Greenhouse gas emissions of biofuels, improving life cycle assessments by taking into account local production factors

Bessou Cécile. 2009. Greenhouse gas emissions of biofuels, improving life cycle assessments by taking into account local production factors. Paris : AgroParisTech, 242 p. Thesis Ph. D. : Agronomy and Environment : AgroParisTech

Titre français : Emissions de gaz à effet de serre des biocarburants. Amélioration des analyses de cycle de vie par la prise en compte des facteurs de production locaux

Résumé : Les biocarburants sont produits à partir de biomasse qui peut être renouvelée à des échelles de temps beaucoup plus courtes que les carburants fossiles; ils sont ainsi une source secondaire d'énergie renouvelable. Parmi les énergies renouvelables, l'accent politique a notamment été porté sur l'utilisation des biocarburants dans les transports car ce domaine constitue l'une des sources majeures croissantes de gaz à effet de serre à l'échelle mondiale. Comparés aux carburants fossiles, les biocarburants émettent moins de gaz à effet de serre, à condition que les économies de COB2B grâce à la fixation photosynthétique des plantes ne soient pas enrayées par les émissions de gaz à effet de serre tout au long du cycle de vie du carburant. Une Analyse de Cycle de Vie (ACV) est donc nécessaire pour comptabiliser l'ensemble des émissions depuis la production jusqu'à la combustion du biocarburant. Cependant les facteurs d'émissions utilisés dans les ACVs ne permettent d'obtenir que des estimations moyennes des émissions ne prenant en compte aucune spécificité locale. Il est pourtant crucial d'estimer avec plus de précision les émissions agricoles et notamment celles de NB2BO. En effet ce gaz a un pouvoir de réchauffement 298 fois supérieur à celui du COB 2B et l'agriculture est la principale source de NB 2BO anthropique. Notre compréhension du déterminisme de ces émissions au champ reste cependant limitée, notamment concernant les impacts du changement de structure du sol sur ces émissions. Dans un premier temps, notre objectif fut d'approfondir notre connaissance des effets du tassement du sol sur la dynamique des émissions de NB2BO et de mieux caractériser ces effets en combinant expérimentation au champ et modélisation. À l'aide de chambres automatiques en Picardie sur des parcelles tassées et non tassées de betterave, nous avons mesuré en 2007-2008 des émissions cumulées de 944-977 g N-NB2BO haP-1P en non tassé et de 1,448- 1,382 g N-NB 2BO haP-1P en tassé. Les émissions plus importantes dans les parcelles tassées furent liées en grande partie à des conditions anoxiques propices à la dénitrification. Ces émissions ne varièrent que peu d'une année sur l'autre malgré des doses d'engrais azoté très différentes (100 et 150 kg N haP-1P). Nous avons modifié le modèle d'émissions de NB2BO (NOE Hénault et al., 2005) grâce à des données publiées pour mieux simuler la nitrification et tenir compte des variations des fractions de NB2BO sur les produits totaux de la dénitrification et de la nitrification en fonction des teneurs en eau et nitrates du sol. D'autre part le modèle modifié (NOE2) permit de simuler l'influence des facteurs locaux pedo climatiques et la distribution de l'engrais selon une discrétisation fine dans le profil vertical du sol (1 cm). Malgré une amélioration par rapport à NOE dans la prédiction du taux de nitrification et des flux après l'apport d'engrais, NOE2 sous-estima les émissions totales. La sévère sous-estimation des pics d'émission en été a illustré que les cycles sec-humides du sol peuvent entraîner de fortes émissions dont le déterminisme doit encore être élucidé et modélisé. Dans un deuxième temps, nous avons alors utilisé un modèle d'agro-écosystème (CERES-EGC) couplé à NOE2 pour produire les données d'inventaire locales pour nos ACV comparées d'éthanol de betterave et de Miscanthus. Les ACVs indiquent que l'éthanol de Miscanthus produit en Picardie entraîne potentiellement beaucoup moins d'impacts sur l'environnement comparé à celui de betterave. Comparés à l'essence, l'éthanol de Miscanthus permettrait une réduction de gaz à effet de serre de 82-85% par MJ, celui de betterave une réduction de 28-42% par MJ. Ce dernier éventail de réduction illustre combien les résultats de l'ACV s'avérèrent sensibles aux variations des facteurs de production locaux. Ce fut aussi déterminant pour les catégories d'impact acidification ou eutrophication, auxquelles les émissions au champ contribuent pour une grande part. L'iden

Mots-clés Agrovoc : biocarburant, gaz à effet de serre, énergie renouvelable, évaluation de l'impact sur l'environnement, changement climatique, sucre de betterave, Miscanthus, cycle du carbone, éthanol

Classification Agris : P06 - Sources d'énergie renouvelable
P05 - Ressources énergétiques et leur gestion
P02 - Pollution

Champ stratégique Cirad : Axe 2 (2005-2013) - Biomasse énergie et sociétés du sud

Auteurs et affiliations

• Bessou Cécile ORCID: 0000-0001-6686-8468

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/555009/)

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