THÔNG TIN TÀI LIỆU
ECONOMIE – D EVELOPPEMENT me ge ne ration Les biocarburants de deuxie tition pour l’usage des terres et la compe Yves DRONNE1,b Agneta FORSLUND2,a,b GUYOMARD3 Herve INRA, unite colle ge de direction, centre de Rennes, Domaine de la Prise, 35 590 Saint-Gilles, France TAC, La Saigeais, 35 140 Saint-Hilaire des Landes, France INRA, unite colle ge de direction, centre de Paris, 147, rue de l’universite, 75 007 Paris, France Abstract: First-generation biofuels produced from food and feed crops have often been criticised for their impacts on world food security and the environment mainly because they can divert land from food production and/or environment protection objectives Hopes are thus turned to a quick development of second-generation biofuels produced from various sources of biomass that not enter in direct competition with food and feed crops This article analyses to what extent the development of bioenergy, in particular the development of second-generation biofuels in complement to the first generation, could affect world food security and the environment (green house gas emissions and biodiversity protection) We show that some negative effects of firstgeneration biofuels should be alleviated with a larger proportion of second-generation biofuels on the market However, these effects are not vanished in particular if secondgeneration biofuels are made from dedicated energy plants that require land and thus enter into indirect competition with food and feed crops for land use Key words: food production, environment protection, biomass, biofuels, second-generation biofuels, energy plants doi: 10.1684/ocl.2011.0361 missions mondiales de CO2 En 2007, les e troliers et a imputables aux produits pe es a leurs utilisations se sont eleve 10,9 gigatonnes (Gt)1 Le secteur du sentait 60 % de ce total, transport repre soit 6,6 Gt dont l’essentiel (4,8 Gt) pour le seul secteur du transport routier (AIE, court et moyen terme, hors les 2009) A conomies d’e nergie et a technologies e a TAC (www.tac-financial.com) est une te socie ind ependante de recherche e en e conomie et en finance qui applique travaille pour les entreprises internationales et les organisations multilaterales b poque ou les travaux correspondant a A l’e re alise s, Agneta Forslund cet article ont ete tait chercheur a l’Inra, centre de Rennes, e Smart Yves Dronne appartenait a la unite m^ eme unite missions mondiales de CO2 tous Les e taient de 29 Gt secteurs pris en compte e en 2007 es, les biocarburants automobiles donne s fabrique a partir de la biomasse apparaissent comme la principale, si ce n’est trole utilis unique, alternative au pe e dans les transports, notamment les transports routiers nerge tiques des ressourLes utilisations e ces renouvelables devraient fortement cennie, et croıˆtre sur la prochaine de davantage encore a l’horizon 2050, dans le double contexte d’une demande nerg face etique a la hausse et d’une rare nerg tion progressive des ressources e etiques non renouvelables La demande galement augmentera du alimentaire e mographique fait de la croissance de te comptera plus de neuf (la plane s milliards d’humains en 2050, soit pre de trois milliards de plus relativement a aujourd’hui), de la croissance e conomique et d’une urbanisation accrue volutions qui se traduisent par (deux e une modification des consommations triment des produits alimentaires au de ge taux – ce re ales, racines et tubercuve les – au profit des produits animaux nergie moins efficaces a transformer l’e la solaire en calories alimentaires) D’ou de la plan question de la capacite ete Terre a satisfaire simultan ement les besoins nerge tialimentairesetnonalimentaires(e ques pour l’essentiel dans la mesure ou les besoins non alimentaires a des fins nerge tiques – les bioproduits – ne non e devraient mobiliser que peu de surfaces) veloppement le de dans un contexte ou cessairement ^etre durable, devra ne conodans les trois dimensions de l’e mie, du social et de l’environnement, au minimum nettement plus durable que fi est celui aujourd’hui a l’oeuvre Le de immense ; il n’est pas insurmontable pour peu que tous les acteurs se mobilisent et vite (Guyomard, 2009 ; Guillou, 2010) ne rale, l’ambiDans cette perspective ge tion de cet article pourra apparaıˆtre bien me ge ne ration et la compe tition pour l’usage des terres Pour citer cet article : Dronne Y, Forslund A, Guyomard H Les biocarburants de deuxie OCL 2011 ; 18(1) : 1-9 doi : 10.1684/ocl.2011.0361 OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 Article disponible sur le site http://www.ocl-journal.org ou http://dx.doi.org/10.1051/ocl.2011.0361 modeste Il vise en effet a analyser la concurrence entre usages alimentaires et non alimentaires, notamment a des fins nerge tiques, des terres Plus spe cifiquee cier dans ment, on cherchera a appre quelle mesure, pour un tonnage total de biocarburants a l’horizon 2020 donne ou 2050, la repartition entre, d’une re part, les biocarburants de premie ne ration fabrique s a partir des organes ge serve des plantes e galement utilise s de re en alimentation humaine et, d’autre me part, les biocarburants de deuxie ne ration qui exploitent la ligno-celluge sidus et de dechets, du bois lose de re ^ts ou de cultures dediees, a un des fore curite alimentaire de la impact sur la se te et sur les e missions de gaz a plane s lors que le de velopeffet de serre de nergies induit des pement des bioe changements d’usage des sols L’analyse e aux deux horizons 2020 et sera mene 2050 Dans un premier temps, nous rappellerons l’importance actuelle des utilisations de biens agricoles pour la production de biocarburants ainsi que certaines des interrogations dont elles font l’objet me partie, nous pre Dans la quatrie senterons les principales conclusions es des analyses aux deux horizons tire temporels Les utilisations non alimentaires des produits agricoles pour la fabrication de biocarburants Des utilisations non alimentaires encore modestes mais en augmentation En 2008, la production mondiale de levee a 43 millions biocarburants s’est e quivalent pe trole (Mtep), de tonnes d’e soit un peu plus de % des carburants s dans le transport routier, princiutilise palement sous forme de bioethanol aux Etats-Unis et au Bre sil et de biodiesel enne (UE) Cette dans l’Union europe cessite production de biocarburants a ne 320 millions de tonnes (Mt) de plantes res (17 % de la production monsucrie re ales (5 %) et 11 Mt diale), 100 Mt de ce tales (9 %) Elle a mobilise d’huiles vege 28 millions d’hectares (Mha), soit environ % des surfaces mondiales en grandes re ales, 9,5 Mha cultures : 13 Mha de ce agineux et 5,5 Mha de plantes d’ole OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 res (estimations des auteurs) sucrie r e ales utilise es Les surfaces en ce a des tiques peuvent paraıˆtre faifins energe bles au regard des rendements moyens aliers mondiaux de 3,2 tonnes par cere hectare (t/ha) : sur cette base, il aurait fallu mobiliser 31 Mha En pratique, l’exigence en terres est moindre car une r e ales est large part du bio ethanol de ce e fabrique a partir de maăs aux Etats-Unis les rendements sont nettement plus ou leve s (9,5 t/ha) Par contraste, les e es peusurfaces d’ol eagineux mobilise vent paraıˆtre importantes en regard des tonnages de biodiesel Cela r esulte du fait que les rendements en huile des agineuses, notamment des graines ole graines de colza et encore plus des graines de soja, sont faibles (respectivement, 42 et 18 %) ; par suite, les g e tales productions d’huiles ve a l’hectare sont modestes (de 1,2 a 0,6 t/ha)2 res premie res Les tonnages de matie agricoles utilis ees pour la fabrication de s aujourd’hui biocarburants restent limite velopIls connaissent n eanmoins un de but des pement rapide depuis le de es 2000, d anne eveloppement qui s’est l sur les ann en outre acce ere ees les plus centes En 2008/2009, relativement re a dente, l’augmentala campagne pr ece re ales tion de la demande mondiale de ce thanol a ainsi pour la fabrication de bioe te plus e que celle de la demande e eleve a des fins alimentaires (respectivement, plus 28 Mt et plus 13 Mt ; estimation ^me temps, la des auteurs) Dans le me g consommation mondiale d’huiles ve e de 3,3 Mt pour l’alitales a augmente mentation humaine et de 1,2 Mt pour les autres usages, y compris le biodiesel (estimation des auteurs) Cette croissance d’un usage non alimentaire particulier des produits agricoles, les biocarburants, fait l’objet de critiques au double titre, d’une part, curite qu’elle serait une menace pour la se alimentaire mondiale et, d’autre part, nerge tique le bilan environnemental, e conomique des biocarburants ne que et e serait pas si favorable qu’initialement re espe Ces chiffres correspondent, pour le colza a un rendement moyen en graines de colza par un rendedans l’UE de t/ha multiplie ment en huile de la graine de 42 %, pour le soja a un rendement en graines de soja aux Etats-Unis de 3,1 t/ha multiplie par un rendement en huile de 18 % La premiere ge ne ration de biocarburants au coeur des de bats Les biocarburants aujourd’hui commercis sont dits de premie re ge n alise eration s (1G) car fabrique a partir des organes de res premie res ve ge tales r eserve de matie es pour l’aliterrestres egalement utilise mentation des hommes, y compris via le filtre de l’alimentation animale : plantes res (canne et betterave sucrie a sucre), re ali , etc.) et ole agineuce eres (maăs, ble ses (soja, colza, palme, etc.) La crainte d’une concurrence excessive avec les utilisations alimentaires est vive ; elle a riode atteint un paroxysme pendant la pe 2007/2008 durant laquelle les prix agricoles mondiaux, comme ceux d’autres res premie res, ont flamb matie e3 ; elle perdure aujourd’hui dans le contexte en introduction ou il faudra rappele nourrir plus de neuf milliards d’individus en 2050 tout en respectant l’environnement et les ressources naturelles Cette crainte malthusienne se double d’une critique sur le plan environnemental au motif que le bilan des biocarbuduction des rants 1G en termes de re missions de gaz e a effet de serre (GES) gatif de s lors que les serait souvent ne changements d’usage des terres sont pris en compte Le bilan GES d’un biocarburant 1G est en effet positif, avec toutefois re de fortes variations selon la matie re ve ge tale utilis premie ee comme input, quand l’analyse se situe a surface donn ee : l’utilisation d’un litre de biocarburant en substitution d’un volume equivalent d’un duction des carburant fossile permet la re missions de GES Le bilan GES est moins e gatif, si l’hecfavorable, voire devient ne res, ce re alie res ou tare de cultures sucrie agineuses implique le retournement ole boisement d’un hectare deprairiesou le de ^ts (Fargione et al., d’un hectare de fore tudes ont cherche a De nombreuses e ^ le des biocarbuanalyser et quantifier le ro rants dans la hausse des prix agricoles en 2007/2008 (Abbott et al., 2008 ; Collins, 2008 ; Mitchell, 2008 ; Rosegrant, 2008) De ces etudes, on retiendra que les biocarbu dans un rants ont leur part de responsabilite ensemble de facteurs structurels et conjoncsultats de ces turels (Guyomard, 2009) Les re tudes montrent surtout qu’il n’est pas e tat actuel des connaissances, possible, en l’e gager les responsabilite s quantitatives de de rents de terminants qui respectives des diffe a la hausse sur les prix agricoles en ont joue 2007/2008 2008 ; Searchinger et al., 2008) Cela est a la perte de stockage principalement lie ^ts de s de carbone par les prairies et les fore lors que la mobilisation d’un hectare de cultures requiert, directement ou indirectement, lesacrifice d’un hectare deprairies se ou de for^ets4 Cet effet instantane e a double d’une perte dynamique lie l’accroissement de la production biologique des prairies et surtout des for^ets qui est ainsi annule e nerge tique des biocarbuL’efficacite de surface utilisee rants 1G par unite est en outre modeste, avec sur cet aspect aussi de fortes variations selon la culture e comme matie re premie re Enfin, utilise leve s, ^ ts de production restent e les cou notamment dans un contexte d’augmentation des prix des matieres preres agricoles mie Dans ce contexte fortement interrogatif, le vent pour demander un des voix s’e ^t de la production des biocarburants arre 1G, au minimum l’assurance que leur veloppement ne nuit pas a la prode duction de calories alimentaires et la de ce de veloppement a conditionnalite un bilan positif sur les plans environnenerge tique et e conomique mental, e s scientifiques et Au-dela des progre ^tre faits sur techniques qui pourront e ces trois points, les espoirs pour le plus long terme se portent sur les biocarbu ne rations ulte rieures rants des ge Les promesses des biocarburants de deuxieme generation5 Alors que les biocarburants 1G sont serve obtenus a partir des organes de re La r equisition est directe si l’hectare de nerge tiques remplace un hectare cultures e de prairies ou de for^ets Elle est indirecte si nerge tiques remplace un l’hectare de cultures e hectare de cultures alimentaires mais la satisfaction des besoins alimentaires et/ou le conomique, notamment celui des contexte e prix agricoles, incitent a (re)positionner cet hectare de cultures alimentaires sur des terres es aux prairies ou aux auparavant consacre ^ts (sur ce point voir par exemple, Morton fore leve etal.(2006)quianalysentl’impactduprix e forestation au Bre sil) du soja sur la de Dans le cadre de cet article, nous nous int eressons uniquement aux biocarburants me ge neration dans la mesure dits de deuxie me ge neration n’en ceux dits de la troisie ou finition et de la sont qu’au stade de la de recherche ; il s’agit, par exemple, de prone ou d’huile a partir duction d’hydroge d’algues macro- et micro-cellulaires de certaines plantes cultiv ees, ceux me ge n e ration (2G) sont de la deuxie s fabrique a partir de la ligno-cellulose Celle-ci est le principal constituant des parois secondaires des cellules g ve etales et est donc le constituant le plus abondant de la biomasse dans les merg zones e ees (Cormeau et Ghosse, 2008) Trois sources principales de biomasse ^tre mobilise s ligno-cellulosique peuvent e sidus ou des pour la 2G, a savoir (i) des re chets d’origine agricole, sylvicole, de nage re, (ii) industrielle, urbaine ou me res, i.e., le bois des ressources forestie ^ts, et (iii) des cultures de die es issu des fore qu’il s’agisse de plantes annuelles (utilire » du ble , du maăs, sation ô plante entie rennes fourrage res etc.) ou de plantes pe tuque, dactyle, ray-grass, etc.), her(fe l bac ees (miscanthus ou « herbe a e erig phant », switchgrass ou « panic e e », s etc.) et arbustives (taillis a courtes et tre courtes rotations de peupliers, saules, colte s tous les eucalyptus ou robiniers re trois a dix ans) Deux voies de transformation de la biomasse ligno-cellulo^tre utilis sique peuvent e ees : d’une part, la voie thermochimique qui correspond a un craquage des mol ecules sous l’action de la chaleur, et, d’autre part, la voie biochimique qui consiste, une fois la re premie re de sagr e, matie ege a hydrolyser les sucres complexes de la lignocellulose en sucres simples, puis a transformer par fermentation le glucose et les thanol, enfin autres sucres simples en e a parer ce dernier par distillation des se ^ ts Alors que la voie thermochimique mou cessite des installations de grande ne taille et des investissements importants ne ficier des e conomies de fac¸on a be chelle, la voie biochimique permet d’e es pour d’utiliser les infrastructures utilise re ge ne ration Les biocarbula premie s rants 2G sont actuellement travaille au sein de plateformes de recherche et monstration dans un objectif de de d’application industrielle et de commeres cialisation dans une dizaine d’anne environ Les biocarburants 2G apparaissent prore premi metteurs : matie ere potentiels) abondante ; lement mobilisable (tre pas de concurrence directe avec les s lors que la cultures alimentaires de sidu, le bois des fore ^ts ressource est un re die e non alimentaire ; ou une culture de e nerge tique (et par meilleure efficacite e conomique) suite meilleure efficacite en termes a la fois de rendement de de surface utilise e et biomasse par unite de conversion de cette d’efficacite nergie liquide6 biomasse en e la re alite , il y a un pas Des promesses a qu’il convient de franchir avec prudence Dans la suite de cet article, nous ressons plus spe cifiquement nous inte a la concurrence entre usages alimentainerge tiques des terres analyse e res et e a la lumi ere de la substitution possible de re ge n la premie eration de biocarburants me aux deux horizons par la deuxie temporels 2020 et 2050 re premie re utilise e la matie Dans le cas ou pour fabriquer un biocarburant 2G est sidu et/ou un de chet, la question de un re la concurrence avec une utilisation alimentaire ne se pose pas On notera cependant l’impact potentiellement gatif de l’enle vement des re sidus ne te s agricoles et sylvicoles sur les proprie microbiologiques et physiques des sols (Powlson et al., 2008) En pratique, les deux questions que pose l’utilisation nerge tique des re sidus et des de chets e sont celles du potentiel de biomasse ^ t de cette mobilisadisponible et du cou ^ t de la collecte tion, notamment le cou (du fait des faibles tonnages a l’hectare, les bassins d’approvisionnement seront ^ t du stockage grands) et le cou re premie re la matie Mais dans le cas ou die e, que cette est une culture de re puisse ou non e galement e ^tre dernie utilis ee a des fins alimentaires, la questition avec les utilisation de la compe tions alimentaires des terres se pose ^mes termes the oriques que dans les me pour les biocarburants 1G Les partisans des biocarburants 2G sur la base de Selon Melillo et al (2009b), le rendement re seche par hectare (t MS/ en tonnes de matie ha) d’un eucalyptus serait de 23 t MS/ha alors que celui du maăs ne serait que de 6,5 t MS/ha de conversion de la biomasse issue L’efficacite de l’eucalyptus en biocarburants (gazeification Fischer Tropsch) serait egalement beauleve e que celle du maăs coup plus e (respectivement, 194 et 22 GJ/ha – giga-jou de la conversion en les par hectare) L’efficacite biomasse liquide devrait augmenter pour les en deux ressources ; le rendement exprime ^me t MS/ha devrait egalement croıˆtre (me doubler) dans le cas de l’eucalyptus, mais stagner ou seulement faiblement augmenter dans le cas du maăs : lavantage de leucalyptus relativement au maăs, dit autrement du biocarburant 2G relativement au 1G, devrait donc s’accentuer dans le futur OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 diees e voquent certes la cultures de de cultiver ces dernie res sur possibilite des terres « marginales », en quelque sorte impropres (notamment pour des conomiques) aux cultures aliraisons e mentaires Outre que le potentiel de terres mobilisables a ce titre est mal cessite d’une rentabilite connu, la ne conomique minimale exigera plus que e vraisemblablement qu’une partie au es soient moins de ces cultures dedie es sur de bonnes terres perimplante mettant d’obtenir des rendements sufsume , la question de fisants7 En re l’allocation des terres aux differents usages, alimentaire et non alimentaire, cre atif, environnemental, mais aussi re urbain, etc se pose aussi avec la me ge ne ration des biocarburants deuxie Impacts d’un possible veloppement des de l’horizon biocarburants a valuation a l’aide 2020 : e du modele economique agricole OLEOSIM Les travaux de Dronne et al (2009) permettent d’apprecier les consequences veloppement des biocarburants a du de cifiquement les l’horizon 2020, plus spe s au remplacement des biocareffets lie me burants 1G par ceux de la deuxie ration L’analyse est mondiale, a gene l’horizon 2020 L’attention est centree s des grandes cultures sur les marche agineux, ce r e ales et plantes (ole res) sucrie rent trois Dronne et al (2009) conside narios de de veloppement des biosce nario de carburants Dans le premier (sce fe rence), la production mondiale de re biocarburants est maintenue constante a son niveau de base de l’anne e 2006, soit 37,3 Mt (25 Mtep) dont 31,4 Mt de thanol et 5,9 Mt de biodiesel Dans bioe me sce nario note « sce nario le deuxie 1G », les objectifs politiques d’incorpocheance ration affiches par les Etats a l’e 2020, soit 175 Mt (143 Mtep) dont 125 thanol et 50 Mt de biodiesel, Mt de bioe ne sont satisfaits que par des biocarburants 1G Dans la troisieme famille narios note s « 2G a x % », le de sce tonnage total des biocarburants est nario 1G, mais identique a celui du sce les biocarburants 1G sont en partie me remplac es par ceux de la deuxie ration selon des proportions variagene finissent les diffe rents sce nables qui de rios de la famille nario de re fe rence de crit la situation Le sce volutions en 2020 sous le seul jeu des e tendancielles de l’offre (surfaces et rendements) et de la demande alimentaire e momondiale (lie a l’augmentation de graphique, des revenus et des demandes es animales destine a satisfaire l’accroissement des consommations humaines de ines animales) Les offres et demanprote rencie es par grandes zones des sont diffe ographiques Il y a alors augmentation ge des surfaces en grandes cultures (plus 41 Mha relativement a 2006), essentielne fice des ce re ales en de pit lement au be agineux d’une demande en produits ole (huiles et tourteaux) en forte hausse pour l’alimentation des hommes et des animaux sultats du sce nario La comparaison des re nario de re fe rence 1G avec ceux du sce veloppermet d’analyser comment le de re ge ne ration pement de la seule premie se des biocarburants, sous l’hypothe me ge n que la deuxie eration n’est pas disponible sur le plan technique ou conomique, concurrentielle sur le plan e s des modifie les equilibres des marche nario 1G, grandes cultures Dans le sce les surfaces en grandes cultures seraient gales e a 960 Mha en 2020, soit plus 46 Mha relativement a 2006 mais seulement plus Mha relativement a ^me e che ance dans le la situation a la me nario de re f e rence Sur ces 960 Mha, sce s 68 millions (7 %) seraient utilise pour la production de biocarburants r e ales soit % de la sole (33 Mha de ce r e alie re, 27 Mha d’ole agimondiale ce neux soit 13 % de la sole mondiale agineuse, et Mha de plantes ole res soit 28 % des surfaces mondiasucrie es aux plantes sucrie res)8 En les consacre pratique, le d eveloppement des biocarburants entraıˆnerait une forte baisse des es surfaces en grandes cultures destine a des usages autres que la production de Sauf a imaginer des politiques publiques dispendieuses visant a compenser la faiblesse des rendements sur des terres marginales OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 En 2006, 16 Mha de grandes cultures (sur taient destinees a la un total de 914) e production de biocarburants (6,5 Mha de re ales, 6,9 Mha d’ole agineux et 2,6 Mha ce res) de plantes sucrie biocarburants, notamment les usages gales alimentaires : celles-ci seraient e a 893 Mha en 2020, soit moins 46 Mha nario de re fe rence9 relativement au sce se ou les seules forces Au total, l’hypothe jouent (aucun renforcement du marche des politiques agricoles pour un objectif curite alimentaire mondiale n’est de se nario 1G aurait un consid er e), le sce curite double impact contraire sur la se alimentaire mondiale en 2020 relative^me date sans ment a la situation a la me veloppement des biocarburants, via de la diminution des surfaces de grandes es cultures destine a l’alimentation et l’augmentation des prix des grandes cultures (toutefois, ceux-ci n’atteinriode draient pas les sommets de la pe 2007/2008) Dans quelle mesure le remplacement des biocarburants 1G par ceux de la me, pour un tonnage total de deuxie biocarburants identique, modifierait-il crite ci-dessus ? l’image bri evement de Premier enseignement : une telle substitution permettrait de r eduire l’impact curit des biocarburants sur la se e ali les mentaire mondiale au sens ou es surfaces en grandes cultures destine aux autres usages que les biocarburants rieures nario seraient supe a celles du sce re ge n la seule premie ou eration est disponible : le gain serait de 25 Mha au nario 2G optimaximum dans un sce miste correspondant a 35 % de biocarburants 2G au niveau mondial et des die es aux rendements des cultures de leve s (25 t MS/ha) ; biocarburants 2G e le gain serait limite a 10 Mha dans nario 2G avec pe ne tration des un sce biocarburants 2G a hauteur de 30 % au niveau mondial et des rendements es aux biocarburants des cultures d edie 2G plus faibles (12 t MS/ha) L’impact sur l’alimentation humaine se traduirait tement en une disponibilit concre e plus ales, d’huiles et de importante de c ere seuls sucre par rapport a une situation ou les biocarburants 1G sont disponibles, nario 2G « optimiste » surtout dans le sce ^me dans la (figure 1, panel A) Toutefois, me conjoncture la plus « favorable » consire e par Dronne et al (2009), les de surfaces en grandes cultures consacr ees en 2020 aux utilisations autres que les biocarburants (918 Mha) resteraient rieures es infe a celles observe a la m^ eme Ou moins Mha relativement a 2006 Panel A Alimentation humaine (céréales, huiles, sucre) 60 Scénario 2G 30 %, rendements standard 50 Scénario 2G « optimiste » 35 %, rendements élevés Mt 40 30 20 Céréales Huiles Sucre Panel B Alimentation animale (céréales, tourteaux, coproduits) 60 50 Scénario 2G 30 %, rendements standard 40 Scénario 2G « optimiste » 35 %, rendements élevés 30 Mt 20 10 Céréales Tourteaux Coproduits -20 -30 -40 Figure Impact sur l’alimentation humaine et animale du developpement des biocarburants de 30 % dans le deuxie me ge ne ration : comparaison d’un scenario 2G « developpement de la 2G a monde et rendements standards » et d’un sce nario 2G plus optimiste « de veloppement de la 2G a un sce nario 1G « developpement de la 35 % dans le monde et rendements e leve s » relativement a seule 1G » Situation en 2020, en millions de tonnes Source : Dronne et al (2009) Note de bas de tableau Pour plus de de tails sur la definition des scenarios, voir texte che ance dans le sce nario de re ference e sans developpement des biocarburants ve(939 Mha)10 En d’autres termes, le de me ge neration loppement de la deuxie rer l’impact des permettrait de mode curite alimentaire biocarburants sur la se mondiale (ici definie en termes de sures a faces de grandes cultures destine l’alimentation et de prix de ces grandes rerait, mais il ne cultures) ; il le mode l’annulerait pas11 En outre, dans la famille narios « 2G de sce a x % », la baisse de la s aux production des coproduits associe naliserait le secteur biocarburants 1G pe de l’alimentation animale (et par suite, celui des productions animales) car te des besoins Une analyse plus comple en terres induits par les biocarburants necessiterait egalement de tenir compte des es aux biocarburants 2G non terres destine prises sur les grandes cultures (environ Mha nario le plus favorable) a pre lever dans le sce ^ts, etc sur les surfaces en prairies, fore 11 se d’une substitution a Dans l’hypothe 30 %, les surfaces en grandes cultures consacr ees aux utilisations autres que les biocarburants seraient seulement d’un peu plus de 900 Mha en 2020 10 nerge tiques Utilisations e de la biomasse l’horizon 2050 : a perspectives quences et conse La demande de biomasse a des fins energe tiques 10 -10 s ce re alil’augmentation des disponibilite res et ole agineuses ne permettrait pas de e compenser la baisse plus importante des s en tourteaux et coproduits disponibilite (figure 1, panel B) L’Agence Internationale de l’energie (AIE) a cherche a quantifier la demande nerge tique totale en 2050 en fonction e duction des e missions de de l’effort de re GES (AIE, 2008) Cette demande varierait dans une fourchette allant de 640 exajoules (EJ), soit 15,3 milliards de tep nario le plus opti(Md tep), dans le sce miste et/ou le plus contraignant en ce nario Blue Map), domaine (sce a 950 EJ, nario de soit 22,7 Md tep, dans le sce fe rence du business as usual (sce nario re nario Blue Map Baseline 2050) Le sce correspond a une limitation de la concentration atmosph erique de CO2 a 450 parties par millions (ppm) en 2050, soit missions de une division par deux des e e 2005 (et une GES par rapport a l’anne duction de 77 % relativement re a la nario de situation en 2050 dans le sce fe rence) Dans ce sce nario Blue Map, la re demande totale de biomasse a des fins nerge tiques (biocarburants et autres e tiques) serait e gale utilisations energe a 147 EJ (23 % de la demande totale nergie primaire), soit un triplement d’e e 2006 relativement au chiffre de l’anne (49 EJ) Dans les deux autres sc enarios, nario me dian Act Map et le le sce nario de re f e rence Baseline 2050, sce la demande totale de biomasse a des nerge tiques serait e galement en fins e forte augmentation relativement a 2006 (respectivement, plus 68 EJ et plus 35 EJ) La figure illustre ces chiffres nario Blue Map, les re ductions Dans le sce missions de GES dans le secteur des d’e transports seraient obtenues pour 52 % dans gr^ ace a une meilleure efficacite l’utilisation des carburants et pour 48 % par le remplacement des carburants fossiles par des substituts, notamment lectricite , l’hydrog l’e ene et les biocarburants Ces derniers atteindraient un total de 30 EJ (0,7 Md tep), soit OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 1000 900 800 Exaloules 700 600 500 Biomasse primaire Energie primaire 400 300 200 100 2006 Baseline 2050 Act map 2050 Blue map 2050 des fins energe tiques Figure Demande d’energie primaire et demande de biomasse primaire a l’horizon 2050 dans les trois scenarios de l’AIE (en EJ) Source : estimations des auteurs a a partir de AIE (2008) 26 % des utilisations mondiales de sultat carburants Pour parvenir a ce re s ambitieux si on le mesure a l’aune tre sente, l’AIE fait de la situation pre se que les quantite s de biol’hypothe s a partir de carburants 1G fabrique ales et d’oleagineux deviendraient cere es 2040-2045 a nulles dans les anne thanol 1G l’exception du seul bioe labore a partir de la canne a sucre e pour un total de EJ en 2050 (10 % des biocarburants a cette date) Dans leur s grande majorite (90 %), les biotre thanol et biodiesel) carburants (bioe s en 2050 seraient de la 2G utilise s a partir de ressources lignofabrique nario me dian cellulosiques Dans le sce Act Map, les biocarburants atteindraient 24 EJ (0,6 Md tep) Dans le nario de re f e rence Baseline 2050, sce les utilisations de biocarburants seraient nettement plus faibles (4,2 EJ, soit 0,1 Md tep)12 mais toujours en forte hausse relativement a aujourd’hui sume , il apparaıˆt donc que les En re nerge tiques de la biomasse utilisations e (biocarburants et biocombustibles) devraient croıˆtre sensiblement sur les prochaines d ecennies L’augmentation leve e que la mobisera d’autant plus e duction lisation politique en termes de re missions de GES sera importante Il des e Estimation des auteurs a partir de AIE (AIE, 2008) 12 OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 convient maintenant d’examiner si l’offre de biomasse est suffisante pour satisfaire cette demande Le potentiel d’offre de biomasse des fins energe tiques a rature (Forslund et al., La revue de litte re que l’offre potentielle de 2010) sugge nerge tiques est biomasse a des fins e largement suffisante pour r epondre aux besoins Selon certains travaux, l’offre rieure potentielle serait m^ eme supe a la nerge tique en 2050 demande totale e valuent le Ainsi, Smeets et al (2007) e potentiel d’offre de biomasse mobilinerge tiques sable a des fins e a plus de 500 EJ, dont 200 proviendraient de die es Hoogwijk et al (2003) cultures de ^me potentiel chiffrent ce me a un peu plus de 100 EJ, la plus grande part provenant a nouveau de cultures die es Deux autres e tudes, celle de de Fischer et Schrattenholzer (2001) et celle de Berndes et al (2003), sont moins optimistes avec un potentiel d’un peu plus de 400 EJ, chiffre n eanmoins rable au regard (i) des utilisaconside tions actuelles de la biomasse a des fins nerge tiques et (ii) de la demande totale e nerge tique en 2050 dans les diff e erents narios de l’AIE sce des estimations du La forte variabilite tudes s’explique potentiel selon les e principalement par les incertitudes rela- s, d’une tives a deux param etres-cle part, les terres mobilisables a des fins nerge tiques et, d’autre part, les rendee nerge tiques (renments des cultures e dement en biomasse et rendement en nergie)13 Les terres mobilisables e a des nerge tiques d fins e ependent des surfaces totales disponibles et au sein de cet ensemble, des besoins de terres pour nerge tiques, en des usages autres qu’e premier lieu les usages alimentaires, mais aussi les usages sylvicoles, envicre atifs, urbains, etc ronnementaux, re Le besoin de terres a des fins alimentaitres de res varie en fonction de parame demande (consommations alimentaires partition de celles-ci entre totales et re les diff erents aliments) et d’offre (renrentes cultures) Il dements des diffe quation s’agit donc d’une e a plusieurs inconnues, au minimum a plusieurs facteurs d’incertitude ^me qu’il y a forte variabilite du De me potentiel global de biomasse mobilinerge tiques selon les sable a des fins e tudes, il y a aussi forte variabilite des e rentes biomasses, i potentiels des diffe sidus et de chets, les ressources e., les re res et les cultures de die es forestie N eanmoins, les importances relatives rentes cate gories de biomasse des diffe n sont ge eralement identiques : arrivent ^te les cultures de die es qui peuvent en te senter jusqu’ repre a 97 % du potentiel total chez Hoogwijk et al (2003), soit 098 EJ sur 130, et au minimum 44 % chez Fischer et Schrattenholzer (2001), soit 200 EJ sur 450 ; puis res (bois viennent les ressources forestie ^ts) et les re sidus sylvicoles ; issu des fore sidus d’origine agricole14 et enfin les re 13 Le rendement en biomasse correspond a la de matie re se che produite par quantite Le rendement en energie hectare cultive fini comme le rapport entre la valeur est de nerge tique produite par unite de matiere e che (nume rateur) et la valeur e nergetique se de necessaire pour produire cette unite re se che (denominateur) ; son calcul matie necessite de connaıˆtre (ou de faire des ses si on se situe dans l’avenir) hypothe du processus de transformation l’efficacite nergie de la matiere seche en e 14 sidus Les contributions potentielles des re nagers sont rareurbains, industriels et me cisees Cela laisse entendre qu’elles ment pre s vraisemblablement seraient modestes, tre rieures a celles des re sidus agricoles et infe sylvicoles Que retenir in fine ? Essentiellement, en des estimadepit de la forte variabilite tions, que la biomasse potentiellement nerge tiques mobilisable a des fins e permettrait de satisfaire la demande nergies de fac¸on ge nerale et la de bioe demande de biocarburants en particu^me au-dela lier a l’horizon 2050, et me anmoins, il s’agit-la d’un potentiel Ne value a l’e chelle de la de biomasse e te, calcul qui occulte les questions plane partition geographique de ce de la re potentiel et de l’adaptation de l’offre locale a la demande regionale (par pays ou groupes de pays) Les ressources s abondantes mobilisables en quantite ne se situant pas toujours dans les zones fortement consommatrices, le recours au commerce international sera cessaire15 De plus, il convient de ne distinguer le potentiel d’offre de biomasse mobilisable a des fins energetiques des perspectives d’utilisation de ponymes Ces la biomasse a des fins e sultent de la confrontaperspectives re tion de l’offre et de la demande de bioenergies, toutes deux sous de multiples influences (politiques publiques, gies des acteurs, progre s scientistrate fiques et techniques, etc.) En d’autres s des diverses biotermes, les quantite es a des fins e nerge tiques masses utilise ^tre de termine es de fac¸on doivent e ne par e galite des offres et des endoge demandes correspondantes L’analyse ne peut pas se limiter au seul marche nergies et doit e ^tre mene e des bioe quilibre multiproduits dans un cadre d’e en tenant compte, conjointement et simultanement, des usages alternatifs des terres et des demandes correspondantes (alimentaire, environnemencreative, etc.) Tel est l’objet de tale, re la sous-section suivante qui s’attache cier les plus particulierement a appre nerimpacts du developpement des bioe curite alimentaire mondiale gies sur la se a l’aune des et l’environnement (mesure missions de GES et de l’e volution de la e ) biodiversite l’horizon 2050, les ressources en terres et A donc les potentiels de production de bios masse seront principalement concentre dans trois zones, soit l’Afrique subsaharienne, l’Am erique latine et l’ex-Union sovietique cet horizon, la (Smeets et al., 2007) A nergie pour les transports prodemande d’e viendra surtout de l’Amerique du Nord, de l’Europe, de l’Asie de l’Est et du Sud, ainsi que de la Russie (Fischer, 2009) 15 Perspectives de developpement des bioe nergies : impacts sur la se curite alimentaire et l’environnement la source principale Dans la mesure ou de biomasse mobilisable a des fins nerge tiques serait des cultures de di e ees ma(cf supra), il est clair que la proble tition entre usages tique de la compe alimentaires et non alimentaires des j bat aujourd’terres, de a au coeur du de hui avec les seuls biocarburants 1G (cf section 1), sera toujours pr esente avec les biocarburants 2G, en 2020 (cf section 2) comme en 2050 C’est dans cette perspective que Fischer quences du (2009) analyse les conse veloppement des biocarburants de a curite alimenl’horizon 2050 sur la se taire mondiale a cette date (mesur ee par les utilisations alimentaires, humaines et re ales, les prix de ces animales, des ce res et le nombre de personnes dernie souffrant de la faim) Fischer (2009) finit deux sce narios correspondant de a des taux d’incorporation des biocarbus dans rants dans les carburants employe le transport routier de % (225 Mtep) et 11,3 % (424 Mtep), respectivement narios sont mis en oeuvre Ces deux sce ses de remplacement sous trois hypothe re g de la premie en eration de biocarburants par la seconde ( a hauteur de 26, 35 et 55 %, respectivement) Les simulations montrent que le d eveloppement des biocarburants aurait un gatif sur la se curite impact doublement ne re ali alimentaire mondiale (ce ere), via la re ales disponibaisse des quantit es de ce bles pour l’alimentation humaine et animale et via l’augmentation de leurs gliprix internationaux Loin d’^ etre ne geables, les effets seraient d’autant plus importants (en valeur absolue) que la part des biocarburants dans les carburants s pour le transport routier est e lev utilise ee et pour un taux d’incorporation des , que le de velopbiocarburants donne me ge ne ration est pement de la deuxie nario le plus de falent et faible Dans le sce vorable en termes de concurrence avec nario les grandes cultures alimentaires, sce correspondant a un taux d’incorporation leve (11,3 %) dont des biocarburants e seulement 26 % de biocarburants lignocellulosiques, la production mondiale de re ales augmenterait de 313 Mt et les ce re ales de 48 Mha (relativesurfaces en ce nario de re fe rence) Mais ment au sce re aliers comme les besoins ce a des fins nerge tiques seraient de 446 Mt, les e re ales mobilisables pour volumes de ce l’alimentation humaine et animale recu avec leraient de 127 Mt ce qui, combine l’augmentation des prix (plus 27 %), aurait pour effet ultime d’augmenter le nombre de personnes souffrant de la faim de plus de 140 millions (en 2050, relatirence) Un vement au sc enario de r efe veloppement plus rapide des biocarbude rants ligno-cellulosiques permettrait de duire les surfaces ce re alie res utilise es re a nerg des fins e etiques, d’augmenter les es surfaces destine a l’alimentation directe et indirecte des hommes et in fine de diminuer l’augmentation du nombre de personnes souffrant de la faim Dans le ^me sce nario d’incorporation des biome carburants a 11,3 % mais avec 55 % de biocarburants ligno-cellulosiques, l’augmentation du nombre de personnes souffrant de la faim serait ainsi « limit ee » a 70 millions (en 2050, relativement au nario de re f sce erence) ^ te , Melillo et al (2009a) De leur co ressent plus particulie rement aux s’inte cis aspects environnementaux Plus pre eche ance ment, ils comparent les effets a l’e narios de de velop2050 de deux sce pement des biocarburants ayant pour objec^me re duction des tif de contribuer a la me missions plane taires de GES Dans ce e travail, tous les biocarburants seraient de me ge ne ration En outre, ils ne la deuxie s qu’ seraient elabore a partir de cultures die es de nario appele Dans le premier sce forestation », toutes les surfaces « de es pour la producpeuvent ^ etre mobilise tion de biocarburants et d’autres utilisations, dont la production agricole a des fins alimentaires, d es lors que cette conomiquement promobilisation est e me sce nario fitable Dans le deuxie « intensif », les terres aujourd’hui appele ^ts tropicales par non g er ees (les fore ^tre mobilis exemple) ne peuvent e ees que partiellement, soit en respectant les taux de changement des usages des s dans le passe Dans terres observe narios, le de veloppement les deux sce conomique) des biocarburants 2G (e ^me ordre serait important et d’un me nario de de grandeur (141 EJ dans le sce forestation et 128 EJ dans le sce nario de intensif, soit plus de 10 % de la nerg demande e etique totale projet ee es pour 2050) ; les surfaces mobilise a cette fin seraient egalement importan^me ampleur (1,48 et tes et de me 1,39 Md ha, respectivement) OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 nario de de foreDans le premier sce station, les surfaces agricoles augmenteraient de 1,73 Md entre 2000 (4,2 Md ha) et 2050 (5,93 Md ha) sous le double jeu de la croissance des cultures alimentaires (de 1,61 a 2,0 Md nerge tiques ha) et surtout des cultures e die es (de a 1,48 Md ha) non de e par la tre s faible baisse des compense es (de 2,58 a 2,45 Md surfaces p^ature veloppement des biocarbuha) Le de gatif sur les rants aurait un impact ne missions de GES, la dette carbone sur e tant de 103 Pg C, sous 2000-2050 e forestation des l’effet premier de la de ^ts tropicales en Ame rique latine, en fore Afrique subsaharienne et en Asie du SudEst (Fargione et al., 2008 ; Searchinger et al., 2008)16,17 L’impact sur la serait egalement ne gatif, biodiversite rique latine (diminotamment en Ame nution des for^ ets naturelles de 520 Mha es de et des autres surfaces boise 60 Mha) et en Afrique subsaharienne ^ts naturelles de (diminution des fore es 310 Mha et des autres surfaces boise de 120 Mha) nario intensif, les terres Dans le sce agricoles seraient egales a 4,98 Md en 2050, soit plus 0,79 Md relativee de base 2000 mais ment a l’anne moins 0,95 Md relativement au nario de de forestation a la me ^me sce che ance de 2050 : en pratique, la forte e es (de 2,58 a baisse des surfaces p^ature anmoins insuffisante 1,79 Md ha) est ne pour compenser la hausse des terres es aux cultures alimentaires consacre (de 1,61 a 1,8 Md ha) et surtout aux nerge tiques de die es (de a cultures e duction de la biodi1,39 Md ha) La re , mesure e en termes de diminuversite sormais alloue es tion d’aires naturelles de aux cultures alimentaires, aux cultures nerge tiques ou aux p^atures, serait plus e nario intensif que dans faible dans le sce nario de de forestation Elle serait le sce 16 Pg = 1015, g=1, Gt=109 tonnes metriques 17 La diminution du stockage de carbone e au de veloppement des terrestre associe biocarburants et aux changements d’usage ment appele e des terres induits est commune « dette carbone » Au cours du temps, pour une utilisation des terres inchangee, cette dette carbone diminue et peut s’annuler si les missions de GES lie es a la production et a e rieures l’utilisation des biocarburants sont infe missions des carburants fossiles qu’ils aux e remplacent OCL VOL 18 N8 JANVIER-FE´VRIER 2011 anmoins toujours significative avec, ne res par exemple, baisse des terres forestie es de 160 Mha en Ame rique et boise latine et de 270 Mha en Afrique subsaharienne Un bilan plus complet exigerait de tenir compte, d’une part, de la conversion d’environ 800 Mha de prainerg ries en cultures alimentaires ou e equences tiques et, d’autre part, des conse environnementales de l’intensification des techniques et pratiques agricoles En pratique, c’est essentiellement au niveau du bilan et de la dette carbone narios diffe rent : sur la que les deux sce riode 2000 pe a 2050, la dette carbone du scenario intensif, respectant les taux de s changement d’usage de sols observe , serait de 34 Pg C, soit une dans le passe dette plus de trois fois plus faible que celle nario de de forestation du sce Conclusion sumera l’analyse de la fac¸on On re suivante ne raLes biocarburants de seconde ge labore s sidus, tion e a partir de divers re ^ts ou de ainsi que du bois des fore die es qui ne rentreraient pas cultures de en concurrence directe avec les cultures es destine a l’alimentation des hommes et/ou des animaux, apparaissent progalemetteurs En pratique, ils posent e ment des probl emes En effet, l’absence de concurrence directe pour l’usage des terres ne signifie pas qu’il n’y a pas concurrence indirecte dans la mesure ou die es et les fore ^ts (sous les cultures de se d’une expansion des surl’hypothe res pour re pondre faces forestie a la nerge tique) requie rent des demande e surfaces Analyser cette concurrence indirecte est d’autant plus important que la demande de biomasse a des fins nerge tiques devrait e ^tre e leve e sur les e cennies et que la premie re prochaines de source de biomasse mobilis ee a cette fin ^tre des cultures de die es devrait e anmoins qu’une L’analyse montre ne ne tration notable du bioe thanol 2G pe permettrait d’att enuer les effets potenfavorables d’un de veloptiellement de re pement important de la seule premie ne ration de bio curite ge ethanol sur la se e par les alimentaire mondiale (mesure productions agricoles disponibles pour l’alimentation humaine et animale, et les prix de ces productions agricoles) et sur le bilan environnemental (en termes missions de GES) Cette att d’e enuation serait d’autant plus forte que les rendenergie) des ments (en biomasse et en e me ge ne ration biocarburants de deuxie leve s et que les cultures de die es seront e ^tre produites sur des terres pourront e es aujourd’« marginales » non occupe ^ts Condition hui par les cultures et les fore qui renvoie a la question de la quantification de ces terres « marginales » et a la possibilit e de leur exploitation durable conomique, social et sur le triple plan e environnemental Force est de reconnaıˆ tre qu’il s’agit-l a d’un (vaste) domaine ou les inconnues sont nombreuses Par ailleurs, l’effort de recherche et de veloppement devra aussi porter sur de la « biomasse hors sol » produite a partir sidus et des d des re echets de diverses sources (notamment dans l’objectif de duire les cou ^ ts de collecte et de re stockage) et sur la gestion durable des ^ts de fac¸on fore a valoriser au mieux le res repre sentent potentiel que ces dernie en termes d’usages traditionnels du bois, sidus de surplus de croissance et de re mobilisables pour une exploitation a des nerg fins e etiques, ainsi que de satisfaction de fonctions environnementales (puits de carbone) galement de tenir compte Il convient e des coproduits de la transformation des re ales et des plantes sucri eres, des ce agineuses en biocarburants ; graines ole ces coproduits valoris es par l’alimentation animale dans le cas des biocarburants 1G seraient en quelque sorte « perdus » avec les biocarburants 2G Par velopailleurs, dans tous les pays, le de galepement des biocarburants satisfait e ment des objectifs politiques et/ou g eostrat egiques Ainsi, dans l’UE, outre pendance au pe trole la moindre de et la r missions importe eduction des e veloppement de GES, la politique de de ment des biocarburants vise simultane a soutenir les revenus agricoles et a duire le de ficit europe en en matie res re ines riches en prote Faut-il rejeter les biocarburants de prere ou de deuxie me g mie en eration au s scienmotif qu’en l’absence de progre tifiques et technologiques significatifs, ils pourraient avoir un impact d efavorable curite alimentaire mondiale, que sur la se leur bilan environnemental en termes missions de GES serait modeste, voire d’e gatif, si les modifications induites ne d’usage des sols sont (trop) importantes, que les politiques publiques de promo^ teuses, etc Nous ne le tion seraient cou fis pensons pas Ceci parce que les de alimentaire (nourrir plus de neuf milliards de personnes a l’horizon 2050) et environnemental ne doivent pas occulter nerge tique lie a la rarefaction le defi e des ressources fossiles, en premier lieu fi le petrole Pour faire face au de nerge tique, il faut agir simultane ment e a la demande, en favorisant les e cononergie, et a l’offre en de vemies d’e trole loppant des alternatives au pe pour peu que celles-ci soient respectueuses de l’environnement et rentables conomique (cette d’un point de vue e e tant variable en fonction du rentabilite trole) cours du pe En d’autres termes, c’est de fac¸on e qu’il convient conjointe et simultane de la plane te a d’examiner la capacite fis alimentaire, environnerelever les de nergetique (ainsi que celui mental et e galite s de de veloppement econodes ine mique et social entre pays du monde et a , entre les l’interieur d’un pays donne rentes cate gories de population) diffe RE´FE´RENCES Abbott P, Hurt C, Tyner W 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Ngày đăng: 04/12/2022, 15:06
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