Il est largement admis que les biocarburants peuvent contribuer à un bouquet énergétique mondial plus propre, mais les avantages nets de la bioénergie en termes d'atténuation des gaz à effet de serre (GES) sont sans objet. Certains se disputent, par exemple, que les biocarburants ne sont pas durables car la conversion de terres non agricoles en cultures énergétiques pourrait conduire à une diminution initiale significative du stockage de carbone, créant ce que l'on appelle une « dette carbone des biocarburants ».

Une étude d'un groupe transfrontalier de chercheurs publiée dans Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) pourrait aider à réfuter cet argument.

L'étude a montré que le potentiel d'atténuation des GES de la culture du panic raide pour la production d'éthanol cellulosique aux États-Unis était comparable par hectare à celui du reboisement et plusieurs fois supérieur à celui de la restauration des prairies. Le panic raide (Panicum virgatum) est une graminée indigène d'Amérique du Nord largement cultivée et proposée comme biomasse pour l'économie biosourcée.

Une technologie plus avancée et l'intégration du captage et du stockage du carbone (CSC) pourraient encore multiplier par six le potentiel d'atténuation par hectare des systèmes bioénergétiques, selon l'étude, qui a été soutenu par la São Paulo Research Foundation—FAPESP via un projet dirigé par John J. Sheehan.

Sheehan est affilié à l'Université du Minnesota aux États-Unis et est actuellement chercheur invité à l'École d'ingénierie agricole de l'Université de Campinas (FEAGRI-UNICAMP) dans l'État de São Paulo, Brésil, sous l'égide de la (São Paulo Excellence Chair (SPEC).

Co-auteur principal de l'étude, Lee R. Lynd, professeur au Dartmouth College de Hanovre, New Hampshire (États-Unis), a commencé un projet en février au Centre de biologie moléculaire et de génie génétique de l'UNICAMP (CBMEG), avec un financement de la FAPESP dans le cadre du programme SPEC.

"L'étude met en évidence en détail les facteurs et les stratégies qui sont importants pour la mise en œuvre de la production de biocarburants d'une manière qui contribue à stabiliser le climat, " a dit Lynd.

Réponses aux questions

Selon les auteurs, les critiques de la bioénergie se demandent si les cultures de base peuvent être obtenues de manière durable sans entraîner de réductions autodestructrices du stockage du carbone dans les écosystèmes.

Outre la « dette carbone » résultant de la conversion de terres non agricoles en plantations de cultures énergétiques, l'utilisation de terres agricoles productives existantes avec de faibles stocks de carbone peut également être contre-productive si la production alimentaire est déplacée et les émissions de GES augmentent ailleurs.

Cet effet, connu sous le nom de changement indirect d'affectation des terres, peut être minimisé ou évité en cultivant des matières premières pour biocarburants sur des terres cultivées à faible rendement ou abandonnées, ou des terres épargnées par l'utilisation agricole continue du fait d'une future intensification agricole ou de changements dans le régime alimentaire.

Le reboisement offre une utilisation alternative de ces terres pour l'atténuation des GES. Cependant, il est souvent affirmé que l'évaluation de la production de bioénergie dans ces zones devrait tenir compte de leur "coût d'opportunité", c'est-à-dire la séquestration du carbone perdue lorsque la terre est utilisée pour la production de matières premières au lieu du reboisement.

"Les principales études publiées à ce jour suggèrent un changement net d'affectation des terres nul, mais le changement indirect d'affectation des terres continue d'être invoqué comme une critique clé des biocarburants, " a déclaré Lynd.

Ces arguments visaient initialement les biocarburants de première génération - obtenus à partir du sucre, l'amidon ou l'huile végétale dans les cultures vivrières cultivées sur les terres agricoles - mais les questions portant sur la dette carbone, changement indirect d'affectation des terres, et les coûts d'opportunité ont depuis été augmentés en ce qui concerne la production de biomasse cellulosique destinée à être utilisée dans la production de biocarburants avancés ou la production d'électricité.

Sur la base de ces arguments et d'autres, des études récentes suggèrent que l'utilisation des terres pour produire des matières premières bioénergétiques a un impact loin d'être idéal en termes d'atténuation de la crise climatique, et recommander que la recherche et les politiques soient réorientées vers la gestion biologique du carbone terrestre.

Cependant, ces études sont souvent basées sur des estimations secondaires de la performance du système bioénergétique et des coûts d'opportunité d'atténuation. Par ailleurs, ils excluent généralement la prise en compte du CSC ou des améliorations technologiques futures, notent les auteurs.

"Chacune des critiques dont nous discutons dans l'étude a une certaine légitimité en termes de pointage des facteurs qui peuvent annuler l'impact bénéfique des biocarburants sur le climat, mais ils ne doivent pas être considérés comme la preuve que les biocarburants ne peuvent pas ou n'ont pas du tout d'impact bénéfique, " a déclaré Lynd.

Pour réfuter les arguments présentés par les critiques de la durabilité des biocarburants, les chercheurs ont utilisé une simulation d'écosystème combinée à des modèles de production de biocarburants cellulosiques et de CSC, estimer le potentiel des biocarburants issus de l'herbe énergétique pour remplacer les combustibles fossiles et séquestrer le carbone directement par rapport à d'autres programmes d'atténuation basés sur les terres, comme le reboisement et la restauration des prairies.

Ils ont calibré le modèle d'écosystème pour effectuer des simulations temporellement explicites des échanges de carbone atmosphère-biosphère selon différents choix d'utilisation des terres sur trois sites d'étude de cas aux États-Unis.

L'analyse a montré que lorsque les agriculteurs sont passés du panic raide à l'éthanol cellulosique, le potentiel d'atténuation par hectare était comparable à celui du reboisement et plusieurs fois supérieur à celui de la restauration des prairies.

Il a également montré que le potentiel d'atténuation des futures améliorations plausibles des rendements des cultures énergétiques et de la technologie de bioraffinage, avec CCS, pourrait être quatre fois supérieure à celle du reboisement et 15 fois supérieure à celle de la restauration des prairies.

"En outre, nous avons constaté que la couverture végétale naturelle et la maturité technologique de la chaîne d'approvisionnement font une différence significative lorsqu'il s'agit d'estimer les avantages relatifs de l'atténuation des GES par les biocarburants et la restauration de la végétation naturelle, " a déclaré Lynd.

La culture du panic raide peut être particulièrement utile dans certaines régions des États-Unis où la couverture végétale naturelle est constituée d'herbe plutôt que d'arbres, selon l'étude.

Dans le futur, the researchers plan to use the same modeling approach to discuss these issues for the US on a nationwide scale. "An important direction in which the study points is an analysis of a broader range of sites, energy crops, and conversion processes, including those designed to include biofuel production in a manner consistent with the circular economy, " Lynd said.

The methodology could also be used to analyze the production of biofuel from sugarcane in Brazil, il ajouta.