La promesse et la complexité de la bioénergie dans le monde en développement

Pour les pays en développement, qui sont souvent confrontés à la pauvreté énergétique, à des réseaux de distribution peu fiables et à une forte dépendance à l'égard des combustibles solides traditionnels comme le bois de chauffage et le charbon de bois, la bioénergie offre un moyen de fournir des services énergétiques modernes tout en soutenant les moyens de subsistance ruraux. Toutefois, les avantages environnementaux et sociaux de la bioénergie ne sont pas automatiques. Ils dépendent entièrement de la façon dont la chaîne d'approvisionnement est conçue et gérée.Une chaîne de bioénergie mal planifiée peut conduire à la déforestation, à la concurrence des cultures alimentaires, à l'épuisement de l'eau et à l'inégalité sociale.

Comprendre les chaînes d'approvisionnement en bioénergie

Contrairement aux chaînes d'approvisionnement en combustibles fossiles, qui sont relativement uniformes, les chaînes de bioénergie sont très diverses parce que les types de matières premières, les technologies de conversion et les utilisations finales varient grandement. La chaîne comprend généralement quatre étapes principales :

  • Production et approvisionnement en matières premières La biomasse peut provenir de cultures énergétiques spécialisées (p. ex., malcanthus, herbage, jatropha), de résidus agricoles (p. ex., écailles de riz, bagasse de canne à sucre, fourneau de maïs), de résidus forestiers, de déchets municipaux organiques ou de fumier animal.
  • La récolte, la collecte et le prétraitement. La biomasse doit être recueillie à partir de lieux souvent dispersés.Les étapes préalables au traitement, comme le séchage, le copeaux, la balayer ou la densification (pelletisation ou broyage), réduisent le volume, améliorent la manutention et augmentent la teneur en énergie par unité.Ces étapes sont souvent à forte intensité de main-d'oeuvre dans les pays en développement et peuvent faire intervenir de petits exploitants agricoles ou des coopératives.
  • Les technologies vont de la simple combustion dans des fourneaux améliorés aux procédés avancés comme la digestion anaérobie, la gazéification, la pyrolyse ou la fermentation biochimique.Le choix de la technologie dépend de la matière première, de la forme énergétique souhaitée (chaleur, électricité, biogaz, combustible liquide), de l'échelle et de la capacité technique locale.
  • Distribution et utilisation finale Le produit énergétique, qu'il s'agisse de briquette, de biogaz, d'électricité ou de biocarburant, doit atteindre les consommateurs, ce qui peut comprendre des mini-grasses locales, du biogaz en bouteille ou des centrales centrales centralisées alimentées par des réseaux nationaux.

Chaque étape se relie avec d'autres : un goulot d'étranglement logistique à la collecte peut priver une installation de traitement; une unité de conversion mal entretenue peut créer des émissions dangereuses; et une distribution peu fiable peut saper la confiance des consommateurs.

Types de chaînes de valeur bioénergétiques

Les chaînes de valeur peuvent être classées en grande partie par échelle et par utilisation finale. Les chaînes décentralisées à l'échelle des villages[ (p. ex., les usines communautaires de biogaz ou les programmes améliorés de cuisson) dépendent des résidus disponibles localement et servent les ménages avoisinants. Les chaînes industrielles centralisées[ (p. ex., les raffineries d'éthanol de canne à sucre) regroupent de grands volumes de matières premières provenant de plusieurs fournisseurs, intégrant souvent la cogénération de l'énergie.

Les défis dans les pays en développement

Si les éléments techniques de la bioénergie sont bien compris, la mise en place de chaînes d'approvisionnement durables dans les pays en développement est confrontée à des obstacles souvent plus institutionnels et économiques que technologiques, et un examen plus approfondi de ces défis montre pourquoi tant de projets prometteurs de bioénergie ne parviennent pas à s'étendre ou à devenir insoutenables au fil du temps.

Déficits d'infrastructure et logistique

En Afrique rurale et en Asie du Sud, les rayons de collecte sont souvent limités à quelques kilomètres, ce qui rend peu rentable l'approvisionnement en installations plus grandes. Une forte teneur en humidité de nombreuses matières premières (peau de manioc frais ou poubelle verte de canne à sucre) accélère la détérioration, nécessitant un séchage coûteux ou un traitement immédiat. Sans chaînes froides ou équipement de prétraitement avancé, les pertes de matières premières peuvent dépasser 30 %.

Compétition sur les occupations de terres, la sécurité alimentaire et l'utilisation des terres

Dans de nombreux pays en développement, les systèmes de propriété foncière sont peu clairs ou contestés, ce qui expose les communautés vulnérables à la perte d'accès. La concurrence directe pour les terres arables entre l'énergie et la production alimentaire est le risque le plus visible, mais le changement indirect d'affectation des terres – là où les terres agricoles actuelles passent aux cultures énergétiques, poussant la production alimentaire vers les forêts – peut également se produire.Les femmes, qui gèrent souvent la collecte de combustibles ménagers et l'agriculture de subsistance, sont touchées de façon disproportionnée lorsque les ressources de biomasse deviennent commoditées. La conception durable doit éviter les compromis entre les deux types de terres agricoles et les forêts en choisissant délibérément les flux de déchets, les terres dégradées ou les systèmes multifonctionnels (p. ex., les cultures en ruelles avec des arbres énergétiques sur les limites du champ).

Lacunes technologiques et capacités

Dans les zones rurales, un gazéificateur simple qui se bouche à partir de matières premières de haute qualité ou d'un digesteur anaérobie qui gèle en hiver sans isolation peut devenir un atout abandonné. L'expertise technique locale pour l'exploitation et la réparation est souvent rare, et les programmes de formation peuvent être ponctuels plutôt que continus. De plus, la qualité des matières premières produites localement varie, ce qui rend difficile la normalisation des processus de conversion.

Contraintes financières et risques d'investissement

Les rendements sont générés au fil des ans par les ventes d'énergie, mais les flux de trésorerie sont incertains en raison des fluctuations de l'offre de biomasse, de la modification des subventions au carburant et des accords de rachat peu fiables. Les prêteurs commerciaux perçoivent des risques élevés[ dans les entreprises agricoles des pays en développement – variabilité météorologique, volatilité des prix, instabilité des politiques – qui conduisent à des taux d'intérêt prohibitifs ou à un refus de crédit pur et simple.

Politique et fragmentation réglementaire

Par exemple, un ministère de l'agriculture encourage les cultures énergétiques pour les revenus ruraux tandis que le département forestier limite le défrichement des terres et que le ministère de l'énergie subventionne les combustibles fossiles. L'absence de normes claires pour la qualité de la biomasse, les critères de durabilité ou les règlements d'interconnexion des réseaux dissuadent les investissements. De plus, la capacité institutionnelle d'appliquer les règlements existants est faible, ce qui permet de maintenir des pratiques non durables.

Stratégies de durabilité

Pour surmonter ces défis, il faut passer de la simple conception de la bioénergie comme un simple remplacement de carburant à la conception de systèmes intégrés qui offrent de multiples avantages tout en gérant les risques.

Prioriténer les flux de déchets et de résidus

La possibilité la plus immédiate de produire une bioénergie durable consiste à capturer les déchets agricoles, forestiers et municipaux qui sont actuellement brûlés en plein air, laissés pourrir ou déversés dans des décharges. L'utilisation de résidus évite la concurrence entre les terres et réduit souvent les problèmes environnementaux tels que la pollution atmosphérique ou les émissions de gaz à effet de serre résultant de la décomposition.

Mettre en oeuvre la planification de l'échelle paysagère

Au lieu de prendre des décisions projet par projet, les chaînes d'approvisionnement durables en bioénergie devraient être intégrées dans la planification au niveau du paysage qui tient compte de l'adéquation des terres, de la disponibilité de l'eau, des habitats de la biodiversité et des droits sur les ressources communautaires. La cartographie participative de l'utilisation des terres[ avec les communautés locales aide à identifier les zones -no-go-go---- (p. ex., forêts primaires, zones à haute valeur de conservation) et les zones prioritaires (p. ex., terres dégradées ou marginales convenant aux cultures énergétiques sans concurrence avec les aliments).

Adopter des technologies appropriées et une échelle progressive

-Petit n'est pas toujours beau, mais il est souvent plus approprié. Plutôt que d'importer de grands systèmes étrangers complexes, les projets réussis commencent petit—un système de biogaz à l'échelle du village, un micro-gazéificateur pour la production d'omble ou une presse de broyage gérée par une coopérative—et de prouver le concept avant l'échelle.-Les modèles modulaires permettent de développer la capacité à mesure que l'offre de matières premières et la demande arrivent à maturité.

Renforcer la propriété des agriculteurs et des collectivités

Les chaînes d'approvisionnement qui traitent les petits exploitants uniquement comme des fournisseurs de matières premières sont généralement fragiles.Lorsque les agriculteurs ont une prise dans l'entreprise énergétique[, en tant que propriétaires, membres de coopératives ou bénéficiaires, ils sont plus susceptibles d'adopter des pratiques de récolte durables, d'investir dans la qualité des matières premières et d'assurer l'approvisionnement à long terme.

Intégrer les principes de l'économie circulaire

Une chaîne de bioénergie durable ne se termine pas avec l'énergie. Les coproduits durables[, tels que le biochar, les engrais organiques issus du digestate anaérobie ou la chaleur pour le traitement agro-économique, renforcent la viabilité économique et ferment les boucles de nutriments. Par exemple, le biochar produit par la gazéification peut être utilisé comme une modification du sol, améliorant les rendements et séquestre le carbone.

Études de cas et exemples

Des exemples concrets de pays en développement illustrent comment les stratégies susmentionnées ont été appliquées — et les enseignements tirés.

Inde: Briquetage de biomasse pour les industries rurales

Dans les États indiens du Pendjab et de Haryana, la combustion de la paille de paddy après la récolte a été une source majeure de pollution atmosphérique.Les programmes gouvernementaux et les entreprises privées ont introduit des unités de broyage qui densifient la paille dans les billes de combustible, qui sont utilisées dans les chaudières industrielles à petite échelle (p. ex., pour la teinture textile, les fours à briques ou la transformation des aliments). Les facteurs de succès clés comprenaient un réseau d'approvisionnement qui paie les agriculteurs pour les résidus, une politique interdisant le brûlage à ciel ouvert (en vigueur pendant les saisons de récolte) et des subventions en capital pour les machines de broyage.

Kenya: Biogaz à petite échelle pour les ménages ruraux

Le Programme de partenariat pour le biogaz en Afrique (PPAB), mis en œuvre au Kenya et dans d'autres pays, a favorisé la production à l'échelle des ménages de digesteurs anaérobies qui produisent du gaz de cuisson à partir de fumier de bétail. Plus de 50 000 unités ont été installées, chacune remplaçant le bois de chauffage ou le charbon de bois. Les défis de durabilité [ comprenaient la pénurie d'eau pour le mélange de lisier dans les régions sèches, et le fait que seuls les ménages ayant au moins deux vaches pouvaient payer le coût du digesteur (même avec des subventions). La Banque mondiale a souligné les leçons tirées de l'échelle de ces programmes.

Brésil: Éthanol de canne à sucre et gestion intégrée des terres

L'industrie brésilienne de l'éthanol de canne à sucre est le plus important et le plus long programme de bioénergie dans les pays en développement. Les innovations clés en matière de durabilité comprennent l'élimination progressive de la combustion avant récolte en faveur de la récolte verte mécanisée qui laisse des déchets sur les champs, la cogénération de l'électricité de la bagasse et le recyclage de la vinasse comme engrais.Le secteur a progressé vers des engagements de déforestation zéro par le biais de la politique Zoningologique -sugarcane qui interdit la plantation dans le bassin de l'Amazonie, du Pantanal et du Haut Paraguay. Néanmoins, les questions de concentration des terres, les conditions de travail des coupeurs de canne (pendant la période de transition) et le changement indirect d'utilisation des terres restent débattus.

Ghana : Déchets à l'énergie pour l'assainissement urbain

À Accra et dans d'autres villes ghanéennes, les déchets organiques municipaux, qui représentent près de 60 % du flux de déchets, sont collectés et traités dans une décharge aménagée avec captage de gaz pour la production d'électricité.Le projet comprend également une fraction pour le compostage.Bien qu'il s'agisse d'un modèle plus centralisé, lourd en infrastructures, il démontre comment les chaînes d'approvisionnement en bioénergie peuvent relever de multiples défis urbains[ : gestion des déchets, approvisionnement énergétique et atténuation des gaz à effet de serre.

Vers un cadre de politique et d'investissement

Aucune chaîne d'approvisionnement en bioénergie ne peut être durable sans un environnement favorable. Les gouvernements ont un rôle essentiel à jouer dans l'établissement de normes, l'octroi d'incitations et la mobilisation de fonds.

  • Critères de durabilité pour l'approvisionnement en biomasse qui comprennent des seuils minimaux pour les économies de gaz à effet de serre, des restrictions d'utilisation des terres et des mesures de protection sociale (p. ex. consentement préalable et éclairé gratuit pour les terres communautaires), qui peuvent être intégrés dans les stratégies nationales de bioénergie ou dans les exigences d'admissibilité tarifaire pour l'alimentation.
  • Les instruments financiers adaptés aux risques locaux:[ Le financement axé sur les résultats (lorsqu'ils sont effectués après vérification de la fourniture d'énergie), les capitaux de première perte provenant des institutions de financement du développement et les mécanismes de couverture des devises réduisent le risque pour les investisseurs.Les partenariats public-privé qui impliquent des banques locales et des entreprises agroalimentaires peuvent partager le risque d'approvisionnement en matières premières.
  • Les programmes devraient couvrir la gestion de la qualité des matières premières, l'entretien de l'équipement, la planification des activités et la surveillance de l'environnement.Les partenariats à long terme avec les universités techniques ou les organisations internationales peuvent soutenir ces programmes.
  • L'intégration aux plans nationaux en matière d'énergie et de climat:[ La bioénergie devrait être explicitement incluse dans les contributions déterminées au niveau national (CND) dans le cadre de l'Accord de Paris, les plans directeurs d'électrification rurale et les stratégies de cuisson propre.

Conclusion

La conception de chaînes d'approvisionnement durables en bioénergie dans les pays en développement n'est pas une simple transplantation d'un ensemble de technologies, qui exige une compréhension approfondie des contextes écologiques, sociaux et économiques locaux, une volonté de commencer par de petites entreprises et d'apprendre de façon itérative, et un engagement à faire participer toutes les parties prenantes, en particulier les petits exploitants agricoles, les femmes et les collectivités qui seront à la fois fournisseurs et consommateurs.