Atténuation du changement climatique via le stockage de CARBOne issu des filières durables d’approvisionnement en BIOmasses pour la production de biocarburants avancés.
Acronyme : CARBOBIO (GRAINE 2023)
Programme : GRAINE (Phase 2) - Production, valorisation des biomasses et préservation des écosystèmes 
Mots-clés : Energie / Mobilité / Transport / Sols / Agriculture / Forêt
Contexte : L'épuisement des réserves de combustibles fossiles et la hausse des émissions de gaz à effet de serre ont fait des énergies renouvelables un élément clé de la politique de l'Union Européenne sur le développement durable. Dans le cadre des engagements pris au niveau communautaire pour atteindre les objectifs climatiques européens, et notamment la neutralité carbone à 2050, plusieurs règlements et directives impactant fortement à la fois le secteur des transports, de l’agriculture et le secteur des terres ont récemment été votés. Parmi eux on retrouve le règlement Fit for 55, avec ses 13 mesures contraignantes ainsi que son règlement sur la répartition de l’effort . On retrouve la Directive Énergies Renouvelables ( Directive (UE) 2023/2413 , dénommée REDIII) qui vise la réduction des émissions de CO2 des différents secteurs consommateurs d’énergies fossiles via le développement des énergies renouvelables. On retrouve également le règlement (UE)2023/839 permettant de fixer un objectif d’absorption nette de gaz à effet de serre résultant des activités liées à l’utilisation des terres, au changement d’affectation des terres et à la foresterie (UTCATF). A l’horizon 2050, la Stratégie Nationale Bas Carbone estime que le niveau de puits de carbone devra doubler par rapport à aujourd’hui « tout en développant la biomasse » nécessaire à la décarbonation des secteurs pour lesquels les combustibles fossiles sont difficilement substituables. Aujourd’hui de grands espoirs sont mis sur la production d'énergie à grande échelle à partir de matériel végétal. Dans le secteur des transports, les biocarburants, ou carburants produits à partir de biomasse, constituent la principale filière d’énergie renouvelable avec près de 10% d’incorporation dans le transport routier principalement. Les biocarburants d’origine agricole ont historiquement été développés en vue de se substituer aux carburants pétroliers et de réduire les émissions d’origine fossile du secteur. Pour gagner en performance environnementale et s’affranchir des concurrences avec l’alimentaire des nouvelles filières biocarburants avancés issus de biomasses d’origines diverses sont en cours de développement. Ainsi, aux horizons 2030 puis 2050, des objectifs ambitieux de développement des filières biocarburants avancés sont fixés pour défossiliser les transports peu électrifiables, comme notamment le transport aérien et le transport de marchandises de longue distance, maritime et routier. Pour accompagner ce futur développement, il convient de s’assurer que l’approvisionnement en biomasse respecte les critères de durabilité de la directive RED mais également contribue aux objectifs de réduction d’émissions de GES, préserve les ressources en eau et la qualité des sols, et sont en mesure de contribuer aux objectifs d’absorption de carbone via la préservation des réservoirs biogéniques, voire l’augmentation de leur capacité de stockage. Le projet CARBOBIO vise donc à anticiper les impacts sur la qualité des sols (via des indicateurs de flux de carbone, d’azote et d’eau) et sur l’atmosphère (via les émissions de GES et autres polluants atmosphériques) des différents systèmes de production/collecte de biomasses lignocellulosiques de nature agricole et forestière; ainsi que d’identifier les systèmes de production les plus adaptés aux territoires via une approche concertée. A la suite d’une analyse prospective de la demande en biocarburants aux échelles européenne et nationale, des cas d’études territoriaux (Normandie et Sud-Ouest) et leurs systèmes de production de biomasses lignocellulosiques, seront sélectionnés afin d’en mesurer les impacts potentiels via des modèles sols/plantes/atmosphère existants. Ces travaux de modélisation permettront de mener des actions de recherche en connaissances nouvelles sur les futurs systèmes de production. Ces travaux permettront d’identifier les itinéraires techniques les plus performants pour le développement des filières biocarburants avancés, tout en s’assurant du réalisme territorial de leur mise en œuvre grâce à un partenariat de recherche agronomique/ sylvicole/ énergétique et d’acteurs des territoires. La problématique traitée s’intègre directement avec les objectifs de développement des ENR biomasse dans les SCRAE de Normandie et en particulier de développement des cultures énergétiques et filières biocarburants de 2ème génération tels que mentionné dans le SCRAE de Haute Normandie. Elle s’intègre également directement avec le principal projet d’industrialisation de la filières éthanol lignocellulosique dans le sud-ouest de la France. Le projet CARBOBIO dispose ainsi d’une dimension pluridisciplinaire en coordonnant les travaux d’agronomes, de forestiers, d’énergéticiens et de modélisateurs permettant d’intégrer des indicateurs d’analyse multicritères (économiques, environnementaux, sociétaux) autour d’une même problématique. Il représente une avancée scientifique importante et visionnaire en prenant en compte les interactions environnementales physiques au niveau paysage et en s ‘appliquant au modèle de paysage rural et forestier futur.
Description : Le projet CARBOBIO (« Contribution à l’atténuation du changement climatique via le développement de solutions de stockage de CARBOne et d’approvisionnement durables en BIOmasses pour la production de biocarburants avancés ») s’inscrit dans le contexte général des politiques climatiques européennes et nationales visant à réduire les émissions de GES des différents secteurs émetteurs et de préserver , voire générer, des puits de carbone compensatoires. Dans ce contexte, CARBOBIO propose d’analyser les solutions permises par le développement de futures filières biocarburants lignocellulosiques, déjà identifiées pour leur potentiel de réduction des émissions du secteur transport. La problématique soulevée est ici d’accompagner leur développement en identifiants les ressources biomasses permettant de répondre aux multiples attentes en termes de disponibilité, de préservations des milieux, de rentabilité économique et d’ancrage territoriaux. Le projet se fixe alors un objectif global de fournir une analyse de la demande et de l’offre potentielle en ressources biomasses lignocellulosiques à destination des filières biocarburants, et des recommandations de pratiques tenant compte des critères de durabilités imposés par la réglementation et tenant compte des problématiques territoriales. Parmi ces dernières pourront être considérées (i) un objectif de préservation de l’intégrité des milieux (sols, eaux, air) potentiellement impactés par la production/collecte des ressources biomasses ; (ii) un objectif d’identification de potentiels service environnementaux rendus par la production/collecte des ressources biomasses ; (iii) un objectif d’appropriation/acceptabilité de ces ressources, pour la plupart nouvelles, par les producteurs et autres parties prenantes de la filière. Compte tenu du caractère particulièrement « territoire dépendant » de la problématique soulevée, CARBOBIO fait le choix de centrer son analyse sur deux territoires contrastés en termes de conditions pédo-climatiques, de patrimoine rural et sylvicole et de filières de valorisation des ressources : la Normandie et le Sud-Ouest. Pour mener à bien ce projet le consortium est composé d’IFP Energies nouvelles, institut de recherche de référence sur la R&I dans le domaine des biocarburants en France (coordinateur), d’INRAE, institut de recherche de référence sur la R&I dans la maîtrise des ressources biomasses agricoles et forestières en France (en mobilisant un laboratoire dédié aux biomasses agricoles et un autre dédié aux biomasses forestières), ainsi que deux acteurs territoriaux relatifs aux territoires d’étude retenus, à savoir la Chambre d’Agriculture de Normandie et la coopérative Euralis. Plusieurs autres expertises compléteront ce tour de table notamment via la sollicitation d’experts forestiers territoriaux et de nombreuses autres catégories d’acteurs territoriaux pour l’analyse de l’ancrage des filières. Le travail s’étendra sur 3 ans et sera organisé en 3 lots scientifiques et 1 lot de coordination/dissémination. Le 1er lot proposera une analyse prospective du marché biocarburants et des demandes en biomasses aux échelles Europe, France et territoires. Le 2ème lot intégrera des diagnostics territoriaux et modélisations d’impacts sur les sols, l’eau et l’atmosphère des potentielles ressources biomasses candidates aux horizons 2030 et 2050 sur chacun des territoires d’étude. Des scénarios d’approvisionnement éclaireront sur le potentiel de ces derniers à alimenter un futur projet industriel. Enfin le lot 3 analysera la faisabilité technico-socio-économique du déploiement des ressources identifiées comme environnementalement durables via une réflexion sur de futurs modèles économiques rétributifs et des actions de concertation. A l’issue de ce projet un éclairage sur l’adéquation offre/demande des filières biocarburants lignocellulosiques aux échelles Europe, France et territoires sera apporté. De nouvelles connaissances sur les systèmes de production de biomasses énergie (pratiques culturales, impacts sur l’environnement, contribution à des services environnementaux, adaptations aux territoires et au changement climatique) seront produites. Des recommandations pour levers d’éventuels verrous d’accès à ces ressources seront proposées. Un projet qui fera de ces résultats des éléments nécessaires aux décideurs, porteurs de projets et acteurs des territoires pour accompagner le développement de ces nouvelles filières.
Objectifs et résultats attendus : Les filières biocarburants lignocellulosiques ont à partir des années 2010 en France fait l’objet d’importants programmes de recherche et de démonstration (Futurol, BioTfueL, Gaya, ...) en vue de lever les verrous technologiques des procédés de production. Nous sommes aujourd’hui à l’aube de l’émergence des premiers projets industriels de ces technologies, les verrous associés à l’approvisionnement en ressources biomasses de ces futurs projets doivent donc maintenant être levés. En terme de pilotage de filière il apparaît important de disposer d’une analyse fine et spatialisée de l’adéquation entre la demande en biocarburants avancés et l’offre potentielle en capacité industrielle et en ressources biomasses aux niveaux européen, français et territorial. C’est ce que propose d’analyser le lot 1 du projet CARBOBIO. Cependant la France est dotée d’une importante diversité climatique, pédologique, géologique et en ressources naturelles telles que la biomasse, qui caractérisent les spécificités de nos régions. L’analyse des potentiels de déploiement des ressources biomasses et de leurs impacts en France est donc très territoire dépendante. C’est pourquoi dans CARBOBIO il a été choisi de travailler sur l’analyse de ce potentiel à l’échelle de deux territoires d’étude contrastés en terme de climat, de sols, d’occupation du territoire et de filières de valorisation existantes des ressources, en vue d’explorer un large champs de ressources candidates et d’impacts potentiels. Les diagnostics et analyses d’impacts menés dans ce projet visent ainsi à : Identifier le champs des possibles en terme de ressources biomasses candidates tenant compte de contraintes géophysiques, culturelles et de concurrences d’usages mais aussi à différents horizons de temps, court et plus long terme, afin d’ouvrir l’analyse à un panel potentiellement large d’espèces et de pratiques. Anticiper les impacts environnementaux du déploiement de ces ressources dans un contexte territorial de référence donné et à différents pas de temps afin d’améliorer les modèles et la littérature en connaissances nouvelles sur des espèces et/ou systèmes de production non encore explorés. Être en mesure d’identifier les ressources considérées comme durables, a minima ne dégradant pas les sols, l’eau et l’atmosphère en regard d’une situation de référence actuelle et identifiées comme éligibles aux règlements internationaux sur un territoire donné pour contribuer à l’approvisionnement de futures unités de production de biocarburant avancé. Mettre en évidence les systèmes de cultures candidats et pratiques culturales pouvant contribuer à l’atteinte de bénéfices climatiques (ex : puits de carbone) ou autres services environnementaux (ex ; préservation de ressources en eau, restauration de milieux dégradés), au delà de la seule substitution de sources d’énergies fossiles. Identifier les verrous et opportunités de déploiement de nouveaux système de culture dans ces territoires intégrant des indicateurs techniques, économiques et sociétaux afin de contribuer à développer le consentement à produire des exploitants agricoles et forestiers. In fine, pouvoir conclure sur le potentiel quantitatif et qualitatif des territoires d’étude à contribuer à l’approvisionnement en biomasse de ces nouvelles filières et apporter des recommandations pour lever les éventuels verrous permettant d’atteindre ou d’aller au delà de ce potentiel identifié, en vue d’alimenter les porteurs de projet et d’éclairer les décideurs. A l’issue du projets les principaux résultats attendus regroupent : Une évaluation prospective de la demande nationale en biocarburants avancés et des besoins en ressources biomasses lignocellulosiques induits, aux horizons 2030 et 2050 mettant en évidence le degré d’autonomie de l’Union Européenne et de la France dans l’atteinte de leurs objectifs et les stratégies d’implantation des futures unités de production en France. Pour chacun des 2 territoires d’étude (caractérisés par une filière biocarburant avancé et un territoire d’implantation) : La réalisation de diagnostics territoriaux de l’offre en ressources agricoles et forestières à vocation énergétique en distinguant l’offre actuelle et les différentes filières de valorisation, ainsi que l’offre envisageable (identification des différents type de ressources et chiffrage de surfaces d’implantation potentielles) aux horizons 2030 et 2050 L’évaluation des bilans d’émissions/absorption de carbone, azote et eau d’un jeu de « ressources » biomasses lignocellulosiques (caractérisées par une espèce ou essence, la portion de plante valorisée, un système de production ainsi qu’un type de surface mobilisé) potentiellement adapté au territoire, permettant d’aboutir sur une liste de « ressources » considérées comme environnementalement durables et potentiellement candidates pour un futur plan d’approvisionnement Un éclairage sur le chiffrage de l’offre en ressources biomasses environnementalement durables des territoires étudiés et des recommandation de pratiques culturales (intrants, retour au sol, fréquence de prélèvement, date de récolte, irrigation, etc.) alliant productivité attendue et préservation des sols, de l’eau et de l’atmosphère. L’identification et, lorsque cela est rendu possible par la modélisation, le chiffrage de bénéfices environnementaux potentiellement labélisables induits par les systèmes de cultures candidats (ex : stockage de carbone) L’évaluation d’impacts environnementaux sur le cycle de vie des filières biocarburants intégrant des catégories de biomasses innovantes et/ou intégrant d’éventuels « crédits environnementaux ». Analyse socio-économique des conditions d’acceptabilité du déploiement des « ressources » candidates notamment via l’identification de nouveaux modèles économiques (crédits, incitations filières…) pour aider à rentabiliser le recours à de nouveaux moyens de production Sur cette base, complétée d’une approche de concertation technico-socio-économique avec les acteurs territoriaux, sélection des « ressources » les plus adaptées au territoire d’étude (sur l’ensemble des plans environnemental, économique, social et réglementaire analysés) et recommandations d’actions pour lever d’éventuels verrous qui pourraient freiner leur déploiement.
Bénéficiaire : INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE POUR L'AGRICULTURE L'ALIMENTATION ET L'ENVIRONNEMENT
Localisation : Villenave-d'Ornon, Nouvelle-Aquitaine, FRANCE
Début : 02/01/2025 — Durée : 36 mois
Budget total : 513011.58 € — Aide ADEME : 337357.34 €
Statut : Suivi du projet