Programme Régix - Mobiliser les co-produits et résidus de culture à des fins énergétiques

La fin de l’ère du pétrole bon marché et la lutte contre le réchauffement global encouragent la recherche de nouvelles sources d’énergie renouvelables et moins émettrices de gaz à effet de serre. Les biomasses agricoles et forestières constituent une alternative sérieusement étudiée. Cette biomasse végétale peut être valorisée sous forme de combustibles ou de carburants sans impact sur l’effet de serre. En effet, le CO₂ dégagé lors de la combustion de la matière première, a été absorbé quelques mois plus tôt par la plante au cours de sa croissance.

Le potentiel de biomasse de la France est élevé. Parmi les gisements disponibles pour la production de biomasse figurent les co-produits et  résidus des cultures. Ces co-produits et résidus sont le plus souvent restitués au sol et participent ainsi à l’alimentation du sol en  matières organiques. C’est d’autant plus nécessaire  en système céréalier qui n’utilise  pas d’effluents d’élevage. La question est donc de savoir quel taux de prélèvement des co-produits et résidus de culture est possible et n’impact pas les fonctionnalités du sol assurées par les matières organiques.

Les matières organiques sont à la base de plusieurs fonctions essentielles des sols

Les matières organiques du sol, jouent un rôle agronomique de premier plan. Leur minéralisation génère des éléments minéraux qui deviennent alors disponibles pour les cultures. Un sol bien pourvu en matières organiques sera également plus stable. En effet, elles favorisent la formation d’agrégats du sol et les lient entre elles. Le sol est alors mieux aéré et moins sensible aux agents de dégradation tels que la pluie ou le vent. Les matières organiques améliorent également le statut hydrique des sols en favorisant l’infiltration de l’eau et en augmentant la capacité du sol à la stocker.

Les matières organiques présentent également des avantages sur le plan environnemental en limitant les phénomènes d’érosion et en stockant du carbone dans le sol. Ce dernier aspect constitue un levier d’action efficace pour limiter les flux de carbone vers l’atmosphère (CO₂) responsables du réchauffement global de la Terre.

Les sources de matières organiques pour le sol proviennent en premier lieu de la restitution des cultures ou des couverts végétaux au sol. Il est possible également de réaliser des apports exogènes tels que le fumier ou le compost. Il existe plusieurs modèles permettant de simuler l’évolution des stocks de carbone dans les sols agricoles. Plus ou moins complexes, ces modèles ne rendent qu’imparfaitement compte de l’impact des différentes pratiques culturales (enfouissement des pailles, labour,…) sur les différentes fractions de la matière organique.

Les sols en grandes cultures et viticulture présentent les plus faibles taux de matières organiques

Les disparités dans les stocks de matières organiques des sols s’expliquent par les différences d’occupation et de situations pédoclimatiques. Selon une étude de l’INRA en 2002, les stocks les plus faibles sont observés en Languedoc-Roussillon, région fortement viticole, caractérisé par un climat chaud et des sols peu épais, et les zones céréalières intensives telle que le Nord, la Beauce, la Chartraine, … A l’inverse, les sols les mieux pourvus en matières organiques se situent dans les régions d’élevage (Massif Central, Bretagne, zones montagneuses, …). Ces sols sont occupés généralement par des prairies permanentes ou forêts.

Les usages des sols ont une incidence très importante sur le stockage des matières organiques. Les vignes et vergers se caractérisent par des restitutions organiques très faibles. Les systèmes céréaliers ne disposent pas d’effluents d’élevage pour amender leur sol et la pratique régulière du labour dilue les matières organiques dans tout le profil ce qui tend à appauvrir l’horizon travaillé. Enfin, les prairies permanentes fournissent d’importantes quantités de matières organiques via le renouvellement de l’appareil racinaire à chaque coupe. De plus, les exploitations agricoles orientées vers l’élevage disposent des effluents d’élevage. Par conséquent, les sols de ces exploitations ne présentent jamais ou presque de déficit en matières organiques.

Le potentiel de pailles exportables varie selon le type de sol et le système de culture

Selon leur nature, les sols présentent une stabilité structurale plus ou moins importante. Ainsi les sols argilo-calcaires et les sols bruns caillouteux, sols bien pourvus en argile (40%) et en matières organiques (2,5 à 3%), et avec une forte pierrosité (supérieure à 20%) supportent bien des exportations répétées des résidus de culture. En revanche, les limons et limons sableux à basse teneur en MO et en argile présentent une faible stabilité structurale. L’apport régulier de matières organiques est alors indispensable pour maintenir un minimum de structure.

De ce constat se dégage un potentiel de paille exportable plus ou moins grand selon le type de sol considéré. Une étude a été menée par Marguerite WHITWHAM (CNRS, septembre 1999) ayant pour objectif de quantifier le potentiel de pailles de céréales mobilisables à des fins énergétiques, tenant compte du risque d’érosion des sols.  Le potentiel de pailles exportables est estimé à 4 million de tonnes, soit 1,59  million de tep /an (tep = tonne équivalent pétrole). Il existe différentes méthodologies pour appréhender au mieux le potentiel de biomasse disponible pour les usages énergétiques. Ces études intègrent, outre les marchés existants en biomasse (tel que la paille à destination des élevages), des évaluations des besoins en restitution de biomasse nécessaire pour répondre à des objectifs définis de statut organique des sols. Ces besoins varient selon les sols, et les systèmes de culture et d’exploitation, et sont évalués grâce à des modèles d’évolution des stocks de carbone organique dans le sol.

Compte tenu des besoins exprimés en biomasse pour des situations énergétiques, il est indispensable de progresser dans la définition partagée des situations pouvant faire l’objet de pratiques de prélèvements plus importants sans conséquences dommageables sur les composantes de la fertilité des sols. Ceci permettra d’aboutir sur une évaluation plus précise du potentiel de biomasse disponible mais également d’accompagner une modification éventuelle de la dynamique de retour au sol de la biomasse par des préconisations permettant d’en limiter l’impact.