Biochar : un nouvel or noir favorable au climat ?

Le biochar est étroitement lié à notre utilisation de la biomasse. La biomasse (forêt, végétaux…)  absorbe du CO2 dans l’atmosphère grâce à la photosynthèse. Si on laisse la biomasse se dégrader, elle met naturellement son CO2 dans l’air, à l’état gazeux jusqu’à ce qu’une autre plante l’absorbe à nouveau. Pour empêcher le CO2 de retourner dans l'atmosphère, des technologies innovantes sont en cours d'expérimentation pour stabiliser ce gaz carbonique et prévenir son échappée vers l'atmosphère. Parmi ces avancées prometteuses, le biochar émerge comme une solution capable de jouer un rôle-clé. 

Qu'est-ce que le biochar ?

Le terme 'biochar' est l'abréviation de 'bio-charcoal'. Il est parfois désigné sous le nom d’« agrichar » et désigne un charbon d'origine végétale obtenu par pyrolyse de biomasse. Le biochar s’obtient à partir de résidus de bois (résidus naturels ou industriels provenant de l'entretien des forêts, de l'agriculture ou de l'industrie du bois, comme l'écorce, le bois de récolte ou la paille) ou de résidus de cultures sèches (comme les coques de grains de café par exemple). Ces résidus sont chauffés à environ 500 degrés, en l’absence d’oxygène, afin d’éviter leur combustion qui les réduirait en cendres. Le résultat obtenu est un produit similaire au charbon de bois, mais avec des caractéristiques qui le rendent unique et précieux.

La magie du carbone stable 

Ce qui rend le biochar si extraordinaire, c'est sa capacité à stocker le carbone de manière stable sur de très longues périodes. En d'autres termes, il agit comme un piège à carbone, empêchant ainsi le dioxyde de carbone (CO2) d'entrer dans l'atmosphère et de contribuer au réchauffement climatique. C'est pourquoi il est souvent qualifié « d'or noir »  favorable au climat.

Les avantages environnementaux du biochar

• Séquestration du carbone : Le biochar ressemble à un charbon de bois formé de carbone organique persistant (c'est-à-dire très stable), qui appliqué au sol, permet d’y séquestrer davantage de carbone tout en améliorant les propriétés de fertilité du sol. La permanence dépend du type de sol et des températures de production du biochar, et varie de quelques décennies à plusieurs siècles.. Une tonne de biochar permet de séquestrer entre 1,3 et 3 tonnes équivalent de CO2 sur un horizon de plusieurs siècles, une variabilité liée à la nature de la ressource et au process mis en œuvre. Du fait de ses capacités et de sa stabilité, le biochar est ainsi considéré depuis 2018 comme un puissant puits de carbone, érigé par le GIEC en « Négative Emission Technologies », c’est à dire capable d’extraire durablement et irréversiblement le CO2 de l’atmosphère. La filière a en outre l’avantage de mobiliser des ressources locales et de valoriser ses produits localement.
• Amélioration de la fertilité du sol : Lorsqu'il est intégré dans les sols, le biochar présente la capacité d'améliorer leur structure, d'ajuster leur pH, d'accroître leur rétention d'eau, et d'augmenter leur capacité à retenir les nutriments essentiels. Ces améliorations favorisent de manière significative la croissance des plantes, conduisant ainsi à une augmentation du rendement des cultures. De plus, cette action bénéfique du biochar s'étend au-delà de la simple augmentation des récoltes : il contribue également à la réduction des émissions de gaz autres que le CO2 provenant du sol, renforce la résistance des plantes à la sécheresse, et agit comme une solution dont les bénéfices sont reconnus depuis l'Antiquité, en particulier dans la région amazonienne
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre : En complément de sa capacité de stockage du carbone, l'intégration du biochar dans l'agriculture contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre liées aux pratiques agricoles. Un exemple en est la diminution des émissions de méthane (CH4) provenant des sols, ce gaz à effet de serre étant potentiellement plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2).
• Diminution de la déforestation : L'utilisation de biochar peut réduire la pression sur les forêts en tant que source de combustible, car il peut être produit à partir de biomasse non forestière.

Applications du biochar

Les biochars offrent une gamme diversifiée d'applications qui contribuent à la durabilité environnementale, à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à l'amélioration de la qualité des sols, de l'eau et de l'air. Leur potentiel dans la lutte contre le changement climatique et la promotion d'une agriculture durable en fait un matériau précieux dans notre arsenal de solutions environnementales.  Voici quelques-unes des applications des biochars : 

• Amendement du sol : Il peut être mélangé avec le sol pour améliorer sa qualité et augmenter le rendement des cultures.
• Traitement des déchets organiques : Les biochars peuvent être utilisés dans le compostage des déchets organiques pour réduire les émissions de méthane, un gaz à effet de serre puissant.
• Filtration de l'eau : Les biochars sont efficaces pour éliminer les contaminants de l'eau, tels que les métaux lourds et les produits chimiques organiques, en agissant comme un  absorbant naturel.
• Dépollution des sols : Les biochars peuvent être utilisés pour détoxifier les sols contaminés par des métaux lourds, des hydrocarbures et d'autres polluants.
• Production d'énergie : Les biochars peuvent servir de combustible pour la production d'énergie, ce qui contribue à réduire l'utilisation de combustibles fossiles et les émissions de CO2. Par exemple, chez CarbonLoop, 3.000 tonnes de biomasse permettent de produire 4 gigawattheures d'électricité et 500 tonnes de biochar par an. Le système de production peut donc s'auto-alimenter et les gaz générés par la pyrolyse ne sont pas rejetés dans l'atmosphère.
• Amélioration de la qualité de l'air : Les biochars peuvent être utilisés pour piéger et éliminer les polluants atmosphériques améliorant ainsi la qualité de l'air.

Défis

• Estimation du potentiel, tenant compte de la disponibilité limitée de la biomasse et des incertitudes dues au manque d'essais à grande échelle de l'application de biochar sur des sols agricoles dans des conditions de terrain.
• Risques de conflits d’usage sur la ressource.
• Tous les sols ne sont pas aptes à recevoir du biochar. Il est par exemple très intéressant dans des sols tropicaux, très altérés, généralement acides qui ont perdu leurs nutriments et la faculté de les retenir. Il l’est en revanche beaucoup moins en zone tempérée dans des sols crayeux.
• Son coût de production élevé, mais le développement du marché des crédits carbone change la donne et laisse entrevoir une croissance exponentielle.

Les initiatives d'ENGIE dans le domaine des biochars :

Le Lab Crigen, un des centres de recherche du Groupe ENGIE,  a récemment lancé des essais prometteurs pour étudier l'utilisation des biochars issus des digestats de méthanisation. Ces biochars suscitent un grand intérêt en tant qu'approche innovante pour améliorer la fertilité des sols.  

Parallèlement, le Crigen explore également l'utilisation des biochars comme adsorbants pour capter les polluants atmosphériques tels que le sulfure d'hydrogène (H2S), un polluant  couramment émis lors de la combustion de la biomasse. Le Crigen  teste également ces mêmes biochars en tant que matériau accélérant (booster) pour optimiser la digestion anaérobie de divers substrats dans les bioréacteurs. Bien que ces initiatives prometteuses soient en cours, les résultats complets ne sont pas encore disponibles. Toutefois, ils témoignent de l'engagement d'ENGIE à explorer des solutions innovantes pour la durabilité environnementale et la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

La recherche sur les applications industrielles du biochar connaît, depuis quelques années, une croissance exponentielle boostée par le marché des crédits carbone. Il demeure essentiel de considérer le biochar comme une des solutions disponibles sans le considérer comme « la » solution magique.