricoles

Ce diaporama et les sources documentaires utilisées sont sur : http://scienceenvironnement.free.fr/IA/IA.htm Intrants agricoles

 Les problématiques Les intrants agricoles sont à la croisée des problématiques telles que : la déprise du monde rural, selon le plan Mansholt de 1968 Les productions excédentaires, en France, correspondent à 5 millions d’ha. les intrants énergétiques des cultures : la disponibilité de l’énergie fossile a généré des pratiques voraces en énergie ; il semble incongru de ne pas les remettre en cause. les pollutions : absence d’études épidémiologiques mettant en évidence les liens pollution-santé. la non préservation de la fertilité des sols, le taux d’humus est réduit d’un tiers sur la plupart des SAU labourées. Intrants agricoles

Approche sociétale : le Plan MANSHOLT Le 21 décembre 1968, Sicco Mansholt, constate les limites de la politique des prix et des marchés. Il prédit en effet le déséquilibre de certains marchés si la Communauté Européenne ne soustrait pas au moins 5 millions d'hectares de terres arables à la production agricole. … L'objectif du plan est d'encourager près de cinq millions d'agriculteurs à quitter leur ferme, de favoriser une redistribution de terres ainsi rendues disponibles afin de permettre l'accroissement des parcelles familiales restantes. … Ce plan arrive à terme : le nombre d’agriculteurs est de 980 000, le nombre d’exploitations entre 450 000 et 640 000 l’objectif est de 150 000 exploitations en France. Aujourd’hui 80 % des productions sont le fait de 80 000 producteurs. Intrants agricoles

Approche politique : Blair House court toujours… OMC : Un accord conclu entre les États-Unis et l’Union Européenne limite la surface européenne de cultures oléagineuses à 5,5 millions ha. TRANSRURAL Initiatives • 14 FÉV 2006 • La France importe 5,4 millions de tonnes de tourteaux pour l’alimentation animale chaque année. Cela correspond à 2,7 millions d’ha d’oléagineux pour la France, soit près de la moitié de la limitation « politique » pour l’Union Européenne. Intrants agricoles

Un constat « Fin 2005, 11.402 exploitations agricoles sont engagées dans le mode de production biologique, soit une augmentation de 3 % par rapport à 2004. » http://www.pleinchamp.com/article/detail.aspx?id=23506&page=1&local=false&pub_id=2&menu_id=2 Ces 11 402 exploitations sont des exemples de non emploi d’intrants chimiques pour les 450 000 autres soit une sur 40. L’important c’est le taux de croissance du nombre d’exploitations biologiques, alors que le nombre global d’exploitations diminue en France, de 25 000 par an soit moins 5 % par an. Intrants agricoles

Deux calculs Le plan Mansholt prévoit 150 000 exploitations en France. Il faudra 21 ans pour réduire les 450 000 exploitations actuelles aux taux de moins 5 % l’an. Le nombre d’exploitations en agriculture biologique sera de 20 593 dans 21 ans. Soit prés de 17 %. Intrants agricoles

Bilan énergétique des cultures de maïs Les points abordés : 4 structures d’accueil Constat – Proposition - Définitions Approche Energétique 5 intrants : gazole - semence - irrigation - TCS - BRF Bilan énergétique des cultures de maïs Efficacité énergétique des cultures Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB Approche économique en mars 2006 Conclusions Intrants agricoles

Bilan énergétique des cultures de maïs Intrants maïs en MJ/ha (a) Production maïs en kg/ha (b) Production maïs en MJ/ha (c) Total des intrants pour l’éthanol MJ/ha (d) Litre éthanol/t maïs 15 % d’humidité (e) PCI du maïs 15 % d’humidité en MJ/kg (f) Pimentel 33 921 8 655 130 240 54 808 372 15,0 EBAMM 19 361 8 746 52 476 400 10,0 Valbiom 29 299 87 896 Belgique 418 Ecobilan 2005 8 950 9 055 49 631 40 681 398 11 806 65 468 53 662 Risoud 32 940 8 900 16,2 Damien en bio 8 121 5 000 77 500 15,5 Selon le chapitre VI - Comparaisons des publications pour le maïs à éthanol Intrants agricoles

Bilan énergétique des cultures de tournesol Intrants en MJ/ha (a) Production en kg/ha (b) Production en MJ/ha (c) Total des intrants pour l’ester en MJ/ha (d) pour l’HVP en (e) PCI du tournesol à 91 % MS en MJ/kg (f) Pimentel 25 577 1 500 19 437 31 348 13 Pimentel modifié 13 375 2 400 62 712 50 157 26 Henri en bio 2 000 52 000 Damien en bio Gaec de Penne Valeurs non indiquées par la source Intrants agricoles

Comparaison des combustibles ester, HVP et gasoil, de l’éthanol carburant et de l’essence Carburant ou combustible Efficacité énergétique Investissement minimum par unité de production en € Emissions de gaz à effet de serre : en gramme équivalent CO2 Distances de transport des matières pondéreuses en km HVP 3,5 20 000 468 13 % 30 Esters d’huiles 3 10 000 000 671 19 % 300 Gaszole 0,92 100 000 000 3454 100% 3 000 Alcool 1,2 1 000 000 527 15 % Essence 0,87 3635 100% L’HVP est le meilleur des biocarburants liquides disponibles aujourd’hui selon les 4 critères rassemblés dans le tableau ci-dessus Intrants agricoles

Valorisation par combustion : chaudière polycombustibles La valorisation énergétique directe des productions végétales est une solution pour créer les débouchés transitoires, dans l’attente d’une ouverture du marché des carburants aux huiles agricoles pures. A terme, les plaquettes bois compléteront, les grains amylacées et les tourteaux combustibles, en remplacement des oléagineux ! Le marché de la combustion directe est aussi important que celui des carburants et ne souffre pas de la problématique TIPP. Intrants agricoles

c’est le tourteau (Accords de Blair House) ! Approche économique en mars 2006 : Le maillon faible de la filière HVP carburant c’est le tourteau (Accords de Blair House) ! Prix de vente pratiqué : de 0,09 à 0,15 €/kg Valorisation en alimentation animale : 0,17 €/kg Valorisation énergétique des tourteaux : 0,34 €/kg Il faut donc jouxter chaque unité de trituration de chaudières polycombustibles capables d’utiliser les tourteaux et une dizaine de graines qui génèrent actuellement un équivalent gazole à 0,22 €/L alors que le fioul domestique est à 0,6 €/L ! Intrants agricoles