Comparaison d

1
Comparaison dIntrants Agricolesde cultures à
vocation énergétique
Master 2 Production et transformations
agro-industrielles

• 3 approches
• Energétique
• Agronomique
• Economique

14 septembre 2006
Alain ZANARDO
2
Les points abordés

• 4 structures daccueil
• Constat 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 dUGB
• Approche économique en mars 2006
• Conclusions

3
 4 structures daccueil
1 - IFHVP  LInstitut 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
dassociations locales qui participe à la
promotion des économies dénergies.
http//collectifenr47.free.fr/indexENR47.htm 4
Le Chaudron Magique ferme pédagogique du Lot
et Garonne ouverte toute lannée pour des
animations éducatives. http//www.chaudronmagique
.fr/
4
 Ces 4 structures daccueil ont des intérêts
complémentaires pour les idées, concepts et
données développés dans ce mémoire.
Pour lIFHVP, le principal souci est la
normalisation de la filière courte de trituration
à froid des oléagineux. Pour le CIVAM agro bio
47, lenjeu des cultures énergétiques est
lautonomie 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, cest lexemple de lintégration de
tous ces concepts.
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 cest 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
6
 Des définitions
Productivité à lha  masse produite (t/ha) ou
sa traduction énergétique (MJ/ha).
Efficacité énergétique (EE) dun produit 
rapport entre lénergie contenue dans le produit
et lénergie 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 lénergie produite et lénergie
consommée pour être produite.
7
Approche énergétique

• Le fichier Planète diagnostique lexploitation
  agricole dun 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 lénergie sont à distinguer
• Le PCI est lénergie de combustion directe
• Lénergie grise rassemble tous les postes
  production - transports élimination ou/et
  recyclage CO2 DBO5 et autres pollutions

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
9
Intrant 2 des cultures grain et semence

• Un grain est à la fois
• Une production agricole,
• Un aliment pour les animaux, entier ou
  transformé,
• Une semence,
• Un combustible direct,
• Un carburant dérivé, HVP ou ester ou éthanol
• Pour chaque aspect du même produit, sa
  quantification énergétique varie.

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PCI ou énergie grise selon 3 sources de la
semence et du grain
En MJ/kg Pimentel Pimentel EBAMM EBAMM Planète 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
Calculé daprès les données du texte
EBAMM signifie Energy and Research Group on
Biofuels Analysis Meta-Model http//rael.berkeley.
edu/EBAMM/
11
Intrant 3 des cultures lirrigation
Sources Energie utilisée en irrigation en MJ/ha pour 810 m3 deau/ha En MJ/m3 deau
Pimentel 1 339 1,65
EBAMM Today (moyenne) 49 0,06
Planète pompage gazole 6,5
Planète électricité mono 220 V 5
Planète électricité tri 380 V 6
Planète électricité industrielle 7
Planète eau du réseau urbain Eau potable 14
Sur la base gazole de Planète, limpact
énergétique de lirrigation pour Pimentel est 4
fois inférieur et pour EBAMM 108 fois
12
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 daprès
http//www.arvalisinstitutduvegetal.fr/fr/com_deta
il.asp?id216 Pourquoi les TCS, connues et
pratiquées par certains agriculteurs, sont-elles
encore si peu mises en œuvre ?
13
Intrant 5 apport au sol, fumure et
amendement. Cas particulier du Bois Raméal
Fragmenté (BRF)

• Le Bois Raméal Fragmenté apporte 
• un support de culture, type litière
• un engrais retard,
• un générateur dhumus,
• une protection physique des sols, effet
   mulch ,
• une réserve dhumidité,
• un support pour microorganismes,
• un vecteur de transfert de fertilité des zones
  non ensemencées vers les cultures,
• un désherbant physico chimique,

Epandage du BRF sur les Causses du Quercy
14
Bilan énergétique des cultures de maïs
Intrants 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
15
Bilan énergétique de léthanol de maïs
maïs en GJ/ha (c) Efficacité maïs MJ/MJ (d) Valeur nette en GJ/ha (e) Total intrants éthanol GJ/ha (f) Efficacité Éthanol MJ/MJ (g) hL Éthanol Par ha (h) PCI Éthanol MJ/L hL Éthanol / tonne maïs (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
Lefficacité énergétique de la transformation du
maïs en éthanol est le quotient de lénergie
produite, ici lalcool, sur le total des
intrants, colonne (f).
16
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.
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Les points abordés

• 4 structures daccueil
• Constat 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 dUGB
• Approche économique en mars 2006
• Conclusions

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Approches agronomique et pédologique

• Approche agronomique Les analyses de sols
  conventionnelles sont là pour commander lapport
  dintrants 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 dapports sont indispensables et
  que les microorganismes rendent disponibles les
  éléments nutritifs du sol.

19
Notion dUnité Gros Bétail UGB

• LUGB est une unité employée pour pouvoir
  comparer ou agréger des effectifs danimaux
  despèces ou de catégories différentes.
• En 2005, la France comptait, 28 millions
  déquivalent UGB
• pour 18,4
  millions dha
• soit
  1,6 UGB par ha de SAU.

1,6 UGB fertilise un ha avec 100 kg dazote
organique, ce qui est suffisant sans apport
dazote de synthèse.
20
Synergie élevage - culture

• Une contrainte incontournable pour une
  agriculture pérenne
• Lagriculture 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
  déquivalent gazole.
• Ce chiffre est à comparer avec la capacité de
  production dHVP dun ha  800 litres dhuile
  pour le tournesol et 1000 pour le colza.

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Les points abordés

• 4 structures daccueil
• Constat 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 dUGB
• Approche économique en mars 2006
• Conclusions

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PCI Pouvoir Calorifique Inférieur en MJ/kg
brut Équivalence 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
23
Approche économique en mars 2006

• La valorisation énergétique de la biomasse, par
  combustion directe, au cours actuel de lénergie,
  est supérieure à sa valorisation alimentaire.
• Cest une solution économique aux problèmes des
  excédents structurels des productions agricoles
  et un gisement demplois ruraux non
  délocalisables.

24
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 dénergie 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 dalcool ne se
  justifie que comme additif spécifique (carburant
  AZUR).

supercarburant ancien mélange de benzène et
dalcool
25
Apports personnels

• Ce retour en formation à temps plein pendant 10
  mois est une relance dans mon cursus
  professionnel. Jai pu me consacrer totalement au
  sujet qui minterpelle depuis longtemps
• le devenir du  monde rural .
• Cette mise à plat des connaissances sans
  contraintes professionnelles porte ses fruits.

26
En espérant avoir répondu à vos attentes !
Ce diaporama et les sources documentaires
utilisées sont sur http//scienceenvironnement.f
ree.fr/IA/IA.htm
27
Ce diaporama et les sources documentaires
utilisées sont sur http//scienceenvironnement.f
ree.fr/IA/IA.htm
28
 Les problématiques

• Les intrants agricoles sont à la croisée des
  problématiques telles que 
• la déprise du monde rural, selon le plan Mansholt
  de 1968
• Les productions excédentaires, en France,
  correspondent à 5 millions dha.
• les intrants énergétiques des cultures la
  disponibilité de lénergie fossile a généré des
  pratiques voraces en énergie il semble incongru
  de ne pas les remettre en cause.
• les pollutions absence détudes
  épidémiologiques mettant en évidence les liens
  pollution-santé.
• la non préservation de la fertilité des sols, le
  taux dhumus est réduit dun tiers sur la plupart
  des SAU labourées.

29
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 dagriculteurs est de 980 000,
• le nombre dexploitations entre 450 000 et 640
  000
• lobjectif est de 150 000 exploitations en
  France.
• Aujourdhui 80 des productions sont le fait de
  80 000 producteurs.

30
Approche politique Blair House court toujours
OMC Un accord conclu entre les États-Unis et
lUnion 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 lalimentation animale chaque
année. Cela correspond à 2,7 millions dha
doléagineux pour la France, soit près de la
moitié de la limitation  politique  pour
lUnion Européenne.
31
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.a
  spx?id23506page1localfalsepub_id2menu_id2
  
• Ces 11 402 exploitations sont des exemples de non
  emploi dintrants chimiques pour les 450 000
  autres soit une sur 40.
• Limportant cest le taux de croissance du nombre
  dexploitations biologiques, alors que le nombre
  global dexploitations diminue en France, de
  25 000 par an soit moins 5 par an.

32
Deux calculs

• Le plan Mansholt prévoit 150 000 exploitations
  en France. Il faudra 21 ans pour réduire les 450
  000 exploitations actuelles aux taux de moins 5
  lan.
• Le nombre dexploitations en agriculture
  biologique sera de 20 593 dans 21 ans. Soit prés
  de 17 .

33
Les points abordés

• 4 structures daccueil
• Constat 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 dUGB
• Approche économique en mars 2006
• Conclusions

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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 léthanol MJ/ha (d) Litre éthanol/t maïs 15 dhumidité (e) PCI du maïs 15 dhumidité en MJ/kg (f)
Pimentel 33 921 8 655 130 240 54 808 372 15,0
EBAMM 19 361 8 746 52 476 400 10,0
Valbiom 29 299 87 896
Belgique 418
Ecobilan 2005 8 950 9 055 49 631 40 681 398
Ecobilan 2005 11 806 9 055 65 468 53 662 398
Risoud 32 940 8 900 16,2
Damien en bio 8 121 5 000 77 500 15,5
Selon le chapitre VI - Comparaisons des
publications pour le maïs à éthanol
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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 lester en MJ/ha (d) Total des intrants pour lHVP en MJ/ha (e) PCI du tournesol à 91 MS en MJ/kg (f)
Pimentel 25 577 1 500 19 437 31 348 13
Pimentel modifié 13 375 2 400 62 712 50 157 26
Henri en bio 2 000 52 000 26
Damien en bio 2 000 52 000 26
Gaec de Penne 2 400 52 000 26
Valeurs non indiquées par la source
36
Comparaison des combustibles ester, HVP et
gasoil, de léthanol carburant et de lessence
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 dhuiles 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
LHVP est le meilleur des biocarburants liquides
disponibles aujourdhui selon les 4 critères
rassemblés dans le tableau ci-dessus
37
La valorisation énergétique directe des
productions végétales est une solution pour créer
les débouchés transitoires,dans lattente dune
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
38
Approche économique en mars 2006

• Le maillon faible de la filière HVP carburant
• cest le tourteau (Accords de Blair House) !
• Prix de vente pratiqué de 0,09 à
  0,15 /kg
• Valorisation en alimentation animale 0,17
  /kg
• Valorisation énergétique des tourteaux 0,34
  /kg
• Il faut donc jouxter chaque unité de trituration
  de chaudières polycombustibles capables
  dutiliser 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 !