La biomasse forestière pour réduire les GES : une solution efficace?partenariat.qc.ca/wp-content/uploads/2018/03/... · 2018-03-08 · Jérôme Laganière . Chercheur scientifique

Jérôme Laganière Chercheur scientifique Ressources naturelles Canada Service canadien des forêts, Centre de foresterie des Laurentides

La biomasse forestière pour réduire les GES : une solution efficace?

Saison 2017-2018

© Sa Majesté la Reine du chef du Canada, représentée par le ministre des Ressources naturelles, 2017


Jérôme Laganière, Ph.D. Chercheur scientifique, SCF-CFL


Au menu!

• Contexte • Potentiel d’atténuation GES de la bioénergie au Canada • Études de cas avec la FQCF • Gaz naturel renouvelable • Calculateur en ligne • Atténuation GES à l’échelle nationale • Conclusion



Quel rôle pour le secteur forestier?

• Accroître les stocks de C en forêt : – Boisement – Augmenter la productivité – Augmenter la durée des rotations – Essences résilientes




• Séquestration dans les produits du bois de longue vie




• Séquestration dans les produits du bois de longue vie • Bioénergie pour substituer l’énergie fossile


Le bois source d’énergie

• Globalement, la bioénergie est l’énergie renouvelable la plus utilisée (77 %) avec l’un des plus grands potentiels de croissance

• Bioénergie forestière secteur en croissance – De 0,7 Mt granules produites au Canada (2004) à 1,9 Mt (2014) – Exportation granules a augmenté de 46 % de 2015 à 2016 (Stat Can, 2017)

Source: IPCC 2011 SRREN report on renewable energy and WPAC

40 EJ biomasse forestière utilisée aujourd’hui, Jusqu’à 150 EJ d’ici 2050!


Moteurs de la bioénergie

• Sécurité énergétique • Développement rural • Atténuation des changements climatiques


Importance de la bioénergie

• La bioénergie joue un rôle clé dans la décarbonisation du

secteur de l’énergie (EFI report, 2016)

• Pour déployer son plein potentiel, le secteur doit démontrer que la bioénergie génère des réductions significatives de GES, de façon durable (IEEP, 2016)

• Pourquoi avoir à le démontrer?




• Séquestration dans les produits du bois de longue vie • Bioénergie pour substituer l’énergie fossile


Vrai ou faux?

• La bioénergie n’est pas carboneutre

• La bioénergie est mauvaise pour le climat

• La biomasse forestière est pire que le charbon

• Bioénergie : une bombe de comptabilité-carbone à retardement


Potentiel d’atténuation de GES

• Substitution d’énergie fossile par la bioénergie • La biomasse est une énergie renouvelable sous AFD

• Pas automatiquement carboneutre! • Arbres verts : Recapture du CO2 pas instantanée • Bois mort : CO2 se libère lentement via la décomposition


Densité énergétique

• La biomasse est moins dense en énergie

Facteurs d’émission du GIEC (kg CO2/GJ)

Bois Charbon Huile Gaz

112,0 (95-132)

94,6 (87,3-101)

74,1 (72,6-74,8)

56,1 (54,3-58,3)


Une question de temps

• Délai avant que la substitution d’énergie fossile par la

bioénergie commence à réduire les GES la dette de C! • Le temps compte!

Réduction de GES de 41-72 % avant 2050 pour limiter le réchauffement planétaire < 2oC (GIEC, 2014)


Carboneutralité?

• Façon de calculer les émissions/absorptions • Le GIEC :

– Bioénergie pas automatiquement carboneutre – .. mais recommande la comptabilisation des émissions de combustion

Secteur Énergie (zéro émissions)

Secteur AFOLU (pris en compte ici!)

AFOLU: Agriculture, Foresterie et Autre utilisation des terres


Potentiel d’atténuation GES de la bioénergie au Canada


- Résidus d’usine - Résidus de récolte - Bois de récupération - Arbres verts

Sources potentielles de biomasse



Moyennes 1990-2013 (NRCan, 2014)

• Perturbations au Canada – Insectes 3,1 M ha/an – Feux 19,1 M ha/an – Récolte 1,0 M ha/an



• Carte des perturbations cumulées (2001-2011)

FiresForest harvestingFlooding

FiresForest harvestingFlooding

Source : Guindon et al. 2014. CJFR



• Biomasse produite annuellement via FEU (bois récupéré) et RÉCOLTE (résidus de coupe) au Canada

Mansuy et al. 2017 Biomass and Bioenergy

Estimé théorique : FEU 47 ± 18 M t/an RÉCOLTE 14 ± 2 M t/an


La biomasse est abondante au Canada

•… pas toujours accessible, opérationnel/économique •… faible contribution à nos besoins en énergie

– La bioénergie compte pour ≈5 % de l’énergie totale utilisée (NRCan, 2016)

– + Résidus de récolte non utilisés <10 % (Paré et al. 2011 For Chron)

– + Production bois marchands <20 % (Paré et al. 2011 For Chron)

*Utiliser notre biomasse efficacement pour maximiser les bénéfices!

Disponible mais…


La dette, une question de temps

Combien de temps?

Variation dans le temps avant bénéfices: 0 à >100 ans! • 0-84 ans bois récupéré après dendroctone, BC (Lamers et al. 2014) • >90 ans arbres verts, en SK et QC (Bernier & Paré 2013) • 4-22 ans résidus + souches, en Finlande (Repo et al. 2010) • 16-38 ans résidus + arbres verts, en ON (McKechnie et al. 2011)


Incertitude dans le calcul

• Variation due à source de biomasse, transformation, conditions climatiques, transport, combustible fossile, scénario de référence « fossile ou BAU », etc. (Lamers et al. 2013; Buchholz et al. 2015)

• Beaucoup de paramètres différents entre études difficulté à

comparer les temps avant-bénéfices entre scénarios

• Incertitude rarement considérée

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Modèle GES bioénergie

Temps (incertitude) avant bénéfices pour différents scénarios de déploiement de la bioénergie forestière au Canada

Source Résidus

lent

Arbres verts Récupéré

rapide

Arbres verts

moyen

Arbres verts

Conversion

Chaleur Électr.

E fossile

Gaz Huile Charbon


Analyse de cycle de vie (AVC)

SYSTÈME BIOÉNERGIE SYSTÈME FOSSILE

Approv. & utilisation

Dynamique du C forestier

Approv. & utilisation

Dynamique du C forestier

Biomasse vivante

récolté jeune mature transformation

collecte

transport

combustion

Biomasse vivante

mature mature++ mature+

Bois mort Libération lente du CO2 via décomposition

transformation

collecte

transport

combustion

Bois mort

Pas de comptabilisation


Incertitude : le meilleur et le pire

Paramètres modifiés pour l’incertitude : • Transformation (copeaux vs granules) • Transport (local vs. international) • Localisation (T annuelle 5°C vs -1°C) décomposition débris ligneux

Incertitude Dette C Bénéfices


Laganière et al. (2017) GCB-Bioenergy

Bois récupéré

Résidus récolte

Résidus récolte

Bois récupéré

Résidus récolte

Résidus récolte

Bois récupéré

Résidus récolte

Résidus récolte


Sylviculture Efficacité conversion

Laganière et al. (2017) GCB-Bioenergy

Analyse de sensibilité


En résumé

Atténuation des GES bioénergie au Canada • La biomasse génère toujours des réductions de GES

(éventuellement), mais grande variabilité dans le timing • Résidus-utilisation locale-substitution charbon/mazout génère les

bénéfices les plus rapides • Sylviculture et efficacité de conversion réduisent le temps avant

bénéfices en GES • Incertitude peut mener à différentes conclusions important à

considérer!


Étude de cas (FQCF)


Étude de cas (FQCF) Fédération québécoise des coopératives forestières Calcul du bilan GES pour 3 coops forestières Projets de chauffage à la biomasse, local Différents clients avec différentes spécifications


CF St-Dominique • Pin gris/épinette noire • Biomasse : cimes, non-marchand

• 114 km du client (mine) pour remplacer propane

Serra et al. (2017)

Photos: Rut Serra


CF St-Dominique

Serra et al. (2017)


CF Petite Nation • Peuplement feuillu dégradé (tremble, bouleau, érable rouge...) • Biomasse : conversion peuplement coupe totale avant plantation (résidus)

1. 282 km du serriculteur A pour remplacer propane 2. 70 km du serriculteur B pour remplacer quatre sources d’énergie 3. 70 km du bâtiment institutionnel pour remplacer mazout

Photos: Rut Serra

Serra et al. (2017)


CF Petite Nation

Serra et al. (2017)

Serriculteur A (propane)

Serriculteur B (mazout)

Serriculteur B (propane)

Serriculteur B (mazout recyclé)

Serriculteur B (hydro)

Institutionnel (mazout)


Gestion For. Appalaches

• Épinette de Norvège • Biomasse : résidus d’éclaircie commerciale

1. 78 km du bâtiment institutionnel pour remplacer mazout lourd 2. 148 km du serriculteur pour remplacer gaz naturel

Photos: Rut Serra

Serra et al. (2017)


Gestion For. Appalaches

Serra et al. (2017)

Serriculteur (gaz naturel)

Institutionnel (mazout lourd)


En résumé

Étude de cas FQCF • Bon exemple montrant que la biomasse forestière résiduelle dans la

production de chaleur, à l’échelle locale, peut jouer un rôle clé dans la réduction des GES

• Rapport complet au fqcf.coop/biomasse « Chaînes d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle innovantes et adaptées aux besoins de chaufferies institutionnelles, commerciales et industrielles »


Gaz naturel renouvelable (GNR)


Gaz naturel renouvelable

• Gaz Naturel Renouvelable (GNR) ou biométhane est un biogaz purifié qui peut être obtenu par la conversion thermochimique de biomasse forestière solide en un gaz

• Peut être mélangé au gaz naturel conventionnel (fossile), p. ex. injecté dans le réseau de gazoducs canadien


Réseau de gazoducs et stations

Joss and Kelly, nd

Cible de 10 % de GNR en 2030 (Assoc. Can. du gaz)

480 000 km de gazoducs pour 6,4 M clients


Comment le GNR est-il produit?

Séchage

Gazéification (500-1400°C)

Nettoyage du gaz

Méthanation CO + 3 H2 -> CH4 + H20

Purification Du gaz

GNR

Processus de conversion

Syngas: CO + H2

Efficacité conversion entre 40 et 80 %

Biomasse solide

GNR


Étude GNR Objectif : Évaluer le bilan GES pour produire du GNR et l’injecter dans les stations de compression

Carte: Francis Manka

Résidus récolte

Bois récupéré

Résidus d’usine

Sources :

3 régions : BC, AB, ON


Comparaison bioénergie vs fossile

Serra et al. (en prép.)

Émissions GES : approvisionnement, transformation, combustion, forêt


Présentation des résultats


Incertitude Comment elle est définie? - Récolte en forêt ± 20 % - Broyage biomasse ± 30 % - Distance de transport 75 ± 50 km - Climat T annuelle, min-max - Taux de décomposition ± 35 %

Incertitude Dette C Bénéfices



Résidus récolte

Bois récupéré

Résidus d’usine

Résidus récolte

Résidus d’usine

Bois récupéré


En résumé

Gaz naturel renouvelable (GNR) • Temps avant bénéfices très variable (scénario référence BAU,

source de biomasse) • Pertes à la conversion en GNR + étapes de transformation affectent

la performance du GNR pour réduire les GES • Destin des coproduits du GNR pas pris en compte : biocharbon…


Calculateur GES Bioénergie


Version simplifiée du modèle Outil simple d’utilisation pour classer des scénarios de par leur bilan

de GES Largement applicable

Non conçu pour évaluer les bénéfices

GES de politiques ou projets très spécifiques/complexes

Calculateur GES bioénergie


Créez votre propre scénario!

Résidus Perturb. Arbre vert

Copeaux Granules

Exportation Locale

Gaz Huile Charbon

Chaleur Électr.

GNR





Intéressés?

• https://apps-scf-cfs.rncan.gc.ca/calc/fr/calculateur-bioenergie • ou recherche « GES bioénergie » • Autres calculateurs disponibles :

https://apps-scf-cfs.rncan.gc.ca/calc/fr/calculateur-bioenergie


Atténuation de GES - Échelle nationale


Analyse nationale • Potentiel d’atténuation GES d’ici 2050 (32 ans) • Résidus récolte utilisation locale pour chaleur et électricité • Relatif à un cas référence (base case) • Destin des produits forestiers traditionnels

Smyth et al. (2016) GCB-Bioenergy


Analyse nationale Grandes différences entre régions : • Positive (60 %) combustible fossile

polluant, chaleur, cogénération • Négative (40 %) hydro, électricité

429 Tg (Mt) CO2e en 2050 • Résidus récolte fournissent 3.1 %

besoins chaleur et 2.9 % électricité

*Besoin d’une stratégie nationale intégrée pour maximiser les bénéfices d’utiliser les résidus pour la bioénergie

Smyth et al. (2016) GCB-Bioenergy



Élément clé dans les efforts planétaires pour réduire la dépendance aux carburants fossiles

Rôle dans la transition vers les énergies faibles en carbone

Pas toujours bénéfique pour le climat (court terme), mais moyen d’optimiser l’atténuation en GES

Sur quoi mettre l’emphase? Stratégie nationale intégrée, utiliser plus de bois = plus

résidus utilisés localement = bénéfice maximal


Transfert de connaissances


Merci!

Équipe David Paré (SCF-CFL) Rut Serra (SCF-CFL) Évelyne Thiffault (Université Laval) Pierre Bernier (SCF-CFL) Marie-Eve Lajoie (SCF-CFL) Brian Titus (SCF-CFP) Bruno Gagnon (SCF-HQ) Maurice Lebon (SCF-CFL) Isabel Francoeur (SCF-CFL)

Documents

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