Nous avons considéré 3 types de ressources : le bois des plantations d’Eucalyptus, le bois de Ziziphus, et enfin les déchets agricoles dont le plus abondant : les balles de riz.
BOIs DEs pLANtAtIONs D’EuCALyptus
Que ce soit les plantations d’E. robusta ou d’E. camaldulensis, les plantations sont exploitées et gérées en taillis avec des durées de rotations variables selon la disponibilité locale, les demandes et les aléas climatiques type cyclone. Les peuplements d’E. citriodora d’Ifarantsa sont constitués de futaie, ou futaie sur souche et taillis. La productivité de ces taillis a été estimée entre 6 et 12 m3/ha/an selon le site et l’espèce. Hormis à Ifarantsa, les plantations sont caractérisées par des tailles de parcelles très variables de quelques ares à quelques hectares. Les propriétaires sont nombreux, de l’ordre d’une quarantaine pour couvrir 60 hectares par exemple. La production de ces peuplements est dans la plupart des cas destinée au bois de feu consommé localement (Mahaditra, Befeta), à la production de charbon (Didy), à la production de bois d’œuvre (Ifarantsa).
Les règles sylvicoles proposées pour alimenter la centrale sont les suivantes :
• Taillis sous futaie pour une production mixte (bois énergie, bois d’œuvre et de service), • Rotation du taillis : 6 ans,
• Hauteur de coupe : 5-10 cm au-dessus de la base du rejet pour les brins de taillis,
• Laisser 30-40 tiges/ha en futaie sur souche. Une formation à ce type de gestion et l’édition de fiches en malgache serait nécessaire,
• Taille des parcelles : selon la surface des propriétés,
• Mise en défens temporaire contre le feu, pâturage libre dans les jeunes taillis.
Même si la pression peut être forte, ces plantations ne montrent pas de signes de dépérissement sauf les cas les plus extrêmes notamment au passage régulier des feux de brousse. Dans certains cas, les plantations mériteraient d’être regarnies quand les trouées sont trop importantes afin de couvrir plus le sol parfois dénudé, et de limiter dans d’autres cas l’enherbement, et donc les risques de feu. La gestion en taillis convient très bien aux deux espèces principales E. robusta et E. camaldulensis mais aussi à
E. citriodora, plus sensible au passage du feu toutefois.
Tableau 6 : Bois d’Eucalyptus sp.
Espèce Densité du bois à 12 % (g/cm3) * Capacité à rejeter Risque sanitaire Autres usages qu’énergie E. robusta 0.807 +++ 0 bois d’œuvre
E. camaldulensis 0.811 ++ +++ bois de service
E. citriodora 0.992 ++ + bois d’œuvre, poteaux, huile essentielle
* Données CIRAD UPR BIOWOOEB
BOIs DE ZiZiphus
Ziziphus mauritiana (jujubier) est une espèce africaine sahélienne, très anciennement naturalisée à
Madagascar où elle envahit les terrains dégradés des zones semi-arides de basse altitude.
Dans la région Boeny, le jujubier s’étend de façon importante depuis les années 1970. C’est un arbre de petite taille qui colonise les pâturages et les savanes via une dispersion très efficace par endozoochorie, favorisée par l’importance du pâturage des zébus dans ces formations végétales (ils consomment les fruits
Ar
ticle
et rejettent les graines, dont de nombreuses non broyées, dans leurs bouses). Le jujubier rejette de souche, ce qui lui permet de se maintenir durablement là où il s’est installé, même en cas de coupes fréquentes, comme on peut l’observer facilement, aux bords des routes et des villages. À notre connaissance, l’espèce n’est menacée par aucun risque phytosanitaire. Elle est même considérée par certains agriculteurs, éleveurs et scientifiques, comme une peste végétale. Le bois de jujubier a une densité assez forte (masse volumique fraîche de 970 kg/m3). Lorsqu’il est sec à l’air (densité de 0,750 à 12 % d’humidité), sa valeur calorifique est très bonne. C’est pourquoi, les surfaces importantes couvertes par les taillis de jujubier offrent une source de biomasse importante pour les populations locales, sans que leur exploitation ne présente un risque grave pour l’environnement.
L’approvisionnement de la centrale de Manerinerina en biomasse a été organisé en relation avec le Vondron’Olona Ifotony (VOI) de Bedoa. C’est un groupement de bûcherons de la forêt située autour du hameau de Bedoa, à quelques kilomètres au Sud-Ouest de Manerinerina. Celui-ci bénéficie d’un contrat de transfert de gestion pour la production de charbon de bois, depuis 2004 (renouvelé en 2007), en application de la loi GELOSE qui favorise la foresterie communautaire à Madagascar. Il est donc contractuellement responsable de l’ensemble du massif délimité et cartographié. La surface délimitée est d’environ 1800 ha, dont environ 1200 ha de savane arborée à prédominance de Ziziphus mauritiana. Un quota maximum annuel de production et de commercialisation de 52 tonnes de charbon de bois est autorisé. L’approvisionnement de la centrale en bois de jujubier permettra de donner aux bûcherons une autre possibilité de valorisation, en supprimant le travail nécessaire à la carbonisation mais en rendant le débardage du bois plus difficile, le bois étant plus lourd et volumineux que le charbon.
La productivité du jujubier estimée sur l’ensemble du VOI se situe entre 620 et 790 tMS/an (tonnes de matière sèche par an). Mais le stock de biomasse est très variable dans l’espace, avec des coefficients de variation du volume de bois très importants entre les placettes (112 % pour des placettes d’inventaires de 600 m2). D’après les calculs (Voir article 4), la surface requise pour alimenter la centrale avec 300 tMS/an de bois se situe alors entre 257 et 434 ha. La rotation du taillis de jujubier est prévue pour durer dix ans. Il faudra donc, en moyenne, exploiter chaque année, une parcelle d’environ 40 ha et réserver une zone d’environ 400 ha à l’approvisionnement de la centrale.
L’évaluation de la consommation de biomasse ligneuse liée à la fabrication de 52 tonnes de charbon est d’environ 300 tMS par an. Si la consommation en bois de la centrale est limitée à 300 tMS/an, la consommation de biomasse de jujubier par ces deux activités est de l’ordre de 600 tMS/an, chiffre proche du seuil minimal estimé de productivité du milieu. Si la centrale ne fonctionne qu’avec du bois et consomme 400 tMS/an, la consommation pour les deux activités s’élève à environ 700 tMS/an et se rapproche du seuil maximal estimé de productivité.
La réalisation de ces deux activités est donc théoriquement possible sur le VOI. Cependant, en cas de plus forte exploitation du milieu (dépassement des quotas, exploitation illégale), et notamment si la centrale ne consomme que du bois, il sera nécessaire de prélever la biomasse ligneuse destinée à la centrale à l’extérieur du VOI de Bedoa. Par sécurité, il est recommandé de n’utiliser que 300 tMS de bois de Ziziphus par an, le complément de biomasse (100 tMS/an) étant constitué de déchets agricoles (coques de maïs, balle de riz). Si les essais de fonctionnement de la centrale, en cours fin 2015, montraient une consommation supérieure à 300 tMS/an, il serait indispensable d’augmenter la part des déchets agricoles, encore largement disponibles dans la région, même s’ils sont de plus en plus recherchés pour la cuisson des briques.
Cependant, en mai 2014, la concurrence entre charbonniers et exploitant de bois pour la centrale, surtout sur les parties les plus accessibles, a mis un doute sur la possibilité d’approvisionnement durable à un prix concurrentiel par rapport au gas-oil. Pour garantir la survie économique de la centrale à biomasse, il faudra trouver le bon taux de mélange entre bois et déchets agricoles quand c’est possible techniquement, puis calculer les besoins minimaux annuels en bois. Il faudra, ensuite, avec l’appui du service des Eaux et Forêts, de la Mairie et de la Gendarmerie, sécuriser une surface suffisante pour assurer cet approvisionnement (environ 400 ha). Cette zone devra être suffisamment proche de la centrale, pour que le coût du transport en charrette laisse le fonctionnement de la centrale à biomasse plus rentable que celui d’une centrale de puissance équivalente fonctionnant au gas-oil.
Les communes cibles des équipements ERD : Conditions d’approvisionnement en biomasse et eau ; Contexte socio-économique pour un développement d’activités économiques et une viabilité des centrales électriques à biomasse
Lorsque la centrale fonctionnera, il sera possible d’adapter le niveau de prélèvement de bois (durée de rotation et quota) et le type de traitement (taillis régulier ou taillis-sous-futaie) pour, d’une part, fournir une production durable de bois et, d’autre part, limiter l’extension du Ziziphus au détriment des pâturages et d’espèces locales, comme le Terminalia mantaly.
DéCHEts AGRICOLEs
Les principaux déchets utilisables comme combustibles pour le fonctionnement des centrales électriques à biomasse dans les 6 communes étudiées sont principalement les balles de riz et les rafles de maïs qui sont issus de la première transformation du riz ou du maïs produits localement. D’autres cultures vivrières peuvent aussi constituer un potentiel intéressant de biomasse-énergie, c’est pourquoi nous avons aussi recensé dans chacune des six communes étudiées les autres productions suivantes : cultures de haricots ou d’arachide ou de vigne.
Le tableau suivant résume l’importance relative des principales cultures existantes dans les six communes étudiées.
Tableau 7 : Principales cultures agricoles correspondantes à un potentiel de déchets disponibles au niveau de chaque commune
Communes Riz Mais Haricot Arachide Autre
Ambondromamy X XX X X Manerinerina X XX X X Didy XX Ambohijanahary XX X X X Mahaditra XX X X X Befeta XX X X X XX (vigne)
Le tableau 8 présente les principales caractéristiques des biomasses pré-identifiées. Nous avons déterminé le pouvoir calorifique des déchets agricoles identifiés qui dépendent de l’humidité relative et de la masse volumique. Le pouvoir calorifique moyen du bois est de 18,4 MJ/kg.
La balle de riz est très intéressante car elle est de loin le déchet le plus abondant et son taux d’humidité est bas, généralement compris entre 6 et 9 %. Un autre avantage est son pouvoir calorifique inférieur (PCI) de 13,5 MJ/kg. Mais sa densité est de 150 kg/m3, et par rapport au 800 kg/m3 du bois, pour la même quantité d’énergie, le volume de balle de riz est plus de 7 fois plus important que celui du bois. Ceci peut poser des problèmes de transport et de stockage à ne pas négliger. Cependant, elle est produite par des ateliers de décorticage de paddy dont certains seront localisés à faible distance de la centrale électrique qui les alimentera grâce au réseau de distribution électrique.
Tableau 8 : Caractéristiques physiques des déchets agricoles
Taux d’humidité
(en % de la masse) Pouvoir calorifique inferieur en MJ/kg Masse volumique apparente en kg/m³
Paille de riz 7 - 9 10,50 150 Balle de riz 8 13,50 160-180 Tige de maïs 10-14 17,40 71 Rafle de maïs 8 -10 17.30 200 -205 Sarments de vigne 15 -20 16,50 170 - 230 Fane de black eyes Non disponible (NA) 17,80 80 Fane d’arachide NA 17.80 80 Coque d’arachide NA 15,70 NA
Ar
ticle
Pour montrer l’importance des déchets agricoles et de leur potentiel énergétique, nous avons évalué la quantité d’énergie par type de déchet et par commune. Puis nous avons calculé la quantité équivalente de bois sur la base d’un PCI moyen du bois anhydre de 18,4 MJ/Kg en rapportant par le PCI moyen du bois, qui est de 18,4 MJ/Kg, on peut obtenir le PCI des différents types de déchets en équivalent bois.
Tableau 9 : Récapitulation de l’équivalent bois
estimé sur la base des quantités par type de déchets agricoles dans les 6 communes étudiées
Quantité estimée de biomasses
déchets (tonnes) Equivalent tonnes de bois sec (considéré à 0 % d’humidité)
Ambondromamy 3 000 2 300 Manerinerina 34 000 22 000 Didy 18 000 10 000 Ambohijanahary 38 000 22 500 Mahaditra 8 500 5 000 Befeta 15 500 12 000