2.2 Bois
2.2.1 Bois Naturel - Forêt
2.2.1.4 Résultats, synthèse et contraintes du bois naturel
Les flux en tonnes et en GWh du bois naturel de l’AFVG sont donnés dans les Figure 8 et Figure 9 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 5.
Figure 8 : flux de matière fraîche du bois naturel de l’AFVG
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Figure 9 : flux d’énergie de bois naturel de l’AFVG
Une partie du flux « valorisation matière à mobiliser » de 320 GWh (de l’ordre de 30 à 50%) terminerait au final en valorisation « énergie » étant donné les méthodes de transformation
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dans une scierie (production de bois d’œuvre et solde de sciures qui peut par exemple être transformé en pellets.
Il peut donc être pertinent de réfléchir à terme d’avoir une scierie sur la région FVG. Etant donné la répartition des stocks de bois, la France pourrait accueillir une grosse scierie assez proche de Genève qui ferait de la valorisation énergétique et matière.
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Par rapport à un travail régional qui avait été fait en 2001 (programme Interreg II), la ressource mobilisable pour l’énergie que nous trouvons ici se situe dans les mêmes ordres de grandeur (INTERREG IIa, 2001).
Pour augmenter la mobilisation du bois de la forêt, les points clés seraient notamment (DE GALBERT M., 2007) :
• Combattre le morcellement en faisant du regroupement par gestion ou par foncier ;
• Développer des débouchés locaux et soutenir les prix ;
• Prendre en compte les contraintes écologiques, notamment si on a l’intention de prélever une partie des rémanents ;
• Nécessité d’améliorer la mécanisation et l’organisation logistique du prélèvement ;
• Eventuellement, aménager des routes pour prélever du bois en zone « difficile » ou
« très difficile ».
Une évaluation des stocks de ces différentes forêts régionales s’est faite à l’aide des densités moyennes estimées et des productions brutes moyennes (voir annexe 6). Le résumé de synthèse est donné ci-dessous (voir Tableau 8).
Unité Genève Nyon Genevois
Stock forêt tonnes 413’000 2'510’000 3'688’000 5'248’000 11'859’000
Tableau 8 : résumé de quelques données des forêts régionales
Au niveau du territoire régional, aucune scierie d’importance n’existe à proximité, la plus proche étant la scierie Zahnd qui se trouve à environ 80 km de Genève, à Rueyres, dans le canton de Vaud.
42 2.2.2 Bois déchets
Le Bois déchets (ou usagé) est défini comme un d
A Genève, deux entreprises principalement récupèrent les bois usagés : Serbeco et Sogetri.
Nous avons donc eu facilement accès aux données genevoises par catégories selon la classification simplifiée suivante :
échet de bois issus de la démolition, de la transformation ou de la rénovation de bâtiments ou encore provenant d'emballages ou de vieux meubles. Selon sa provenance, ce bois est à l’état naturel ou a été traité et peut être considéré comme non dangereux ou dangereux. De manière générale, la valorisation de la partie dangereuse ne peut se faire que dans une usine d’incinération ou une cimenterie, tandis que la valorisation de la partie non dangereuse rentre en concurrence entre une valorisation matière et une valorisation énergie.
• Bois usagé non dangereux
• Bois problématique dangereux
Les quantités de bois problématique dangereux du canton de Genève sont bien connues et une règle de trois selon le nombre d’habitant nous a permis d’estimer les tonnages de bois dangereux pour les autres régions de l’agglomération, soit 6.5 kg/habitant/an.
Nous avons également ajouté les 1'000 tonnes de bois flottants qui sont charriés annuellement jusqu’au barrage de Verbois et qui sont valorisés à l’Usine d’Incinération des Ordures Ménagères (UIOM) des Cheneviers (VIQUERAT P.-A. et al., 2006). Ces bois flottants ont une teneur en matière sèche d’environ 67% tandis que les autres types de bois usagés (chez Serbeco ou Sogetri) contiennent environ 85% de MS (M. Girod, communication personnelle).
Dans le cadre du programme Interreg II de promotion du bois énergie, deux rapports ont été fait au début des années 2000 sur l’état des lieux en France et en Suisse (INTERREG IIb, 2001; INTERREG IIc, 2001, voir Tableau 9).
Région Unité déchets Bois problématique Dont Source Suisse
Kg/hab/an 100 10 INTERREG IIc,Tableau 9 : quantité de déchets bois par habitant selon les zones étudiées (en kg/hab/an)
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Ces bois problématiques doivent être traités dans des usines appropriées. S’ils ne peuvent être traités localement, ils doivent être exportés pour de la valorisation matière ou énergie. De notre point de vue, il serait plus intéressant, dans la mesure du possible, de valoriser énergétiquement et localement cette ressource. En cas de besoins de passages de la frontière avec du bois usagés le traitement administratif qui s’ensuit peut être assez lourd, surtout lorsqu’il s’agit de déchets de bois problématiques.
Les flux en tonnes et en GWh des déchets de bois de l’AFVG sont donnés dans les Figure 10 et Figure 11 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 7. Ces flux, correspondant à l’année 2008, ont été calculés par M. Francis Bergeron, étudiant du MUSE faisant son travail de master sur le bois usagés de la région.
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Figure 10 : flux de matière fraîche de déchets de bois de l’AFVG
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Figure 11 : flux d’énergie de déchets de bois de l’AFVG
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Les stocks de bois dans les différents secteurs économiques du canton de Genève ont été déjà estimés (FAESSLER J. et al., 2009) et sont d’environ 1.5 millions de tonnes de bois, répartis comme suit (voir Tableau 10) :
Unités Quantités
Secteur primaire tonnes 66’000
Secteur secondaire tonnes 122’000
Secteur tertiaire tonnes 335’000
Ménages tonnes 925’000
SOMME Stock BOIS Genève tonnes 1'448’000
Tableau 10 : stock de Bois du Canton de Genève (FAIST EMMENEGGER M. et al., 2003)
Ces stocks comprennent donc le futur bois usagé, et correspondent à environ 40 ans de flux annuel actuel de bois usagé sur le canton de Genève.
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2.3 Déchets organiques
Le troisième type de ressources issues de la matière organique sont les déchets organiques des ménages et de l’industrie. Ces ressources étant un déchet, elles existent et doivent de toute façon être éliminées ou recyclées d’une certaine manière.
Les déchets organiques des ménages sont les seuls déchets à avoir des zones d’apport prédéterminées et ne sont donc normalement pas en concurrence : chaque commune doit amener ces déchets dans un lieu de traitement prédéfini.
Au niveau de la valorisation des déchets organiques, il faut toujours prendre en compte la dualité valorisation matière et énergie. En effet, de manière naturelle, la voix biochimique de la transformation des déchets organiques en biogaz inclus une valorisation matière du compost. Lors de cette transformation biochimique, seul la moitié (avec des déchets agricoles, constants) ou le tiers (déchets organiques ménagers, fluctuants) de l’énergie récupérable peut être valorisée en énergie, le solde restant sous forme matière et pouvant être valorisé comme amendement organique. Nous reviendrons là-dessus dans le chapitre 3.
2.3.1 Ménagers
Au niveau genevois, environ 355'000 habitants sur 445'000, soit 80% de la population genevoise, est « couverte » par une tournée verte de déchet de cuisine, les 20% restant ne pouvant trier que les déchets de jardin. Malgré ce bon déploiement, le canton des Genève arrive à peine à remplir un digesteur de déchets de cuisine, soit environ 8'000 tonnes de déchets par année. Cela est du au faible taux de recyclage de ces déchets de cuisine, de l’ordre de 20% alors que la proportion est à peu près inverse pour les déchets de jardin.
Tous les détails des flux et des données utilisées pour construire les schémas de flux sont reportées dans l’annexe 8. Dans cette analyse, nous ne prenons pas en compte les composts privés qui ne « sortent pas » du jardin du particulier (recyclage interne).
Les flux en tonnes et en GWh des déchets organiques ménagers de l’AFVG sont donnés dans les Figure 12 et Figure 13 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 9.
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Figure 12 : flux de matière fraîche des déchets organiques ménagers de l’AFVG
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Figure 13 : flux d’énergie des déchets organiques ménagers de l’AFVG
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Afin de vérifier la pérennité de l’utilisation de sols pour l’épandage du compost régional, une estimation basée sur les normes suisse a été faite. Les données de compost produit sur la région est résumée dans l’annexe 10 et abouti à environ 56'000 tonnes de matières fraîches (MF) de compost par année. En reprenant la législation suisse d’épandre au maximum 25 tonnes de compost (en matières sèches, MS) tous les 3 ans par hectare, on peut estimer qu’il faut grosso modo 4'000 ha pour épandre l’équivalent de tous le compost produit sur la région2. La SAU totale de l’AFVG est d’environ 55'000 ha, soit un facteur d’environ quatorze fois.
2 Compost final estimé à 60% de matières sèches (MS)
51 2.3.2 Industriels
Concernant les flux de déchets industriels, nous n’avons pris que les flux nous paraissant les plus intéressants, mais cela reste une vision simplifiée. Il s’agit essentiellement des flux de déchets de jardin et de cuisine des entreprises (basée sur GEDEC, 2006) ainsi que des flux de lactosérum et d’huile.
Nous n’avons pas plus exploré d’autres déchets potentiels, en tenant compte du fait qu’ils étaient très probablement déjà valorisés. De plus, il ne s’agit pas d’un enjeu fondamental.
Pour le flux de lactosérum, il paraît important en masse (facteur 200 par rapport aux déchets d’huiles) mais nettement moins en énergie (facteur 10 par rapport à l’huile, soit un facteur 20 entre matière et énergie), ce qui peut avoir tendance à surestimer son impact, même si un traitement à proximité de la ressource s’avère d’autant plus essentiel, afin d’éviter trop de déplacement à des ressources peu énergétiques.
Les flux en tonnes et en GWh des déchets organiques industriels de l’AFVG sont donnés dans les Figure 14 et Figure 15 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 12 tandis que les hypothèses liées aux calculs sont reproduites dans l’annexe 11.
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Figure 14 : flux de matière fraîche des déchets organiques industriels de l’AFVG
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Figure 15 : flux d’énergie des déchets organiques industriels de l’AFVG
De même que pour les flux d’herbes des prairies, tout transfert de lavures ou d’autres déchets organiques actuellement valorisé dans la filière porcine dans une filière de méthanisation provoquera une hausse des importations de fourrages, et donc une diminution du taux d’autosuffisance. Certains auteurs plaident pour une utilisation en alimentation animale prioritairement à une utilisation en valorisation énergétique par digestion (ANDRINI M. et al., 2005). La législation suisse est en train de s’adapter à celle de l’Union Européenne et devrait, selon toute vraisemblance, interdire définitivement la valorisation des lavures de restaurant dans la filière porcine au 1.1.2011.
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3 Transformateurs et Valorisations
Nous avons vu dans la Figure 1 que les filières de la biomasse sont nombreuses et complexes et qu’il serait tout simplement illusoire de vouloir toutes les traiter. Le résumé d’une étude de l’OFEN donne en exemple dix filières de conversion combinées avec 9 catégories de biomasse, ce qui donne 90 combinaisons possibles. Parmi celles-ci, 36 combinaisons biomasse/transformateur leur paraissent judicieuses et techniquement faisables à l’avenir (OFEN, 2004).
La diversité des filières possibles conjuguées au potentiel limité créé des tensions sur l’utilisation des biomasses. C’est pourquoi la Confédération a élaboré une « stratégie relative à la production, la transformation et l’utilisation de la biomasse en Suisse » (OFEN et al., 2009). Le concept proposé est : « la biomasse est – tant au plan des substances qu’à celui de l’énergie – produite, transformée et utilisée de manière optimale au regard des trois dimensions, écologique, économique et sociale, de la durabilité. Les surfaces affectées à la culture de biomasse sont maintenues du point de vue quantitatif et qualitatif, au moins au niveau actuel. ». Pour atteindre ces objectifs stratégiques, huit points sont prônés (OFEN et al., 2009) :
• La biomasse produite dans le pays contribue largement à la sécurité de l’approvisionnement ;
• La surface nécessaire à la culture de la biomasse, notamment à la production de produits alimentaires est réservée. Il faut éviter les effets d’éviction ;
• La biomasse est produite, transformée et utilisée moyennant un recours optimal aux ressources ;
• La biomasse génère beaucoup de valeur ajoutée grâce à l’utilisation en cascade ;
• La biomasse est utilisée selon le principe du cycle fermé ;
• Les ressources naturelles vitales doivent être préservées ;
• La responsabilité sociale est prise en compte ;
• En cas de développement de la législation, la cohérence avec la stratégie relative à la biomasse est assurée.
Nous observons à la lecture de ces points que la stratégie ressemble passablement à celle élaborée pour la stratégie de la gestion du bois.
3.1 Points clés
Malgré la diversité des filières biomasses, quelques généralités peuvent être déduites selon nos diverses expériences, ceci afin d’éviter d’oublier certains points-clés lors de la mise en place de nouvelles filières. Un résumé des points-clés est disponible dans la fiche biomasse faite par nos soins dans le cadre d’un autre rapport (voir annexe 13).
Premièrement, les transformateurs ont souvent des tailles critiques minimum liées à la technique spécifique et la rentabilité financière. Par exemple, les digesteurs de déchets
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organiques ménagers sont toujours prévus pour traiter 10'000 tonnes par an au minimum. Il faut donc être sûr d’avoir le gisement de la ressource adapté.
Deuxièmement, la caractérisation correcte en qualité et quantité de la ressource est essentielle pour le choix de la technologie. Trop souvent, un système non adapté ne permet pas de traiter la ressource voulue et engendre soit des surcoûts importants, soit un abandon du projet. Cela s’est observé par exemple pour des chaudières à bois qui devaient brûler du bois usagé mais cela créant trop de mâchefers, les exploitants ont du finalement brûler du bois naturel dans la chaudière.
Troisièmement, la valorisation et le type de prestation énergétique doivent être prévus et mis en place pour une valorisation optimale des ressources. Il est par exemple dommage de mettre en place un couplage chaleur-force (CCF) au biogaz dans une zone isolée où la chaleur de ce CCF ne sera pas valorisée, ce qui diminuera d’autant le rendement entre l’input de la ressource et la valorisation énergétique réellement utilisée.
Quatrièmement, dans toutes les valorisations énergétiques de la biomasse, il reste systématiquement des déchets et des sous-produits qu’il faut prendre en compte et savoir traiter le cas échéant : cendres, goudrons, eaux usées, amendement organique, etc… Cela implique des coûts pouvant être conséquent
Cinquièmement, le lieu d’implantation d’un site de traitement de la biomasse doit être bien réfléchi. En effet, il peut à la fois y avoir des problèmes d’odeurs liés à la qualité des ressources traitées, un volume et donc des stockages des ressources volumineux ainsi que des transferts de masse pouvant être conséquents.
3.2 Exemples de la valorisation des déchets verts
Afin d’illustrer une filière complète, nous détaillons ci-après les déchets verts en partant de la ressource « déchets organiques ménagers » puis en les valorisant soit en méthanisation, soit en incinération. Il s’agit des deux filières existantes actuellement : les déchets organiques triés par les citoyens vont au Site de Châtillon tandis que les déchets restants dans les poubelles finissent leur parcours à l’UIOM des Cheneviers.
La comparaison approximative des deux filières peut se faire en évaluant la valorisation réelle de l’énergie selon la quantité de déchets entrants. Pour cela, nous avons effectué une évaluation approximative des flux d’énergie de l’UIOM des Cheneviers et repris l’analyse faite par Mme Aeberhard pour le Site de Châtillon (AEBERHARD A., 2009).
3.2.1 UIOM Cheneviers
Notons tout d’abord que l’ordre de grandeur en terme de valorisation énergétique est d’un facteur 100 entre les Cheneviers et Châtillon, c’est-à-dire que les Cheneviers valorisent environ cent fois plus d’énergie que Châtillon. Le PCI des déchets arrivant aux Cheneviers est admis égal à 3.1 [MWh/t] (communication personnelle, M. Schaulin), même si la moyenne suisse est plutôt autour de 3.4 [MWh/t] (OFEFP, 2003). Il s’agit donc du mélange des déchets de cuisine/jardin avec tous les autres types de déchets, car cela ne ferait pas sens de les séparer arbitrairement.
Pour l’UIOM, de nombreuses modifications sont en cours dans l’usine avec notamment l’abandon du four 3 en 2010, ce qui modifie les schémas de flux d’énergie. Nous représentons
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donc ici deux figures, l’une correspondant aux données 2006, l’autre étant estimé selon les données des Cheneviers avec les fours 5 et 6 en fonction et avec une meilleure valorisation (voir Figure 16 et Figure 17).
Figure 16 : Estimation du bilan annuel des flux d’énergie UIOM Cheneviers 2006
Figure 17 : Estimation du bilan annuel des flux d’énergie UIOM Cheneviers 2015
Nous observons qu’en 2006, lorsque 296'000 tonnes ont été traitées, 43% de l’énergie a été valorisée, dont 20% a été autoconsommée et 23% a pu être vendue en électricité et en chaleur.
La chaleur est vendue via le Chauffage à Distance par l’Incinération d’Ordures Ménagères (CADIOM). En 2015, il serait envisageable d’avoir un rendement global à 62% en faisant passer la vente de chaleur et d’électricité à 40% et en conservant l’autoconsommation à 22%
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en tout. Ceci sont des approximations et devrait encore être étudié en détail mais les pistes d’améliorations suivantes peuvent être mises en avant :
• Améliorer l’équilibre entre la production électrique et la production de chaleur afin d’augmenter la récupération d’énergie globale ;
• Adapter la turbine afin d’améliorer le cycle thermodynamique et la récupération de chaleur ;
• Baisser le niveau de température de CADIOM en augmenter la différence de Température sur le retour ;
• Améliorer la gestion du réseau CADIOM en faisant de la gestion par la demande de puissance ou du stockage de chaleur.
A titre indicatif, le taux d’utilisation énergétique (chaleur + électricité) moyen des usines d’incinération en Suisse était d’environ 40% au début des années 2000 (OFEN, 2002)
En France voisine, l’usine d’incinération de Bellegarde gérée par le Sidéfage annonce dans son rapport d’exploitation un rendement énergétique global de 26%, étant donné qu’ils n’ont pas de réseau de chauffage urbain et donc aucune valorisation de chaleur (SIDEFAGE, 2009).
3.2.2 Méthanisation du Site de Châtillon
Concernant la filière déchet vert allant au Site de Châtillon, la transformation des déchets est effectuée via la voie biochimique (et non pas par la combustion). Ces déchets de cuisine se transforment grâce à des microorganismes anaérobies en biogaz et en un résidu solide nommé digestat. Lors de la méthanisation, seule un tiers du contenu énergétique des déchets est transformée en biogaz, le solde restant sous forme matière dans la digestat, qui doit encore être composté.
Le biogaz produit peut ensuite être valorisé sous différentes formes (électricité, chaleur, carburant). Au Site de Châtillon, un couplage chaleur-force valorise le biogaz en électricité et chaleur, même si cette dernière n’est que très partiellement valorisée. Pour le digestat, un processus de compostage de quelques semaines permet de boucler le recyclage de la matière organique.
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L’analyse détaillée des flux d’énergie de la méthanisation du site de Châtillon abouti au schéma suivant (voir Figure 18 ci-après) :
Figure 18 : bilan énergétique détaillé de la méthanisation du Site de Châtillon (AEBERHARD A., 2009)
Ce bilan annuel moyen sur la période 2004-2008 nous indique entre autre les rendements moyens suivants :
• 31% de rendement énergétique global (biogaz/contenu énergétique déchets), dont : o 6% d’électricité valorisée ;
o 10% d’autoconsommation, dont :
6% de biogaz ;
1% d’électricité ;
3% de chauffage des bâtiments ; o 4% de perte torchère ;
o 11% de chaleur perdue.
Le solde du contenu énergétique des déchets n’est pas valorisé en énergie mais en matière, sous forme de compost. Ce compost est obtenu après un nouveau processus microbiologique, le compostage, ayant ces propres contraintes que nous ne décrirons pas ici.
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Ce compost peut être valorisé comme amendement organique sur les sols, avec des effets
positifs sur le long terme tels queer
• Apport d’éléments fertilisants (éléments principaux et oligo-éléments) ; juillet 2010) :
• Amélioration de la structure du sol ;
• Régulation du bilan hydrique du sol ;
• Protection des sols contre l’érosion ;
• Amélioration de l’équilibre microbien du sol ;
Si nous comparons sommairement les deux filières sur le plan de l’énergie réellement valorisée, nous aboutissons au Tableau 11 suivant :
Méthanisation Châtillon moyenne 2004-2008
UIOM Cheneviers 2006
Rendement énergie Valorisée 16% 43%
Électricité produite 7% 15%
Électricité autoconsommée 1% 4%
Électricité vendue 6% 11%
Chaleur produite 24% 85%
Chaleur autoconsommée 9% 16%
Chaleur vendue 0 12%
Chaleur perdue 15% 57%
« Solde » énergie dans compost 69%
Tableau 11 : comparaison des rendements des filières Châtillon/Cheneviers
Dans le cas des Cheneviers, plus de la moitié de l’énergie termine en réalité sous forme de
Dans le cas des Cheneviers, plus de la moitié de l’énergie termine en réalité sous forme de