De l'hydrogène ? Oui - pour hydrogéner les produits issus de la biomasse

Il convient de distinguer l'hydrogène matière première chimique et l'hydrogène vecteur d'énergie "sans carbone". 
Le scénario de division par trois en trente ans des émissions de gaz à effet de serre ne prend pas en compte l'utilisation du gaz hydrogène comme vecteur d'énergie.

L'hydrogène, produit industriel intermédiaire

Dans les processus industriels, l'hydrogène sera de plus en plus utilisé, par exemple dans les aciéries (pour la réduction directe, procédé qui supprimera le gaz carbonique actuellement émis), dans la chimie, la pétrochimie, la conversion de la biomasse en liquide ou encore pour liquéfier et fluidifier des pétroles de plus en plus lourds et pour obtenir un combustible ou un carburant liquide à partir du charbon. L'hydrogène sera aussi très utile pour  enrichir les gaz de sunthèse issus de la gazéfication de la biomasse de façon à utiliser tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure liquide ou de méthane. Il est donc intéressant de mettre au point des procédés de production d'hydrogène sans émission de gaz carbonique, que ce soit à partir d'eau et d'énergie nucléaire ou, si l'on peut séquestrer le gaz carbonique, à partir de charbon et d'eau.  Mais comme vecteur d'énergie "sans carbone", par exemple pour les véhicules, l'utilité de l'hydrogène ne nous apparaît pas avant - disons - soixante ou cent ans. Voici pourquoi.
 

Pour utiliser l'hydrogène dans les transports sans émissions de carbone fossile, le greffer sur du carbone organique

Transporter de l'hydrogène est une façon de transporter de l'énergie ; d'autre part, son utilisation par des piles à hydrogène embarquées sur des véhicules permet d'éviter, non seulement les émissions de gaz carbonique (si l'hydrogène est produit sans émission) mais encore toute pollution locale (oxydes d'azote ou autres). 

Que penser alors d'une distribution d'hydrogène sous forme de gaz hydrogène, par conduite, par bouteilles sous pression ou sous forme liquide ou de toute autre façon ? Techniquement tout cela est possible ; mais c'est extrêmement onéreux et les risques de fuite et d'explosion sont grands. Par ailleurs cela supposerait de créer tout une infrastructure complètement différente de celle qui existe aujourd'hui pour la distribution de carburants liquides ou gazeux.

Il existe une autre façon de transporter de l'hydrogène sans émettre de gaz carbonique d'origine fossile : enrichir en hydrogène les gaz de synthèse issu de la gazéification de la biomasse. En effet le rapport Hydrogène/Carbone dans la biomasse, quelle qu'elle soit, est inférieur à 2 alors que ce rapport est de 2 dans un hydrocarbure utilisé comme carburant et de 4 dans le gaz naturel c'est à dire le méthane. Cela veut dire que, sans apport d'hydrogène, il n'est pas possible d'utiliser tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure liquide ; cela veut dire aussi que si l'on apporte encore plus d'hydrogène, la quantité de méthane produite avec une certaine quantité de carbone organique a un pouvoir thermique encore supérieur à celui de l'hydrocarbure liquide produit à partir de la même quantité de carbone organique.

Avec 100 tonnes de matières organique "sèche", il est possible, sans apport d'hydrogène (mais avec apport de chaleur extérieure), de produire 30 tonnes de carburant liquide, soit 30 tep (tonnes d'équivalent pétrole) ; alors, on n'utilise pas tout le carbone organique sous forme d'hydrocarbure. Avec un apport d'hydrogène, on peut produire 45 tep sous forme de carburant liquide : non seulement on utilise alors le pouvoir thermique de l'hydrogène qu'on a ajouté mais encore on utilise complètement le carbone organique disponible. Si on augmente encore la quantité d'hydrogène, on pourra former du méthane ; cela  n'augmente pas la quantité de carbone organique utilisé mais chaque atome de carbone, avec les quatre atomes d'hydrogène qui l'entourent, transporte plus d'énergie que chaque atome de carbone avec deux atomes d'hydrogène.
 

Voilà donc une façon commode de transporter de l'hydrogène : sous forme de carburant liquide jusqu'aux moteurs de véhicules ou sous forme de méthane (c'est à dire de "gaz naturel"), dans moteurs ou comme source de chaleur, en greffant l'hydrogène sur du carbone organique. 
 

Contre la pollution en ville, la propulsion électrique des véhicules

L'hydrogène présente l'avantage de ne pas polluer, ce qui est particulièrement appréciable en ville.Cela ouvrira-t-il le marché des véhicules à hydrogène ? 

Il existe une autre méthode pour ne pas créer de pollution locale : la propulsion électrique. Avec le progrès des batteries, il est prévisible que se développeront des véhicules dont l'autonomie sur batterie pourrait être de 50 km, avec des batteries qui se rechargent rapidement. Il est difficile de prévoir le prix de revient de tels véhicules mais on sait déjà que leur coût est très largement inférieur au coût de production et  de distribution de l'hydrogène.
 
 

Conclusion

Avec une quantité de matière organique qui permettrait de parcourir 100 km en utilisant un biocarburant produit par gazéification et synthèse sans apport de chaleur ni d'hydrogène,  il serait possible de parcourir 200 km sans apport d'hydrogène mais avec un apport de chaleur extérieure, de parcourir 300 km en utilisant un biocarburant liquide produit avec apport d'hydrogène et 500 km (chiffre à valider) en utilisant du méthane produit à partir de cette même quantité de matière organique en apportant encore plus d'hydrogène. 

Si le prix à la consommation finale du carburant augmente, ce prix permettra d'abord de payer du biocarburant, d'abord sans addition d'hydrogène puis avec apport d'hydrogène pour mieux utiliser la biomasse,  puis des véhicules bi-énergie (carburant liquide) bien avant de pouvoir financer le coût d'une distibution de gaz hydrogène et la mise au point d'une nouvelle motorisation (piles à hydrogène).

Si le prix devait arriver à ce niveau, il n'est pas du tout sûr qu'ils trouvent une demande : plutôt que de payer ce prix,  les consommateurs pourraient préférer des modes de transport qui consommeront beaucoup moins de carburant ou qui seront propulsés à l'électricité : transports en commun et véhicules bi-énergie (alimentés et par de l'électricité et par du carburant).

Nous aurons donc besoin d'hydrogène  ; mais cet hydrogène ne sera pas transporté et distribué sous forme de gaz hydrogène .
 

Cela semble assez sûr en Amérique et en Europe, continents où les terres agricoles ou sylvicoles sont vastes. Mais je ne sais pas ce qu'il en est en Asie. Si les possibilités de culture de biomasse sont très limitées, il se peut que l'hydrogène ait sa place - sauf si son prix de revient a comme conséquence de diminuer la demande d'énegie pour le transport...
 

Inutile de dire qu'il nous paraitrait assez étrange de produire de l'hydrogène à partir de la biomasse ; assez étranger car au contraire, la biomasse devrait être enrichie en hydrogène ! - un hydrogène tiré de l'eau.

- voir ici la technique du biocarburant.
 
 
 

Comment susciter la sylviculture et sécuriser les livraisons de bois

L'économie du bois et de la forêt en France est a priori paradoxale : la France dispose de surfaces boisées très étendues mais ces forêts sont sous-exploitées.

Une explication assez courante est que la propriété forestière serait trop morcelée ; on juge aussi assez fréquemment que les propriétaires n'ont pas un état d'esprit "économique" et l'on associe souvent ce trait de caractère au morcellement de la propriété. On dit aussi que si l'offre est inférieure à ce que la forêt peut donner, c'est que la demande serait insuffisante ou pas assez intense.

Or l'une et l'autre explications sont erronées. Il faut aller plus loin dans l'analyse pour s'apercevoir que l'économie de la forêt présente des caractères tout à fait particuliers qui découlent non pas de la psychologie des propriétaires ni du morcellement de la propriété, mais de la nature, tout simplement. 

Il faut les comprendre pour ne pas se lancer dans des aventures sans issue : par exemple un projet de "cogénération" d'électricité et de chaleur agréé par l'Etat, qui fait à EDF l'obligation d'acheter  cette électricité à un prix trois ou quatre fois supérieur au prix de revient du nucléaire, a eu pour effet dans un premier temps non pas d'augmenter les quantités de bois utilisées mais de mettre en difficulté une usine de production de panneaux de bois ! Depuis, les promoteurs de ces projets doivent prouver qu'ils ont agi pour que ce nouveau débouché se traduise effectivement par une augmentation des volumes vendus. Ils y sont heureusement aidés par des décisions publiques qui incitent à faire les investissements sylvicoles car ce sont ces investissements qui augmenteont les volumes de bois mis sur le marché. Par ailleurs des entreprises qui, elles, ont compris  proposent des contrats de culture de bois.
 
 
 

Pour résumer : Il y a trois catégories de bois catégorie 1 : le bois dont on voudrait se débarrasser, mais cela coûterait plus cher que le produit financier que l'on peut en tirer ; dans ce cas une demande plus forte, qui fait augmenter les prix, augmente l'offre de bois ; le prix augmente pour tous les utilisateurs - sauf si l'intervention publique s'adresse seulement, en amont, à la mise en bord de route de ces bois rémanents, ce qui poussera le bois hors de la forêt. catégorie 2 : du bois qui serait coupé si le propriétaire s'engageait dans une opération de sylviculture ; c'est un bois de seconde catégorie (éclaircie, balisage, remplacement d'un mauvais boisement par une nouvelle plantation etc.) ; mais le propriétaire ne s'engage pas dans cette action de sylviculture car il n'en a pas l'idée ou, ce qui est plus fréquent, il n'en a pas les moyens techniques ou financiers. Une demande plus forte  de bois de secondecatégorie fera augmenter le prix du bois ; alors, se dit le propriétaire, il vaut mieux attendre avant de vendre. Par contre, s'il a l'idée et les moyens de la sylviculture, le bois sera coupé et vendu quel que soit le prix du bois : le bois "est poussé" hors de la forêt. catégorie 3 : du bois mûr ; on coupera seulement lorsque l'on en aura besoin - ou lorsque la demande faiblira - car, si la demande est plus forte, le prix peut monter ; alors il ne faut pas couper. Ici, le bois est une épargne et cette épargne est intéressante car elle est disponible et exonérée d'impôts. Si le propriétaire a une autre possibilité d'épargne tout aussi intéressante, il transformera son épargne bois en une autre forme d'épargne... et le bois sortira de la forêt. A partir de ces constatations, lorsque j'étais délégué de massifs forestiers dans le Sud-Ouest,  a été conçu et expérimenté un dispositif qui augmente les volumes vendus sans augmenter les prix, qui efface à la fois  les difficultés pouvant venir du morcellement de la forêt et des contraintes financières du propriétaire, et qui sécurise l'approvisionnement à terme de bois.

Pendant huit ans, j'ai été chargé par les ministres de l'industrie et de l'agriculture de travailler sur la relation entre sylviculture et industrie comme délégué de massifs forestiers dans le sud-ouest : forêt des Landes, peupleraies de la Garonne, chênaies de l'Adour, hêtraies ou sapinières des Pyrénées, taillis ou jeunes plantations de résineux de Dordogne ou massif central - les configurations étaient diverses mais elles avaient toutes quelques traits communs très particuliers. De cette expérience extrêmement intéressante, j'ai tiré un livre : "L'économie de la forêt - mieux exploiter un patrimoine", chez Edisud, Aix en Provence -  si vous souhaitez vous le procurer, il faut s'adresser ici.
 
 

Demande et offre de bois : une relation très particulière 

Il existe certaines formes de bois dont l'offre répond positivement à la demande : beaucoup de petit bois est laissé sur coupe car le prix offert par les utilisateurs ne suffit pas à payer le conditionnement et le transport de ce bois. De la même façon des travaux d'entretien, dépressage, élagage, ne sont pas faits car, malgré leur excellent "taux de rentabilité interne", ils ne peuvent pas être financés de suite par le produit de la vente des bois qu'ils libèrent. Une hausse du prix d'achat des petits bois a, dans ces conditions, un effet sensible sur l'offre. 

Mais, le plus souvent, une demande plus intense de bois ne suffit pas à en augmenter l'offre. 

L'arbre est un produit qui prend beaucoup de temps pour se former, plusieurs décennies, au moins dix ans pour des arbres à croissance rapide. Les dépenses de sylviculture, plus importantes au moment de la plantation puis incessantes toute la vie de l'arbre (dépressage, élagages, entretiens des fossés etc.) ne peuvent donc être remboursées qu'au moment de la coupe des bois, longtemps après. C'est une première caractéristique de l'économie de la forêt : le sylviculteur n'a pas tant besoin de subventions ou de prêts bonifiés que d'un financement remboursable, intérêts et capital, lorsqu'il coupe des bois - les bois dont le financement permet la culture ou d'autres bois appartenant au même propriétaire. 

Une fois l'arbre formé, se pose la question de l'âge optimal de coupe. Cet âge existe puisque tout le monde est d'accord pour dire qu'il y a un âge où il serait trop tôt de le couper et un âge où ce serait trop tard. Comment la décision de couper les bois dépend-elle de la demande de bois ? 

L'arbre mûr n'est pas un bien qu'il faut vendre dès qu'il est produit ; bien au contraire : tant qu'il ne risque pas de s'abîmer, il continue de croître de sorte que le propriétaire considère qu'il peut le garder sans que cela ne lui coûte rien alors même que, le coupant pour reboiser, il pourrait gagner davantage d'argent sur le long terme. Si la demande devient plus forte, il est probable, se dit le propriétaire, que les prix vont augmenter. Alors, mieux vaut attendre puisque le fait de conserver ses arbres semble ne rien lui coûter. 

Si une demande plus intense ne suffit pas à susciter une offre plus grande, comment l'offre de bois est-elle déterminée? 

L'arbre mûr est une épargne. L'âge de coupe des arbres dépend sans doute partiellement de la psychologie du propriétaire (de son "taux d'actualisation implicite") ; il dépend surtout de ses besoins financiers et aussi des possibilités de placement financier alternatif dans le cas où il n'a pas besoin d'utiliser de suite le produit de la vente de ses arbres. 

Or l'épargne-bois a des caractères qui correspondent aux besoins financiers de la sylviculture : différé de rémunération, indexation sur la valeur du bois. Si l'on établissait une relation entre les besoins des uns et les possibilités des autres, à la fois la "mobilisation" des bois et la sylviculture seraient grandement facilitées. 
 

Cultiver des bois et sécuriser les livraisons de bois 

Pour susciter de nouvelles plantations et pour faire en sorte que soient réalisés tous les travaux de sylviculture utiles, il est nécessaire de proposer aux sylviculteurs un financement adapté à leurs besoins c'est à dire un prêt remboursable, intérêt et capital, au moment de la coupe de bois et garanti contre les risques naturels et, le cas échéant, les incendies. Ces prêts existent sous le nom de PID (prêts indexés et différés) ; ils sont peu développés faute de refinancement. 

Pour contourner la difficulté qui pourrait naître du morcellement de la forêt, des exploitants forestiers ou des groupements de propriétaires pourraient réaliser des travaux sur des parcelles contiguës ou voisines. 
Les utilisateurs de bois ont besoin d'être sûrs que l'arbre, une fois mûr, leur sera vendu. Sinon, les investissements réalisés pour utiliser le bois seraient perdus - donc ils ne seront pas faits, au grand dam des sylviculteurs. Des contrats à long terme entre un acteur qui a besoin du bois et un autre qui n'a pas besoin de le livrer ne tiennent pas - l'expérience l'a montré à maintes reprises. Une façon de surmonter cette difficulté est d'asseoir le contrat de livraison sur une reconnaissance de dettes. 

Voici une façon de procéder : un exploitant forestier, qui peut être par exemple une coopérative de sylviculteurs, un fournisseur de chaleur domestique distribuée par un réseau, un producteur de biocarburant, prend en charge techniquement et financièrement les travaux à réaliser sur plusieurs propriétés voisines, finance ces travaux par lui-même ou à l'aide d'un PID et passe avec les propriétaires un double contrat : une reconnaissance de dettes d'une part, un contrat de livraison de bois d'autre part, étant entendu que la livraison d'une certaine quantité de bois éteint la dette.(1)

Des dispositifs de ce genre - financement par prêts indexés différés (et garantis contre les risques), regroupement de travaux sur des parcelles voisines, prise en charge technique et financière des travaux par l'exploitant, couplage d'une reconnaissance de dettes et d'un contrat de livraison de bois - ont été effectivement expérimentés pour le programme de plantation d'eucalyptus autour de St Gaudens et pour des plantations ou des entretiens de pins maritimes. (2)

Aujourd'hui (début 2010) la seule chose que l'on puisse dire au sujet des prix du pétrole et du gaz, c'est que leur évolution est imprévisible. Par contre, si la France veut tout à la fois diminuer ses émissions deCO2 et renforcer son autonomie énergétique, il faudra que le prix à la consommation finale du fioul et du gaz augmente ou que l'Etat apporte son concours à la production et à la vente de biomasse. On estime, sur ce site Internet, que, dans l'hypothèse où les énergies sans carbone ne sont pas aidées, pour diviser par trois nos émissions, il faudra que le prix du fioul soit de1200 €/m3 TTC, celui du gaz de 100 €/MWh TTC. A ce prix, la sylviculture peut devenir plus intéressante ; on peut également penser aux plantations à courte révolution.

En 2009, des entreprises de chauffage proposent des "contrats de culture" à des sylviculteurs. 
 
 

(1) Tout cela est décrit dans "L'économie de la forêt - mieux exploiter un patrimoine" – H. Prévot, Edisud.

(2) Le dispositif contractuel fut une réussite puisque les plantations ont été faites. L'échec technique dû au gel a montré l'efficacité des "clauses de sauvegarde" prévues dans ce dispositif.