D'un point de vue écologique, la biomasse représente l'ensemble des organismes vivants ; d'un point de vue énergétique, la biomasse est "la fraction biodégradable des produits, déchets et résidus provenant de l'agriculture, de la sylviculture (culture de la forêt) et des industries connexes, ainsi que la fraction biodégradable des déchets industriels et ménagers."
Plusieurs moyens permettent de valoriser la biomasse, selon son type et le besoin énergétique.
La combustion est une réaction exothermique. Par conséquent, elle dégage de la chaleur qui peut être utilisée directement pour le chauffage ou indirectement pour produire de l'électricité. C'est la forme de valorisation de la biomasse, et plus particulièrement du bois, la plus répandue sur Terre. Néanmoins, il est nécessaire de veiller à l'exploitation raisonnée des forêts (éviter la déforestation) afin de garder un impact environnemental positif.
La pyrolyse consiste en la décomposition chimique de matière organique sous l'action de la chaleur. Par ce procédé, la biomasse produit un gaz combustible (le méthane), des minéraux, et surtout du charbon de bois utilisable comme amendement (dans le but d'améliorer les propriétés physiques d'une terre agricole) ou comme combustible.
La méthanisation est un mécanisme naturel qui transforme la biomasse en méthane. Ce processus est de plus en plus utilisé pour valoriser les déchets issus de l'agriculture (lisier, fumier, déchets issus du tri des céréales, etc.). La biomasse fermente grâce aux bactéries mésophiles (vivant à température modérée) ou thermophiles (vivant à haute température) dans une cuve appelée digesteur : il y a production de méthane. Un système de cogénération, qui possède généralement un rendement supérieur à 80%, permet de produire de l'énergie électrique ou thermique à partir de ce méthane, via une turbine et un alternateur.
Schéma de principe des installations de biogaz
Le bioéthanol, destiné aux véhicules équipés d'un moteur essence, est un carburant fabriqué à partir de céréales ou de betteraves. Une tonne de céréales permet la fabrication de 350 litres de bioéthanol. De plus, la substitution d'une tonne d'essence par une tonne de bioéthanol permet de réduire de 75% les émissions de gaz à effet de serre.
Voici les différentes étapes de fabrication du bioéthanol à partir du blé (illustrées par le schéma ci-après) :
Le broyage : le blé est transformé en mouture (farine) pour rendre l'amidon plus accessible aux enzymes.
La liquéfaction et la saccharification : des enzymes scindent l'amidon (longue chaîne de molécules de sucre) en glucose (sucre simple).
La fermentation : les levures transforment les glucoses en éthanol. Un vin à 10% d'alcool est obtenu.
La distillation : le vin est séparé en un alcool brut à 94%, appelé le flegme, et en une partie non alcoolisée appelée vinasse.
La déshydratation : le flegme est condensé en un alcool anhydre à 99,9%, le biocarburant proprement dit qui sera mélangé à l'essence. En France, l'essence contient 5,75% de biocarburant.
Les non-alcools issus de la distillation sont centrifugés et séchés afin d'obtenir une farine. Cette farine est transformée en granulés de drêche1 de blé (le taux de protéines est alors de 32%), destinés à l'alimentation animale.
Processus de production d'éthanol à partir du blé
Il est à noter qu'avec une unité énergétique de pétrole, on produit 2,05 unités énergétiques de bioéthanol contre 0,87 unité énergétique d'essence. Par conséquent, le bilan énergétique du bioéthanol est positif.
Le compost permet de limiter la quantité d'intrants (engrais, produits de traitement, etc.) dans la mesure où la décomposition des matières organiques, en présence d'oxygène, produit, in fine, un humus riche en composés fertilisant.