Brevet FR2864831A1 — publié le 20050708

FABRICATION D'UN COMBUSTIBLE SOLIDE RESULTANT DU TRAITEMENT DE LA BIOMASSE VEGETALE DE TOUTES ORIGINES Nature de l'invention - Préambule La présente invention concerne un nouveau combustible solide, issu du traitement et de la valorisation de la biomasse végétale, toutes origines confondues, que sa provenance soit terrestre ou aquatique, d'origine urbaine, forestière, agroalimentaire ou industrielle. Sans aucun ajout chimique, composé de matières totalement végétales (matières ligneuses et fibreuses + matières pâteuses comme liant), l'invention sera diffusée sous le nom de Bois des Villes et se présente comme un produit résolument écologique, totalement respectueux de l'environnement, pratiquement inépuisable et générant donc une énergie renouvelable. Il a pour vocation de remplacer progressivement le charbon et le pétrole dans les applications thermiques industrielles, et est susceptible d'applications artisanales ou d'un usage particulier sans la moindre adaptation. D'une grande facilité de fabrication, demandant peu de matériel et ne requérant que des moyens techniques très courants et peu coûteux, le Bois des Villes a pour grande caractéristique de polluer très peu, tout en dégageant une énergie comparable à celle d'un bois de chauffage de très bonne qualité. II permet d'éviter la déforestation et autorise la mise en oeuvre de matières généralement laissées à l'abandon dans des décharges sauvages, mettant ainsi un terme à une forme très pernicieuse de pollution. Pourtant, en France, deux lois, qui découlent de la législation européenne, régissent le traitement des déchets: celle du 15 juillet 1975, complétée par celle du 13 juillet 1992. Ces lois obligent le producteur des déchets à les détruire. C'est le principe du pollueur payeur , l'élimination d'office aux frais du producteur pouvant être mise en oeuvre au besoin. Selon ces textes, tout déchet devrait être traité avant d'être admis dans une décharge. Le traitement peut consister soit dans le recyclage direct et immédiat des produits en vue de leur réintroduction dans le circuit économique, soit dans l'incinération, valorisée ou non par la cogénération (récupération de la chaleur, par exemple pour des opérations de chauffage urbain). Les textes légaux n'admettent dans la décharge ultime que le mâchefer indestructible qui résulte de l'incinération ou les déchets que l'on ne sait pas traiter. Dans les faits, la réalité est tout autre, car on dénombre, rien qu'en France, pas moins de 7.000 décharges sauvages auxquelles aucun traitement n'est accordé. Lorsqu'elle a cependant lieu, la succession de ces opérations conduit à de multiples transports et manutentions, qui interviennent à chaque phase du traitement et de l'élimination des déchets. Or, qui dit transport dit pollution. Dépolluer conduit donc ainsi, indirectement, à polluer... Le transport des déchets engendre l'émission de dioxyde de carbone (CO2), d'oxyde d'azote (Nox), de monoxyde de carbone (CO) et de composés organiques volatils (COV). En fait, le transport par camion des déchets de chantiers est responsable à lui seul de la moitié des émissions totales dues à l'activité des transports des déchets, le reste représentant le transport des déchets ménagers, de ceux des collectivités locales, des déchets industriels et des déchets agricoles. La distance moyenne que parcourent les déchets, tous moyens de transport confondus, est de 43 km, avec de fortes disparités selon les régions. Quand on sait qu'une benne à ordures consomme entre 60 et 80 litre de fuel aux 100 km, il s'indique tout naturellement que le Bois des Villes soit produit à mi-parcours entre les grandes concentrations humaines qui le génèrent et les utilisateurs potentiels (centrales thermiques, chaudières industrielles). D'un allumage très facile, il ne produit pas de poussières polluantes et donne une cendre de très haute qualité pour l'agriculture. En outre, il s'auto-comprime par forte rétraction de la matière au séchage, et se contente donc d'être moulé. Cette qualité majeure évite qu'on doive recourir à de coûteux moyens techniques consistant à chauffer et presser les matériaux pour leur mise en forme et pour obtenir la densité voulue. Nonobstant cette énorme facilité, le combustible, présenté sous forme de boulets gros ou petits, ou de bûches, ou encore de briquettes, acquiert la dureté du bois tant qu'on le conserve au sec. Très exactement comme le bois, une grosse bûche de Bois des Villes se consume en deux heures environ, sans jamais s'éteindre prématurément ni faire des éclats susceptibles de provoquer des incendies (cas de l'usage particulier), ce qui est une garantie de sécurité que les compagnies d'assurances apprécieront. Il s'adapte sans modification aucune à tous les systèmes de combustion initialement prévus pour le charbon ou pour le bois et peut être employé seul ou 10 mélangé au charbon ou au bois. Très peu coûteux à produire, il peut être fabriqué soit partout où des activités humaines se sont développées, car une grande concentration de biomasse végétale s'y trouve disponible, soit encore à proximité des utilisateurs (centrales thermiques, industries utilisatrices de vapeur, collectivités ayant besoin de chaleur, etc.), soit encore à mi-parcours entre les sources de biomasse et les utilisateurs, un peut partout et sous forme de petites unités judicieusement réparties et qui évitent un long transport de déchets dans les zones urbaines. Respect de l'environnement - lutte contre l'effet de serre La dynamique actuelle de tout Etat responsable, c'est la lutte contre le changement climatique. Le protocole de Kyoto, et le Plan National de Lutte contre le Changement Climatique et le Programme National d'Amélioration de l'Efficacité Energétique (PNAEE) qui l'ont suivi, le Livre Blanc sur les Energies Renouvelables de l'Union Européenne et plus encore la nouvelle directive européenne sur l'électricité d'origine renouvelable ont fait évoluer considérablement le contexte qui devrait encore se voir renforcé par les futures directives sur les biocarburants. L'accroissement de la concentration des gaz à effet de serre (vapeur d'eau, gaz carbonique, méthane, les CFC, l'oxyde d'azote, l'ozone) liés à l'activité humaine, fait craindre aujourd'hui une augmentation de la température dans les prochaines décennies. Depuis le début de l'ère industrielle, la teneur en gaz carbonique de l'atmosphère a déjà grimpé de 290 à 360 parties par millions par l'usage du charbon, du pétrole et du gaz. La mise en courbe des progrès de cette pollution fait dire aux scientifiques les plus prudents que la teneur totale calculée en équivalent gaz carbonique pourrait tripler d'ici l'an 2100, induisant des transformations majeures du climat et de la géographie planétaire (accélération du cycle hydrologique, montée du niveau des océans, inhabitabilité de nombreuses villes côtières). Comme le sommet de Rio en 1992 l'a clairement indiqué, les conséquences économiques, sociales et sanitaires seront importantes et très difficiles à gérer, surtout pour les pays pauvres qui disposeront de peu de moyens pour s'adapter à ces changements. Lors de la conférence de Kyoto, en 1997, certains Etats ont accepté des engagements quantitatifs juridiquement contraignants de réduction ou de limitation de leurs émissions de gaz à effets de serre sur la période 2008 - 2012. Mais sur les 165 pays signataires de cette dernière convention, seuls trente l'ont à ce jour enfin ratifiée. La virulence des débats à cette conférence s'explique par l'ampleur des enjeux économiques: 90 % de l'énergie mondiale est d'origine fossile et dégage du CO2. Les lobbies pétroliers et charbonniers combattent énergiquement toute tentative de limitation. En ce qui concerne la France, et sans pour autant être la panacée, les énergies renouvelables (EnR) représentent un des éléments qui permettront de satisfaire les engagements internationaux de réduction des émissions de gaz à effet de serre et qui offriront, à moyen terme, des alternatives stratégiques précieuses dans les choix énergétiques et pétrochimiques. Les hausses alarmantes du prix du pétrole mettent l'accent sur la sensibilité de l'ensemble des pays européens au prix de ce combustible dont les fluctuations ont le pouvoir redoutable de perturber de nombreux secteurs de l'activité économique. Très inquiétante, une étude de prospective à moyen terme réalisée pour la Commission européenne indique que la croissance de la demande énergétique aura pour conséquence une augmentation des importations de combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz). La dépendance énergétique européenne, qui se maintenait en dessous de 50 % dans les années 90, pourrait avoisiner les 213 en 2020. Une telle dépendance vis-à-vis des importations de combustibles fossiles fragiliserait sérieusement la sécurité d'approvisionnement énergétique à long terme pour tous les partenaires européens. Il est donc patent que les énergies fossiles, et principalement le pétrole, occupent une place trop importante dans nos sociétés. Le protocole de Kyoto prévoit que les pays développés signataires, dont la France, doivent combattre leurs émissions de gaz carbonique, pour les réduire de - 8 % à l'horizon 2010. Or, la croissance de la demande énergétique telle que prévue dans l'étude européenne précitée accroîtrait ces émissions de + 7 % en 2010 et de + 14 % en 2020! Nonobstant ces considérations édifiantes, il faut se garder de verser dans l'utopie, car il est douteux que les Etats puissent renoncer aisément au pétrole. Ainsi, en France, les déclarations d'intentions les plus vertueuses coexistent avec, par exemple, "la loi de finances 2000" dans laquelle les taxes sur le pétrole (TIPP et TVA) représentaient la quatrième ressource de l'Etat avec plus de 205 milliards de FF. Par une saine réaction, déjà, le bois-énergie est redevenu à la mode suite à la vague environnementale, surtout dans les pays du nord de l'Europe. En France, le retour au bois-énergie est encouragé notamment par des aides et un soutien de l'Etat et de certaines collectivités locales. Le bois est le combustible le plus ancien utilisé par l'homme. Aussi, aujourd'hui on redécouvre ses avantages: renouvelable, abondant, propre, réparti dans l'espace, presque neutre à l'égard de l'effet de serre... Mais en ce début de 21e siècle, il est jugé irresponsable de couper le bois à tort et à travers. Le poumon de la planète doit être protégé et, autant que faire se peut, reconstitué là où il a déjà été cruellement mis à mal. Comme chacun le sait de nos jours, la forêt connaît une terrible régression en Afrique et en Amérique du Sud. Le Bois des Villes , avec ses qualités égales à celles du bois, est tout indiqué pour prendre un relais qui devrait permettre, avec l'aide d'une bonne information généralisée, de mettre un terme à la déforestation partout où elle sévit. La biomasse d'origine végétale fabriquée sous le nom de Bois des Villes a comme composant principal la cellulose. Sa production peut-être fatale (sous produits ou déchets d'activités forestières, agricoles ou industrielles) ou dédiée (cultures spécialisées, taillis à courte rotation). En moyenne, la valorisation énergétique de la biomasse correspond à 0,4 tep/tonne. 1 m 3 de bûches de Bois des Villes séquestre environ 1 tonne de CO2. Le procédé de fabrication du Bois des Villes ne recourt pas à la pyrolyse (carbonisation à 85 % qui permet la transformation en charbon de bois par combustion incomplète). Les installations de pyrolyse, qu'elles soient artisanales ou industrielles, ne sont pas très performantes en ce qui concerne la carbonisation des déchets agricoles et agro-industriels. Seule la méthode semiindustrielle expérimentée par la société sénégalaise DELTA 2000 (spécialisée dans le décorticage du riz) donne des résultats acceptables dans l'obtention du charbon de biomasse. Toutefois, les résultats de la pyrolyse restent globalement décevants car: - la quantité de charbon de biomasse requise est de 20 à 30 % supérieure à celle du charbon de bois pour le même usage; - le charbon de biomasse dégage de la fumée lors de sa mise à feu; - il s'allume plus difficilement que le charbon de bois. - Qu'elle soit artisanale, semi-industrielle ou industrielle, la pyrolyse doit être rejetée en raison des fumées très polluantes qu'elle libère dans l'atmosphère et qui ne sont pratiquement jamais traitées. Le pouvoir calorifique du charbon de biomasse n'est pas supérieur à celui du Bois des Villes , la perte de 85 % du volume de combustible n'est dès lors pas justifiée. Le Bois des Villes est donc un combustible à haut pouvoir calorifique, très peu polluant, bon marché, inépuisable et dont les sources se trouvent réparties sur toute la planète. C'est aussi un produit "moral" car son appropriation égoïste par une grande puissance, ou sa destruction par un mouvement terroriste est impossible, vu la dispersion des matières absolument partout sur la planète et leur accessibilité à tous, à tout moment. Pourquoi créer le Bois des Villes dans les DOM ? En France et dans les DOM, l'adoption du Bois des Villes permettrait au pays de s'inscrire dans la logique de proposition de directive du Parlement européen et du Conseil relative à la promotion de l'électricité issue de sources d'énergies renouvelables. Celle-ci prévoit de doubler la part des énergies renouvelables dans les consommations énergétiques de l'union européenne à l'horizon 2010. Notons aussi que conformément à son statut de service public, EDF est tenu de respecter le principe de la péréquation tarifaire: l'électricité est donc facturée au même prix sur l'ensemble du territoire national. Conséquences: dans les départements français d'Outre-Mer (DOM), où elle est produite à partir de moyens classiques (groupes diesels), l'électricité coûte plus cher à produire qu'elle n'est facturée. La production de l'électricité y est donc un secteur chroniquement en perte. Vu que la consommation d'électricité a déjà été multipliée par 5 depuis 1975 dans les DOM, les chercheurs se tournent vers toutes les solutions énergétiques à leur disposition. Un développement privilégié du photovoltaïque et de l'éolien a donc été assuré dans les DOM: l'accord EDF-ADEME ainsi été mis en oeuvre à plus grande échelle dans ces départements qu'en métropole. L'éolien et le solaire présentent certes un réel attrait pour l'alimentation des sites isolés dans ces départements, mais leur mise en oeuvre se heurtera toujours à la particulière difficulté d'accès de certains sites isolés. Le relief très accidenté des îles volcaniques rend complexe et fort coûteuse, et parfois dangereuse la pose de lignes électriques capables de résister aux cyclones et autres tempêtes particulièrement violentes. Les réductions d'impôts très conséquentes dont bénéficient les DOM pour les investissements dans les énergies renouvelables améliorent grandement leur rentabilité, mais n'annulent pas les inconvénients précités. D'autre part, le taux élevé de chômage des DOM requiert l'implantation de projets générateurs d'emplois, mais également susceptibles de provoquer l'embauche de personnes très peu qualifiées, voire pas du tout. Le Bois des Villes est donc promoteur de l'égalité des chances. C'est l'impact social de ce nouveau combustible. Ce microcosme très attractif (fort besoin d'énergie + subventions élevées + chômeurs peu qualifiés) faisait des DOM des incubateurs parfaits pour le lancement du Bois des Villes . La facilité avec laquelle une fabrication peut être lancée, avec des machines peu coûteuses et un personnel non qualifié, en fait une solution incontournable pour la valorisation des déchets verts de toute nature dans les DOM. Enfin, le lancement d'un nouveau combustible issu du traitement de la biomasse végétale s'indique tout particulièrement dans les DOM en raison de l'existence des sucreries, grandes consommatrices de charbon, de fuel lourd et de bagasse. Jadis, il fallait 6 kg de bagasse pour produire 1 kWh. L'amélioration du rendement des génératrices permet aujourd'hui de produire 1 kWh avec à peine 2 kg de bagasse. Le Bois des Villes ayant le pouvoir calorifique du bois (c.à.d. supérieur à celui de la bagasse), il ne saurait décevoir les utilisateurs industriels de bagasse et de charbon, d'autant qu'il ne nécessite aucun aménagement des installations actuelles, ni au niveau des brûleurs, ni à celui des mécanismes d'alimentation. On peut se donner une idée de l'ampleur de l'énergie de proximité que représente la transformation de la biomasse végétale en Bois des Villes . Par exemple, en France métropolitaine, trois millions de tonnes de déchets agroalimentaires non valorisés attendent chaque année l'initiative qui les transformera. En attendant, l'autodestruction de cette biomasse par compostage libère du méthane dans l'atmosphère, tandis qu'une source d'énergie considérable et peu polluante est irrémédiablement perdue. En effet, si l'on ne considère que le cas de ces trois millions de tonnes de déchets agroalimentaires, d'une part, et qu'un kg de Bois des Villes permet de produire un strict minimum de 1 kWh, d'autre part leur transformation aurait pu produire 1,5 millions de tonnes de Bois des Villes , dont la combustion aurait permis de produire 750.000.000 kWh, autrement dit, 750 gWh (gigawatts-heures). A la lecture du présent brevet, on peut également se rendre compte que les sources d'approvisionnement du Bois des Villes ne se limitent certes pas au déchets alimentaires, puisqu'elles couvrent également les déchets forestiers, les déchets verts urbains, agricoles, industriels. C'est une source d'énergie d'une importance à peine concevable qui reste à traiter et dont le présent brevet postule la valorisation en énergie calorifique. Rappel des unités de mesure La consommation d'électricité se mesure en kilowatts-heures dont les multiples sont: Le mégawatt-heures (M) = I03(milliers de kilowatts-heures) Le gigawatt-heures (G) =106 (millions de kilowatts-heures) 20 Le terawatt-heures (T) = 109 (milliards de kilowatts-heures Adaptation du Bois des Villes à un usage industriel L'opportunité d'une augmentation du rôle de la biomasse dans la production d'électricité découle naturellement de plusieurs impératifs mondialement 25 ressentis: a) La nécessité d'intensifier la production de combustibles verts pour couvrir les besoins de la consommation française sans augmentation des émissions de CO2 (avec pour corollaire la suppression des émissions de souffre et de méthane); b) La possibilité de substituer la biomasse au charbon pour la production de pointe dans les centrales thermiques; c) La mise au point et le test de techniques utiles et leur exportation vers d'autres pays, notamment en voie de développement. - La production de bagasse étant limitée par celle de la canne à sucre, le Bois des Villes répond parfaitement à cette attente. Par ailleurs, la fermeture des charbonnages français (annoncée par les médias en octobre 2003) va inévitablement conduire la France à dépendre des importations de charbons (Etats-Unis, Pologne, etc.) et à subir le même type de diktat qu'avec les produits pétroliers quant aux fluctuations des prix d'achat. Le Bois des Villes peut donc contribuer à maintenir une relative indépendance énergétique de la France (et de tout autre Etat qui en développerait la production sur son territoire). En effet, la disparition du charbon français et l'introduction de charbons étrangers aux prix impossible à maîtriser risquerait de mettre en péril des investissements très importants consentis en France. La Bagasse étant un produit nettement plus sain que les énergies fossiles, le Bois des Villes n'en postule certes pas le remplacement. Au contraire, le challenge pour le Bois des Villes est plutôt de se substituer progressivement au charbon et au pétrole, en intervenant, à terme, comme combustible principal à leur place, dans le cadre de la cogénération. Pour l'instant, un tandem charbon 1 bagasse donne entière satisfaction à la centrale thermique du Moule (CTM) en Guadeloupe, la bagasse étant fournie par la sucrerie voisine Gardel pendant la saison de la canne à sucre, de février à mai. L'intérêt des industriels pour la valorisation énergétique de la biomasse peut s'évaluer, par exemple, au fait que la centrale du Moule est la propriété à 44 % de SIDEC, du groupe Charbonnages de France et à 35 % d'EDF, l'autre actionnaire étant Air Liquide, soit directement, soit par l'intermédiaire de l'une des ses filiales. La centrale comprend deux chaudières de 32 MW chacune, représentant un investissement total, à l'époque, de 700 millions FF. Les technologies utilisées sont très proches de celles déjà en service à l'lle de La Réunion, dans les centrales de Bois Rouge et du Gol, du même groupe SIDEC. Pour ces investisseurs, la naissance d'un produit susceptible de prendre la place du charbon dans le procédé de cocombustion, à un prix de revient proche de celui de la bagasse, est une opportunité à ne pas négliger. -11 - Une tonne de végétaux bruts de toute nature produit environ 450 à 500 kg de Bois des Villes (contre 320 kg de bagasse à partir d'une tonne de canne à sucre). En 2000, la production de la Centrale du Moule, à La Guadeloupe, mise sur le réseau s'est élevée à 415 GWh, dont 75 GWh produits à partir de la bagasse. La centrale du Moule fournit ainsi le tiers de l'électricité consommée en Guadeloupe et 70 % de l'électricité produite à partir de sources d'énergies renouvelables. Le maximum de production de CTM est estimé à 475 GWh. Un contrat de 35 ans garantit à CTM le rachat du courant produit, à un tarif fixé en 1996 à 45 cF l kWh pour les premiers 380 GWh et à 25 cF l kWh au-delà. 340 GWh (415 -75) sont donc produits à La Guadeloupe au moyen de charbon à basse teneur en soufre. Le remplacement progressif du charbon par un autre combustible vert que la bagasse représente donc un marché important dont l'objectif, rien que pour La Guadeloupe, n'est rien moins que la production de 81,93 % de l'électricité produite dans l'île. Mais l'utilisation de la bagasse, ressource gratuite pour CTM, est bien sûr économiquement rentable. Elle est également efficace sur le plan de la préservation de l'environnement. Il n'est pas inutile de rappeler, face à ce bilan, qu'une question très préoccupante se pose pour toutes les centrales qui utilisent la bagasse comme source énergétique: quel est l'avenir de la production de canne à sucre en Guadeloupe et à La Réunion ? Pour la biomasse, la situation est évidemment particulière à cause de la nécessité permanente, pour les producteurs d'électricité, de disposer de forts tonnages de bagasse. Mais ceux-ci sont issus des cultures de canne à sucre, laquelle a ses limites. Le marché de la bagasse, et, partant, celui de la production d'électricité dans ces deux régions, est étroitement dépendant du maintien ou de l'effondrement des cours mondiaux de la canne à sucre. Les convulsions qui agitèrent jadis ce secteur de l'économie empêchent de reléguer cette question au rang de préoccupations secondaires. Les objectifs industriels Concernant la production d'électricité, les engagements internationaux de la France ont pris récemment une forme extrêmement concrète: Elle devra, en 2010, produire 21 % de sa consommation d'électricité à partir d'énergies renouvelables contre 15 % aujourd'hui, avec une consommation d'électricité qui aura probablement augmenté entre temps de 10 à 15 %.. . La consommation française était en 2001 de 457 TWh/an. Suivant les prévisions du ministère de l'Industrie (Minefî) incluant un effort de maîtrise de la demande d'électricité de 30 TWh/an en 2010 (équivalent à la production de 4 tranches nucléaires!), la consommation brute annuelle sera en 2010 de 511 TWh. Cette prévision est basée sur une augmentation annuelle de 1,3 %. Consommation tendancielle en 2010: 511 TWh/an Part SER 21 À) (1) 107 TWh/an Part SER actuelle 74 TWh/an Nouvelle production SER 33 TWh/an (1) SER = électricité de sources renouvelables Une des préoccupations majeures des défenseurs de l'environnement réside dans le fait que la consommation française d'électricité augmentera d'au moins 60 TWh/an d'ici 2010 et que la tendance du marché pourrait être de fournir cette électricité supplémentaire à partir de turbines à gaz, recourant ainsi à une énergie dont le contenu en carbone est élevé, même si le gaz est souvent présenté, à tort, comme une énergie propre. Il y a donc un risque réel de voir le secteur électrique grever à nouveau fortement le bilan carbone de la France, réduisant d'autant les marges de manoeuvre sur le bâtiment, l'industrie ou les transports dans le cadre de la lutte contre la pollution de l'atmosphère. Pour les futurs industriels désireux de se lancer dans la production de Bois des Villes , il est intéressant de souligner que la loi française du 10 février 2000 a institué l'obligation d'achat de l'électricité renouvelable par EDF et les Distributeurs Non Nationalisés (DNN), pour des installations de moins de 12 MW. 2864831 -13- Dans le cadre de cette obligation, une tarification a été mise en place par Arrêté ministériel. Pour la cogénération et la biomasse, ces tarifs sont les suivants: ....................................................... ..........................................................................DT D: .........DTD: Filière Durée des contrats Fourchette des tarifs pour les nouvelles installations Cogénération 12 ans 6,1 à 9,15 cf/kWh environ en fonction du prix du gaz, de la durée de fonctionnement et de la puissance Biomasse 15 ans 4,9 c lkWh + prime d'efficacité énergétique comprise entre 0 et 1,2 c /kWh. NB: Prime d'efficacité énergétique valorisation complémentaire de l'énergie primaire par cogénération. Le niveau de prime dépend du rendement global (électricité + chaleur) de l'installation. La loi du 10 février 2000 prévoit, par ailleurs, la possibilité pour le Ministre chargé de l'énergie, de lancer des appels d'offres si les investissements prévus par la Programmation Pluriannuelle des Investissements ne sont pas réalisés spontanément pas les forces du marché. Cette disposition devrait concerner prochainement la cogénération à partir de biomasse, une filière pour laquelle le tarif n'est pas à une hauteur suffisante. Ces dispositions montrent à quel point il était opportun de se lancer dans la fabrication du Bois des Villes . Le Bois de Villles : une énergie pratiquement inépuisable et un marché au potentiel gigantesque Le Bois des Villes est une énergie constamment renouvelable. Dans la mesure où il est en grande partie le produit directe des activités humaines, il est lié à la croissance démographique, sa courbe de croissance suivant de près celle de la démographie. A ce titre il peut être considéré comme inépuisable et constitue une réelle alternative à la fois au bois et aux énergies fossiles. En Europe, si le Bois des Villes venait à remplacer peu à peu le bois-énergie, il deviendrait ipso facto la première énergie renouvelable avec 47,3 millions de tep (Tonne Equivalent Pétrole) soient 54% et arriverait juste devant l'hydraulique avec 32%, l'incinération avec 7%, la géothermie avec 3%, les biocarburants avec 2%, et enfin le solaire-éolien avec 2%. Avec 9,8 millions de tep (soit 40 millions de M3 par an dont 25 millionsde M3 d'origine forestière et 15 millions de sous-produits de l'industrie du bois et d'exploitations rurales), la France est le premier pays en Europe au niveau de la consommation de bois-énergie. Dans l'industrie (800.000 tep consommées pour 1000 chaufferies) et l'habitat collectif (9. 7 millions de tep consommées) la France se positionne première en Europe. Elle se positionne Sème dans l'utilisation de bois-énergie par les collectivités (120.000 tep consommées). Ainsi, en France, la consommation de bois-énergie représente 4% de la consommation énergétique globale. Le courant irréversible amorcé par les préoccupations environnementales conduira, inévitablement, à respecter infiniment plus le bois dès lors qu'il sera devenu sans excuse de le couper à des fins de chauffage domestique ou industriel, le Bois des Villes pouvant le remplacer très avantageusement. Les 9,8 millions de tep représentant actuellement la consommation de bois de chauffage en France donne une idée très précise de la part de marché visée par le Bois des Villes , sans préjudice des actions qui seront conduites, parallèlement, vers les utilisateurs de pétrole et de charbon. Il s'agit donc d'un marché gigantesque. Aspects environnementaux 4m3 de Bois des Villes permettent d'économiser 1 tep. La tonne de pétrole dont l'usage aura ainsi été évité aurait, durant sa combustion, libéré du CO2 dans l'atmosphère. La cendre très riche du Bois des Villes (potasse presque pure), une fois intégrée au sol des zones cultivées, stimulera la photosynthèse (consommatrice de CO2 pour fabriquer des sucres nécessaires à la croissance des végétaux, par oxydation des sucres lors de la respiration des plantes). La stimulation de la photosynthèse conduit les plantes à capturer nettement plus de CO2, ce qui fait dire aux biologistes que la photosynthèse convertit le gaz carbonique de l'air en biomasse qui respire. Par contre, du CO2 sera émis lors de la combustion du Bois des Villes . Cependant, si l'on fait le bilan global de ce qui a été évité (par abandon d'une énergie fossile), de ce qui a été capturé (par stimulation de la photosynthèse) et de ce qui a été libéré (lors de la combustion) comme CO2 dans ce cycle, on arrive à un bilan nul et à une totale neutralité pour l'atmosphère. Par contre, les énergies fossiles (pétrole, charbon, lignites) sont infiniment plus Polluantes. Elles contiennent un stock de carbone qui, incomplètement brûlé, engendre une hausse très nette du CO2 dans l'atmosphère. Par ses rejets de poussières et de cendres, mais surtout d'oxyde d'azote et d'oxyde de soufre, l'exploitation du charbon est devenue insoutenable, l'impact écologique négatif du charbon a rendu son exploitation définitivement indéfendable. En France, comme l'extraction du charbon devient de plus en plus onéreuse, EDF préfère investir dans les centrales au gaz, beaucoup moins coûteuses. Cette mesure se justifie également par l'arrêt progressif de la production de charbon français, déjà divisée par quatre au cours des vingt dernières années. L'impact positif du Bois des Villes va bien plus loin encore, car le procédé de fabrication permet d'intégrer des éléments tels que les arbres non utilisables dans les industries du meuble et de la construction, les branches résultant de l'élagage, les chutes et les copeaux de bois des ateliers de menuiserie et d'ébénisterie ou des scieries, les écorces, les bois de rebuts (p.e. après démontage des coffrages à béton), les sciures, les dosses, les palettes, etc. Or, si ces éléments ne sont pas recyclés, il finissent par pourrir sur place ou dans une décharge, en libérant cette fois du méthane dans l'atmosphère. Leur valorisation énergétique en Bois des Villes évite donc cette pollution grave. Aspects économiques Economiquement, le Bois des Villes est bien plus intéressant que les combustibles fossiles. Cependant, comme pour le chauffage au bois, ce sont les installations qui coûtent 1,5 fois plus cher. Néanmoins, des solutions de financement existent et ce jusqu'à hauteur de 50%. En France, I'ADEME est en charge de conseiller et de fixer le montant des subventions dans le cadre du programme bois-énergie 2000-2006. A la lecture de la législation y relative, rien ne semble devoir empêcher le recours à ces subventions pour une installation destinée à brûler du Bois des 10 Villes . En France, une réglementation spécifique est applicable aux chaufferies bois. Elle doit être prise en considération, puisque c'est ce type de chaufferie qui, sans la moindre adaptation, peut servir à brûler du Bois des Villes . La hauteur des cheminées est fixée par la loi, et elle est fonction de la puissance de l'installation. Par exemple, pour une chaudière de 10 à 15 Mw, la hauteur de la cheminée doit être supérieure ou égale à 19m. La vitesse d'éjection des gaz est aussi imposée par la loi; elle doit être supérieure ou égale à 6m/s pour la biomasse. L'installation d'une chaufferie bois/biomasse de puissance inférieure à 20MW est soumise à une simple déclaration; En revanche, l'installation d'une chaufferie de puissance supérieure à 20MW est soumise à autorisation préalable. COMPOSITION CHIMIQUE, COMBUSTION ET CENDRES Après séchage et disparition de toute son eau, le Bois des Villes est constitué d'une fraction organique et d'une fraction minérale. La fraction organique La fraction organique est, comme toute matière organique, constituée de 4 éléments essentiels: C (carbone) pour +/- 50%, H (hydrogène) pour +1- 6%, O (oxygène) pour +1- 43,7% et N (azote) pour + 1- 0,3%. Cette fraction est déterminante pour la combustion car elle confère au Bois des Villes une qualité énergétique totalement comparable à celle du bois, en faisant de lui un combustible performant. Comme le bois, le Bois des Villes est composé principalement de molécules du type C4H603. Mais il faut noter encore qu'en plus des 43,7 % d'oxygène compris dans sa fraction organique, le Bois des Villes piège une grande quantité d'oxygène au cours du processus de broyage, de mélange et de malaxage de ses éléments ligneux. Au séchage, l'eau du liant végétal est encore remplacée par une quantité supplémentaire d'oxygène, ce qui fait du Bois des Villes un combustible complètement saturé de comburant. C'est là une caractéristique essentielle qui confère au produit une partie de son caractère innovant. Sa richesse en oxygène fait qu'il nécessite beaucoup moins d'02 que les énergies fossiles lors de la combustion. Ce principe de la présence d'oxygène dans le combustible pour booster la combustion est comparable à celui du diester, une huile végétale (colza et tournesol) qui, ajoutée au gazole, lui apporte de l'oxygène, ce qui améliore la combustion et réduit les émissions de particules. Par ailleurs, le Bois des Villes ne contient quasi pas de soufre, ce qui le distingue particulièrement des énergies fossiles et en fait un produit très respectueux de l'environnement. Les cendres: La fraction minérale, ou cendres, peut se déterminer en laboratoire par incinération du combustible. Les cendres issues de la combustion sont constituées par les minéraux classiques, en tous points pareils à ceux que l'on trouve dans le bois. Cette fraction minérale est relativement riche en calcium, très riche en potassium (c'est en grande partie de la potasse presque pure) et présente des traces de magnésium, sodium, fer et silice. Le taux de cendres oscille entre 0.2% et 2% du poids de matières sèches, soit de meilleures performances que la Bagasse (un peu moins de 3 %) et surtout que le charbon (7 à 14 %). Comparé au charbon, le Bois des Villes donne donc en moyenne 10 fois moins de cendres. Le problème de leur évacuation sur les sites industriels se trouve donc réduit d'autant. Et comme il s'agit d'un d'un engrais d'excellente qualité, la revente de ces cendres aux agriculteurs contribuera à diminuer le prix d'achat du Bois des Villes pour les utilisateurs industriels. Le fait mérite d'être mentionné car en ce qui concerne le charbon, il en va tout autrement. Les cendres issues de la combustion du charbon se regroupent en trois grandes familles, les cendres silico-alumineuses (issues de la combustion de la houille dans des chaudières à charbon pulvérisé), les cendres cilico-calciques (produites par la combustion de la houille dans des chaudières à Lit Fluidisé Circulant) et tes cendres sulfo-calciques (issues de la combustion du charbon de Provence en chaudières à charbon pulvérisé). Une partie de ces cendres sont valorisées pour la fabrication du béton, pour la construction de routes ou de remblais et pour le remplissage de cavités. Une partie cependant ne trouve aucun usage. Le stockage d'une tonne d'une telle cendre coûte un Euro environ. Rien ne profite donc à l'agriculture et une partie coûte inutilement au lieu de rapporter. En outre, le stockage en plein air de ces cendres entraîne une pollution atmosphérique. L'eau évaporée: La qualité énergétique du Bois des Villes exige une absence totale d'eau. A l'origine, elle est en quantité très variable dans les matières broyées, vu que plusieurs centaines de composants peuvent être admis dans la fabrication, pour autant que l'origine soit végétale. Par exemple, pour les déchets de bois sec issus d'une 2ème transformation, la quantité d'eau est de l'ordre de 20% maximum. En revanche pour les connexes de scieries et les plaquettes forestières elle peut atteindre 40 à 50%. Dans les fruits et légumes, elle peut représenter jusqu'à 85, voire 90 %. C'est l'importante rétraction de matière au cours du séchage de substances très humides qui assure l'autocompactage du produit final qui ne nécessite, de ce fait, aucune compression, mais un simple moulage. Combustion: Le comburant est non seulement l'oxygène contenu dans l'air ambiant, mais aussi celui que les parties ligneuses contiennent et, enfin, celui que le procédé de fabrication permet de piéger dans la pâte, autour des parties ligneuses emprisonnées par le malaxage. Lors de la combustion, une grande quantité d'énergie est libérée. Le Bois des Villes chauffe aussi longtemps qu'une bûche de bois et dégage la même chaleur. Une briquette ou un boulet d'un poids oscillant entre 300 g et un kg a un temps de combustion de 2 heures environ. Contrairement au bois, dont la combustion est parfois incomplète et l'allumage occasionnellement laborieux, le Bois des Villes s'allume très aisément, ne fume pas et se consume toujours totalement, faisant de belles braises qui le rendent apte aux usages domestiques (chauffage domestique, barbecue). Vu la combustion pratiquement complète, les rejets de CO sont presque nuls: C4H6O3 + 402 = 4 C + 3 H2O; cette combustion quasi complète nécessite un excédant d'oxygène dont le Bois des Villes dispose, contrairement au bois naturel. De ce fait, une fraction de l'azote du bois et des autres produits ligneux contenus dans ce produit composite se combine avec l'oxygène pour former des NO(x). Cette réaction dégage une grande quantité de chaleur directement liée à la teneur en carbone et en hydrogène des parties ligneuses du mélange (maximum 40 % du mélange au moment du malaxage). COMPOSITION DU BOIS DES VILLES CATEGORIES Les produits utilisés se regroupent en trois catégories, celles-ci représentant l'aspect général des matières en cause après leur broyage ou leur concassage: a) Les matières fibreuses a) Les matières pâteuses b) Les matières ligneuses DETAILS DE CES CATEGORIES Les énonciations qui suivent ne sont pas limitatives et ne constituent que quelques exemples des immenses possibilités offertes par la biomasse d'origine végétale dans ce domaine: -20 - a) LES MATIERES FIBREUSES On peut les trouver dans de nombreuses plantes, sauvages ou cultivées. 1. Les plantes sauvages Chardons, orties, herbes (toutes les espèces), feuilles de roseau, feuilles de bambou, lianes (toutes), toutes les fleurs à hautes tiges comme par exemple les oeillets, les marguerites, ou dont les feuilles contiennent de longues fibres comme les iris, les nénuphars et toutes les plantes aquatiques sans distinction de genre, etc. , et toutes les plantes sauvages généralement quelconques dont les feuilles ou les racines ont une nature fibreuse (pailles, foin, hautes herbes, etc.). En règle générale, la quasi totalité des plantes sauvage dites mauvaises herbes sont de nature fibreuse. Elles conviennent donc parfaitement pour cette fabrication. Aucune plante sauvage fibreuse, même non énoncée ici, ne sera écartée de la fabrication. Tous les déchets verts résultant donc de l'entretien des talus et fossés, radiers, canaux d'irrigation, plans d'eau, parcs et jardins publics, bords des routes, terrains de sport, plantations, etc., conviennent, sans aucune restriction, les exemples cités ici ne l'étant qu'à titre d'indications. 2. Les plantes cultivées Fibres de noix de coco, déchets d'ananas, pelures de mangues, feuilles de poireaux, tiges de céleris, tiges de choux (toutes les espèces), tiges fanées de pommes de terre, feuilles de betteraves (toutes les espèces), etc., et toutes les plantes cultivées généralement quelconques dont les feuilles ou les racines ont une nature fibreuse, comme par exemple la totalité des légumes fibreux et des fleurs de toutes origines que l'on trouve chez les maraîchers et les fleuristes, dans les serres, les champs ou les pépinières. Aucune plante cultivée et fibreuse, même non énoncée ici, ne sera écartée de la fabrication, les exemples cités ici ne l'étant qu'à titre d'indications. b) LES MATIERES PATEUSES Il s'agit de l'aspect qu'auront les matières après un broyage fin. On les trouve -21 - dans 2 domaines 1. Le carton Tous les cartons d'emballage, sans distinction d'origine, de forme ou de consistance, plats ou ondulés, simples ou doubles, épais ou minces. 5 2. Les fruits, légumes et produits alimentaires, le terreau et le compost Tous les produits d'origine végétale généralement quelconque (fruits, légumes, préparations complexes), cuits (peu importe la méthode) ou crus, le marc de café, les déchets de thé, pâtes (toutes), pommes de terres, patates douces, racines et tubercules divers, salades diverses, frites, épluchures de tous les légumes et de tous les fruits et légumes et qui figurent, sans exclusion ni restriction, parmi les déchets verts des restaurants, cafés, snacks, camions-bars, hôtels, pâtisseries, boulangeries, confiseries, cantines, cuisines de collectivités (homes, cliniques et hôpitaux, écoles, garderies, prisons), friteries, terrains de culture vivrière, plantations, vignobles, brasseries, serres, champs, rebuts des fabrications industrielles alimentaires ou non, y compris les algues et les plantes aquatiques, les champignons, les mousses et lichens, etc. Dans ce groupe viennent donc la totalité des fruits, légumes et tous les produits de bouche généralement quelconques, sans exclusion ni restriction, susceptibles d'être réduits en pâte par broyage et sans considération pour leur degré de fraîcheur ou de moisissure. S'y intègre aussi le compost de feuilles mortes, quelle que soit leur provenance. Aucun fruit ou légume, aucun produit alimentaire artisanal ou industriel végétal susceptible d'être réduit à l'état de pâte, même non énoncé ici, ne sera écarté de la fabrication, les exemples cités ici ne l'étant qu'à titre d'indications. c) LES MATIERES LIGNEUSES Il s'agit de tous les produits qui ont la nature du bois, sans exclusion ni 30 restriction, et qui, après concassage, seront incorporés au produit final. Par exemple: Planches de bois provenant du démontage des coffrages à béton, palettes abandonnées, souches et bois mort, tailles de haies et d'arbustes, branches 22 - provenant de l'élagage d'arbres, caissettes en bois léger tels que les cageots à fruits ou destinés au transport des huîtres et des moules, la sciure de bois, les noyaux de fruits (issus du dénoyautage des fruits avant leur traitement en conserverie ou dans l'industrie confiturière, ou encore en confiserie, comme par exemple les noyaux de dattes, de pêches, de prunes, de cerises, d'abricots, de lychees, d'olives, de mangues), les bogues de fruits de tous pays et les coquilles de noix de toutes espèces (noix européennes, cajou, coco, noix du Brésil, etc.) bogues des noyaux d'amandes, etc. Les épineux en tous genres donnent également de très bon résultats. Aucune matière ligneuse naturelle ou ayant subit une transformation industrielle, même non énoncée ici, ne sera écartée de la fabrication, les exemples cités ici ne l'étant qu'à titre d'indications. METHODE DE FABRICATION PREPARATION DES TROIS GROUPES DE MATIERES PREMIERES Les matières fibreuses Elles sont broyées, par exemple dans un broyeur de jardin, afin d'obtenir une pulpe fibreuse qui sera utilisée indifféremment telle quelle ou après séchage. Le cas échéant, de l'eau sera ajoutée au produit en cours de malaxage (phase ultérieure) si on a utilisé des produits trop secs. li est à noter qu'en cas de pénurie, la fabrication pourrait parfaitement se passer de ces matières fibreuses le cas échéant. Toutefois, leur présence dans de nombreux produits rend cette hypothèse peu plausible, les matières fibreuses étant incontournables dès lors qu'on emploie réellement toutes les sources végétales, sans en excepter aucune. Afin de maintenir une densité suffisante au produit et éviter la combustion trop rapide d'un produit devenu trop léger, les matières fibreuses ne dépasseront cependant pas 10 % du volume de la masse humide totale (à évaluer avant le malaxage). Le broyage sera suffisamment fin pour ne pas laisser de morceaux, tout en libérant toutes les fibres dont la taille importe peu. -23 - Les matières pâteuses Elles sont broyées, par exemple dans un broyeur de jardin elles aussi, les dents de l'appareil étant réglées au plus serré afin d'obtenir un broyage fin donnant une masse plus ou moins pâteuse, selon le degré d'humidité des produits mis en oeuvre. Cette pâte grossière sera utilisée indifféremment telle quelle ou après séchage. La mise en oeuvre immédiate est cependant recommandée pour éviter les nuisances dues à la fermentation et aux insectes. Le cas échéant, de l'eau sera ajoutée au produit en cours de malaxage (phase ultérieure) si on a utilisé des produits trop secs. La pâte grossière (morceaux de 2 cm de côté maximum) est transférée dans un broyeur-malaxeur comme on en utilise dans la fabrication de nourriture pour les animaux ou en boulangerie industrielle. La trituration de la pâte devra donner un produit aussi fin que de la pâte à pain et ayant la même consistance. II faut noter que l'emploi de carton à concurrence d'au moins 10 % (et de 50 % maximum) de la masse humide totale a pour résultat de limiter ou carrément d'empêcher la fermentation de l'ensemble, ce qui neutralise en grande partie les nuisances dues à d'éventuelles odeurs. Toutefois, la présence de moisissures dans les produits à malaxer est un élément positif, car le pouvoir agglomérant des produits en voie de décomposition a un effet favorable sur la cohésion du produit final. Cette moisissure est neutralisée ultérieurement par le carton en pâte. La colle qui se trouve incorporée dans le carton ondulé augmente fortement la cohésion des matières après séchage. Idéalement, les matières pâteuses peuvent représenter 50 % du volume du produit final sans nuire au pouvoir calorifique ou à la cohésion du produit. Les matières ligneuses Elles sont broyées elles aussi dans un broyeur de jardin ou dans un concasseur à charbon, afin d'obtenir des morceaux de 1 cm de côté maximum. Si les matières sont trop dures, un premier passage dans le broyeur, réglé au plus large, puis un second passage, réglé au plus serré, pourrait parfois s'avérer nécessaire. Pour éviter de nuire à la cohésion du produit final, les matières ligneuses ne dépasseront pas 40 % de la masse totale à malaxer avant moulage, ce qui représente la proportion idéale. Présence de traces de matières grasses Il faut noter que les déchets verts urbains (60 % du volume total des déchets urbains) contiennent des traces de matières grasses. Elles proviennent des déchets de cuisine des restaurants, snacks, friteries, et des particuliers. Restant un phénomène très marginal, minime en regard de la masse de cellulose traitée, ces matières grasses ne dénaturent pas le produit final et contribuent légèrement à une meilleure combustion. Il s'agit d'huiles et de graisses de cuisson, de sauces, de matières grasses incorporées dans les pâtes et les préparations. MELANGE DES MATIERES Les produits pâteux et fibreux sont malaxés intimement, puis les matières ligneuses leur sont ajoutées et l'ensemble est à nouveau malaxé en respectant les limites de pourcentages précités pour les trois groupes de matières. Partant d'un produit pâteux ayant la consistance de la pâte à pain, on aboutit, après adjonction des produits fibreux et ligneux, à un mélange plus compact et moins malléable, mais possédant plus de corps, facile à mouler et ne s'effondrant pas. La régulation du taux d'humidité se fait: en cas d'humidité excessive, en ajoutant de la sciure de bois, du terreau, du marc de café, du compost moulu (feuilles mortes passées au broyeur de 25 jardin réglé au plus serré) ou du carton broyé le plus finement possible, ou encore des produits de la boulangerie et de la pâtisserie. - en cas d'insuffisance d'eau, en en ajoutant tout simplement. MOULAGE ET SECHAGE DE LA PATE FINALE Selon les besoins, la pâte finale peut recevoir la forme de boulets de la taille d'un citron (pour les barbecues), d'un pamplemousse (pour les feux ouverts et les besoins des fours industriels), de bûches ou de briquettes, (feux ouverts et fours industriels). - 25 - Si les principes de fabrication ont été respectés, les produits peuvent être simplement moulés, sans être ni chauffés ni compressés. Le séchage, qui peut s'accommoder d'une source de chaleur (8 jours de séchage environ à 30135 degrés centigrades) peut aussi se faire progressivement sans source de chaleur (3 semaines à une température entre 18 et 20 degrés centigrades). Un bon séchoir peut être organisé aisément et à peu de frais dans un tunnel en tôle ondulée peinte extérieurement en noir mat, de manière à capter l'énergie solaire. A l'intérieur, la température montera rapidement à 60-62 et accélérera le processus de séchage (suivant le degré d'ensoleillement). Pour le séchage, les moulages seront posés sur des plaques de carton ondulé, celui-ci absorbant une grande partie de l'humidité, ce qui accélère fortement l'évaporation de l'eau et des sèves. L'entreposage pour le séchage peut se faire sur des claies superposées (étagères roulantes). Après séchage superficiel, dès que l'extérieur des moulages est sec, les produits peuvent être stockés dans des sacs de jute ou de papier fort et empilés, poursuivant ainsi leur séchage dans une aire de stockage, tout en libérant le séchoir. Pour l'industrie, les sacs peuvent être jetés tels quels dans les fours. Pour la vérification du taux d'humidité ou de séchage, il suffit de forer jusqu'au centre d'une bûche ou d'un boulet et d'y insérer un testeur d'humidité tel que les horticulteurs en emploient. Matières exclues de la fabrication Afin de respecter l'environnement et ne pas nuire à la couche d'ozone, les substances et produits suivants sont formellement exclus du procédé de fabrication: - Journaux et magazines Feuilles de publicité en quadrichromie - Toutes substances ou matières présentant des traces de métaux lourds Huiles industrielles usagées Matières plastiques et apparentées - Tous produits dérivés du pétrole Tous carburants généralement quelconques - 26 - - Toutes matières d'origine non végétale Le fumier et le lisier Les boues des stations d'épuration Aspect du produit fini et précautions de stockage Séché, ce combustible solide est dur comme du bois, n'a pratiquement pas d'odeur, résiste très bien à l'écrasement, ne s'effrite pas et a l'aspect gris brun, la couleur pouvant varier avec la nature de l'approvisionnement. Il est préférable de le soustraire à l'action de l'humidité, mais le séchage lui restitue tout son pouvoir calorifique, une éventuelle moisissure ne nuisant nullement à la combustion. Sa nature peut le faire rechercher par les insectes xylophages et les rongeurs. Des précautions de stockage seront donc prises en conséquence (dératisation, pulvérisations d'insecticides, ensachage rapide des matières complètement sèches). Le briquetage Il consiste en une transformation mécanique ou thermomécanique des matériaux de base (résidus) afin de réduire le volume, d'en augmenter la densité et donner enfin la forme d'une briquette. Eléments de la technologie disponible: Il existe 3 types de technologies: La technologie artisanale: Il s'agit de l'utilisation de presses manuelles qui développent une pression de l'ordre de 40 à 60 kg/cm3 correspondant à un effet de densification de l'ordre de 300 kglm3. La capacité de production des presses manuelles est estimée entre 60 et 80 kg/heure. Il existe un procédé mis au point par un inventeur sénégalais (Monsieur Baye Samba Lô) et breveté auprès de l'OAPI sous le n 08717 du 13/02/1988. Il permet d'obtenir des briquettes de déchets combustibles par compactage après leur broyage et leur malaxage dans un liquide (l'eau) . La technologie semi-industrielle: Elle comprend l'utilisation d'une ou de plusieurs presses hydrauliques ou mécaniques (vis sans fin), qui sont souvent des unités mobiles. - 27 - La capacité de production d'une telle presse est estimée entre 800 et 900 kg De matière sèche par jour de 8 heures de travail, ce qui reste nettement insuffisant pour faire face à une grande demande énergétique. La technologie industrielle: Elle comprend des unités fixes de grande capacité pour satisfaire des besoins importants. Un certain nombre de facteurs ont une influence déterminante sur la qualité du produit obtenu. Ce sont entre autres: la pression exercée durant le pressage le temps de pression la dimension et la forme des briquettes souhaitées les propriétés physiques propres aux matériaux utilisés la teneur en eau la température les pré-traitements de ces matériaux (qualité du broyage f malaxage). Obtenir un produit toujours uniforme, présentant toujours le même aspect et le même pouvoir calorifique n'est pas chose aussi aisée qu'il y paraît, vu la diversité des matériaux utilisés et les réactions physiques parfois très différentes de ceux-ci. Le tableau suivant présente des éléments de comparaison des avantages et inconvénients de chacun de ces trois types de technologies présentées. Comparaison des technologies de briquetage Types de technologies Avantages Inconvénients 35 Briquetage sur presse Facilement réalisable localement. Nécessite l'utilisation de liant. Manuelle (au niveau village) Sur le pian de l'environnement, ne La qualité de la briquette obtenue pose aucune condition particulière, est inférieure à celles produites ne nécessite aucune formation parti- par les unités mobiles ou culière des populations, investisse- centralisées ents moindres Briquetage mobile - équipement de moindre capacité; Niveau technologique des - économie sur le plan des infrastruc- équipements nécessite la tures; formation des utilisateurs - participation plus importante des populations à la réalisation. 2864831 - 28 - Unités centralisées de briquetage Réalisable dans les zonesoù la Nécessite beaucoup d'investis- densité énergétique élevée des sements et de formation d'un sous-produits pose des problè- personnel qualifié. mes écologiques. CONCLUSIONS Outre son haut pouvoir calorifique, au moins égal à celui du bois, le Bois des Villes est un combustible respectueux de l'environnement, puisqu'en ce qui concerne les émissions de gaz responsables de l'effet de serre, il pollue: - douze à quinze fois moins que le charbon; - sept à douze fois moins que le fuel lourd ou le gaz naturel. Par la valorisation des déchets verts d'origine urbaine, agroalimentaire ou forestière, il évite la dispersion de méthane dans l'atmosphère. Sa cendre, composée principalement de potasse, est un engrais de première valeur qui intensifie la photosynthèse des plantes cultivées, augmentant fortement la quantité de CO2 capturée par elles et activant leur croissance. Idéalement, la cendre de Bois des Villes devrait totalement remplacer le compost qui libère du méthane en n'apportant aux plantes qu'une quantité de potasse nettement inférieure et en gâchant irrémédiablement une superbe source d'énergie. En outre, le Bois des Villes est compatible avec la bagasse et peut parfaitement lui être adjointe dans le cadre de la production d'électricité par cogénération. Le Bois des Villes ne vient pas remplacer la bagasse, mais la compléter harmonieusement. Des estimations considèrent que généralement, la quantité de déchets forestiers non retraités, d'une part, et la quantité de déchets agroalimentaires abandonnés à la méthanisation d'autre part, équivalent ensemble à la production de canne à sucre. A partir de ces données, il est donc aisé de calculer le tonnage théoriquement disponible dans une aire géographique déterminée. Dans le cas de l'lle de La Réunion, choisie pour la première implantation du Bois des Villes , la production de canne à sucre est de 2 millions de tonnes par an. La masse formée par les déchets forestiers + les déchets agroalimentaires serait donc d'environ 2 millions de tonnes par an. En ce qui concerne les déchets verts urbains, ils se calculent comme suit: Chaque habitant produit en moyenne 1 kg d'ordures ménagères par jour. Environ 60 % de ces déchets sont d'origine végétale et donc combustibles après traitement. Avec 720.000 habitants en moyenne annuelle, La Réunion produit donc: 1 kg X 720.000 hab. X 365 j. X 60 % = près de 157.680 tonnes de déchets verts urbains valorisables. Ensemble, ces trois sources donnent environ 2.157.680 tonnes de matière brute à traiter, ce qui donnerait environ 1.079.000 tonnes de Bois des Villes (approximativement la moitié dans le meilleur des cas) pour l'ensemble de l'lle de La Réunion, en supposant que celle-ci soit correctement et complètement couverte par un maillage adéquat de systèmes de collecte des déchets, adaptés à chaque source citée. Sachant qu'un kg de Bois des Villes permet de produire un 1 kWh, la combustion d'environ 1.079.000 tonnes de ce combustible permettrait de produire 1.079.000.000 kWh, autrement dit: 1,079 tWh (un milliard de kilowatt-heures, ou un terawatt-heures). Et cela pour la seule petite IIe de La Réunion... Cette simple approche permet enfin de réaliser que le monde gaspille des torrents d'énergie qu'il serait très facile de canaliser. Le Bois des Villes fait-il double emploi avec l'incinération des déchets ménagers par les collectivités ? L'incinération des ordures ménagères n'est pas, loin s'en faut, le moyen le plus efficace de produire de l'énergie. En effet, l'incinération d'une tonne d'ordures ménagères ne permet de produire que 300 à 500 kWh (rapport EDF et les - 30 - énergies nouvelles 1998 , disponible sur internet). Par contre, la combustion d'une tonne de Bois des Villes permet de produire 1.000 kWh. Disposant journellement d'une masse énorme d'ordures ménagères déjà triées, les incinérateurs gérés par les collectivités se désignent tout naturellement comme les premières compétences en place pour fabriquer le Bois des Villes , le cas échéant. D'autres partenaires potentiels n'auraient qu'à mettre en place des filières particulières de collecte des déchets verts des secteurs forestiers et agroalimentaires afin de ne pas entrer en concurrence avec ces collectivités tout en traitant à leur tour un énorme tonnage. Qui sont les utilisateurs du Bois des Villes ? Ce produit est plus particulièrement destiné aux usages industriels tels que les fours industriels (fabrication du verre, de la céramique, du ciment, cuisson des préparations alimentaires pour les animaux et pour l'homme, etc.), la production de vapeur (production d'eau chaude pour les écoles, cliniques et hôpitaux, dessalement de l'eau de mer par évaporation, production d'électricité, de vapeur pour tes sucreries, etc.). Décliné en briquettes de petite taille, il peut également servir au chauffage domestique dans des convecteurs initialement conçus pour le charbon et le bois, aux feux ouverts, aux petits barbecues des particuliers et aux grands grills de la restauration, aux grandes chaudières collectives (comme celle de la mairie-école de Notre-Dame-des-Millières, en France. Que coûte la production du Bois des Villes ? Une étude faite par I'ADEME et disponible sur Internet (La Biomasse: la production d'électricité), fait état de coûts de production au kWh de l'ordre de 0, 07 à 0,11 sur la base d'un coût de combustible de 50,00 par tonne sèche. Toutefois, il faut tenir compte du fait que cette étude analysait des méthodes de fabrication mises en oeuvre par des initiatives privées, avec des éléments de biomasse achetés et dépendant des fluctuations des prix des matières premières. En ce qui concerne le prix de revient dans le cas d'initiatives privées, il pourra être abaissé par la négociation d'accords évitant l'achat des matières premières et en négociant des interventions ponctuelles des cités et collectivités qui bénéficieront de ce fait d'une solution particulièrement pertinente au problème de la gestion des déchets. Il faut comparer le prix de revient, à la stabilité non garantie, de la tonne de charbon à basse teneur en soufre qui oscille entre 40 et 50 $ CIF, au prix de revient toujours stable pour le Bois des Villes d'environ 12,50 par tonne sèche. Ce dernier est donc une solution économique extrêmement séduisante au problème du remplacement du charbon (et du pétrole) par la biomasse. On ne peut pas dire que ce soit excessif, car il faut également comparer ce chiffre à une autre donnée. La destruction d'une tonne de déchets par des moyens traditionnels coûte 25 en moyenne (Science & Vie n 971, août 1998, p. 107) : 12,50 sont consacrés au recyclage et à l'élimination proprement dite et 12,50 au transport. Dans le cas des collectivités qui procèdent à la collecte des ordures ménagères, les 60 % des déchets végétaux qu'elles contiennent doivent'être considérés comme un déchet fatal à éliminer. Si l'on tient compte des subventions reçues par ces collectivités pour assumer cette collecte et la destruction des déchets, le coût de fabrication devient nul, si l'on fait abstraction des frais de transport. Si, par contre, l'on tient compte des frais de transport (qui pourraient être modérés), on arrive à un montant de 12,50 par tonne transportée. Les frais de fabrication ayant été neutralisés par les subventions, c'est donc finalement ce prix qui doit être considéré comme le prix de revient du Bois des Villes Si celui-ci est fabriqué par une grande collectivité. Le Bois des Villes peut-il remplacer le charbon dans la production d'électricité ? Le rapport 2000 de la Cour des Comptes en France ne laisse planer aucun doute sur la mort du charbon en général et du charbon français en particulier. La situation du charbon peut se résumer comme suit: - 32 - L'exploitation des mines ne répond plus à une logique économique (pertes chroniques et de plus en plus élevées); La fermeture des Charbonnages de France est prévue pour 2005 et leur Maintien provisoire ne se conçoit plus que pour des raisons sociales; Une dégradation irréversible des conditions d'exploitation plaide pour la fermeture la plus rapide possible des sites; Le soutien du pacte charbonnier a coûté aux finances publiques, pour la période de 1995 à 2000, 741 FF par tonne produite, ce qui correspond en d'autres termes à 350.000 FF par emploi maintenu artificiellement. Au-delà de la notion de rentabilité des centrales thermiques (pratiquement les derniers clients du charbon) et de l'impact très négatif du charbon sur l'environnement, le simple respect des finances publiques rend indéfendable la poursuite de l'exploitation de cette forme d'énergie. Le moment est donc naturellement venu pour la biomasse, sous la forme du Bois des Villes de prendre la succession du charbon, tant dans les applications industrielles que particulières. Enfin, au vu de la législation française propre au domaine du traitement des déchets (lois du 15 juillet 1975 et du 13 juillet 1992 consacrant le principe du pollueur payeur ), d'une part, et en considérant d'autre part les implications de la loi française du 10 février 2000 (obligation d'achat de l'électricité renouvelable par EDF et les Distributeurs Non Nationalisés (DNN), pour des installations de moins de 12 MW), on peut conclure que toute la production des futurs fabricants français du Bois des Villes est susceptible de trouver acquéreur pour la décennie à venir, sinon bien plus encore. Rappel des proportions idéales des trois groupes de matières Matières pâteuses: 50 % Matières fibreuses: 10 % Matières ligneuses: 40 % REVENDICATIONS 1) Combustible solide, sous la forme de boulets ou de briquettes, issu du traitement de la biomasse végétale, caractérisé par le fait que les végétaux utilisés sont de toutes origines confondues, sans aucune exception, que leur provenance soit terrestre ou aquatique, d'origine urbaine, forestière, agroalimentaire ou industrielle. Il ne contient aucun ajout chimique intervenant comme liant, lequel se compose uniquement de matières végétales qui deviennent pâteuses après broyage. 2) Combustible solide selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il 10 s'auto-comprime par une forte rétraction de la matière au séchage, et se contente donc d'être moulé sans compression ni chauffage. 3) Combustible solide selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'en plus des 43,7 % d'oxygène compris dans sa fraction organique, il piège d'abord une grande quantité d'oxygène supplémentaire au cours du processus de broyage, de mélange et de malaxage de ses éléments ligneux à la pâte de liant, puis par le fait qu'au séchage, l'eau du liant est encore remplacée par une quantité supplémentaire d'oxygène, ce qui en fait un combustible totalement saturé de comburant. Sa richesse en oxygène procure une combustion quasi complète qui nécessite beaucoup moins d'apport d'02 extérieur que pour les énergies fossiles. La combustion donne: C4H6O3 + 402 = 4 C + 3 H2O. Une fraction de l'azote du bois et des autres produits ligneux contenus dans ce produit composite se combine avec l'excédent d'oxygène pour former des NO(x). C'est cette réaction qui dégage une grande quantité de chaleur directement liée à la teneur en carbone et en hydrogène qui se consument au lieu d'être libérés dans l'atmosphère. Le combustible ne contient quasi pas de soufre, ce qui le distingue particulièrement des énergies fossiles. 4) Combustible solide selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait qu'il laisse après combustion un engrais sous la forme d'une cendre très riche, constituée de potasse presque pure, avec un peu de calcium et présentant des traces de magnésium, sodium, fer et silice. Son taux de cendres oscille entre 0.2% et 2% du poids de matières sèches soumises à la combustion. Ces cendres ne sont pas polluées par des métaux lourds et conviennent donc comme engrais pour l'agriculture. 5) Combustible solide selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'afin de respecter l'environnement, ne pas polluer l'atmosphère et ne pas nuire à la couche d'ozone, les substances et produits suivants sont formellement exclus du procédé de fabrication: Journaux Magazines Feuilles de publicité en quadrichromie Huiles industrielles usagées Matières plastiques et apparentées Tous produits dérivés du pétrole Tous carburants généralement quelconques. Toutes matières d'origine non végétale Le fumier et le lisier - Les boues des stations d'épuration