Le miscanthus, souvent surnommé l'« Herbe à Éléphant » en raison de sa stature imposante, ou encore « Silvergrass » en anglais, est une graminée pérenne originaire d'Asie qui s'impose progressivement comme une ressource polyvalente dans les campagnes européennes. Forte d'une vingtaine d'espèces différentes, cette plante robustesse et pérenne, issue des marais ainsi que des pentes et des flancs de collines, se met en terre une fois pour 20 à 25 ans, grâce à ses rhizomes, ces tiges souterraines dont les bourgeons se forment et se développent tous les ans, lui octroyant une vie longue et heureuse. Sa hauteur varie de 35cm à 4m pour les plus grandes, avec le miscanthus géant capable d'atteindre 3 à 4 mètres. Le miscanthus est indéniablement une alternative durable à considérer pour de multiples applications, depuis la production d'énergie jusqu'à la protection environnementale.
Le Miscanthus, un Combustible Biomasse Prometteur
Actuellement, la combustion représente l'application énergétique majoritaire du miscanthus. Il est possible de brûler du miscanthus sous diverses formes, qu'il soit en vrac ou densifié, notamment sous forme de pellets ou de briquettes. La transformation du miscanthus en granulés, une voie de valorisation innovante, change radicalement la donne. En effet, elle permet d'obtenir un produit homogène, compact et polyvalent, offrant de nombreux avantages par rapport au miscanthus brut.
La combustion du miscanthus requiert un appareil de chauffage, qu'il s'agisse d'une chaudière ou d'un poêle, dit polycombustible. Ces appareils spécifiques sont conçus pour tolérer les quelques contraintes inhérentes à la combustion du miscanthus, telles que la production de cendres, la formation de mâchefers et le risque de corrosion. En remplaçant ainsi une énergie fossile par de la biomasse, le miscanthus contribue activement à la transition énergétique.
Le pouvoir calorifique du miscanthus est particulièrement élevé. Un hectare de miscanthus a le même pouvoir calorifique que 12 tonnes de charbon ou 7300 litres de fuel, ce qui illustre son rendement énergétique exceptionnel. Un hectare de miscanthus apporte 71 MW/ha/an. Le miscanthus a un pouvoir calorifique inférieur (PCI) de 4700 kWh/t, une valeur supérieure à celle de la plaquette de bois qui est de 3300 kWh/t. De plus, récolté sec avec environ 15% d'humidité, le miscanthus constitue un excellent combustible, avec un pouvoir calorifique inférieur élevé (4,9 kWh/t de matière sèche) comparable à celui du granulé de bois. En récoltant un hectare de miscanthus, on peut substituer l'équivalent de 7000 litres de fuel en moyenne. Économique, le coût du MWh à l’achat est bien plus intéressant que celui de l’électricité, du gaz ou du fioul. Ce combustible est essentiellement produit en circuit court pour alimenter des chaudières à biomasses polycombustibles spécialement conçues pour la combustion des produits agricoles.
L’autre avantage notable du miscanthus est qu’il capte plus de CO2 dans ses rhizomes qu’il n’en restitue lors de sa combustion. C’est donc un puits à carbone intéressant à valoriser sur le marché du crédit carbone. Durant sa croissance annuelle, un plan de miscanthus consomme environ 2,4 Kg de CO², et lors de sa combustion, il en libère seulement 0,9 Kg, soit un bilan carbone positif.
Le miscanthus peut être utilisé dans une variété d'installations, des chaudières ou des fours industriels aux installations de chauffage collectif, comme pour les piscines ou les réseaux de chaleur, ainsi que dans les chaudières de particuliers.
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Optimisation de la Combustion et Aspects Techniques
Le choix de la chaudière revêt une importance cruciale pour une utilisation optimale du miscanthus. Les chaudières à grille mobile ou équipées d’un râcleur sont vivement recommandées afin d’éviter la formation de mâchefers. L’approvisionnement du combustible se fait généralement au moyen d’une vis sans fin, assurant un acheminement régulier et automatisé. Pour prévenir la corrosion des conduits d’évacuation, il est conseillé d’opter pour un tubage en céramique. Maintenir la température des fumées à un niveau élevé est également essentiel pour éviter la condensation, un facteur contribuant à la corrosion. Les émissions de polluants du miscanthus se conforment aux normes en vigueur, ce qui en fait une option respectueuse de l'environnement.
Il faut tout de même noter deux petits bémols pour les particuliers qui voudraient se lancer. D’une part, le miscanthus requiert des chaudières spécifiques car sa teneur en silicium peut boucher les cheminées traditionnelles, et d’autre part, il génère beaucoup plus de cendres que d’autres combustibles. La qualité du sol est un élément clé à considérer, car le miscanthus absorbe des éléments du sol. Plus le sol est riche en silice et en chlore, plus le miscanthus en contiendra, ce qui peut entraîner la formation d’acide chlorhydrique et prédisposer à la corrosion des conduits d’évacuation des fumées. Cependant, la récolte tardive, notamment à la fin d’avril, peut réduire significativement la teneur en chlore, améliorant ainsi la qualité du combustible.
Le bilan énergétique du miscanthus est très favorable. Si le miscanthus a besoin de 1 Gj pour sa culture, il en produit 30 Gj, soit un rapport de 1 à 30, comparé au colza, par exemple, qui a un rapport de 1 à 4. Cela met en lumière l'efficacité de cette biomasse. Les coûts d’investissement pour l’utilisation du miscanthus sont comparables à ceux du bois déchiqueté. De plus, les agriculteurs peuvent bénéficier de subventions, notamment auprès de CLIMAXION, encourageant ainsi le développement de cette filière.
L'Exemple Concret de Berrwiller
Au cœur de l’Alsace, précisément à Berrwiller, le miscanthus fleurit abondamment. Cette commune de 1200 habitants s'est positionnée dès 1993 comme l’un des premiers producteurs de cette graminée rhizomateuse en France. Aujourd’hui, elle est cultivée partout. Dans cette commune alsacienne, c’est une douzaine de cultivateurs qui s’occupe de la culture de miscanthus sur un vaste champ de vingt-sept hectares. La récolte est vendue à 110 euros la tonne.
Depuis une dizaine d’années, la commune de Berrwiller utilise cette plante écologique pour le chauffage communal, remplaçant ainsi le bois, le fioul ou l’électricité et permettant de chauffer à moindre coût. Le miscanthus est utilisé comme biocombustible pour la chaudière communale et celle des bâtiments publics tels que les écoles et les églises. Le miscanthus, originaire de Chine, est connu pour avoir des propriétés énergétiques et un rendement énergétique élevé, permettant une quantité satisfaisante de production d’énergie. Grâce à ses propriétés, cette plante peut être utilisée comme source d’énergie propre, réduisant ainsi la dépendance aux combustibles fossiles. Le maire de Berrwiller se félicite d’ailleurs de pouvoir proposer le miscanthus comme biocombustible à certains habitants. Le kilowatt de chauffage au miscanthus à Berrwiller est proposé à un tarif de 0,077 centime. Pour les habitants de cette commune d’Alsace, le miscanthus comme biocombustible est une bonne affaire, offrant un excellent rapport qualité/prix en termes de chauffage innovant. Damien Monnier, propriétaire d’une maison de 180 m² raccordée à ce système, débourse environ 1500 euros pour le chauffage et l’eau chaude, et se dit satisfait des économies réalisées.
La Granulation : Une Révolution Logistique et Énergétique
La faible densité du miscanthus en vrac représente une limite majeure pour sa valorisation traditionnelle. En effet, sa densité est très faible, généralement entre 90 et 120 kg/m³ en vrac (ensilage) et 200 et 300 kg/m³ en balles (après fauchage et pressage), ce qui rend le transport sur de longues distances peu rentable et nécessite de très grands volumes de stockage. Le transport du miscanthus est rentable sur des distances très courtes, typiquement inférieures à 40 km pour le vrac et 80-100 km pour les balles. Au-delà de ces distances, les coûts de transport deviennent prohibitifs, ce qui en fait un produit destiné principalement aux projets locaux. Les marchés restent limités : le paillage horticole est une niche, la litière est concurrencée par d’autres matériaux, et l’usage en chaufferie ne peut être envisagé que localement. De plus, la logistique est contraignante : les volumes encombrants nécessitent de grandes surfaces de stockage, et il faut 30 m² pour stocker 15 tonnes de miscanthus.
C’est là que la granulation change la donne. En densifiant la biomasse, on obtient un produit homogène, compact et polyvalent, qui comporte de nombreux avantages. Le processus de granulation compresse le miscanthus broyé, augmentant considérablement sa densité. La densité en vrac du miscanthus est d’environ 120 kg/m³, alors que celle des granulés peut atteindre 650 kg/m³. Cette densité plus élevée signifie que, pour un même volume de stockage, on peut emmagasiner beaucoup plus d’énergie. Les granulés de miscanthus sont homogènes et de taille uniforme, ce qui les rend idéaux pour les systèmes de chauffage automatiques, tels que les chaudières à granulés polycombustibles. Ils peuvent être acheminés par des vis sans fin ou des systèmes d’aspiration, ce qui facilite grandement l’alimentation de la chaudière et l’automatisation du chauffage.
Grâce à leur forte densité, les granulés occupent moins d’espace de stockage. La faible densité du miscanthus broyé en vrac le rend volumineux, nécessitant des espaces de stockage beaucoup plus grands et un approvisionnement plus fréquent. Une tonne de miscanthus broyé occupe un volume d’environ 8 à 10 m³, contre seulement 1,5 m³ pour des granulés. Cela est particulièrement avantageux pour les particuliers ou les petites installations collectives qui ne disposent pas d’un grand silo. Le transport est également plus efficace, car on peut charger plus de combustible sur un seul camion. Une benne de 30 m³ transporte 3 à 4 tonnes de matière brute, contre près de 20 tonnes de granulés.
La granulation permet de mieux contrôler l’humidité et la densité du combustible. Les granulés ont un taux d’humidité plus faible (10 % au lieu de 15% pour le broyat de miscanthus), ce qui garantit un pouvoir calorifique plus élevé et une combustion plus efficace. La granulométrie standardisée du granulé apporte un meilleur convoyage et diminue les risques de pannes. De plus, la standardisation du format facilite la commercialisation, à l’image du granulé bois.
Pouvoir Calorifique des Combustibles Agricoles
La transition vers des sources d'énergie qualifiées de renouvelables est une possibilité pour tenter de réduire notre empreinte carbone et promouvoir la durabilité environnementale. Dans ce contexte, les combustibles issus de l'agriculture jouent un rôle crucial en offrant une alternative verte aux combustibles fossiles. Un guide pratique basé sur le pouvoir calorifique des combustibles agricoles révèle des informations précieuses pour les décideurs et les exploitants agricoles. Le tableau du pouvoir calorifique inférieur (PCI) des différents combustibles agricoles, mesuré en kWh/kg et kCAL/kg, ainsi que leur taux d'humidité, permet de choisir le combustible le plus efficace en fonction des besoins énergétiques et des contraintes logistiques.
Voici un aperçu des pouvoirs calorifiques de divers combustibles agricoles, avec leur taux d'humidité :
- Paille « grise » ou tiges Colza : avec un taux d'humidité de 15 %, elle offre un pouvoir calorifique de 4,17 kWh/kg, soit 3 586 kCAL/kg.
- Paille « jaune » : également à 15 % d'humidité, son PCI est de 4,00 kWh/kg, équivalant à 3 440 kCAL/kg.
- Granulés Paille : affichant un taux d'humidité réduit à 8 %, ils présentent un PCI de 4,44 kWh/kg, soit 3 818 kCAL/kg.
- Miscanthus (Herbe d'éléphant, Roseau de Chine) : avec un taux d'humidité de 10 %, il se distingue par un pouvoir calorifique de 4,40 kWh/kg, soit 3 784 kCAL/kg.
- Céréales (Orge, Blé, Seigle) : à 15 % d'humidité, elles fournissent 4,17 kWh/kg, ou 3 586 kCAL/kg.
- Avoine : avec 15 % d'humidité, son PCI est de 4,50 kWh/kg, ce qui correspond à 3 870 kCAL/kg.
- Maïs : à 15 % d'humidité, il a un pouvoir calorifique de 4,30 kWh/kg, soit 3 700 kCAL/kg.
- Tournesol (graines) : avec seulement 9 % d'humidité, ses graines offrent un PCI élevé de 5,56 kWh/kg, soit 4 781 kCAL/kg.
- Colza pur (graines 42 % huile) : avec un très faible taux d'humidité de 8 à 9 %, il atteint un PCI remarquable de 6,83 kWh/kg, ou 5 874 kCAL/kg. Cependant, il est dommage de brûler une denrée comestible.
- Tourteau de Colza (14 % gras) : à 10 % d'humidité, son pouvoir calorifique est de 4,97 kWh/kg, soit 4 286 kCAL/kg.
- Tourteau de Lin (11 % gras) : également à 10 % d'humidité, il présente un PCI de 4,90 kWh/kg, ou 4 227 kCAL/kg.
En intégrant ces données dans les stratégies énergétiques, les exploitations agricoles peuvent non seulement réduire leurs coûts de chauffage et d'électricité, mais aussi contribuer à la transition vers une économie "bas carbone", même s'il faut toujours brûler du carbone pour obtenir de l'énergie. Le miscanthus et les tourteaux de colza et de lin présentent des caractéristiques favorables pour une utilisation énergétique efficace.
Au-delà de l'Énergie : Les Multiples Usages du Miscanthus
Le miscanthus, cette « Herbe à Éléphant » aux multiples facettes, offre une gamme étendue d'applications au-delà de sa valeur énergétique, démontrant sa polyvalence et son potentiel écologique incroyable.
L'Isolation Thermique et les Biomatériaux
Le miscanthus peut également servir, pur ou en combinaison avec d’autres produits, à la production de biomatériaux tels que des panneaux agglomérés ou des blocs de construction. Mélangé à de l’argile ou de la chaux, il peut également être projeté comme isolant sur les murs. Les tiges du miscanthus peuvent être utilisées comme isolants, au même titre que le chanvre, offrant ainsi une solution innovante pour l’isolation thermique des bâtiments, comme l'envisage le maire de Berrwiller. Sa structure fibreuse et sa régularité ouvrent des perspectives dans l’industrie des matériaux biosourcés, notamment pour les panneaux isolants et les blocs béton à base de miscanthus.
La Litière Animale
Une autre des applications non énergétiques les plus courantes du miscanthus est son utilisation en litière animale. De nombreux retours positifs ont été enregistrés pour les élevages de volaille et de chevaux. Le granulé de miscanthus, en particulier, constitue une litière premium très appréciée. Très sec, le corps spongieux de la tige lui procure un fort pouvoir absorbant, deux fois supérieur à la paille, lui conférant une absorption optimale des liquides tout en réduisant les odeurs. Sa structure sèche, aérée et souple convient aux pieds sensibles des animaux. Le granulé, dépoussiéré, permet de prévenir les problèmes respiratoires. Sa mise en place et le nettoyage sont également simplifiés, offrant une facilité logistique avec stockage en silo ou en big bags et manipulation mécanisée. Cultivé sans engrais ni produits chimiques, il est 100% naturel.
Le Paillage Horticole et Ornemental
Une des applications non énergétiques les plus courantes du miscanthus est l’utilisation en paillage horticole ou ornemental. Appliqué sur sol propre à raison de 5 à 10 cm, le miscanthus garantit une propreté pendant deux années consécutives. Le miscanthus se dégrade complètement après retournement en terre sans entraîner une acidification supplémentaire à celle naturelle du sol. Esthétique, biodégradable, doté d’un pH neutre, il permet de garder l’humidité, de préserver la vie microbienne du sous-sol et limite efficacement la pousse des mauvaises herbes.
Les Barrières Anti-érosives et la Prévention des Inondations
Le miscanthus est une culture non invasive pérenne, présente depuis déjà 20 ans en Wallonie. L’implantation se réalise au printemps pour une durée d’au moins 20 ans. L’installation de la culture est progressive : la première année, la bande lignocellulosique (BLC) miscanthus est encore relativement peu efficace et la production, faible. Ce n’est qu’à partir de la deuxième année qu’on observe une entrée (partielle) en production et le développement de l’efficacité anti-érosive de la BLC. Une fois son installation réalisée, la culture assure un couvert quasiment permanent. Année après année, la culture est récoltée en avril, mais des fragments de tiges et les feuilles restent au sol, ce qui crée une sorte de fascine naturelle active 365 jours par an.
Une BLC de miscanthus présente dès lors plusieurs effets bénéfiques sur les écoulements boueux : elle filtre les sédiments, elle augmente l’infiltrabilité de la parcelle sur laquelle elle est implantée, réduisant ainsi la quantité d’eau en aval, et elle freine les flux d’eau. En collaboration avec la Province du Brabant wallon, le CIPF a installé plusieurs bandes de miscanthus au cours de ces dernières années. Parallèlement à la production de biomasse, l’objectif de ces implantations consiste à prévenir les inondations. Pour ce faire, les bandes sont installées perpendiculairement à des axes de ruissellement identifiés. Ces aménagements induisent une amélioration de l’infiltration de l’eau dans les terres ainsi que la création de zones de dépôts pour les sédiments. Dans la commune de Jodoigne, un projet innovant vise à alimenter la chaudière d’un futur hall sportif par du miscanthus, issu de bandes implantées localement et à des endroits exposés aux risques de coulées boueuses. De cette façon, la commune poursuit un double objectif : la production locale de biomasse et la prévention des inondations.
Les Haies Brise-Vent et Brise-Vue
De par son aspect touffu et robuste et sa croissance rapide, le miscanthus peut créer une haie qui pourra servir de « brise-vent » pour protéger les cultures ou encore être utilisée comme « brise-vue » pour s’isoler des regards. La variété la plus utilisée pour la conception de ces dernières est le miscanthus sinensis Gracilimus, avec son port dense et son fin feuillage.
Un Allié Écologique et Agronomique
Le miscanthus géant, une plante énergétique hybride capable d’atteindre une hauteur de 3 à 4 mètres, se distingue par sa capacité à repousser chaque année grâce à ses rhizomes. Chaque saison, de nouvelles tiges aériennes surgissent, offrant un potentiel énergétique renouvelable. La récolte intervient généralement au début du printemps. En France, il faudra attendre jusqu’en 1990 pour voir les premières boutures.
Sobriété en Intrants et Résistance
La culture du miscanthus présente des avantages écologiques notables. Elle requiert peu d’intrants, notamment en termes d’engrais. Il a l’avantage de ne recourir à quasiment aucun intrant, excepté la première année voire la deuxième, au cas où certaines adventices lui chercheraient misère en tentant de l’étouffer. Ensuite, ses feuilles mortes constituent ce que l’on appelle le mulch qui forme un parfait paillage naturel. Il recycle facilement l’azote et retient l’humidité car ses fibres spongieuses sont absorbantes. De plus, il protège la biodiversité ainsi que l’érosion du sol. De plus, il est remarquable qu’aucun nuisible ne lui soit connu, à l’exception du blaireau. L’expérience autrichienne a même révélé que la culture conventionnelle avec intrants n’améliore que peu le rendement. En effet, les plants de miscanthus cultivés atteignent ainsi une hauteur proche des 4 mètres de haut à la fin de l’automne, bien qu'encore verts et en pleine croissance. Cependant, les feuilles, incapables de tomber, les rendent sensibles au poids, pouvant les faire pencher sous l’effet des intempéries.
Le miscanthus valorise des sols parfois marginalisés ou à faible potentiel. Sa culture ne nécessitant peu ou pas de produits phytosanitaires, elle permet de s’orienter vers une agriculture plus respectueuse de la terre, mais aussi de valoriser des espaces qui aujourd’hui ne sont pas exploités. La possibilité de gérer mécaniquement le désherbage de la première année, et donc de n’utiliser aucun produit phytosanitaire, la rend idéale sur les zones de captage. Même avec un traitement la première année, compte tenu de la longévité du plant, le bilan reste très positif.
Dépollution des Sols (Phytoremédiation)
À l’instar du roseau, son système racinaire particulièrement dense lui permet d’absorber les métaux lourds. Il peut effectivement être cultivé sur des terres polluées, ce qui permet de les valoriser en assurant une production. En effet, il n’y a pas d’émanation des métaux lourds quand le miscanthus est brûlé ou utilisé car seules les parties aériennes sont récoltées. Pour autant, à la fin d’un cycle d’exploitation d’une parcelle en miscanthus (environ quinze à vingt ans), si le sol est retourné et les rhizomes détruits, tous les métaux lourds retournent dans le sol. En Alsace, la teneur en nitrate dans les puits d’Ammertzwiller a diminué de 18,6 % entre 2009 et 2013 grâce au miscanthus. La ville a également observé un ralentissement des coulées de boue grâce aux cultures de la plante. Selon Sonia Henry, maître de conférences au laboratoire Sols et Environnement, la haie de miscanthus permet également de dépolluer les sols et les eaux des hydrocarbures. Il joue ainsi un rôle de filtre à nitrate et absorbe les métaux lourds.
Contribution à la Biodiversité et au Bilan Carbone
D’un point de vue écologique, le simple fait que le miscanthus emmagasine sans engrais 36 tonnes de carbone à l’hectare le rend attractif. C'est une plante pérenne qui constitue un biotope se rapprochant de la forêt, contribuant ainsi à l’amélioration du bilan carbone des exploitations et à la préservation de l’environnement. Doté d’une grande capacité d’absorption de dioxyde de carbone, le miscanthus permet de lutter contre les émissions de gaz à effet de serre, ce qui en fait une matière respectueuse de l’environnement et qui contribue à la lutte contre le changement climatique. Il constitue également un abri pour la faune sauvage, favorisant la biodiversité.
Perspectives et Innovations pour la Valorisation du Miscanthus
Le miscanthus se présente comme une option prometteuse pour la production d’énergie durable et propre. Ses avantages environnementaux et sa polyvalence en font une alternative attrayante pour répondre à nos besoins énergétiques tout en respectant l’environnement. Le miscanthus, aussi surnommée « Herbe à Éléphant », est une plante au potentiel écologique incroyable, entre alternative au bois de chauffage, isolant, excellent paillage, création de haie et épurateur naturel.
Le marché du granulé est aujourd’hui largement dominé par le bois. Mais la demande croissante en énergie renouvelable et en matériaux biosourcés ouvre la porte à de nouvelles biomasses. Le miscanthus, grâce à sa productivité, sa disponibilité et son profil bas carbone, s’impose comme un candidat sérieux. L’intérêt de la population pour cette plante s’agrandit, comme l'explique le maire de Berrwiller, citant des étudiants de Metz qui viennent visiter sa commune durant la récolte pour apprendre davantage sur la plante. D’autre part, de plus en plus d’agriculteurs investissent dans la culture de miscanthus pour en faire du biocombustible, tandis que les industriels souhaitent l’exploiter dans d’autres domaines comme le bioplastique.
En France, selon l’association France Miscanthus, ce sont 11 000 hectares qui sont aujourd’hui cultivés, avec une progression de 14 % par an observée ces dernières années. Depuis 2017, les surfaces de miscanthus ont doublé. Le nombre d’exploitations cultivant du miscanthus se porte à 2 467 en 2023, soit une moyenne de 4,3 hectares par exploitation. La filière commerciale n’est pas encore complètement développée, même si certains agriculteurs, notamment dans le nord de la France, ont flairé l’incroyable potentiel de ce végétal. Le miscanthus est indéniablement une alternative durable à planter dans nos jardins, à condition de réfléchir intelligemment au rôle qu’il va y jouer afin de lui trouver son emplacement idéal.Pourtant, il est essentiel de prendre en compte non seulement le potentiel énergétique des combustibles agricoles, mais aussi leur disponibilité, leur durabilité et leur impact environnemental global. En favorisant une approche holistique de la production énergétique, nous pouvons exploiter pleinement le potentiel des ressources agricoles tout en préservant notre planète pour les générations futures. Victor Hugo a dit : « Le bonheur est parfois caché dans l’inconnu ». On peut facilement lui emprunter l’expression lorsque l’on parle du « miscanthus x giganteus », à ne pas confondre avec l’herbe de la pampa qui, elle, est invasive.
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