Comparaison d’Intrants Agricoles de cultures à vocation énergétique
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Intrants agricoles 1
Comparaison d’Intrants Agricolesde cultures à vocation énergétique
3 approches :Energétique
AgronomiqueEconomique
Master 2 : Production et transformations agro-industrielles
Alain ZANARDO 14 septembre 2006
Intrants agricoles 2
4 structures d’accueilConstat – Proposition - Définitions
Approche Energétique 3 intrants : gazole - semence - irrigationBilan énergétique des cultures de maïs
Efficacité énergétique des cultures
Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB
Approche économique en mars 2006
Conclusions
Les points abordés :
Intrants agricoles 3
4 structures d’accueil :
1 - IFHVP : L’Institut Français des Huiles Végétales Pures.http://institut.hvp.free.fr/.
2 - CIVAM AGRO BIO 47 : Centre d'Initiatives pour Valoriser l'Agriculture et le Milieu rural de promotion du développement durable de Lot et Garonne.
http://www.bio-aquitaine.com/content/view/80/99/
3 - Collectif : « Alternatives énergétiques en Lot & Garonne » groupement d’associations locales qui participe à la promotion des économies d’énergies.
http://collectifenr47.free.fr/indexENR47.htm
4 – Le Chaudron Magique : ferme pédagogique du Lot et Garonne ouverte toute l’année pour des animations éducatives.
http://www.chaudronmagique.fr/
Intrants agricoles 4
Ces 4 structures d’accueil ont des intérêts complémentaires pour les idées, concepts et données développés dans ce mémoire.
Pour l’IFHVP, le principal souci est la normalisation de la filière courte de trituration à froid des oléagineux.
Pour le CIVAM agro bio 47, l’enjeu des cultures énergétiques est l’autonomie des exploitations. Les approches Planète et Hérody offrent aux agriculteurs une guidance nouvelle.
Pour le Collectif, la question est faut-il : « brûler » des céréales ou des oléagineux pour le chauffage domestique ?
Pour le Chaudron magique, prototype de ferme pédagogique, c’est l’exemple de l’intégration de tous ces concepts.
Intrants agricoles 5
Un constat – une proposition
Pour la plupart des agriculteurs européens les cultures à vocation énergétique sont un concept nouveau.
Il est déjà anormal que se pérennisent des pratiques culturales justifiables à des fins alimentaires ; c’est encore plus vrai pour des finalités énergétiques.
La culture des bioénergies, doit aboutir à une agriculture où les intrants seront régulés selon le paramètre à optimiser :
l’ efficacité énergétique
Intrants agricoles 6
Des définitions
Productivité à l’ha : masse produite (t/ha) ou sa traduction énergétique (MJ/ha).
Efficacité* énergétique (EE) d’un produit : rapport entre l’énergie contenue dans le produit et l’énergie dépensée pour le produire lors de sa culture et de sa transformation.
EE = MJ produits / MJ dépensés. * ou rendement énergétique
Valeur énergétique nette : différence entre l’énergie produite et l’énergie consommée pour être produite.
Intrants agricoles 7
Le fichier Planète diagnostique l’exploitation agricole d’un point de vue énergétique et permet la comparaison entre les modes de cultures et entre exploitations.
Il est fortement dépendant des sources documentaires dont la caractérisation énergétique des intrants agricoles est hétérogène.
Un « Handbook » des intrants agricoles est indispensable pour les bilans énergétiques des productions et des filières de transformations.
Deux expressions de l’énergie sont à distinguer :1. Le PCI est l’énergie de combustion directe 2. L’énergie grise rassemble tous les postes : production - transports –
élimination ou/et recyclage – CO2 – DBO5 et autres pollutions ;
Approche énergétique
Intrants agricoles 8
Intrant 1 des cultures : énergie grise du gazole
Sources Nom Densité MJ/L MJ/kg
Pimentel tableaux 1 & 6 Diesel 47,65
Pimentel tableau 8 Diesel 41,8
Ecobilan 2002 Gazole 42,8
IFHVP Gazole 0,845 36 42,6
Vaitilingom Gazole 0,83 36,36 43,8
Planète Fioul domestique 0,833 40,7 48,86
(a) industrie.gouv Fioul domestique 42
(b) industrie.gouv (1) Gazole 0,84 35,95 42,8
Valeurs retenues PCI Gazole 0,84 35,95 42,8
Valeurs proposées énergie grise Gazole 0,84 47,65 56,73
(1) Valeurs reprises par Mines (c) et Douanes (d) où densité = 0,82 à 0,845
Intrants agricoles 9
Un grain est à la fois :1. Une production agricole,
2. Un aliment pour les animaux, entier ou transformé,
3. Une semence,
4. Un combustible direct,
5. Un carburant dérivé, HVP ou ester ou éthanol
Pour chaque aspect du même produit, sa quantification énergétique varie.
Intrant 2 des cultures : grain et semence
Intrants agricoles 10
PCI ou énergie grise selon 3 sources de la semence et du grain
En MJ/kg Pimentel EBAMM Planète semence grain semence grain semence grain
Tournesol 33 13 7 26,13
Maïs 104 15 10 10* 1 16,21
Panic élevé 261 16,7 19,85 9,4 18,4
EBAMMsignifie Energy and Research Group on Biofuels Analysis Meta-Model http://rael.berkeley.edu/EBAMM/
* Calculé d’après les données du texte
Intrants agricoles 11
Intrant 3 des cultures : l’irrigationSources Energie utilisée en irrigation
en MJ/ha pour 810 m3 d’eau/ha
En MJ/m3 d’eau
Pimentel 1 339 1,65EBAMM Today (moyenne) 49 0,06Planète : pompage gazole 6,5Planète : électricité mono 220 V 5Planète : électricité tri 380 V 6Planète : électricité industrielle 7Planète : eau du réseau urbain Eau potable 14
Sur la base gazole de Planète, l’impact énergétique de l’irrigation pour Pimentel est 4 fois inférieur et pour EBAMM 108 fois
Intrants agricoles 12
Bilan énergétique des cultures de maïsIntrants maïs en GJ/ha
(a)
Production maïs en qx/ha
(b)
Production maïs
en GJ/ha(c)
Efficacité énergétique en MJ/MJ
(d)
Valeur énergétique
nette en GJ/ha (e)
PCI du maïs en
MJ/kg (f)
Pimentel 34 87 130 3,8 96 15,0
EBAMM 19 87 87 4,5 68 10,0
EBAMM 136 7 116 15,5*
Valbiom 29 88 3 59
Ecobilan 2005 9 91 140 15,5 131 15,5*
Ecobilan 2005 12 91 140 11,7 129 15,5*
Risoud 33 89 144 4,4 111 16,2
bio sans séchage 4 50 78 17,5 73 15,5*
bio avec séchage 8 50 78 9,5 69 15,5*
*Valeurs non indiquées par la source
Intrants agricoles 13
Bilan énergétique de l’éthanol de maïs
maïs en
GJ/ha(c)
Efficacité maïs
MJ/MJ(d)
Valeur nette en GJ/ha
(e)
Total intrantséthanol GJ/ha
(f)
EfficacitéÉthanolMJ/MJ
(g)
hLÉthanolPar ha
(h)
PCIÉthanolMJ/L
hL Éthanol/ tonnemaïs
(i)
Pimentel 130 3,8 96 89 0,78 32,2 21,44 3,7
EBAMM 87 4,5 68 87 1,2 34,6 21(,2) 4,0
Valbiom 88 3 59 4,2
Ecobilan 05 140 15,5 131 41 1,89 36,0 21,3 4,0
Ecobilan 05 140 11,7 129 54 1,43 36,0 21,3 4,0
Valeurs non indiquées par la source
L’efficacité énergétique de la transformation du maïs en éthanol est le quotient de l’énergie produite, ici l’alcool, sur le total des intrants, colonne (f).
Intrants agricoles 14
Efficacité énergétique des culturesen MJ produits par MJ utilisés
Sources - cultures Maïs Tournesol Soja Panic Colza Blé Lin fibre
Planète 4,38 5,7 4,92 6,85 10,2
EBAMM 3,8 14,8
Pimentel 3,84 0,76* 2,56 14,4
Ecobilan 2002 6 4,2 8,6
Ecobilan 2005 15,5
Ecobilan 2005 11,7
bio avec séchage 17,5
bio sans séchage 9,5
* Supérieur à 4 avec les rendements obtenus en France.
Intrants agricoles 15
4 structures d’accueilConstat – Proposition - Définitions
Approche Energétique 3 intrants : gazole - semence - irrigationBilan énergétique des cultures de maïs
Efficacité énergétique des cultures
Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB
Approche économique en mars 2006
Conclusions
Les points abordés :
Intrants agricoles 16
Approches agronomique et pédologique
Approche agronomique : Les analyses de sols conventionnelles sont là pour commander l’apport d’intrants chimiques en fonction des exportations par les cultures. Méthode des bilans.
Approche pédologique : La méthode Hérody considère que dans les sols pourvus de matière organique, peu d’apports sont indispensables et que les microorganismes rendent disponibles les éléments nutritifs du sol.
Intrants agricoles 17
L’UGB est une unité employée pour pouvoir comparer ou agréger des effectifs d’animaux d’espèces ou de catégories différentes.
En 2005, la France comptait, 28 millions d’équivalent UGB … pour 18,4 millions d’ha soit 1,6 UGB par ha de SAU.
Notion d’Unité Gros Bétail : UGB
1,6 UGB fertilise un ha avec 100 kg d’azote organique, ce qui est suffisant sans apport d’azote de synthèse.
Intrants agricoles 18
Une contrainte incontournable pour une agriculture pérenne :
L’agriculture intégrée
Les apports en NPK et S des rejets des animaux, élevés en France, couvriraient les besoins agronomiques de toutes les cultures du pays.
Ce sont plus de 20 GJ (3 GJ interne et 17 GJ de dépollution) par UGB et par an qui concernent la synergie élevage-culture soit plus de 500 litres d’équivalent gazole.
Ce chiffre est à comparer avec la capacité de production d’HVP d’un ha : 800 litres d’huile pour le tournesol et 1000 pour le colza.
Synergie élevage - culture
Intrants agricoles 19
4 structures d’accueilConstat – Proposition - Définitions
Approche Energétique 3 intrants : gazole - semence - irrigationBilan énergétique des cultures de maïs
Efficacité énergétique des cultures
Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB
Approche économique en mars 2006
Conclusions
Les points abordés :
Intrants agricoles 20
PCI : Pouvoir Calorifique Inférieur en MJ/kg brutÉquivalence économique en €/kg brut par rapport au fioul domestique
Cours actuels mars 2006
Tournesol ( 9% H2O) 26,3 0,34 - 0,21
Huile de tournesol 37,2 0,50 - 0,8
Tourteaux agricoles (15 % MG-6 % H2O) 20,3 0,34 - 0,17
Maïs ( 15 % H2O) 15,5 0,21 - 0,11
Plaquettes forestières (20% H2O) 12,6 0,17 - 0,07
Blé (9 % H2O) 15,7 0,21 - 0,10
Fioul domestique d = 0,84 42,8 0,6 €/L = 0,71 €/kg
La valorisation énergétique du maïs est le double de sa valorisation alimentaire
Celle du tournesol est 60 % supérieure
Intrants agricoles 21
La valorisation énergétique de la biomasse, par combustion directe, au cours actuel de l’énergie, est supérieure à sa valorisation alimentaire.
C’est une solution économique aux problèmes des excédents structurels des productions agricoles et un gisement d’emplois ruraux non délocalisables.
Approche économique en mars 2006 :
Intrants agricoles 22
Conclusion
La valorisation énergétique de la biomasse est une opportunité pour le monde agricole mais nécessite une gestion rationnelle des intrants. Le couple agriculture-élevage peut faciliter cette gestion.
La production d’énergie issue de la biomasse cultivée est envisageable économiquement via une combustion directe. La transformation agricole de cette biomasse cultivée ne peut se justifier que pour des carburants directement utilisables dans des moteurs adaptés. La production d’alcool ne se justifie que comme additif spécifique (carburant AZUR*).
*supercarburant ancien mélange de benzène et d’alcool
Intrants agricoles 23
Apports personnels
Ce retour en formation à temps plein pendant 10 mois est une relance dans mon cursus professionnel. J’ai pu me consacrer totalement au sujet qui m’interpelle depuis longtemps :
le devenir du « monde rural ».
Cette mise à plat des connaissances sans contraintes professionnelles porte ses fruits.
Intrants agricoles 24
En espérant avoir répondu à vos attentes !
Ce diaporama et les sources documentaires utilisées sont sur :
http://scienceenvironnement.free.fr/IA/IA.htm
Intrants agricoles 25
Ce diaporama et les sources documentaires utilisées sont sur :
http://scienceenvironnement.free.fr/IA/IA.htm
Intrants agricoles 26
Les problématiques
Les intrants agricoles sont à la croisée des problématiques telles que :
1. la déprise du monde rural, selon le plan Mansholt de 1968 Les productions excédentaires, en France, correspondent à 5 millions d’ha.
2. les intrants énergétiques des cultures : la disponibilité de l’énergie fossile a généré des pratiques voraces en énergie ; il semble incongru de ne pas les remettre en cause.
3. les pollutions : absence d’études épidémiologiques mettant en évidence les liens pollution-santé.
4. la non préservation de la fertilité des sols, le taux d’humus est réduit d’un tiers sur la plupart des SAU labourées.
Intrants agricoles 27
Approche sociétale : le Plan MANSHOLT
Le 21 décembre 1968, Sicco Mansholt, constate les limites de la politique des prix et des marchés. Il prédit en effet le déséquilibre de certains marchés si la Communauté Européenne ne soustrait pas au moins 5 millions d'hectares de terres arables à la production agricole. …L'objectif du plan est d'encourager près de cinq millions d'agriculteurs à quitter leur ferme, de favoriser une redistribution de terres ainsi rendues disponibles afin de permettre l'accroissement des parcelles familiales restantes. …Ce plan arrive à terme :
le nombre d’agriculteurs est de 980 000, le nombre d’exploitations entre 450 000 et 640 000 l’objectif est de 150 000 exploitations en France.
Aujourd’hui 80 % des productions sont le fait de 80 000 producteurs.
Intrants agricoles 28
Approche politique : Blair House court toujours…
OMC : Un accord conclu entre les États-Unis et l’Union Européenne limite la surface européenne de cultures oléagineuses à 5,5 millions ha.
TRANSRURAL Initiatives • 14 FÉV 2006 •
La France importe 5,4 millions de tonnes de tourteaux pour l’alimentation animale chaque année. Cela correspond à 2,7 millions d’ha d’oléagineux pour la France, soit près de la moitié de la limitation « politique » pour l’Union Européenne.
Intrants agricoles 29
Un constat
« Fin 2005, 11.402 exploitations agricoles sont engagées dans le mode de production biologique, soit une augmentation de 3 % par
rapport à 2004. » http://www.pleinchamp.com/article/detail.aspx?id=23506&page=1&local=false&pub_id=2&menu_id=2
Ces 11 402 exploitations sont des exemples de non emploi d’intrants chimiques pour les 450 000 autres soit une sur 40.
L’important c’est le taux de croissance du nombre d’exploitations biologiques, alors que le nombre global d’exploitations diminue en
France, de 25 000 par an soit moins 5 % par an.
Intrants agricoles 30
Deux calculs
Le plan Mansholt prévoit 150 000 exploitations en France. Il faudra 21 ans pour réduire les 450
000 exploitations actuelles au taux de moins 5 % l’an.
Le nombre d’exploitations en agriculture biologique sera de 20 593 dans 21 ans. Soit prés de
17 %.
Intrants agricoles 31
4 structures d’accueilConstat – Proposition - Définitions
Approche Energétique 5 intrants : gazole - semence - irrigation - TCS - BRF
Bilan énergétique des cultures de maïs Efficacité énergétique des cultures
Approche Agronomique Adéquation élevage – agriculture : notion d’UGB
Approche économique en mars 2006
Conclusions
Les points abordés :
Intrants agricoles 32
Intrant 4 : les Techniques Culturales Simplifiées : TCS
Le non labour avec semis direct diminue les consommations directes en gazole pour les façons culturales. Le temps de travail est également réduit.
Les pertes de rendement sont négligeables pour la rotation maïs-blé. Elles sont de 6,5 % pour le maïs en monoculture d’après http://www.arvalisinstitutduvegetal.fr/fr/com_detail.asp?id=216
Pourquoi les TCS, connues et pratiquées par certains agriculteurs, sont-elles encore si peu mises en œuvre ?
Intrants agricoles 33
Intrant 5 : apport au sol, fumure et amendement.Cas particulier du Bois Raméal Fragmenté (BRF)
Epandage du BRF sur les
Causses du Quercy
Le Bois Raméal Fragmenté apporte :
1. un support de culture, type litière2. un engrais retard,3. un générateur d’humus, 4. une protection physique des sols,
effet « mulch »,5. une réserve d’humidité, 6. un support pour microorganismes, 7. un vecteur de transfert de fertilité
des zones non ensemencées vers les cultures,
8. un désherbant physico chimique,…
Intrants agricoles 34
Bilan énergétique des cultures de maïs
Intrants maïs en MJ/ha
(a)
Production maïs en kg/ha
(b)
Production maïs
en MJ/ha(c)
Total des intrants
pour l’éthanol MJ/ha (d)
Litre éthanol/t maïs 15 %d’humidité
(e)
PCI du maïs 15 % d’humidité en MJ/kg
(f)
Pimentel 33 921 8 655 130 240 54 808 372 15,0EBAMM 19 361 8 746 52 476 400 10,0 Valbiom 29 299 87 896Belgique 418
Ecobilan 2005 8 950 9 055 49 631 40 681 398Ecobilan 2005 11 806 9 055 65 468 53 662 398Risoud 32 940 8 900 16,2Damien en bio 8 121 5 000 77 500 15,5
Selon le chapitre VI - Comparaisons des publications pour le maïs à éthanol
Intrants agricoles 35
Bilan énergétique des cultures de tournesol
Intrants en MJ/ha
(a)
Production en kg/ha
(b)
Production en MJ/ha
(c)
Total des intrants
pour l’ester en
MJ/ha (d)
Total des intrants
pour l’HVP enMJ/ha
(e)
PCI du tournesolà 91 % MS en MJ/kg
(f)
Pimentel 25 577 1 500 19 437 31 348 13Pimentel modifié 13 375 2 400 62 712 50 157 26Henri en bio 2 000 52 000 26Damien en bio 2 000 52 000 26Gaec de Penne 2 400 52 000 26
Valeurs non indiquées par la source
Intrants agricoles 36
Comparaison des combustibles ester, HVP et gasoil, de l’éthanol carburant et de l’essence
Carburant ou combustible
Efficacité énergétique
Investissement minimum par
unité de production en €
Emissions de gaz à effet de serre : en
gramme équivalent CO2
Distances de transport des
matières pondéreuses en km
HVP 3,5 20 000 468 13 % 30
Esters d’huiles 3 10 000 000 671 19 % 300
Gaszole 0,92 100 000 000 3454 100% 3 000
Alcool 1,2 1 000 000 527 15 % 300
Essence 0,87 100 000 000 3635 100% 3 000
L’HVP est le meilleur des biocarburants liquides disponibles aujourd’hui selon les 4 critères rassemblés dans le tableau ci-dessus
Intrants agricoles 37
La valorisation énergétique directe des productions végétales est une solution pour créer les débouchés transitoires,dans l’attente d’une ouverture du marché des carburants aux huiles agricoles pures.
A terme, les plaquettes bois compléteront, les grains amylacées et les tourteaux combustibles, en remplacement des oléagineux !
Le marché de la combustion directe est aussi important que celui des carburants et ne souffre pas de la problématique TIPP.
Valorisation par combustion : chaudière polycombustibles
Intrants agricoles 38
Le maillon faible de la filière HVP carburant c’est le tourteau (Accords de Blair House) !
Prix de vente pratiqué : de 0,09 à 0,15 €/kgValorisation en alimentation animale : 0,17 €/kgValorisation énergétique des tourteaux : 0,34 €/kg
Il faut donc jouxter chaque unité de trituration de chaudières polycombustibles capables d’utiliser les tourteaux et une dizaine de graines qui génèrent actuellement un équivalent gazole à 0,22 €/L alors que le fioul domestique est à 0,6 €/L !
Approche économique en mars 2006 :