Énergie et environnement

Quelle pourrait être l'efficacité de Willow pour la production d'énergie à partir de la biomasse?

Quelle pourrait être l'efficacité de Willow pour la production d'énergie à partir de la biomasse?

Saule arbustif (Salix) [Source de l'image: Matt Lavin, Flickr]

La Pennsylvania State University (Penn State) s'est lancée dans un projet de recherche remarquable impliquant l'utilisation du saule arbustif pour la production d'énergie renouvelable à partir de la biomasse.

Le saule (Salix) fait partie de la famille des Salicacées, forte de 400 personnes, une espèce de plante qui aime l'eau avec des feuilles lancéolées (en forme de lance) avec une écorce qui était autrefois utilisée comme source d'aspirine. Les variétés à feuilles larges sont parfois appelées «Sallow» tandis que les variétés à feuilles étroites sont traditionnellement appelées «osier». Les saules poussent principalement dans les régions tempérées du monde sur des sols humides. Des recherches sur l'utilisation du saule sont en cours dans diverses régions des États-Unis depuis quelques années, en particulier à l'Université Cornell où un projet est en cours depuis 1998.

La première récolte de saules de Penn State a été récoltée sur une parcelle de démonstration de 34 acres pendant l'hiver par le College of Agricultural Sciences de l'université. Il fait partie d'un programme quinquennal plus vaste appelé NEWBio, qui vise à étudier et à promouvoir la production durable de biomasse ligneuse et d'herbes de saison chaude pour la production d'énergie. Le plan général est de récolter le saule de la parcelle à des intervalles de trois ans.

NEWBio est en fait un consortium régional dirigé par Penn State lui-même avec un financement du Département américain de l'agriculture, l'Institut national de l'alimentation et de l'agriculture. Le projet n'est que l'un des sept projets régionaux à travers les États-Unis et il rassemble un éventail d'experts, y compris des phytotechniciens, des ingénieurs agricoles et biologiques, des spécialistes de la sécurité et de la santé agricoles, des agronomes, des économistes agricoles et forestiers, des sociologues ruraux, de la chaîne d'approvisionnement et experts en développement des affaires et éducateurs en vulgarisation.

Les autres membres du consortium sont Cornell University, SUNY College of Environmental Science and Forestry, West Virginia University, Delaware State University, Ohio State University, Rutgers University, Eastern Regional Research Center de l'USDA et le Oak Ridge National Laboratory du Département américain de l'énergie. Laboratoire national de l'Idaho.

Récolte de saules arbustifs sur le site Rockview de Penn State [Source de l'image: État de Penn, Flickr]

"C'est un excellent site pour étudier les impacts sur la qualité des sols et de l'eau, la biodiversité, les émissions de dioxyde de carbone évitées et le potentiel de croissance d'une bioéconomie régionale", a déclaré Armen Kemanian, professeur agrégé de systèmes de production et de modélisation au Département des plantes Science, en parlant à Penn State News. «Les étudiants de notre université visitent le site et ont une vue directe et rapprochée de cette nouvelle culture pour la région.»

La première récolte de saule arbustif était planté en 2012 et Penn State espère l'utiliser à la fois comme source d'énergie renouvelable et comme plate-forme de recherche sur la durabilité. Selon Kemanian, la grande chose à propos du saule arbustif, qui est une plante ligneuse vivace, est qu'il aime être coupé, produisant ensuite une repousse vigoureuse qui peut être récoltée en continu simplement en coupant à plusieurs reprises la récolte. De plus, comme il s'agit d'une plante vivace, le saule arbustif a tendance à établir un système racinaire solide qui stabilise le sol et stocke des quantités substantielles de carbone. D'autres cultures produisant un effet similaire comprennent le panic raide et le miscanthus et ces plantes sont également étudiées dans d'autres sites dans le nord-est des États-Unis. Avec le saule arbustif, ces plantes ne nécessitent pas beaucoup d'engrais et peuvent également améliorer la qualité de l'eau des ruisseaux, des rivières et des estuaires. C’est la raison pour laquelle l’augmentation de la quantité de végétation pérenne est devenue un élément essentiel de la stratégie de qualité de l’eau de la Pennsylvanie. Essentiellement, ces cultures ont un double objectif: elles maintiennent la production de la terre tout en protégeant la qualité de l'eau.

Le saule arbustif ne nécessite qu'un tiers de l'engrais azoté généralement administré à une culture de maïs tout en produisant la même quantité de biomasse. Lorsque les plantes récoltées sont brûlées sous forme de copeaux de bois ou de biocarburant liquide, le dioxyde de carbone émis dans l'atmosphère est à nouveau absorbé lorsque les plantes repoussent.

À Penn State, l'associé de recherche Felipe Montes a installé un certain nombre de capteurs qui mesurent le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau. Cela fournira à son tour des informations sur le potentiel de croissance de la culture, qui est extrêmement efficace en ce qui concerne la conversion de la lumière du soleil et des nutriments en matières premières bioénergétiques car le saule arbustif est l'une des premières plantes à produire des feuilles au printemps tout en mourant tardivement. à l'automne, lui donnant ainsi une très longue période de croissance.

«Nous estimons que nous pouvons récolter 20 à 30 unités d'énergie par unité d'énergie fossile investie dans la production de la culture, conduisant à un carburant à très faible empreinte carbone», a déclaré M. Montes. «Le fait que cette biomasse puisse être convertie en combustible liquide est l'un des principaux avantages du saule arbustif et d'autres cultures issues de la biomasse. Les carburants liquides à faible teneur en carbone sont particulièrement importants pour le transport longue distance, le transport maritime et l'aviation, où les véhicules électriques ne sont pas pratiques. »

Récolte de balles de biomasse de saule, Guelph, Canada [Source de l'image: Centre national d'agroforesterie, Flickr]

NEWBio, le chef de projet Tom Richard, professeur de génie agricole et biologique et directeur des Penn State Institutes of Energy and the Environment, estime que l'énergie de la biomasse pourrait vraiment aider à promouvoir la durabilité rurale dans le Nord-Est car les cultures énergétiques pérennes sont très bien adaptées à la région . Ils pourraient très bien devenir un élément important du développement économique futur, si la récolte, le transport et le stockage de la récolte à grande échelle peuvent être réalisés de manière économique.

L'objectif ultime serait de produire de l'éthanol cellulosique qui pourrait ensuite être utilisé comme carburant dans les automobiles. Il pourrait également être utilisé pour le chauffage et d'autres applications d'énergie renouvelable. Étant donné que le saule arbustif peut pousser sur des sols plus pauvres, il n’est pas en concurrence avec les cultures vivrières, et cela signifie que le maïs peut être utilisé uniquement pour la nourriture plutôt que pour la nourriture et les biocarburants.

Le saule arbustif peut convenir à une variété d'autres utilisations en plus de la production de biomasse. Par exemple, un projet au Minnesota étudie son potentiel en tant que «clôture à neige» vivante pour garder les routes dégagées de la poudrerie et de la dérive. Une étude récente menée par le ministère des Transports du Minnesota a révélé que le saule arbustif présente des avantages importants par rapport à d'autres cultures telles que le cornouiller et la canneberge, qui peuvent prendre cinq à vingt ans pour s'établir, contre seulement deux pour le saule arbustif. Une évaluation plus approfondie de la culture à cette fin est prévue pour 2017, date à laquelle elle sera plantée le long d'un nouveau chantier de construction sur la route 60 entre Windom et Mountain Lake.

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