BIOMASS FOR THE FUTURE
ENJEUX DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE
MISSION
Développement de nouvelles variétés et espèces végétales de type de miscanthus dont le rendement en biomasse lignocellulosique est amélioré pour la mise en place de filière industrielles locales.
PORTEUR DE PROJET
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
CALENDRIER
Projet terminé
SUBVENTIONS - FINANCEMENTS
LABELLISATION
LE PROJET BIOMASS FOR THE FUTURE
Dans le contexte de réchauffement climatique et de l’éventuelle raréfaction des reserves de combustibles fossiles, la biomasse lignocellulosique est reconnue comme une source d’énergie, de matériaux et de produits chimiques renouvelables.
Le projet BFF vise à établir des filières locales (telles que la combustion, la digestion anaérobique, les matériaux de construction et les plastiques) à partir de biomasse de miscanthus et de sorgho (graminées de type C4 robustes et à haut rendement), et à développer de nouvelles variétés dédiées et des systèmes de culture pour une production durable de matériel lignocellulosique.
Ces variétés et ces systèmes de culture combineront un rendement amélioré, une empreinte environnementale réduite et une composition de la matière première adaptée aux utilisations industrielles.
BFF emploie ainsi une approche multidisciplinaire innovante alliant la modélisation et la biologie des systèmes pour la caractérisation du design de l’architecture de la plante la plus adaptée à la production de biomasse.
UN PARTENARIAT ETENDU ET COMPLEMENTAIRE
Sous l’égide du Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) “Biotechnologies Vertes”, le projet BFF réunit 22 partenaires dont 10
laboratoires de recherche publics, 1 institut technique, 10 partenaires privés (PME et grands groupes) et 2 communautés d’agglomérations. Parmi les laboratoires de recherche on retrouve, l’Institut National de Recherche pour l’Alimentation, le Centre National de la Recherche Scientifique, le Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement et Genoplante-Valor.
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Phytorestore participe au volet industriel pour ouvrir à une valorisation socio-économique aux cotés de grandes entreprises françaises pour organiser la production de biomasse végétale du champ à l’usine.
BFF EN QUELQUES CHIFFRES
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Un investissement de 27,8 millions d’euros
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Une durée de 88 mois (soit 7 ans et 4 mois)
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Trois niveaux d’analyse : Sciences de la vie, Science des matériaux et des procédés de transformation, Analyse environnementale, sociale et économique des filières
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Deux espèces cibles : sorgho et miscanthus (sorgho : 4 100 croisements, 15 000 parcelles d’évaluation et 12 000 analyses de
composition de biomasse ; miscanthus : 6000 analyses de rendement et de composition de biomasse, 12 sites d'évaluation agronomique, dont la moitié sur terres marginales à vocation non-alimentaire, en régions Île-de-France et Centre.)
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Une espèce modèle : maïs
BFF bénéficie d’une subvention de l’Etat gérée par l’Agence nationale de la recherche au titre de la deuxième vague du programme Investissements d'Avenir, référence : ANR -11-BTBR-0006
DE LA FERME A LA PORTE DE L’USINE
CONTEXTE ET OBJECTIFS
Sur la base de la documentation et des entrevues avec des agriculteurs producteurs et des experts, l’établissement de la culture, la méthode de récolte, le stockage, la 1er transformation, et le transport sont des paramètres connus pour influer sur l'économie et l'empreinte écologique de la chaîne de production.
Phytorestore est responsable du lot de travail 2 : de la ferme à la porte de l’usine qui vise à :
- Référencer les principaux facteurs limitants pour la production de la biomasse de miscanthus et de sorgho.
- Valider dans des conditions agricoles et industrielles de production et de 1er transformation les améliorations apportées dans le cadre du projet
- Fournir des recommandations pour l'établissement de chaînes de production rentables et écologiquement viables de miscanthus et de sorgho pour les quatre utilisations travaillées dans le cadre du projet.
LE CHOIX DES ESPÈCES ÉTUDIÉES
La «région Ile-de-France» est retenue comme zone de tests pour la production de miscanthus. Elle est représentative des conditions de culture agricole du centre-nord français, et a de superficies importantes de «terres marginales» (estimation: 30 000 ha) ainsi que de nombreux industriels utilisateurs potentiels.
Phytorestore participe à ce projet de recherche appliquée en étudiant deux espèces de miscanthus : miscanthus x giganteus et miscanthus sinensis, afin de proposer un contrôle de la croissance des organes des plantes et de l’accumulation de biomasse dans les cellules des organes. L’objectif étant de parvenir à l’architecture optimale des plantes générant un maximum de biomasse.
Miscanthus x giganteus
Miscanthus sinensis
LA CONCEPTION DES PILOTES
Phytorestore a participé au réseau d’essais pour caractériser et comparer l’évolution temporelle des rendements des plantes sélectionnées.
Ce réseau d’essais vise également à comprendre les différences de rendements observées en mobilisant les composants du rendement mais aussi les indicateurs de potentiels facteurs limitants. Une évaluation est faite chaque année de récolte.
Une fois récolté, le miscanthus est conditionné en vrac ou sous forme de briquettes puis mélangé à du bois pour servir de combustible pour la chaufferie de Montereau. La quantité de miscanthus dans le mélange varie de 10% à 20%.
La cendre et la fumée sont analysées afin de trouver le meilleur rendement.
RESULTATS
Les résultats montrent que miscanthus x giganteus obtient en moyenne de meilleurs rendements, mais plus variables que miscanthus sinensis. Le stock de carbone dans le sol a augmenté de façon significative pour les deux espèces entre 2014 et 2019 sur l’horizon 0 – 5 cm (de 0,24 t C/ha/an).
Le mode d’implantation à partir de plants repiqués donne des résultats de production concluant pour les deux espèces.
Les résultats des analyses de cendre et de fumée ses ont montrés favorables à l’utilisation du miscanthus comme combustible.
PHOTOS ILLUSTRANT LES STADES PHENOLOGIQUES DU MISCANTHUS
Bourgeons
Débourrement des bourgeons
1ère feuille pointante
2ème feuille pointante
3ème feuille pointante
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Epiaison
Le projet BFF a conduit à la poursuite de divers travaux sur la valorisation énergétique du miscanthus.
VALORISATION DESCENDRES DE MISCANTHUS ISSUES D’UNE CHAUDIERE BIOMASSE
LA CHAUDIÈRE A MISCANTHUS
La culture de Miscanthus est principalement utilisée pour la production d’énergie via la combustion. En effet, permettant de fixer la pollution dans le sol, le miscanthus possède de nombreux usages : paillis horticole, litières pour animaux mais aussi chauffage.
Phytorestore a ainsi installé une chaudière expérimentale sur la bioferme fonctionnant uniquement à la biomasse végétale de type roseaux comme le miscanthus.
Permettant d’être autonome en termes de chauffage, et de se retirer du fioul pour passer à la biomasse. La chaudière biomasse permet en effet, de diviser par 14 la production de CO2 d’origine fossile par rapport au fioul.
Cette installation bénéficie des aides régionales et européennes. Elle est en partie financée par Leader Sud 77, dispositif dont la mission est de soutenir financièrement des projets pilotes en milieu rural grâce à des fonds européens.
Cendres de Miscanthus
Schéma de la chaudière à Miscanthus
Le miscanthus produit dans la Bioferme Phytorestore est entreposé dans un silo qui alimente en continu la chaudière.
Brulé, celui-ci chauffe l’eau destinée aux raidateurs hydrauliques de 3000m2 de bureaux.
LA REVALORISATION DES CENDRES ISSUES DE LA CHAUDIÈRE A MISCANTHUS
La production d’énergie issue d’une chaudière biomasse, conduit à la formation d’un déchet : la cendre.
En raison de ses teneurs en phosphore, potassium et autres nutriments et de ses propriétés neutralisantes, elle pourrait être valorisée agronomiquement.
S’inscrivant dans le projet de recherche Biomass For the Future, l’évaluation de la durabilité agro-environnementale de la filière thermique du Miscanthus a notamment été réalisée dans le cadre de la thèse doctorale de Claire Brami, en contrat CIFFRE chez Phytorestore, présentée et soutenue à Agrocampus Ouest Rennes, en 2020.
Intitulée, “Les enjeux de la filière thermique du Miscanthus : évaluation de l’effet d’une culture de Miscanthus × giganteus et de la valorisation agronomique de ses cendres, sur la qualité du sol”, elle met au coeur de son étude la qualité des sols avec une importance particulière donnée aux communauté lombriciennes.
Schéma des sujets d’étude de la thèse de Claire Brami, doctorante chez Phytorestore.