Le bois est l'une des ressources renouvelables les meilleures et les plus abondantes de la nature et les êtres humains ont utilisé le bois de multiples façons depuis des temps immémoriaux. Parallèlement au progrès technologique, l'utilisation des produits du bois a progressé pour créer de nouvelles opportunités dans des domaines aussi divers que l'architecture, la technologie informatique et la consommation d'énergie. Dans le billet Nature's Packaging de cette semaine, nous examinerons plus en détail le bois en tant que ressource énergétique innovante.

Biomasse

La biomasse est une matière organique végétale ou animale renouvelable. Les sources d'énergie de la biomasse comprennent des éléments tels que les plantes, les cultures, les résidus de l'agriculture et de l'exploitation forestière, les gaz produits par les décharges et les déchets solides industriels/municipaux.

Qu'est-ce qui les rend renouvelables ? Dans le cas des plantes, des cultures, de l'agriculture et des résidus forestiers, ils peuvent être consommés par divers moyens, puis replantés et cultivés à nouveau rapidement. D'autre part, des déchets industriels et municipaux sont produits en continu.

Dans de nombreux cas, la biomasse, en tant que source d'énergie renouvelable, peut être convertie en énergie par combustion ou par réaction chimique. Cette énergie peut être utilisée pour tout, de la production de chaleur pour les maisons, de l'électricité pour les bâtiments et même du carburant pour les véhicules (c'est-à-dire l'éthanol).

Biomasse ligneuse

La biomasse ligneuse est la matière résiduelle des arbres et des arbustes qui comprend les parties d'un arbre qui ne sont normalement pas récoltées pour être utilisées : les racines, les feuilles, les branches, les petites branches, l'écorce et parfois les vignes. La biomasse ligneuse provient de diverses sources : opérations de gestion forestière, arbres cultivés à des fins énergétiques, déchets de produits forestiers, bois utilisé comme combustible, déchets de bois urbains, opérations d'éclaircissage des arbres et des forêts qui sont mises en œuvre pour réduire les dommages causés par les incendies de forêt et les ravageurs des bois.

• Opérations de gestion forestière - Cela comprend le matériel généralement laissé sur place lorsqu'une forêt est récoltée pour le bois comme les branches, la cime des arbres, les souches et autres restes
• Arbres cultivés pour la consommation d'énergie – Arbres ou plantes ligneuses qui repoussent rapidement une fois taillés. Cela comprend les plantations à courte rotation pour des espèces comme le peuplier et le saule.
• Déchets de produits forestiers – La sciure et les déchets provenant des scieries et de la fabrication de meubles sont inclus dans cette catégorie.
• Bois de chauffage – articles comme le bois à pâte et le bois de qualité commerciale utilisés comme source de combustible pour le chauffage des bâtiments ou utilisés comme chaleur dans un processus industriel.
• Déchets de bois urbains – Débris de bois générés par le défrichage des terres, les résidus de tempête, les déblais de l'aménagement paysager et les débroussaillages des rognures de lignes électriques.
• Éclaircissage des arbres et des forêts – élagage et éclaircissement des forêts et des peuplements d'arbres, y compris l'élimination des espèces d'arbres et des plantes indésirables. Tous les vestiges qui sont enlevés afin de maintenir ou d'améliorer la santé écologique de la forêt et d'améliorer sa capacité à prévenir les risques d'incendies de forêt.

Énergie de la biomasse ligneuse

La majeure partie de la biomasse ligneuse produite pour l'énergie est le sous-produit des opérations d'aménagement forestier et de l'industrie des produits forestiers. En tant que source d'énergie, la biomasse ligneuse est principalement convertie en énergie par les processus de combustion, de conversion chimique, de conversion biochimique et de conversion thermochimique.

• Combustion – brûler de la biomasse ligneuse pour produire de la chaleur.
• Conversion chimique - décomposition de la biomasse ligneuse à l'aide d'un processus induit chimiquement. Pensez au biodiesel.
• Conversion biochimique - utilisation d'un organisme vivant (c'est-à-dire une bactérie ou une levure) pour décomposer la biomasse
• Conversion thermochimique - l'exposition de la biomasse à la chaleur produit différents types de gaz et de liquides ou de solides (c.-à-d. gazéification, liquéfaction, pyrolyse)

Électricité

Le bois peut être brûlé dans une chaudière pour produire de l'électricité. La chaleur de la combustion du bois fait bouillir l'eau et génère de la vapeur, qui alimente les turbines et crée de l'électricité. L'électricité est souvent utilisée pour tout alimenter, des petites opérations industrielles aux centrales électriques municipales.

Chaleur

Construire et utiliser un feu pour se réchauffer est la plus ancienne méthode de chauffage au monde. Dans le contexte de la biomasse ligneuse et de la chaleur, ces systèmes de chauffage (chaudières, poêles et fournaises extérieures) sont généralement utilisés pour chauffer des bâtiments et/ou des espaces industriels. Une alternative courante comprend les systèmes de chauffage à granulés de bois pour les usages domestiques et commerciaux.

Les granulés de bois sont un produit de biomasse qui a été transformé et condensé en petits granulés cylindriques qui sont idéaux pour le stockage et la production de chaleur en raison de leur petite taille et de leur densité. Ces dernières années, ils sont devenus une méthode populaire pour chauffer les maisons, via un poêle à granulés de bois, et sont également de plus en plus populaires pour le chauffage commercial/industriel.

Cogénération

Lorsque l'électricité et la chaleur sont générées et utilisées en même temps, ce processus est appelé cogénération ou production combinée de chaleur et d'électricité (CHP). Dans les environnements commerciaux et industriels, les chaudières qui utilisent du bois pour produire de l'électricité produisent également de l'eau chaude et/ou de la vapeur qui est utilisée dans d'autres applications. La cogénération est l'utilisation la plus courante du bois-énergie aux États-Unis. Les usines de fabrication de pâtes et papiers utilisent de la biomasse ligneuse et des sous-produits du bois dans ces systèmes pour produire de la chaleur et de l'électricité.

Biocarburants

Alors que la plupart des carburants pour le transport sont produits à partir du raffinage de produits pétroliers, les biocarburants sont largement explorés pour atténuer les préoccupations concernant l'épuisement des combustibles fossiles traditionnels, les problèmes environnementaux, la sécurité énergétique nationale et la fluctuation des prix. Les types de biocarburants les plus reconnus sont l'éthanol, le méthanol.

• Éthanol – L'éthanol à base de bois (cellulosique) est produit à partir des parois cellulaires des matériaux ligneux. Chimiquement plus complexe que l'éthanol végétal traditionnel, l'éthanol cellulosique brûle plus proprement que l'essence et le diesel. Il a également de faibles émissions de carbone, de soufre et de particules.
• Méthanol - également connu sous le nom d'alcool de bois, il est dérivé du processus de distillation du bois. Généralement utilisé dans les carburants de course professionnels et comme additif pour augmenter l'octane de l'essence.

La biomasse ligneuse en tant que ressource naturelle renouvelable utilisée pour produire de la chaleur, de l'électricité, de l'électricité et des combustibles présente à la fois des avantages et des inconvénients. En le retirant des forêts, cela peut aider à maintenir des forêts saines et à atténuer le risque d'incendies de forêt, mais il est important de comprendre que la surutilisation ou le retrait de trop de matière ligneuse peut avoir un effet négatif sur la fertilité des sols et les habitats naturels. C'est un équilibre délicat entre économie et écologie où des pratiques comme la sylviculture peuvent aider à définir le bon mélange.

Une question courante est de savoir s'il y a suffisamment de biomasse ligneuse disponible pour créer une ressource durable qui peut évoluer pour répondre aux besoins d'un grand secteur de population ou d'une base de fabrication. Cela dépendra en partie des politiques gouvernementales, des incitations et de l'activité entrepreneuriale qui stimulent les nouvelles innovations dans le secteur.

Bien qu'il n'y ait pas de source d'énergie, renouvelable ou autre, qui soit complète dans sa capacité à résoudre tous les défis associés à la production et à la consommation d'énergie, la biomasse ligneuse offre certainement des alternatives viables qui peuvent et vont compléter ces besoins actuels et futurs. Le bois sera toujours bon.