Bois énergie

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Section d'un tronc d'arbre
Copeaux frais
issus d'une coupe de saules en TCR
Bois sous forme de bûches pour chauffage. Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse
Granulés de bois

Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse constituée par le bois. Il s'agit essentiellement de l'utilisation du bois en tant que combustible, et dans une moindre mesure en tant que source de combustible. La combustion de cette source d’énergie peut être très polluante si les rejets ne sont pas soigneusement contrôlés[1],[2]. Il peut s'agir d'une énergie renouvelable si le bois est produit par une gestion durable des forêts.

« L’utilisation du bois comme source d’énergie ne peut être considérée comme renouvelable et participant pleinement au développement durable que si les rejets émis sont faibles et maîtrisés. À l’heure actuelle, toutes les installations satisfont aux normes de rejets en vigueur, mais il est maintenant nécessaire d’aller plus loin et d’atteindre des performances thermiques et environnementales proches de celles obtenues avec les combustibles fossiles. »[3].

Des normes de rejets plus sévères voient à présent le jour, particulièrement en termes d’émissions de poussières et de monoxyde de carbone. Des détails se trouvent dans la section « Développement du bois énergie ».

Le « bois de feu » se présente sous quatre formes essentielles : les bûches, les granulés de bois ou pellets, les briques de bois reconstituées et les plaquettes forestières. Il peut également être converti en combustibles plus élaborés comme l'alcool ou un gaz naturel de synthèse (GNS)[4], l'élaboration de ce GNS est développée infra.

Le bois énergie est, de loin, la première énergie renouvelable en France : 9 055 ktep produits en 2009, contre 667 ktep éoliens et 66 ktep solaires[5].

Cette filière est actuellement en fort développement pour les usages industriels (appels d'offre BCIAT et CRE, Commission de régulation de l'énergie).

Sommaire

Historique[modifier | modifier le code]

« Charroyage[6] du bois de chauffage au Labrador » (1871)
gravure tirée de L'Opinion publique, périodique canadien-français

Depuis la préhistoire jusqu'au début de l'exploitation du charbon, le bois est de loin la plus importante[7] source d'énergie possible pour le chauffage et pour la cuisson des aliments.

Au Moyen Âge puis à l'époque moderne, l'usage du bois qui permet le développement de certaines industries gourmandes en énergie et qui nécessitaient des températures élevées, comme la sidérurgie et la verrerie. À cet effet, le bois est transformé par pyrolyse (par carbonisation, carbonation ou distillation selon les sources) en charbon de bois, par des artisans spécialisés, les charbonniers. Ce métier disparaît quasiment au XIXe siècle à la suite de la propagation de l'usage du coke, produit par la pyrolyse de la houille, aussi appelée « charbon de terre ». L'usage de la houille démarre en Angleterre pour les besoins de la métallurgie, à la suite de la raréfaction inquiétante du charbon de bois.

Les anciennes cheminées du Moyen Âge, immenses de hauteur et de profondeur formaient pour ainsi dire au milieu des vastes salles un petit cabinet où en hiver on se mettait des deux côtés sous le manteau de la cheminée. On jetait alors des arbres entiers dans le foyer, la consommation du combustible était excessive, mais minime au regard des étendues de forêt qui couvraient la majeure partie du sol. Peu à peu on défriche les terrains, les grandes forêts disparaissent et à mesure que le combustible diminue de quantité alors que la population s'accroit en progression inverse, les formes et les dispositions des chambres et des cheminées anciennes, leurs dimensions, sont revus à la baisse[8]. Les cheminées sont alors et restent un moyen de chauffage des plus médiocres. L'air réchauffé est aussitôt aspiré par la cheminée. La cheminée ne chauffe dès lors que par rayonnement. Un foyer ordinaire d'appartement peut alors déterminer par son tirage une évacuation de 800 à 1 000 mètres cubes d'air par heure et malheureusement c'est là le rôle principal des cheminées: la ventilation[9].

Un encyclopédiste s'indigne au XIXe siècle que si les cheminée du Moyen Âge permettent de retirer 3 à 4 pour 100 de l'énergie développée par la combustion du bois, les cheminées du XIXe siècle ne retirent elles que le huitième ou le dixième de la chaleur produite dans le foyer, ce qui n'est pas beaucoup plus. Paris reçoit alors annuellement 500 000 stères de bois par an pour les besoins du chauffage[10].

D'autre part le poêle qui est alors mobile, au XIXe siècle à l'usage de la classe pauvre, acquiert une telle perfection que, dit-on à l'époque, toute la chaleur du combustible qu'on y brûle reste dans l'appartement, les produits gazeux non susceptibles de se condenser s'échappent seuls par les tuyaux dont ils sont munis. Tout l'intérêt se porte toutefois vers les calorifères, l'ancêtre du chauffage central, beaucoup plus rentables, qui peuvent brûler indifféremment la houille, le charbon de tourbe, le bois, l'anthracite ou les lignites. La vue du feu crépitant dans l'âtre et le désir de ne pas en être privé est l'un des grands obstacles qu'il faut vaincre avant de répandre quelque peu l'usage des calorifères[8].

D'autres sources d'énergie, en particulier le gaz naturel ainsi que les différents produits du raffinage du pétrole, apparaissent par la suite qui vont achever de marginaliser l'usage du bois comme combustible.

En Europe, la pénurie de charbon due à la seconde Guerre mondiale engendre une forte augmentation de la consommation de bois. Ainsi en Suisse pendant les dernières années du conflit, la consommation est de plus de deux fois supérieure à la production naturelle.

Gaz de bois
Article détaillé : gaz de bois.

Entre 1785 et 1786, l'ingénieur français Philippe Lebon travaille à mettre en évidence les propriétés des gaz de distillation du bois. En août 1800, il publie un mémoire sous le titre suivant, Thermolampes ou poêles qui chauffent, éclairent avec économie, et offrent, avec plusieurs produits précieux, une force applicable à toutes espèces de machine[11]. Dans ses premiers appareils, Lebon distille du bois pour recueillir, les gaz, l'huile, le goudron, l'acide pyroligneux, mais son mémoire annonce la possibilité de distiller toutes substances grasse et la houille. Il ne se borne pas à annoncer ses résultats mais il les met en pratique : sa Thermolampe trouve sa première application avec l'éclairage de la ville de Paris. Il installe pour la première fois ce système dans l'hôtel de Seigneley à Paris le 11 octobre 1801[12]. Le système se compose d'un vaste four à bois dont les gaz produits par distillation sont acheminés dans les différentes pièces de l'hôtel par différents tuyaux pour les éclairer, tandis que l'hôtel est chauffé par la chaleur produite par le four. Son système et la mauvaise qualité de son gaz ne connaissent pas le succès escompté. On considère Philippe Lebon comme l'inventeur du gaz d'éclairage. Toutefois c'est le gaz de houille qui sera produit industriellement à des fins de gaz d'éclairage et de gaz de ville, jusque dans les années 1960 où il est remplacé par le gaz naturel. Le gaz de bois connaît une période d'intérêt particulier pendant la seconde Guerre mondiale, où il est produit dans les gazogènes, dignes descendant du thermolampe de Lebon, pour alimenter en carburant les véhicules.

Aujourd'hui

Aujourd'hui, le bois énergie suscite un regain d'intérêt en raison du prix grandissant des énergies fossiles, de sa disponibilité et de son caractère renouvelable.

Applications[modifier | modifier le code]

  • Le chauffage au bois sous forme de bûches connaît toujours un certain succès, notamment en habitat individuel malgré ses contraintes pratiques et les problèmes de pollution liés au fonctionnement d’un appareil trop ancien (peu performant) ou associés à l’utilisation incorrecte d’un appareil moderne ; interviennent notamment la qualité du combustible[13] et les façons de procéder, depuis la manière d’allumer le feu jusqu’au choix du mode de fonctionnement de l’appareil[14].
« Ce qui pose problème, c’est également la qualité du combustible que l’on utilise (la combustion de bois humide augmente de deux à quatre les émissions par rapport au bois sec), et la manière de l’utiliser. Une étude du Centre scientifique et technique du bâtiment montre qu’un insert fonctionnant en allure réduite peut multiplier par six ou sept les émissions de polluants par rapport à l’allure nominale. Dans l’idéal, il faut faire tourner son poêle à la puissance nominale indiquée par le fabricant (puissance à laquelle est testé le poêle en laboratoire), et éviter les combustions incomplètes »[15].
Des informations complémentaires sont disponibles dans la section Appareils à alimentation manuelle.
Chaudière de cheminée
  • Les chaufferies collectives au bois utilisant des déchets de scierie (sciure, chutes de bois) ou des plaquettes de bois issues de l'exploitation forestière se développent fortement. Les chaufferies collectives modernes (équipées de systèmes de dépollution performants), avec ou sans réseau de chaleur, sont à privilégier dans l'avenir, car elles offrent de nombreux avantages écologiques et économiques par rapport au chauffage individuel[14].
  • En chaudière individuelle, du fait des difficultés d'approvisionnement et de stockage, le développement est plus lent mais la filière commence à se structurer.
    L'utilisation de plaquettes forestières ou de granulés de bois (aussi nommés pellets en anglais) dans des chaudières automatisées en remplacement du fioul apparaît prometteur et est courant en Suède[16] et en Autriche[réf. souhaitée]. En Suisse, il est vivement recommandé, et même obligatoire suivant la puissance de l'installation et le canton, d'équiper ces chaudières d'un filtre à particules[17] (détails dans les sections « Combustion complète » et « Filtres à particules »).
  • Une innovation prometteuse consiste en la production à partir du bois d'un gaz de synthèse substituable et mélangeable avec le gaz naturel.
  • L'industrie papetière utilise les liqueurs noires (sous produit de la fabrication de la pâte à papier) qui ont un contenu énergétique comparable au bois pour produire de la vapeur et de l'électricité en cogénération.

Combustion du bois[modifier | modifier le code]

Combustion primaire[modifier | modifier le code]

Porté à haute température, le bois brûle en produisant des fumées composées d'eau, de gaz carbonique, de composés organiques volatils (en majorité du méthane), et de nombreux autres composants en quantité plus faible. Plus la teneur en eau du bois est élevée, plus la quantité de fumées par unité d'énergie produite est élevée, et plus les composés organiques produits sont lourds. En l'absence de combustion secondaire, les fumées se condensent dans la cheminée provoquant des dépôts de suie et de créosote qui peuvent l'obstruer et/ou provoquer des feux de cheminée. La fraction des fumées qui ne condense pas est rejetée dans l'atmosphère pouvant conduire à une pollution importante avec des conséquences sanitaires.

La combustion primaire est observée dans les cheminées ouvertes, les foyers fermés (poêles, cuisinières, chaudières…) modernes, y compris les appareils certifiés (par exemple type Flamme verte en France[18] ou EPA aux États-Unis[19]), utilisés à un régime éloigné du régime nominal (p. ex. : ralenti), les foyers fermés (poêles, cuisinières, chaudières…) anciens, le foyer des gazogènes, la phase d'allumage des foyers fermés à combustion secondaire. Son rendement est toujours faible (inférieur, voire très inférieur, à 50 %).

Combustion secondaire[modifier | modifier le code]

Les gaz émis par le bois chauffé brûlent à très haute température avec un rendement qui est potentiellement très proche de 100 %. Dans les poêles modernes, dits double combustion (ou post combustion), une fois passée la phase d'allumage, la combustion secondaire devient prédominante. Dans les poêles à granulé de bois, il n'y a pas de combustion primaire, le chauffage initial du bois est obtenu par une résistance électrique. Dans les équipements performants, la combustion secondaire est souvent effectuée dans un compartiment séparé.

Pouvoir calorifique[modifier | modifier le code]

Le pouvoir calorifique d'un combustible représente la quantité d'énergie contenue dans une unité de masse du combustible[20]. Cette énergie est dégagée sous forme de chaleur lors de la combustion. Dans les applications, il est en général utile de se référer à une unité de masse pour les combustibles solides et liquides et à une unité de volume pour les gaz[21].

Le pouvoir calorifique du bois de chauffage dépend avant tout de son taux d'humidité, l’essence de l’arbre dont il est issu étant moins importante sur ce plan[22],[20]. Ce sont les bois les plus denses qui produisent le plus de chaleur à poids égal[23].

Valeurs calorifiques des essences de bois (données pour du bois sec de deux ans, d'une humidité résiduelle de 15 à 17 %)
Essence Valeur calorifique au
kg en kWh
Essence Valeur calorifique au
kg en kWh
Érable 4,1 Pin 4,4
Bouleau 4,3 Mélèze 4,4
Hêtre 4,0 Peuplier 4,1
Chêne 4,2 Robinier 4,1
Aulne 4,1 Sapin 4,5
Frêne 4,2 Orme 4,1
Épicéa 4,5 Saule 4,1

Source : Emmanuel Carcano, op. cit., p. 97

Pouvoir calorifique inférieur (PCI) de quelques formes de combustible bois
PCI (kWh/kg) PCI (GJ/tonne)
Bûches séchées, fendues 3,9 14,0
Briquettes de bois 4,6 16,6
Granulés de bois 4,7 16,9
Plaquettes forestières 2,5 à 3,5 9,0 à 12,6

D’après Emmanuel Carcano, op. cit., p. 44

Comparaison avec les PCI de quelques combustibles fossiles
PCI (GJ/tonne)
Fioul domestique (FOD) 42
Fioul lourd 40
Gaz naturel 49,6
Charbon 26

Source : MEDD, questionnaire de déclaration annuelle des émissions polluantes 2005 des installations classées soumises à autorisation[24]

Le pouvoir calorifique est défini par rapport à une unité de masse. La densité du bois étant très variable[22], la quantité d'énergie dégagée par unité de volume varie fortement, considération importante compte tenu du fait que le bois est en général vendu au volume.

Dans la pratique, on peut trouver des valeurs de quantité d'énergie produite se rapportant à une unité de volume (quantité d'énergie assimilée à un pouvoir calorifique volumique) d'un bois de chauffage de nature et d'humidité définies. Quelques exemples[25] :

Essences Masse moyenne du stère
(25 % d'humidité)
« PCI » (kWh/stère)
(25 % d'humidité)
Charme 400 à 500 kg 1 520-1 900
Chêne 380 à 480 kg 1 440-1 820
Hêtre 350 à 450 kg 1 310-1 680
Pin 300 à 400 kg 1 230-1 640
Sapin 250 à 350 kg 1 035-1 450

Teneur en eau[modifier | modifier le code]

Pour brûler correctement, le bois doit être sec. Pendant la combustion du bois, une grande partie de l'énergie produite est consacrée à chauffer et vaporiser l'eau (contenue dans le bois) dont la capacité thermique et la chaleur latente sont particulièrement élevées. Le bois vert contient plus de la moitié de son poids en eau. Un bois en équilibre avec l'air ambiant (équilibre obtenu au bout de deux ans pour des bûches de bois dur fendues) a un taux d'humidité de l'ordre de 20 %. Les granulé de bois et briques de bois compressé sont vendus à un taux d'humidité inférieur à 10 % qui, malgré une énergie grise nettement supérieure, leur donne un bilan écologique plus favorable[réf. nécessaire], à condition d'être stockés dans un local particulièrement sec pour éviter toute reprise d'humidité.

Pouvoir calorifique inférieur (PCI) du bois[réf. souhaitée] :

– 1,7 kWh/kg à 60 % d'humidité ;
– 4,0 kWh/kg à 20 % d'humidité ;
– 4,4 kWh/kg à 11 % d'humidité.

Ce pouvoir calorifique dépend peu de l'essence et même de la partie de la plante considérée (écorce comprise)[réf. nécessaire].

Rendements[modifier | modifier le code]

cheminée à foyer ouvert classique
Ancienne ou contemporaine, une cheminée à foyer ouvert est peu performante et très polluante
« On doit favoriser les appareils à bon rendement de combustion non seulement pour économiser les ressources mais aussi pour diminuer les risques sanitaires »[26]
« Il est aujourd'hui primordial [...] que nous, particuliers, apprenions à utiliser correctement les appareils performants pour que ce mode de chauffage écologique ne devienne pas un problème de santé publique »[14]

On peut comparer les différents rendements de types de chauffage au bois (par « moderne » on entend un appareil à combustion secondaire) :

D'une façon générale les chaudières ont un rendement sensiblement inférieur aux poêles de même technologie en raison de la présence dans le foyer, ou à proximité immédiate du foyer, d'un bouilleur dont la température est pour des raisons de sécurité comprise entre 50 °C et 80 °C en fonctionnement normal. La température du foyer lui-même est abaissée par cette source froide, ce qui diminue l'efficacité de la combustion secondaire.

Comparatifs de performances[modifier | modifier le code]

Comparatifs entre appareils de chauffage au bois[modifier | modifier le code]
Rendements
%
CO
g/GJ
HAP
g/GJ
Poussières
(TSP) g/GJ
Cheminées ouvertes 10 70 000 2,84 7 500
Foyers et inserts anciens 10 15 000 0,56 775
Cuisinières et poêles anciens 40 17 500 1,5 775
Chaudières ancienne 50 14 000 0 11 500
Foyers fermés et inserts modernes 70 5 700 0,14 243
Cuisinières et poêles modernes 70 5 700 0,14 243
Chaudières modernes de classe 3[33] 75 1 300 0,05 27
Source : ADEME/CITEPA 2006[34],[35].
Les émissions de polluants sont exprimées en gramme par gigajoule (g/GJ)
Comparatif des différents types de chaudières[modifier | modifier le code]
Rendement % Potentiel maximum
de chaleur utile %
Poussière fine
(PM10) g/GJ
Petites chaudières à bûches
75 75 50
Petites chaudières à copeaux de bois
80 80 90
Petites chaudières à pastilles (granulés[36])
85 85 30
Chaudière automatique avec filtre
80 80 5
Source : Institut Paul Scherrer 2006[37]
Les émissions de PM10, en milligramme par mégajoule (mg/MJ) dans le document source, ont été converties en g/GJ pour faciliter la comparaison avec le tableau précédent.
Comparatifs avec d'autres combustibles[modifier | modifier le code]

Autonomie des appareils[modifier | modifier le code]

L’autonomie d’un appareil est la durée pendant laquelle il peut fonctionner sans nouvel apport de combustible, sans intervention extérieure[38].

Poêles et cheminées
Type Autonomie
Foyer ouvert quelques heures
Insert, foyer fermé quelques heures
Poêle à bûches quelques heures
Poêle à granulés classique 12 à 72 heures
Poêle de masse 12 à 24 heures
Chaudières à bûches
Type Autonomie
à combustion montante plus de 4 heures
à combustion horizontale plus de 4 heures
à combustion inversée plus de 6 heures
turbo plus de 6 heures
à hydroaccumulation suivant le dimensionnement
Chaudières automatiques
Type Autonomie
Chaudières à plaquettes et à granulés suivant la capacité de stockage
(en général toute la saison de chauffe)

Source : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME)[39], p. 9, 12

Composition élémentaire moyenne du bois[modifier | modifier le code]

Quelle que soit l’essence, la composition élémentaire moyenne du bois est la suivante[40] :

Élément chimique Pourcentage (%)
Carbone (C) 49,8
Oxygène (O) 43,1
Hydrogène (H) 6,2
Azote (N) 0,2
Éléments minéraux (Ca, K, Mg) 0,7

Les formes d'utilisation pour la combustion[modifier | modifier le code]

Les essences de bois de chauffage[modifier | modifier le code]

Les essences de bois sont classées en deux grandes familles selon leur densité :

Le chauffage domestique ayant souvent un aspect important de spectacle des flammes et la plupart des installations étant encore dépourvues de système de stockage de chaleur (hydroaccumulation, poêles de masse), les feuillus durs sont traditionnellement les plus appréciés pour cette utilisation, à l’exception du châtaignier qui nécessite l'utilisation d'un pare-feu car il éclate et produit des étincelles lorsqu'il brûle.

Les feuillus tendres et les résineux brûlent plus vite. S’ils sont mal stockés, ils se dégradent rapidement. Ils sont néanmoins appréciés pour leur température de combustion élevée qui améliore le rendement des appareils et permet une montée rapide en température.

  • Le sapin et l'épicéa ont le même pouvoir calorifique mais le sapin produisant moins de résine, il engendre moins d'étincelles.
  • Le pin et le mélèze sont de bien meilleure qualité, mais sont moins répandus.
  • Le bouleau est souvent utilisé pour les cheminées, car il donne une belle flamme (claire, légèrement bleutée) et un bon arôme. Il brûle relativement rapidement.
  • Le hêtre est considéré comme le bois de chauffage idéal car il donne une belle flamme et de bonnes braises presque sans étincelles et possède, en outre, un très haut pouvoir calorifique. L'apport énergétique / calorifique du bois de hêtre est souvent cité comme une référence par rapport à d'autres bois. Son odeur est généralement très appréciée, c'est la raison pour laquelle le fumage des denrées alimentaires est fait principalement sur bois de hêtre.
  • Le chêne a de multiples usages. Il donne de bonnes braises mais une flamme moins belle. Le pouvoir calorifique est encore un peu plus élevé que celui du hêtre, et la combustion est la meilleure. Le chêne contient beaucoup de tanins nécessitant une bonne aération. Il est donc bien adapté pour les fours, mais pas pour les cheminées ouvertes.
  • Le charme commun, de même que le chêne, a un très haut pouvoir calorifique. Il donne une belle flamme et brûle longtemps. Comme le frêne et le robinier faux-acacia, il est particulièrement difficile à couper et émousse vite les chaînes des tronçonneuses. Le frêne donne la plus belle flamme. Il est idéal pour les cheminées, car il produit peu d'étincelles.

Pouvoir calorifique de quelques essences[41]

Le pouvoir calorifique est indiqué à volume égal et pour un même degré d'humidité, sur base du pouvoir calorifique du hêtre (fixé arbitrairement à la valeur 100).

Essence Pouvoir calorifique
Charme 110
Hêtre 100
Frêne 97
Robinier 97
Chêne 96
Orme 96
Bouleau 93
Châtaigner 89
Érable sycomore 84
Mélèze 84
Pin sylvestre 78
Tilleul 76
Aulne glutineux 71
Épicéa 68
Sapin blanc 64
Pin Weymouth 60
Peuplier euraméricain 60
Peuplier tremble 60
Caractéristiques de quelques essences de bois à l'état vert et à 15 % d'humidité[22]

NB : On lit souvent, notamment sur Internet, qu'il est déconseillé d'utiliser des ceps de vigne pour se chauffer car il produirait trop de chaleur. En fait, il est bien déconseillé d'utiliser des ceps de vigne pour se chauffer non pas pour leur trop grand pouvoir calorifique (assez standard avec 3 kWh/kg) mais pour leur teneur élevée en produits chimiques (notamment l'arsenic) due aux nombreux traitements appliqués sur les vignes. Pour les mêmes raisons, on déconseille les grillades sur sarments.

Les bûches[modifier | modifier le code]

C'est l'utilisation historique depuis la nuit des temps, utilisée dans presque tous les appareils de chauffage domestiques anciens. Pour les appareils modernes, l'utilisation du bois bûche présente souvent des performances inférieures aux appareils à plaquettes ou à granulés. De plus, il est possible d'utiliser du combustible insuffisamment sec (ceci étant également vrai pour les plaquettes ou les granulés), ou de dérégler manuellement les arrivées d'air, ce qui a pour conséquence de provoquer des pollutions atmosphériques (poussières, HAP, etc.). Par contre, c'est la forme qui demande le moins de transformation.

Une innovation venue de Suisse permet de réduire sensiblement les émissions de polluants durant la combustion des bûches. Cette nouvelle façon de « faire du feu » commence par des méthodes d’allumage originales :

  • Chauffage au bois à combustion supérieure[42]

Le feu est allumé en haut et brûle vers le bas, comme pour une bougie. Par rapport à l’allumage par le bas, cette combustion se déroule plus lentement et peut mieux être contrôlée durant toute la durée du processus. Les gaz résiduels se retrouvent dans la flamme incandescente et sont presque entièrement brûlés.
Cette méthode, également appelée « allumage inversé » (cf. E. Carcano, op. cit., p. 95, 96), convient aux chauffages à bûches avec évacuation des gaz résiduels par le haut (cheminées, cuisinières à bois, poêles cheminées, poêles à accumulation).

  • Chauffages au bois à combustion inférieure[43]

Il existe trois procédés : procédé pour combustion latérale, procédé pour combustion vers l‘arrière, procédé pour la combustion inversée. Le bois brûle uniformément sur tout l’espace du foyer depuis le bas. À l’opposé des méthodes traditionnelles d’allumage, on peut désormais éviter les phases critiques (surproduction d’oxygène), tout en produisant nettement moins d’émissions durant toute la durée de la combustion.
Ces méthodes conviennent aux chauffages à bûches avec sortie des gaz résiduels par le bas (chaudière à bûches, cuisinière à chauffage central, poêles en faïence).

Pour une efficacité optimale de ces méthodes, d'autres recommandations doivent être observées, notamment :

  • utiliser un bois « propre » (non traité, ni souillé) et sec.
  • évacuer les cendres refroidies avec les ordures ménagères.
  • un nettoyage effectué à intervalles réguliers par un ramoneur permet de diminuer les émissions de particules fines.
  • une réduction encore plus significative des émissions de particules fines peut être obtenue en équipant la sortie du conduit de fumée (en inox) d'un filtre électrostatique (60 à 95 % de réduction des PM10).
  • transformer une cheminée à foyer ouvert en système fermé.

Chauffages au bois à combustion supérieure, cuisinière à chauffage central et poêles en faïence :

  • ne jamais diminuer la flamme en fermant les arrivées d’air ou le clapet de la cheminée (bannir la pratique du « feu continu à allure réduite », d'où l'intérêt de ne pas surdimensionner[44] son appareil de chauffage - cf. E. Carcano, op. cit., p. 27 et 99 à 101).
  • ne fermer les clapets d’aération que lorsque le brasier n’est presque plus visible, afin que le four ne se refroidisse pas trop rapidement. Fermer la glissière quand le brasier est éteint.

Chaudières à bûches :

  • faire installer un programme de démarrage ; de tels programmes, qui réduisent la puissance du ventilateur de combustion après le démarrage, sont nécessaires afin d’assurer une combustion dégageant un minimum d’émissions.

Des détails supplémentaires sont disponibles sur deux sites officiels suisses[45].

Les plaquettes, forestières ou industrielles[modifier | modifier le code]

Il s'agit ici de bois déchiqueté en plaquettes d'environ 3x2x1 cm. Ceci présente l'avantage d'être utilisé dans des chaudières automatiques, et supprime donc la contrainte du chargement manuel à chaque flambée. En outre, les exigences sur ces plaquettes font que le bois doit être sec (humidité < 20 %), ce qui améliore le rendement de combustion. On distingue :

  • les plaquettes forestières issues de la sylviculture : le bois est généralement broyé encore humide, puis les plaquettes sont séchées en tas afin d'utiliser le phénomène de fermentation (quelques mois) ;
  • les plaquettes industrielles issues de l'industrie du bois : le bois est généralement sec et les plaquettes peuvent être utilisées aussitôt après broyage.
Les granulés[modifier | modifier le code]

Les granulés de bois, parfois appelés "pellets" d'après le mot anglais, sont de petits cylindres de quelques mm obtenus par compression de la sciure de bois, après avoir réduit cette dernière en poudre. Ce procédé nécessite une installation de type industriel, mais procure un combustible très sec (humidité de l'ordre de 5 %) ayant donc un pouvoir calorifique élevé (PCI de 4,5 kWh/kg). Ses performances en font un combustible mieux adapté aux petites installations domestiques à cause d'un volume de stockage réduit par rapport aux plaquettes. De plus, cette forme particulière du combustible lui confère une grande fluidité autorisant l'alimentation des chaudières automatiques à granulés selon deux procédés différents : un système d'extraction à vis sans fin ou un système d'aspiration[46]. Le système d'aspiration est plus souple que le système d'extraction à vis[47]. Le combustible moins fluide des chaudières automatiques à plaquettes admet seulement le système d'extraction à vis[48]. Ces granulés peuvent également être utilisés dans des poêles spécifiques avec d'excellentes performances.

On peut noter qu'il existe des briquettes, encore appelées bûches de bois densifié ou bûches compactes (E. Carcano, op. cit., p. 44) fabriquées avec un procédé similaire, lesquelles sont utilisables dans les poêles conventionnels.

Les granulés peuvent également être produits localement dans des petites entreprises (menuisiers, constructeurs de maison bois, etc.) qui désirent valoriser leurs déchets pour une clientèle locale. Un nouveau procédé développé par Oliotechnology permet de produire des granulés par martèlement (brevet d'invention numéro 09 51338). Pendant la fabrication, il s'ensuit une vaporisation de l'eau qui se trouve dans la biomasse. On produit donc un granulé déshydraté en faisant de sensibles économies d'énergie durant la phase de séchage. Les sciures vertes peuvent être séchées à 25 % d'humidité plutôt qu'à 10-12 %, comme dans un "pelletiseur" standard[49]. La production locale permet de supprimer la pollution due aux transports de la matière première et des granulés, sur des centaines de kilomètres, jusqu'au consommateur.

Il faut cependant noter que les granulés sont des plus susceptibles à l'humidité, qu'ils absorbent beaucoup plus aisément que ne le font les plaquettes et a fortiori les bûches. De plus, l'humidité les dégrade rapidement, ce qui n'est pas le cas des bûches ni des plaquettes (ces dernières sèchent plus lentement que les bûches mais ne perdent pas leur intégrité comme le font les granulés). Ils doivent donc être impérativement stockés dans un local très sec[22].

Autres formes[modifier | modifier le code]

On peut parler ici de tous les rebuts : écorces, vieilles palettes, etc. à condition que le bois soit sain. Ceci concerne généralement les chaufferies de plus grande taille.

Combustion du bois fragmenté[modifier | modifier le code]

Les plaquettes et broyats, les sciures et copeaux, les granulés, sont des bois fragmentés.

La taille des particules du bois fragmenté a une influence sur la combustion. Des particules trop fines vont s’envoler dans les flux d’air et de fumées sans avoir eu le temps de brûler complètement[40].

La poussière de bois est classée dans le groupe des cancérogènes certains pour l’homme par le CIRC.

Le « taux de fines » (particules de bois inférieures à 1 mm) dans le combustible doit tendre vers zéro et ne doit jamais dépasser[34] :

  • 5 % de la masse pour le bois déchiqueté (plaquettes) ;
  • pour le granulé
– 1 % dans un poêle ;
– 2 % en chaudière domestique (sans filtre) ;
– 3 % en chaudière collective (avec filtre) ;

Point faible d'un combustible solide - Amélioration[modifier | modifier le code]

« Plus un combustible peut rapidement passer à l’état gazeux, moins il risque de générer des sous-produits de combustion incomplète. Or le bois est un combustible solide et ses constituants oxydables passent plus difficilement que le mazout ou le gaz naturel à l'état gazeux. »[19],[50].

L'Office fédéral de l'environnement (Suisse) évoque quant à lui « la difficulté à transformer des combustibles solides en chaleur sans produire de poussières »[51].

Le problème du bois bûche est décrit en ces termes par un scientifique du LGGE (France) :

« Plus les molécules sont grosses, plus elles polluent ; dans ces conditions, le bois (sous forme de bûches) est donc le plus mauvais combustible car le feu entraîne une combustion incomplète, pyrolytique au niveau du cœur spécialement, qui libère de grosses molécules. À titre de comparaison, la combustion de 1 kg de bois de cheminées pollue autant que la combustion d’une tonne de gazole pour automobiles »[32].

Le problème du bois, combustible solide, peut être en grande partie résolu de deux manières différentes :

Combustion incomplète[modifier | modifier le code]

Une combustion incomplète génère des imbrûlés qui participent à la pollution de l’air.

Les produits formés par la combustion incomplète du bois sont principalement les suivants[52] :

Corrélation entre monoxyde de carbone et particules carbonées[modifier | modifier le code]

Le suivi des émissions de CO permet de qualifier la qualité de combustion et d’estimer les quantités totales d’imbrûlés solides[53](PM)[54] à partir d’une formule de corrélation[55].

Formule de corrélation CO - Poussières[56] :
 PM = 42,134.\exp(3,5536.CO)
PM = émissions de particules en mg/Nm3[57] à 13 % d’O2
CO = émissions de CO (% du volume des fumées à 13 % d’O2)
Réduction des imbrûlés : choisir un appareil performant et bien l’utiliser[modifier | modifier le code]

Un appareil à bon rendement de combustion réduit les émissions d’imbrûlés, à condition de bien l’utiliser[58] (voir par exemple le cas d'un appareil labélisé Flamme verte et celui d'un poêle certifié EPA dans la section « Combustion primaire »).

L'optimisation de la combustion se traduit par une consommation moindre de combustible et, outre une moindre pollution, permet d'économiser les ressources disponibles (voir par exemple cette étude du CSTB[26], comme l'utilisation correcte des fourneaux améliorés dans les pays en développement).

Appareils à alimentation manuelle[modifier | modifier le code]

Le problème des risques de combustion incomplète se pose surtout avec les appareils à alimentation manuelle (appareils à bûches)[59].

Performances annoncées et performances chez les utilisateurs[modifier | modifier le code]

Ces équipements de combustion du bois, y compris les plus performants, ne sont pas à l'abri du risque de combustion incomplète ; les performances des appareils sont établies dans des conditions bien précises, souvent peu représentatives des conditions réelles chez la plupart des utilisateurs.

« Les essais de brûlage pour la certification EPA sont faits avec des madriers de 2″ x 4″ de pin Douglas avec un espace d’air de 1,5″ autour de chaque morceau de bois, dans des conditions de tirage bien définies (par exemple, une cheminée de 15 pieds de hauteur). En général, les manufacturiers s’organisent pour que leurs produits procurent la meilleure performance possible dans les conditions d’utilisation fixées par l’EPA. Ces conditions ne sont pas représentatives de celles de la plupart des utilisateurs. »[19]

Les services fédéraux suisses sont également très réservés quant aux performances réelles des appareils lorsqu’ils sont utilisés par des particuliers.

  • Un document de l'OFEV
« Combustible exigeant - Le bois est beaucoup moins homogène que le gaz et l'huile. En effet, la taille de la bûche et son humidité peuvent fortement varier et influencer la combustion. Par conséquent, le choix de la bonne qualité de combustible de même qu'un pilotage et une exploitation de l'installation dans les règles de l'art sont essentiels pour minimiser les émissions.
• Si la chambre de combustion n'a pas un apport d'air suffisant pour le combustible utilisé, de nombreuses poussières fines primaires sont émises sous forme de suie.
• Si l'apport d'air est trop important, les éléments non consumés (COV) génèrent des poussières fines supplémentaires, soit directement, soit à la suite de réactions chimiques avec d'autres polluants atmosphériques (poussières fines secondaires). »[60].
  • Un document de l'OFEV et de l'Office fédéral de l'énergie (OFEN), page 5
« En conditions habituelles, les exploitants de chauffages à l’huile ou au gaz ne peuvent avoir d’influence ni sur le combustible ni sur le type de fonctionnement de l’installation, si bien que les valeurs d’émissions relevées lors des contrôles périodiques correspondent aux émissions réelles, sans fluctuation en conditions d’utilisation courante. Par contre, le mode d’exploitation des chauffages au bois et le combustible utilisé peuvent influencer considérablement les émissions générées lors de l’utilisation courante, ce qui confère à l’exploitant une importante responsabilité. »[59].
Distinction entre appareils indépendants classiques et poêles de masse[modifier | modifier le code]

Une distinction doit être établie entre les appareils indépendants couramment utilisés (poêle classique, insert, cuisinière, etc.), pour lesquels le protocole de test est le même (E. Carcano, op. cit., p. 89, 90) et un type particulier de poêle à bûches, le poêle à accumulation (d’énergie thermique), ou poêle de masse (certains modèles peuvent aussi fonctionner avec des granulés de bois[61]).

Appareil indépendant classique. L’allumage et l’ajout de bois provoquent en général de fortes émissions, ces étapes du processus de combustion ne sont pas prises en compte dans les protocoles de test en laboratoire pour déterminer les performances de l’appareil. Les émissions peuvent êtres calculées au moment d'une combustion maximale. Dans la pratique, l’utilisateur a tendance à presque fermer l'apport d'air, afin de réduire les pertes de chaleur par la cheminée, avec pour conséquence une forte pollution. Cette façon de procéder n’est également pas prise en compte en laboratoire et les résultats obtenus « ne répondent pas du tout à l'utilisation réelle »[62].

Poêle de masse. Le protocole de test est beaucoup plus strict. Le processus entier de combustion est testé, y compris l’allumage. En outre, avec un poêle à accumulation, il est quasiment inutile de réduire l’apport d’air. « Le résultat sera très comparable à (celui) que les gens peuvent obtenir à la maison »[62].

Voir également la section Applications.

Appareils à alimentation automatique[modifier | modifier le code]

Les appareils à alimentation automatique sont les plus fiables, notamment les appareils à granulés (à condition d'utiliser exclusivement des granulés (pellets) de qualité certifiée et d'éviter toute reprise d'humidité du combustible)[59],[14].

« Les poêles à granules représentent le cas le plus complet de l’application des principes de combustion appliqués aux appareils de chauffage à combustible ligneux. Cela leur a permis d’atteindre des niveaux d’efficacité (en termes de BTU/hre) et une réduction des émissions de particules (en termes de grammes/mégajoule de chaleur) inégalés par les autres types d’appareil de chauffage au bois. À tel point que plusieurs modèles sont exemptés de la certification EPA.
La pulvérisation du combustible, l’alimentation continue et régulière en combustible, le contrôle de la qualité du combustible (humidité, proportion de carbone et hydrogène, de cendres, etc) et l’injection contrôlée d’air au point d’ignition ont permis de stabiliser le processus de pyrolyse dans cet appareil. De fait, il se rapproche beaucoup de la fournaise à l’huile, à cette exception près qu’il ne peut vaporiser aussi rapidement le combustible, laissant quand même un peu de carbone solide résiduel qui se transformera en suie. »[19].
Combustion incomplète et risques de cancer[modifier | modifier le code]
Pollution intérieure[modifier | modifier le code]

Le CIRC classe actuellement les émissions de source intérieure dues à la combustion domestique de biomasse (essentiellement le bois) dans le groupe des cancérogènes probables pour l'homme (groupe 2A).

La combustion domestique comprend le chauffage et la cuisson des aliments.

Une seule certitude a été établie : la combustion domestique de combustible biomasse (essentiellement le bois) provoque le cancer du poumon à l'intérieur des habitations.

La genèse de ce classement est exposée dans le « Volume 95 » publié en 2010 par le CIRC[63].

Sont concernés les combustibles solides utilisés pour la cuisine ou le chauffage (charbon et biomasse), particulièrement dans des espaces mal aérés[64].

En dehors du risque de cancer du poumon, la fumée de bois (wood smoke en anglais), agent associé à ces émissions[65], présente un certain nombre de risques sérieux voire des effets avérés au niveau de la cellule :

Les données qui ont abouti au classement des émissions de source intérieure dues à la combustion domestique de biomasse dans le groupe 2A comprennent : (I) la présence d'hydrocarbures aromatiques polycycliques et d'autres composés cancérogènes dans la fumée de bois, (II) la preuve du caractère mutagène de la fumée de bois et (III) les multiples études qui montrent les dommages cytogénétiques chez les humains qui sont exposés à la fumée de bois (p. 307)

Pollution de l'air extérieur[modifier | modifier le code]

Le CIRC a annoncé jeudi 17 octobre 2013, qu’il classifiait la pollution de l'air extérieur comme cancérogène certain (groupe 1) pour l'homme, et ce, quelle que soit la région du monde où l'on réside. Selon le CIRC, il existe « des indications suffisantes » pour dire que l'exposition à la pollution de l'air extérieur « provoque le cancer du poumon ». Parmi les principales sources qui contribuent au caractère cancérogène de cette pollution, le CIRC cite le chauffage résidentiel et la cuisine. Les « matières particulaires » (particules en suspension, particulate matter - PM - en anglais), « une composante majeure de la pollution de l'air extérieur », ont été évaluées séparément et ont également été classées comme cancérogènes pour l’homme (groupe 1)[66].

Combustion complète[modifier | modifier le code]

Combustion complète théorique[modifier | modifier le code]

En théorie, les produits de la combustion complète du bois sont uniquement du dioxyde de carbone (CO2) et de l’eau (H2O).

Autres produits présents dans les fumées[modifier | modifier le code]

Toutefois, lors d’une combustion complète, d’autres composés se retrouvent dans les fumées[52] :

  • Oxydes d'azote (NOx), qui proviennent principalement de l'azote contenu dans le combustible (mécanisme NO du combustible : la dégradation du bois produit quelques molécules de NH3 et HCN, qui sont ensuite oxydées en NO (> 90 %) et NO2 (< 10 %). Le mécanisme NO thermique (réaction de l'azote de l'air avec l'oxygène) n'est généralement pas présent, la température du foyer, souvent inférieure à 1 000 °C, ne permettant pas la dissociation du diazote de l'air.
  • Particules (PM) : les minéraux contenus dans le bois ne sont pas combustibles et peuvent être entraînés par les gaz, ainsi que des sels (KCI, NaCI, K2SO4) formés par réaction du potassium, calcium, chlore ou soufre du combustible.
Lors d'une combustion quasi complète, les particules sont ainsi formées principalement à partir des minéraux contenus initialement dans le bois[40]. C'est le cas par exemple des chauffages au bois à chargement automatique en parfait état de fonctionnement. La réduction des rejets dans l'atmosphère de ces particules ne peut être obtenue qu'en les piégeant dans un filtre à fumée (filtre à particules)[17].
Composés du bois à l'origine des émissions d'oxydes d'azote[modifier | modifier le code]

Les oxydes d'azote d’origine combustible proviennent de l'oxydation de l'azote contenu dans le bois sous forme d’amines et de protéines, composés azotés nécessaires à la croissance de l'arbre[67],[68].

D'une façon générale, les chauffages au bois génèrent plus d'émissions d'oxydes d'azote (NOx) par unité d'énergie produite que les installations de combustion fonctionnant aux énergies fossiles[60]. Voir aussi le tableau intitulé « Comparaison des facteurs d’émission du chauffage au bois avec ceux du chauffage au fioul domestique, au gaz naturel et au charbon » dans la section France métropolitaine.

Émissions de particules PM10 et d'oxydes d'azote (NOx) de systèmes de chauffage actuels
Émissions de PM10 et de NOx (NO + NO2) de systèmes de chauffage actuels en Suisse.
Émissions directes. Autres émissions = émissions sur la chaîne de production[69].
Pour réduire les émissions du bois énergie, l'institut Paul Scherrer préconise sa conversion en gaz naturel de synthèse.
Chauffages au bois à chargement automatique[modifier | modifier le code]

Selon les Offices fédéraux suisses de l’environnement et de l’énergie (OFEV et OFEN), les chauffages automatisés en parfait état de fonctionnement ne dégagent que peu de suie, mais ils sont par contre à l’origine « d’émissions relativement denses » de particules fines minérales. « Ces particules pénètrent jusque dans les poumons et ne sont donc pas sans risques, mais elles sont toutefois considérées comme moins nocives pour la santé que la suie »[59]. Même si les particules sont réputées sans toxicité spécifique, leur pénétration et leur dépôt partiel dans les voies respiratoires peuvent nuire à l'organisme[70].

À titre de comparaison, une chaudière à bois à chargement automatique (chaudière à granulés ou chaudière à plaquettes) émet « bien davantage » de particules fines et d'oxydes d'azote qu'une chaudière à mazout[17].

Rénovation d'un parc d'appareils domestiques[modifier | modifier le code]

En France, la rénovation du parc d’appareils domestiques, qui se traduit par des émissions d'imbrûlés plus faibles, conduit à une réduction des émissions de particules et à des émissions d'oxydes d'azote supérieures par rapport à la situation existante[71].

Les poêles catalytiques[modifier | modifier le code]

Pour obtenir une combustion complète, trois conditions doivent être réunies : une température élevée, suffisamment d’oxygène (de l’air) et de temps pour que les gaz de combustion brûlent avant leur refroidissement. Les poêles catalytiques exploitent le phénomène naturel de l’abaissement de la température d’ignition de sous-produits volatils lorsqu’on les met en présence de certaines substances favorisant l’oxydation comme le palladium ou le platine (ce principe est utilisé dans les pots catalytiques des automobiles). Pour accroître les surfaces de contact entre les gaz de combustion et le matériau servant de catalyseur, on force les gaz non brûlés de la combustion primaire à passer dans une structure en « nid d’abeilles », à revêtement en céramique, où ils sont « rebrûlés ». La céramique permet d’absorber davantage l’énergie thermique produite par les bûches enflammées situées en dessous. La température d’ignition des produits volatils est abaissée de 475 °C à environ 260 °C, une température que les poêles à bois sont susceptibles de maintenir pendant plus longtemps que celles voisines de 500 °C. Le dispositif assure aux appareils catalytiques une combustion plus complète tout en fonctionnant à un régime de combustion lente. La catalyse réduit les particules fines mais pas les HAP. Le rendement du catalyseur se dégrade au cours du temps (notamment à cause de l’encrassement progressif des alvéoles du nid d’abeilles), ce qui se traduit par une augmentation des émissions. L’encrassement est d’autant plus rapide que l’on brûle un combustible mal adapté ou de mauvaise qualité (souillé ou trop humide). Un écart important de température (feu très chaud suivi d’un feu nettement plus froid) peut faire fendre la céramique ou réduire son revêtement métallique, ce qui entraîne une perte de l’efficacité du catalyseur. Celui-ci doit donc être remplacé au bout d’un certain temps. En outre les poêles catalytiques émettent davantage de particules qu’un poêle classique en début et en fin de combustion, le catalyseur n’étant alors pas assez chaud[72],[19].

Cas des poêles de masse[modifier | modifier le code]

Ces poêles à bois bûche (certains modèles peuvent aussi fonctionner avec des granulés de bois) sont également appelés poêles à inertie ou poêles à accumulation (d'énergie thermique).
Des matériaux réfractaires entourent le foyer, ce qui entraîne un accroissement de la température de combustion moyenne qui passe de 600 °C à 900 °C. Plus la température est élevée, plus la combustion est complète. C'est particulièrement le cas pour ce type de poêles à bois : la température peut même monter à plus de 1 000 °C. Toutefois, il y a des limites à ne pas dépasser : une température trop élevée favorise la production d'oxydes d'azote d’origine thermique[73].

Rendements des poêles de masse
Combustible bois bûche granulé de bois
Rendement 70 à 90 %[74],[75] 80 à 93 %[76]

Fondés sur un protocole de test très strict, les rendements attribués aux poêles de masse sont bien représentatifs des performances réelles obtenues chez l’utilisateur. Des détails sont disponibles dans la section Distinction entre appareils indépendants classiques et poêles de masse.

Filtres à particules[modifier | modifier le code]

Pour limiter la pollution des équipements de combustion du bois, des filtres à particules (ou filtres à fumée) sont développés pour les chaufferies de grande taille[77],[78], mais aussi à présent pour les appareils individuels[51],[17] et trois modèles sont actuellement disponibles en Suisse[79], cependant l'efficacité de ces derniers doit encore être améliorée (voir « Campagne de mesures du PSI ») et leur surcoût limite leur développement[80].

Principe d'un électrofiltre pour appareils domestiques[modifier | modifier le code]

Bien que ces dernières années d’importants progrès techniques ont été réalisés, le caractère récent d’une installation ne peut à lui seul garantir de faibles émissions. Les « systèmes de séparation de poussières » (filtres à particules) développés à ce jour pour les petits chauffages au bois fonctionnent quasiment tous selon le procédé de la précipitation électrostatique. Avec des chauffages bien utilisés et une combustion presque complète, ces systèmes peuvent encore réduire les émissions de poussières restantes. (Source : Office fédéral suisse de l'environnement[81])

Le principe d'un filtre à particules électrostatique (également appelé « électrofiltre ») pour appareils domestiques est présenté sur le site de « Énergie-bois Suisse »[82]. Ce type de filtre permet une réduction de 60 à 95 % des particules PM10[83].

Principe d'un électrofiltre pour appareils domestiques

Avantages

Le filtre électrostatique comporte des avantages appréciables par rapport aux autres systèmes de filtration tels que les dépoussiéreurs par voie humide ou les filtres mécaniques[84],[85], notamment :

  • taux de filtration très élevé, également pour les particules très fines ;
  • faibles coûts d’entretien et de fonctionnement ; le nettoyage s'effectue lors du ramonage, sans problème particulier ;
  • pas d'usure du système.

Une vidéo présente un électrofiltre suisse avec son principe de fonctionnement simplifié[86].

Autres filtres[modifier | modifier le code]

Filtre catalytique. Ce nouveau filtre à particules, primé en 2011 au 12e « Salon Bois Énergie » (France)[87], permettrait de réduire de 80 % les émissions polluantes de la combustion des foyers à bois, en particulier à l’allumage et au rechargement des cheminées[88],[89]. Il fonctionne sans électricité.

À noter l’existence de « dépoussiéreurs par voie humide » : des « électrofiltres humides », des « condenseurs », qui permettent en outre une récupération d’énergie après refroidissement des fumées par pulvérisation d’eau, ainsi que des « laveurs de fumées »[90],[91].

Dans le cas particulier de la chaudière à granulés à condensation, l'échangeur condenseur joue aussi le rôle de « filtre à particules » original.

Nécessité[modifier | modifier le code]

Le principe de filtre à particules est d’autant plus nécessaire que, hormis les imbrûlés produits lors d’une combustion incomplète, la combustion complète du bois s’accompagne encore d’émissions notables de particules d’origine minérale (moins nocives que la suie, mais pas totalement inoffensives) et ces émissions étant inévitables, le filtre à particules s’avère la seule solution envisageable pour s’opposer à leur rejet dans l’atmosphère ; détails dans la section Combustion complète.

La nécessité d'équiper les appareils actuels d'un filtre à particules est évoquée dans un document de l'Office fédéral suisse de l'environnement intitulé : « Chauffages - Du bois d'accord, mais jamais sans filtre »[51], ainsi que dans un reportage d'un journal télévisé français (cas présenté : celui d'une chaudière à granulés)[92].

Pour respecter des normes de rejets de plus en plus exigeantes, le principe de filtre à particules s’avère de plus en plus incontournable.

« Les normes en termes d’émissions de particules sont de plus en plus exigeantes [...] Le problème d’émissions de particules ne se cantonne pas aux chaudières industrielles. En effet les chaudières domestiques sont de plus en plus dans le viseur des autorités de contrôle. On parle de milliers, de dizaines de milliers de chaudières qui dans un futur proche devront être équipées de systèmes de filtration. Cette exigence est déjà en place dans certains pays d’Europe comme la Suisse ou l’Allemagne. »[93].
  • Une vue d'ensemble sur les dernières innovations en termes de filtres à particules pour chaufferies biomasse et chauffage domestique au bois est disponible sur un site spécialisé[94].

Méthodes de réduction des émissions de poussières[modifier | modifier le code]

Nature des poussières émises par la combustion du bois[34] :

La réduction des émissions passe par l’association d’appareils et de combustibles de qualité, et de bonnes pratiques.

La réduction des émissions de poussières permet aussi de réduire simultanément les émissions d’autres polluants (métaux lourds, dioxines, COV, HAP…) présents sous forme particulaire[95].

L’étude ANTEA de l’ADEME met en évidence que la qualité du combustible (principalement l’humidité), la bonne exploitation des installations et leurs dimensionnements (bien adaptés) sont prépondérants. « Une chaudière surdimensionnée fonctionne à faible charge avec des températures de combustion plus faibles et des émissions polluantes (notamment en CO) plus élevées[40],[96].

Deux possibilités existent pour réduire ces émissions[96] :

  • La première est préventive et consiste à travailler les paramètres d’émissions lors de la combustion pour les optimiser afin de réduire la quantité de particules produites.
  • La seconde est curative et passe par l’installation de systèmes de filtration qui empêchent ces particules de se répandre dans l’atmosphère.

Quelles technologies choisir pour éviter de produire trop de poussières ?[modifier | modifier le code]

Source : Institut des bioénergies (ITEBE) 2008[34]

Catégorie Conditions "Si et seulement si"
Cheminées à foyer ouvert
France road sign B1.svg
Petits poêles à convection anciens
France road sign B1.svg
Inserts et cheminées à foyer fermé
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Cuisinières à bois
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Chaudières à bûches
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Poêles à bûches à post-combustion
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Poêles à granulés
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  • Combustible exempt de fines
    moins de 1 %
Chaudières industrielles
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Chaudières à plaquettes
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Chaudières à granulés
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  • Combustible exempt de fines
    Maximum 2 % en domestique (sans filtre)
    et 3 % en collectif (avec filtre)

Comment maîtriser les émissions ?[modifier | modifier le code]

Source : Institut des bioénergies (ITEBE) 2008[34]

SOLUTIONS PRÉVENTIVES : Réduction à la source[modifier | modifier le code]
  • Choisir un combustible adapté au foyer, ou l’inverse, pour garantir une combustion optimale et éviter les imbrûlés ;
  • Contrôler et optimiser la combustion par sonde à oxygène pour éviter les imbrûlés volatils ;
  • Contrôler la qualité du combustible, et en particulier le taux de fines ;
SOLUTIONS CURATIVES : Systèmes de filtration[modifier | modifier le code]

En secteur domestique

En collectif et industrie

  • Cyclone et Multicyclone (plusieurs cyclones en parallèle) : chaufferies jusque 4 MW foyer en France ;
  • Electrofiltre : pour chaufferies de plus de 4 MW foyer ;
  • Filtre à manches (le nettoyage du filtre est assuré par un dispositif à air comprimé) : pour cas particuliers, contraintes locales fortes, forts taux de poussière dans le combustible ;

Raffinage du bois[modifier | modifier le code]

Par distillation sèche de bois on obtient du méthanol. Il existe plusieurs procédés de production de bioéthanol à partir de la cellulose du bois, l'un d'eux passe par l'intermédiaire du gaz de synthèse (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone obtenu par craquage de molécules organiques).

Les chaudières à bûches[modifier | modifier le code]

Sources : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME)[39] et Bois Énergie 66[97].

Une chaudière permet l’alimentation d’un chauffage central et de radiateurs, éventuellement d’un ballon d’eau chaude sanitaire, ou autre réseau hydraulique de restitution (plancher chauffant par exemple).

Tirage naturel et tirage forcé[modifier | modifier le code]

Les chaudières à bûches sont la version la plus ancienne des chaudières à bois. Elles se caractérisent par leur mode de combustion et la manière dont l’air est admis dans le foyer : le tirage. Il peut être naturel, ou forcé à l’aide d’un ventilateur.

Le tirage naturel est mis en œuvre selon trois techniques :

Les chaudières à combustion montante. « Elles sont simples mais de qualité médiocre. Le combustible est empilé sur la grille (la « sole ») du foyer. Toute la charge s’enflamme simultanément. La combustion est difficile à maîtriser et, en général, de médiocre qualité et incomplète » ;
Les chaudières à combustion horizontale. « Elles réduisent le taux d’imbrûlés. Les phases de combustion et de séchage sont dissociées et la combustion a lieu en couches minces. Les arrivées d’air primaire et secondaire sont mieux contrôlées, la combustion est donc améliorée et le taux d’imbrûlés diminue » ;
Les chaudières à combustion inversée. « Elles offrent une bonne qualité de combustion. Les flammes se développent au travers de la grille, support du combustible, ou au travers d’une tuyère. Les entrées d’air primaire et secondaire sont distinctes, ce qui améliore encore la qualité de la combustion ».

[Images représentant les trois techniques[98]]

Les chaudières à combustion inversée à tirage forcé offrent plus facilement un meilleur rendement car elles sont moins sujettes aux problèmes de tirage de la cheminée. Ces chaudières, dites « turbo », sont équipées d’un ventilateur de type turbine qui introduit l’air de combustion ou d’un extracteur qui aspire les fumées.
[Image représentant le tirage forcé[99]]

Stockage de la chaleur avec l’hydroaccumulation[modifier | modifier le code]

La chaudière est associée à un grand ballon d’eau qui stocke la chaleur excédentaire fournie par la chaudière. Le ballon d’hydroaccumulation, ou ballon tampon, permet de faire fonctionner la chaudière à pleine puissance sans avoir de surchauffe dans la maison.

  • Sans ballon de stockage
La combustion, régulée en fonction des besoins de chaleur, est irrégulière et s’accompagne d’une importante pollution atmosphérique. L’autonomie est limitée, le rendement médiocre et les chargements, maintenances et nettoyages sont plus fréquents.
  • Avec ballon de stockage
La chaleur accumulée dans le ballon est restituée suivant les besoins. Selon la puissance de la chaudière, la taille du ballon et la température extérieure, l’autonomie peut varier de 12 heures à 48 heures. Le fonctionnement à pleine puissance de la chaudière augmente sa longévité et améliore son rendement.

L'hydroaccumulation est particulièrement adaptée au chauffage basse température via un plancher chauffant par exemple.

Les chaudières individuelles automatisées[modifier | modifier le code]

Sources : Emmanuel Carcano (bibliographie) et Biomasse Normandie[100].

La valorisation de combustibles tels que les plaquettes ou les granulés permet de résoudre les problèmes liés à l’utilisation du bois bûche - à condition de stocker les granulés au sec en permanence car l'humidité les dégrade[22].

Ces nouveaux combustibles présentent une bonne « fluidité » qui permet d’automatiser le fonctionnement des chaudières et d’acquérir un confort d’utilisation comparable à celui obtenu avec les chaudières brûlant des énergies fossiles.

L'organisation de la chaudière et de ses accessoires est très similaire à celle d'une chaufferie collective au bois.

Les chaudières à plaquettes et à granulés[modifier | modifier le code]

Principe de fonctionnement

  • le combustible est stocké dans un silo ;
  • les granulés sont amenés par une vis sans fin ou par un système d’aspiration[101] dans la chambre de combustion ;
  • pour les plaquettes, moins fluides, un système de désilage par pales rotatives en fond de silo pousse le combustible vers la vis d'alimentation ;
  • le transfert du combustible depuis le silo jusqu’à la chambre de combustion est entièrement automatisé, de manière à fournir les quantités de combustible strictement nécessaires au fonctionnement optimal de la chaudière. De même, les cendres sont évacuées automatiquement vers un container approprié. L’allumage de la chaudière est également automatisé.

Les chaudières à plaquettes sont plutôt réservées au monde rural ou à ceux qui ont de grandes surfaces à chauffer, ainsi que des facilités d’approvisionnement en plaquettes.

Les chaudières à granulés répondent davantage aux besoins des personnes qui veulent renouveler leur installation ou en installer une dans du neuf. Comme indiqué plus haut, le combustible est « mieux adapté aux petites installations domestiques à cause d'un volume de stockage réduit par rapport aux plaquettes. De plus [...] le système d'aspiration est plus souple que le système d'extraction à vis. Le combustible moins fluide des chaudières automatiques à plaquettes admet seulement le système d'extraction à vis ».

À noter l’existence d’une chaudière à granulés à condensation, une chaudière à granulés aux performances très sensiblement améliorées.

Les chaudières polycombustibles (ou multicombustibles)[modifier | modifier le code]

L’avantage de ces chaudières est leur capacité à être alimentées avec toutes sortes de combustibles biomasse : plaquettes, granulés, copeaux de bois, noyaux de cerise ou d'abricot, miscanthus, etc.

Cela permet, en milieu rural, de gérer ses approvisionnements en fonction de la disponibilité de la ressource.

Autres équipements possibles[modifier | modifier le code]

Les inserts, les foyers fermés, les poêles (à bûches ou à granulés) et les cuisinières (également à bûches ou à granulés - cf. ADEME[39], p. 10, 12 -) dits « hydrauliques » ou « bouilleurs » peuvent, comme les chaudières, alimenter un réseau de chauffage central[39],[102]. Ces équipements connaissent un regain d’intérêt avec les nouveaux standards de construction, notamment dans les Bâtiments Basse Consommation (BBC) dans lesquels les consommations d’énergie pour le chauffage sont très réduites. Des systèmes comme les poêles et inserts bouilleurs sont parfaitement adaptés pour l’approvisionnement en chauffage, voire en eau chaude sanitaire, du logement dans sa totalité[103],[104].

Les chaufferies collectives au bois[modifier | modifier le code]

Présentation[modifier | modifier le code]

La chaleur fournie par une chaufferie au bois peut être utilisée dans l’habitat collectif, le secteur tertiaire et les réseaux de chaleur en milieu urbain ou en milieu rural.

Comme pour les chauffages individuels, le choix du combustible est important. Les chaudières collectives acceptent toutes les essences de bois, mais le taux d’humidité est toujours prescrit par le fabricant et doit être respecté[105].

Les chaufferies bois sont complètement automatisées et ont un fonctionnement similaire à celui des autres énergies. Mais la mise en place d’une chaufferie bois est plus complexe, il est nécessaire de lancer une étude de faisabilité[106].

Plusieurs pays d'Europe (Allemagne, Autriche, Danemark, Finlande, France, Suède, Suisse) ont déjà créé de nombreuses chaufferies bois qui desservent des bâtiments collectifs ou des réseaux de chaleur.

Les ressources biomasse utilisables en chaufferie[modifier | modifier le code]

La grande majorité du bois énergie est encore consommée sous forme de bûches, mais le bois bûches nécessite une manutention importante et il est particulièrement exposé au risque de combustion incomplète génératrice de polluants.

Au-delà du bois bûches à usage domestique, le bois-énergie se présente sous des formes très diverses qui ont en commun leur difficulté à trouver des débouchés : résidus bocagers et forestiers, sciures, écorces, bois « en fin de vie », appelé également « bois de rebut » (palettes, caisses et cagettes usagées, vieux meubles...).

Ces déchets ligneux peuvent être valorisés en les brûlant dans des chaufferies automatiques au lieu de les éliminer dans des conditions préjudiciables à l'environnement (abandon en forêt, brûlage à l'air libre, mise en décharge)[107].

Les cendres du bois brûlé dans les chaudières peuvent être valorisées en agriculture.

Plaquettes de bois utilisées dans les chaufferies automatiques

Les ressources biomasse utilisables dans les chaufferies se présentent ainsi sous de multiples formes :

  • plaquettes forestières (appelées parfois « bois déchiqueté »)
  • granulés
  • sciures
  • copeaux
  • écorces
  • bois de rebuts « propres » (sont écartés les bois traités, peints, etc.)[108]
  • déchets verts (valorisables en chaufferie si leur taux d'humidité est inférieur à 50 %)
  • sous-produits agricoles (pailles, sarments de vignes, etc.)
  • ...

Principaux composants d'une chaufferie bois[modifier | modifier le code]

Schéma de principe d'une chaufferie bois
Installation avec chaudière de moyenne à forte puissance.
le filtre cyclone ou multicyclone : ce système permet de limiter les émissions de poussières aux environs de 150 mg/Nm3 [57].
le filtre électrostatique (ou électrofiltre) : ce système permet de limiter les émissions aux environs de 50 mg/Nm3. Il est possible d’associer un filtre multicyclone et un électrofiltre pour ramener le niveau d’émission aux environs de 10 mg/Nm3 ; l'électrofiltre possède de bonnes performances même pour les très fines particules (PM1,0).
le filtre à manches : il est composé de plusieurs manches filtrantes en feutre ou en tissu qui retiennent les poussières ; les rejets peuvent être limités à 5 mg/Nm3, et même 1 mg/Nm3 si l’on utilise un filtre en céramique.
Les normes en termes d'émissions de particules étant de plus en plus exigeantes, les performances limitées des cyclones et des muticyclones risquent de les disqualifier. Au « Salon Bois Énergie 2011 » de Besançon, a été présentée une version améliorée de cyclone qui serait susceptible de concurrencer les électrofiltres et les filtres à manches[93].

Privilégier les chaufferies collectives et industrielles[modifier | modifier le code]

Les chaufferies collectives modernes, surveillées et entretenues, présentent de nombreux avantages sur le chauffage individuel : mise en commun des moyens et du combustible ; le coût de l'installation est plus facilement amorti lorsqu'il y a plusieurs utilisateurs ; les techniques utilisées (automatisation, utilisation de filtres à fumée performants) permettent une meilleure maîtrise de certains paramètres comme les émissions de polluants[14].

L'Office fédéral suisse de l'environnement (OFEV) commente ainsi l'utilité des chaufferies pour la préservation de la qualité de l'air
« Au lieu d'exploiter de nombreuses petites installations de chauffage sans système de filtres, il convient d'encourager la construction de centrales à bois qui disposent de systèmes très efficaces d'épuration des fumées, présentent un bon rendement et dont l'exploitation professionnelle est assurée. »[60].
Un commentaire similaire se trouve à la page 3 d'une note de synthèse disponible sur le site du Ministère de l’écologie (France) :
« [...] pour limiter les émissions de polluants dues à l’utilisation de la biomasse, il convient de favoriser le recours au bois énergie dans des installations des secteurs « collectif » ou « industriel » d’une puissance thermique supérieure à 2 MW. En effet, du fait de leur taille, ces installations présentent l’avantage d’une part de permettre, sur le plan économique, la mise en œuvre de dispositifs performants de dépollution, comme les filtres électrostatiques ou les filtres à manches, et d’autre part, de disposer d’un rendement supérieur à celui de petites unités. On doit également noter que ces installations entrent dans le champ de la réglementation sur les installations classées et qu’elles seront soumises à des contrôles réguliers par des organismes indépendants qui permettront de s’assurer du respect de leurs performances environnementales »[113].

Privilégier le développement du bois énergie dans les secteurs « collectif » et « industriel » avait été suggéré en mars 2006 dans la conclusion d'un rapport du même ministère[1], comme dans le rapport « Air et Atmosphère » du Chantier no 33 du Grenelle de l'Environnement en mars 2008[114].

Exemples de réalisations actuelles[modifier | modifier le code]

France - Quelques exemples illustratifs de chaufferies bois, avec leurs caractéristiques, sont disponibles sur le site de l'ADEME[115].

Suisse - Trois exemples de « réseaux de chaleur à distance » (CAD) : un réseau avec trois chaudières à plaquettes de bois[116], une centrale constituée d'une chaufferie au bois et d'une chaudière à gaz en complément[117], et une troisième installation de CAD à double chaudière bois (combustible : vieux bois, bois de forêt, bois résiduel) avec une chaudière à mazout en complément[118].

Autriche – La ville de Güssing possède l’un des plus vastes réseaux de chaleur fonctionnant à la biomasse. La production d’énergie est assurée par deux chaudières à biomasse d’une puissance de 3 et 5 MW. Le réseau de chauffage urbain comprend deux circuits d’une longueur totale de 14 km à une température de 90 à 110 °C. Plus de 300 familles bénéficient de ce réseau de chaleur ainsi que toutes les collectivités de la ville – écoles, crèches, hôpitaux – et certaines industries (installations de séchage du bois par exemple). Avec l’entrée en fonction de l’installation de chauffage urbain, la qualité de l’air dans la ville s’est nettement améliorée.

RÉDUCTION DES ÉMISSIONS ANNUELLES LIÉE AU RÉSEAU DE CHAUFFAGE URBAIN À BIOMASSE
Type d’émission Avant l’entrée en fonction
du chauffage urbain
à la biomasse
Après l’entrée en fonction
du chauffage urbain
à la biomasse
Réduction des
émissions
en pourcentage
Dioxyde de carbone CO2 6 650 000 kg/a 250 000 kg/a env. 96 %
Dioxyde de soufre 6 980 kg/a 280 kg/a env. 96 %
Monoxyde de carbone (CO) 16 900 kg/a 2 870 kg/a env. 83 %
Hydrocarbures (CxHy) 1 530 kg/a 610 kg/a env. 60 %
Source : BOIS ÉNERGIE no 1/2003[119],[120]

Un gaz naturel de synthèse (GNS) issu du bois[modifier | modifier le code]

Le bois, un agent énergétique multiforme[modifier | modifier le code]

En vue d'optimiser l'utilisation du bois énergie et son impact sur l'environnement, le principe ancien des gazogènes (conversion du bois en un gaz de synthèse) fait l'objet de travaux d'amélioration[121],[122].

Combiner les avantages du bois-énergie et ceux du gaz naturel, sans leurs inconvénients[modifier | modifier le code]

« Actuellement, le chauffage au bois représente – et de loin – la technologie la plus importante quant à l’utilisation du bois. Cependant, sa contribution à la pollution s’avère très élevée, comparée aux autres carburants (notamment en ce qui concerne les particules fines). Au vu de ce constat, se pose la question du développement de nouvelles technologies pouvant utiliser de façon optimale la ressource que représente le bois. Par « optimal », on entend que le bois doit présenter le plus haut rendement possible tout en affichant de faibles émissions polluantes, lors de son utilisation en tant qu'énergie primaire pour les formes d’énergie finales nécessitées à l'avenir. La gazéification du bois et la préparation du gaz en résultant – de qualité similaire à celle du gaz naturel – permettent de remplir les critères cités précédemment : en effet, la conversion permet d’obtenir un rendement élevé, tandis que l’utilisation du gaz peut être effectuée de façon décentralisée, tout en rejetant peu d'émissions polluantes (par ex., si l’on considère l’intégralité de la chaîne des opérations, l’émission de particules fines est réduite d’un facteur de 50 à 100). De plus, cette technologie permet également une utilisation finale dans les domaines du transport (véhicules au gaz naturel) et de la production d'électricité. »
[GNS à partir du bois - Institut Paul Scherrer - Texte d'information pour les médias, p. 1][123].

Principes de la conversion[modifier | modifier le code]

Matières utilisables[modifier | modifier le code]

Sont principalement concernés les bois forestiers bon marché et de qualité inférieure, les déchets ligneux de l'industrie de transformation du bois, les déchets de bois urbains non traités disponibles dans les déchèteries, les déchets de bois ménagers ou municipaux (élagages....), etc.

Préparation de la matière première[modifier | modifier le code]

Il faut, le cas échéant, éliminer les substances étrangères (métaux, cailloux...).
La matière première subit ainsi différents traitements préliminaires : tri, broyage, séparation magnétique... puis séchage avant stockage.

Gazéification[modifier | modifier le code]

Le bois est gazéifié à haute température (800 - 900 °C) par de la vapeur d'eau.
Il en résulte un mélange (gaz de bois) contenant principalement du dihydrogène (H2), du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4).

Purification du gaz[modifier | modifier le code]

Le gaz obtenu contient des impuretés qu'il faut éliminer.

Méthanation[modifier | modifier le code]

Elle consiste en la conversion catalytique du dihydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO) en méthane (CH4).

Le procédé se base sur la réaction d'équation-bilan :

\mathrm{\ CO + 3\ H_2 \to \ CH_4 +\ H_2O}   (en présence d'un catalyseur nickel)
Nettoyage du mélange gazeux[modifier | modifier le code]

Il faut éliminer le CO et le H2 résiduels, et séparer la plus grande partie du CO2 présent dans le mélange.

Le résultat est un « gaz naturel de synthèse » (GNS) qui répond aux normes nécessaires à son injection dans le réseau de gaz naturel.

Des documents relatifs à la conversion du bois en méthane sont disponibles sur deux sites suisses[4],[124].

Atouts énergétiques et environnementaux[modifier | modifier le code]

Centrale de gazéification du bois à Güssing (Autriche)

Ce GNS bio peut se substituer ou se mélanger au gaz naturel fossile. Il peut être utilisé aussi bien pour le chauffage que comme carburant ou comme source d'électricité.

Comme le bois, il est une énergie locale, renouvelable, au bilan neutre[125] pour les émissions de CO2 et il contribue à l'indépendance énergétique.

Comme le gaz naturel, la combustion de ce GNS est peu polluante. On résout ainsi d'une manière optimale le problème des émissions polluantes du combustible bois, sans filtres coûteux.

Une production rentable de ce GNS nécessite de grandes quantités de bois bon marché. L'Europe de l'Est possède en la matière un potentiel très intéressant[126].

Les principaux protagonistes[modifier | modifier le code]

En Suisse : l'Institut Paul Scherrer (PSI), qui a élaboré le principe de cette production.

En Autriche : l'université technique de Vienne.

Dans le district autrichien de Güssing, un consortium helvético-autrichien teste une installation de démonstration pour la production de ce GNS[123]. Le gaz obtenu est constitué à 98 % de méthane[127].

Un modèle qui fait des émules[modifier | modifier le code]

Fin juin 2009, la commune de Güssing a inauguré la première centrale de production de gaz naturel de synthèse à partir du bois. Cette solution innovante suscite l'intérêt des géants européens de l'énergie (une centrale de puissance 20 à 25 fois supérieure à celle de Güssing est en projet en Suède). L'événement a été relaté dans les médias[128],[129].

De nouveaux projets voient également le jour ailleurs, notamment en Allemagne et en France[130]. C'est le cas par exemple du projet GAYA[131]

Le bois énergie dans les pays du Sud[modifier | modifier le code]

Le bois énergie, une ressource vitale pour les pays du sud[modifier | modifier le code]

Source : X-Environnement 2004[132]

Les diverses pressions (déforestation, surexploitation) qui s'exercent sur les ressources forestières des pays du sud et provoquent l'inquiétude des opinions publiques des pays développés, comme d'ailleurs de la plupart des grandes instances internationales (Nations Unies, Banque Mondiale), devraient se maintenir voire s'amplifier tout au long du XXIe siècle.
La « crise du bois de feu », annoncée à la Conférence des Nations Unies sur les sources d'énergie nouvelles et renouvelables (Nairobi, 1981) et prévoyant des ruptures ou de graves problèmes d'approvisionnement, n'est finalement jamais arrivée. En effet, au-delà du bois de feu provenant des prélèvements effectués directement en forêt, la grande diversité des origines des combustibles ligneux (bois morts, branches des houppiers, rémanents, arbres de parcs agroforestiers, boisements villageois, résidus d'exploitation forestière et de transformation du bois, sous-produits des activités de conversion des terres) explique vraisemblablement cette situation.

Actuellement, l'énergie consommée dans le monde provient pour 80 % des combustibles fossiles, contre un peu plus de 10 % de la biomasse et la part du pétrole devrait diminuer très sensiblement à l'horizon 2050.

Les populations rurales des pays tropicaux ont toujours insuffisamment accès à l'électricité ou à la force motrice nécessaire au développement de leurs activités, une grande proportion de l'énergie qu'elles utilisent, à savoir essentiellement du bois de feu, étant destinée à des usages domestiques et notamment à la cuisson des aliments.

Dès maintenant, les combustibles issus de la biomasse, dont le bois de feu et le charbon de bois, représentent jusqu'à 90 % des besoins énergétiques des ménages en Afrique subsaharienne, 70 % dans la Chine rurale et entre 30 et 90 % de ces besoins en Amérique latine.

Le bois énergie dans la production de bois[modifier | modifier le code]

Source : X-Environnement 2004[132]

À l'échelle mondiale, c'est un peu plus de la moitié de la production de bois qui sert à produire de l'énergie, la différence étant essentiellement destinée aux utilisations de bois d'œuvre et de bois de trituration.

Excepté l'Afrique du Sud, la très grande majorité des pays africains se caractérisent par la prédominance de l'utilisation du bois à des fins énergétiques. Il en est de même du continent asiatique, à l'exception toutefois du Japon et, dans une moindre mesure, de la Chine, d'une part, de l'Amérique centrale, d'autre part. L'Amérique du Sud oscille quant à elle entre un modèle de type « pays développé », à l'image du Chili, et un modèle de type « pays en développement », à l'image de la Bolivie et du Pérou, le Brésil, pays-continent aux multiples facettes, combinant pour sa part ces différents modèles.

Le bois énergie représente encore près des trois quarts de la consommation totale des bois dans les pays en développement, ce qui constitue une caractéristique majeure d'un grand nombre de pays tropicaux.

Le bois énergie en Afrique[modifier | modifier le code]

La production durable de bois comme source énergétique renouvelable a un potentiel considérable en Afrique. Le reboisement des terres érodées, le développement des plantations forestières et l’entretien durable de forêts naturelles, tout ceci peut contribuer à accroître la sécurité énergétique, à améliorer l’accès à l’énergie et à réduire la dépendance par rapport aux combustibles fossiles[133].

« Le bois est à la mode dans les pays riches comme combustible alternatif aux carburants fossiles. Il est aussi réhabilité dans les pays du Sud et notamment en Afrique. Pendant des dizaines d'années, le bois-combustible a eu mauvaise réputation dans ce continent. C'était l'énergie du pauvre. Son usage était considéré comme un frein au développement parce qu'il accaparait le temps disponible des populations et surtout des femmes. Sa collecte devait enfin mener à l'extinction des forêts en zone sahélienne […]
Paradoxalement, c'est lorsque les États ont interdit la collecte de bois vert, en République démocratique du Congo ou au Kenya, que la forêt a le plus reculé. N'étant plus entretenue, elle a subi des coupes rases pour des récoltes éphémères de sorgho ou de maïs, qui ont fait place, définitivement, au désert de latérite.
Au Burkina Faso, la gestion de la forêt pour produire du bois énergie a permis aux communautés qui ne vivaient pas de leurs céréales, de sortir de la pauvreté. Aujourd'hui, on s'intéresse au bois, aux déchets du bois, et plus généralement à la biomasse, qui englobe aussi d'autres déchets végétaux comme la paille de céréales ou les balles de riz, pour produire de l'électricité dans les communautés rurales. Madagascar a quatre projets de gazéification de la biomasse pour générer de la chaleur et du courant.
Au Maghreb les citadins passent au gaz de pétrole liquéfié, mais dans les villes subsahariennes, c'est le charbon de bois qui se substitue au bois de feu des communautés rurales. Pour fournir des cités à la démographie galopante comme Bamako, Ouagadougou, sans parler de Lagos ou Kinshasa, l'Afrique ne pourra pas, selon ces chercheurs[134], faire l'économie de plantations forestières artificielles, comme celles d'eucalyptus, plus productives que les forêts naturelles, pour rapprocher la ressource des grands bassins de consommation. Il faudra aussi, comme en Europe, organiser le transport des plaquettes ou du charbon de bois. »[135].

Aspects environnementaux[modifier | modifier le code]

Bilan carbone du bois énergie[modifier | modifier le code]

La combustion du bois comme source d'énergie a un bilan neutre du point de vue des émissions atmosphériques de CO2, dans la mesure où le bois est exploité comme une énergie renouvelable. C'est-à-dire que la quantité de CO2 libérée par la combustion du bois est compensée par la capture d'une même quantité de CO2 pour la croissance de l'arbre. Ceci est vrai tant que l'exploitation du bois conduit à une quantité de bois créé au moins équivalente à celle consommée.

Facteurs d’émission de CO2 pour quelques combustibles
Combustible CO2 (kg/GJ)
Bois et déchets assimilés 92
Fioul domestique (FOD) 75
Fioul lourd 78
Gaz naturel 57
Charbon 95
Source : MEDD, questionnaire de déclaration annuelle des émissions polluantes 2005 des installations classées soumises à autorisation.
Dans l’inventaire UNFCCC, on comptabilise d’abord le stock de carbone constitué par l’accroissement de biomasse au cours de l’année considérée et ensuite, on lui retranche la quantité de carbone relative aux émissions de CO2 dues à la combustion de la biomasse. En France et en Europe, la forêt étant gérée durablement, elle s’accroît et joue donc le rôle de puits de carbone : la fixation de CO2 par photosynthèse (accroissement biologique de la forêt + plantations artificielles) est supérieure aux émissions dues à la décomposition et à la combustion[24]
Bilan carbone de systèmes de chauffage actuels
Bilan des émissions de gaz à effet de serre (en équivalent CO2) en Suisse.
Émissions directes. Autres émissions = émissions sur la chaîne de production[69]

Ce bilan ne prend pas en compte l'énergie grise qui ici est notamment constituée de l'énergie nécessaire à l'exploitation et l'entretien des forêts, à la découpe des arbres et au transport du bois jusqu'aux lieux de combustion.

« Pourtant, cette prétendue neutralité n’est pas si évidente. En effet, les émissions de CO2 liées à l’exploitation de la forêt et au transport du bois ne sont pas négligeables. À titre d’exemple, Éloïse Simon, chargée de mission forêt à FNE indique que la centrale électrique de Mälarenergi de Västerås en Suède, la 2e plus grande biocentrale du monde, nécessite pour son approvisionnement près de 100 semi-remorques quotidiens, 4 trains hebdomadaires et une centaine de bateaux par an en provenance de la Russie. Par ailleurs le séchage des sciures pour produire des granulés peut représenter jusqu’à 24 % de l’énergie contenue dans le combustible. Or, ces coûts carbone indirects générés par l’exploitation, le séchage ou encore le transport du bois ne sont pour l’instant pas pris en compte dans les bilans CO2 du bois-énergie des pays signataires du protocole de Kyoto. En France, ils ne le sont pas non plus dans les projets retenus par la Commission de régulation de l'énergie (CRE), ce que regrettent un certain nombre d’interlocuteurs interrogés, notamment l’ONF. »[136].

La contribution de l’étape de combustion à l’effet de serre est liée aux émissions de méthane (CH4) et de protoxyde d’azote (N2O). Le méthane a un potentiel de réchauffement global (PRG) égal à 25 fois celui du CO2 sur une période de 100 ans (la durée de vie du dioxyde de carbone dans l'atmosphère est estimée à environ 100 ans). Le PRG du protoxyde d'azote est égal à 298 fois celui du CO2 sur une période de même durée. Cette contribution représente une part notable du bilan effet de serre du bois énergie[137].

La somme, en équivalent CO2, de ces différentes contributions constitue le bilan carbone du bois énergie. Ce bilan présente un net avantage par rapport à ceux des énergies classiques[137].

Comme agent énergétique, le bois produit 42 g éq. CO2 par kWh utile (produit chez l'usager)[138], contre plus de 400 pour le fioul[139] et 40 à 66 pour le nucléaire[140],[141]. De plus la filière bois dispose encore d'une marge importante d'amélioration (performance des techniques de coupe et débardage, diminution de l'usage des emballages plastiques, voire livraison en vrac, pour les granulés et le bois densifié).

Concernant la présence de carbone organique dans les sols la situation est plus complexe : la décomposition naturelle du bois est un processus alimentant une importante biomasse de détritivores et saprophytes[142] et aboutit in fine à la création d'humus[143] qui remplace le sol emporté par érosion. La combustion, a contrario, ne produit qu'une faible quantité de cendres qui sont essentiellement des sels minéraux inorganiques. En revanche, le débitage des arbres crée une importante quantité de divers déchets de bois (branchages, sciure, copeaux, écorce...) qui contribue à nourrir cette biomasse là où ils ne sont pas valorisés sous forme de plaquettes forestières[144].

Pollution : état des lieux et stratégies de réduction[modifier | modifier le code]

Le bois est une source d’énergie renouvelable sans incidence sur le climat. Mais par rapport aux installations de combustion alimentées au fioul ou au gaz, les appareils de chauffage au bois émettent beaucoup plus de polluants atmosphériques, notamment des particules fines cancérogènes. Les émissions de particules fines de tous les chauffages au bois sont plusieurs fois supérieures aux émissions dues aux chauffages au fioul et au gaz, bien que la contribution du bois à la production de chaleur soit en proportion bien plus faible. Les chauffages au bois sont de loin la plus grande source d'émissions de particules fines liées à la combustion. Pour les autres gaz de combustion tels que les oxydes d'azote (NOx), le monoxyde de carbone (CO) et les composés organiques volatils (COV), les chauffages au bois génèrent plus d'émissions par unité d'énergie produite que les installations de combustion fonctionnant aux énergies fossiles. Concernant la pollution aux particules fines, les COV notamment posent problème, car ils contiennent des composés hautement toxiques et se condensent en partie dans l'air, formant des particules fines supplémentaires.
[D'après le document « Sources de polluants atmosphériques: chauffages au bois » de l'Office fédéral suisse de l'environnement][60].

Les risques de pollution associés à l'utilisation du combustible bois sont liés d'abord à son caractère de combustible solide[145], en outre d'origine végétale[146]. Ces risques sont considérablement accrus si le combustible est utilisé d'une manière incorrecte.

La combustion de bois dans de mauvaises conditions peut être une source importante de pollution atmosphérique. Du bois insuffisamment sec, une combustion lente, l'utilisation de bois souillés (traités contre insectes ou champignons, peints, etc)[147] produisent des fumées constituées de particules de suie, de divers composés organiques volatils, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, de dioxines, de furanes, de monoxyde de carbone, d'acide cyanhydrique, de métaux lourds, etc. qui posent tous des problèmes importants de santé publique.

Impact sur la qualité de l’air[modifier | modifier le code]

Les problèmes se posent d’abord en zone d’habitat rapproché, la pollution générée ayant un impact négatif sur la qualité de l’air en particulier dans les environs immédiats de la source d’émission[148],[78].

Énergie-bois Suisse a réalisé une simulation pour visualiser la différence d’impact entre les appareils anciens et/ou ayant un mauvais rendement et des matériels performants. « Trois cas de figure sont illustrés par l’occupation au sol de la pollution de différents appareils en diluant les particules à la valeur limite de 50 μg/m3 sur une couche d’air de 500 mètres de haut. Sachant que les PM10 restent en suspension en moyenne pendant 10 jours, le calcul est effectué avec 10 jours d’émissions. Dans le cas d’un feu en forêt de 500 kg de bois humide à l’air libre, les émissions sont de 5000 m3 à une concentration de 5000 mg/m3 et polluent 100 ha. Dans le cas de 5 appareils de chauffage domestique à mauvais rendement, les émissions sont de 135 g/h et polluent 27 ha par appareil. Enfin dans le cas de cinq poêles à granulés avec des émissions de 0.67 g/h, la surface polluée est de 135 m2 par appareil »[149].

Si le problème se situe en premier lieu au voisinage des sources, « le vent peut transporter une partie des substances précurseurs et les particules émises sur plusieurs centaines de kilomètres »[150].

En milieu urbain[modifier | modifier le code]

Pour l’OMS, les particules dues à la combustion sont les plus dangereuses pour la santé. En zones urbanisées, sont concernées les émissions des véhicules diesel et du chauffage (combustibles solides)[1].

Une étude de l’INERIS, en partenariat avec des Associations agréées de la surveillance de la qualité de l'air (AASQA), a été réalisée dans quatre villes françaises de novembre 2006 à avril 2007. Les résultats obtenus « prouvent que la combustion du bois joue un rôle important sur la composition de la matière organique de l'aérosol atmosphérique et sur la pollution particulaire en milieu urbain »[151].

Les chauffages au bois émettent davantage de poussières fines et de certains autres polluants, que la circulation routière[152],[153].

En Suisse, selon l'institut Paul Scherrer, la combustion du bois contribue considérablement l'hiver à la pollution par les poussières fines dans les agglomérations (cf. Campagne de mesures du PSI).

Ces constats sont corroborés par un scientifique, contributeur au projet Carbosol, pour lequel « même dans les grandes villes, le bois est la source de pollution no 1 »[32].

Pour participer à la réduction de la pollution dans l'agglomération, la ville de Lausanne incite les habitants qui se chauffent au bois à équiper leur cheminée d'un filtre à particules[154].

En milieu rural[modifier | modifier le code]

En milieu rural, la combustion du bois peut conduire à des niveaux élevés de particules PM10 et de benzo[a]pyrène (ou B[a]P, un HAP très cancérigène) dans l’air extérieur[155].

Effets sur la santé[modifier | modifier le code]

De récentes études épidémiologiques ont souligné la similarité des effets sur la santé entre les fumées de combustion de biomasse (chauffage au bois, feux de végétaux) et les produits pétroliers (diesel), tant dans la nature que dans la fréquence des troubles engendrés (affection respiratoire, cancer du poumon...)[156]. Une étude scientifique en anglais analyse les effets sur la santé de la fumée de bois[157].

Du point de vue de la propreté de ses émissions, le bois est une forme d'énergie désavantagée par rapport aux autres combustibles, notamment en ce qui concerne les émissions de particules[158],[78], et les risques sanitaires qui en résultent sont plus importants[159]. La combustion de bois est principalement émettrice de particules très fines, de diamètre inférieur à 1 micromètre (PM1)[40],[92]. Les risques sanitaires sont liés à la taille et à la composition chimique des particules.

« La combustion du bois est principalement émettrice de très fines particules PM1. Les particules PM1 sont si petites qu’elles peuvent pénétrer loin dans le système respiratoire et générer des asthmes ou bronchites chroniques, voire intégrer le sang et le contaminer[160]. Les PM10 et PM2.5 contiennent des métaux lourds et des hydrocarbures cancérigènes, phénomène comparable au tabagisme passif[161],[34].

Le traitement des particules est un sujet qui mobilise actuellement toute la filière bois énergie[94].

La solution « Filtres à particules »[modifier | modifier le code]

Voir la section Filtres à particules - Nécessité.

« Bien que les énergies dites vertes soient une excellente solution parce qu’elles sont neutres dans le cycle du carbone, la biomasse engendre des problèmes d’émissions de particules [...] Ces émissions doivent être contrôlées par des moyens en aval de la combustion, derrière la chaudière ou le gazéificateur, qui retiennent ces particules [...] Et la préoccupation envers les problèmes de particules en suspension est de plus en plus grande. Le véritable problème provient des particules les plus fines, parfois nanométriques[162]. Leur taille est inférieure à un millième de millimètre [particules PM1]. Ces dernières sont très dangereuses pour la santé humaine. Elles sont capables d’entrer profondément dans les poumons. Et il est désormais démontré que leur présence est associée avec de nombreux cancers. Donc on a affaire à un problème majeur de santé publique. On doit donc s’en occuper. »[93].

Selon la Fondation québécoise en santé respiratoire (FQSR) :

« Il est bien sûr extrêmement important d'utiliser en tout temps du bois sec et propre et de bien contrôler la combustion. Toutefois, brûler du bois entraînera toujours des émissions de polluants comme des particules fines, pratiquement invisibles, mais qui peuvent pénétrer très profondément dans le système respiratoire. »[163].

Le principe de filtre à particules apporte une réponse au commentaire de la FQSR, ainsi que l'expose une vidéo suisse[86]. Après avoir rappelé les avantages du bois énergie, celle-ci évoque la question des particules fines dangereuses pour la santé émises par sa combustion, puis des solutions à ce problème pour les installations domestiques :

  • la « bonne méthode d'allumage du feu, avec un bois de forêt bien sec » et « une installation de chauffage dont la combustion est optimale » permettent « une certaine réduction des émissions de particules » ;
  • pour « capter les poussières restantes », un « filtre électrostatique à particules fines » équipe l’installation ; il permet de réduire « pratiquement complètement » les émissions de particules fines de la cheminée ;
  • des détails supplémentaires sont disponibles dans la section Principe d'un électrofiltre pour appareils domestiques.

Développement du bois énergie[modifier | modifier le code]

Dans différents pays, le développement du bois-énergie, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, fait craindre une aggravation de la pollution atmosphérique, notamment par les particules fines ; les problèmes de pollution atmosphérique générée par le bois énergie concernent avant tout le chauffage au bois résidentiel[164],[52].

« L'émission de poussières fines PM10 produites par la combustion du bois dans les poêles et cheminées domestiques est l'un des problèmes les plus sensibles en Italie et dans les pays européens, en particulier dans les pays germanophones. L'Allemagne, la Suisse et l'Autriche évoluent dans ce sens avec l'installation d'appareils à haut rendement et basses émissions de CO et de poussières totales ainsi qu'avec l'application d'un entretien correct des appareils existants. »[165].

En France, Airparif, par exemple, estime qu'il est nécessaire de prendre très sérieusement en compte la pollution particulaire générée par le chauffage au bois :

« Le chauffage au bois étant préconisé dans la lutte contre le changement climatique, une prise en compte de cette source de particules semble primordiale pour que son développement ne vienne pas à terme compromettre les efforts de diminution de la pollution atmosphérique entrepris par ailleurs[166]. ».

Les technologies évoluent et les appareils sont de moins en moins émetteurs de polluants. À titre d’exemple, en France, un appareil Flamme Verte 5 étoiles, installé « dans les règles de l’art » et bien utilisé[167], présente la garantie d’émettre moins de 80 mg/Nm3 [57] de poussières totales (TSP). Des progrès sont encore possibles. « Certains modèles, encore en développement, ne dépasseront pas les 20 mg/m3 »[168]. C’est par exemple le cas d’une chaudière automatisée autrichienne présentée en avant-première au salon Bois Énergie 2014 (France) et « répondant déjà aux futures réglementations et normes les plus sévères », notamment en termes d’émissions de poussières et de monoxyde de carbone. Ses émissions de poussières sont inférieures à 20 mg/Nm3 (à 11% d’O2) à puissance nominale[169]. Cette nouvelle norme entre en vigueur à partir du 1er janvier 2015 en Allemagne et à Paris.

Europe[modifier | modifier le code]

Le programme européen Carbosol (2001-2005)[modifier | modifier le code]

Ce programme scientifique[156] rassemblait des chercheurs de différentes nationalités et avait pour objectif notamment de définir les parts respectives des combustibles fossiles (transport, industrie, chauffage au fioul et au gaz) et de la biomasse (chauffage au bois, feux de végétaux) à la pollution par les particules carbonées qui sont reconnues les plus dangereuses pour la santé. Les résultats de l'étude ont été publiés à la mi-décembre 2007 : la combustion de biomasse (feux de cheminée, feux agricoles et feux de jardins) est responsable de 50 à 70 % de la pollution carbonée hivernale en Europe.

« Comment lutter efficacement contre la pollution particulaire carbonée ? - Si de nombreux et coûteux efforts ont été faits et se poursuivent pour limiter la pollution particulaire carbonée, ces nouvelles études suggèrent que la manière la plus efficace de limiter cette pollution à l'échelle continentale, notamment en hiver, consisterait à s'attaquer principalement à la combustion de biomasse, par des évolutions technologiques et une réglementation sévère limitant ses modes d'utilisation [...] De nombreux États ont d'ailleurs interdit depuis longtemps les feux de cheminées ouvertes, les feux agricoles et ceux de jardins. »
Pollution atmosphérique transfrontière à longue distance[modifier | modifier le code]
  • Transport de particules

Selon l'OMS, le transport de particules à longue distance contribue significativement à l'exposition des populations et aux effets sur la santé. Dans l'Europe des quinze, la combustion du bois dans les petits appareils domestiques, poêles, cuisinières, etc. (« combustion of wood in domestic stoves »), deviendrait, à l'horizon 2020, la principale source de particules fines PM2.5[170].

  • Impact sur l'environnement des émissions de noir de carbone

Un rapport publié en décembre 2010 par le Groupe d’experts du noir de carbone avec le concours des participants et observateurs de la Convention sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance, évalue, dans la CEE, les informations disponibles sur ce polluant et envisage les possibilités de réduction des émissions qui auraient un effet bénéfique notamment sur l’environnement et la santé[171].

Le noir de carbone produit par la combustion incomplète de divers combustibles (comme le carburant diesel, le charbon et la biomasse) est un aérosol carboné qui, outre ses incidences négatives sur la santé, absorbe fortement la lumière solaire et contribue au réchauffement de l'atmosphère ; son dépôt aggrave la fonte de la neige et de la glace.
Plus que d’autres régions, l’Arctique et les régions alpines pourraient tirer avantage de la réduction des émissions de noir de carbone.

S’il est prévu une forte diminution des émissions du secteur des transports (en particulier routier)[172], en revanche la combustion domestique (tous combustibles confondus) est et demeure à l’avenir un des grands secteurs émetteurs de noir de carbone. D'ici à 2020, les petits appareils de chauffage domestique produiront à peu près la moitié des émissions totales de noir de carbone.

Le développement de la biomasse énergie, comme mesure de protection du climat, risque d’accentuer cette tendance (voir § 25 page 10 et § 43 page 15). L’utilisation de poêles et chaudières modernes à granulés de bois, par exemple, pourrait sensiblement réduire les émissions de noir de carbone dues à la combustion de la biomasse (§ 44 p. 15)[173].

Concernant la combustion de biomasse non valorisée en énergie, une interdiction effective de la combustion à l’air libre pourrait compter pour environ 10 % dans le potentiel total de réduction des émissions de noir de carbone. Par ailleurs, les brûlis sont souvent à l’origine des feux de forêt qui sont à leur tour une source d’émissions importante (voir § 48 page 16).

Suisse[modifier | modifier le code]

La technologie des filtres à particules est particulièrement développée dans ce pays, avec une application à tous les types d’équipements (véhicules routiers, engins de chantiers, installations de chauffage…) et à toutes les puissances.
La Suisse a été le premier pays à introduire des valeurs limites d’émissions de poussières pour les nouvelles installations de chauffage au bois mises sur le marché. Aujourd’hui, des norme et standard techniques[165] encore plus sévères existent en Allemagne (DIN+), ce qui amène à penser que la Suisse va encore renforcer ses prescriptions.
Source : Conseil régional d'Île-de-France (2011)[174]

Un certain nombre de documents issus des Offices fédéraux de l'environnement (OFEV) et de l'énergie (OFEN) expriment la préoccupation de la Confédération.

État des lieux[modifier | modifier le code]

En 2006, un document des OFEN et OFEV[175] présentait un état des lieux complet sur le chauffage au bois.

Ce document consacrait une page aux avantages du bois-énergie et pratiquement cinq pages à ses inconvénients et aux façons d'y remédier pour assurer un développement durable de ce combustible.

Concernant la part de la combustion de biomasse dans les émissions de particules fines en Suisse :

« Les chauffages au bois représentent 18 % des particules émises par la combustion, et la combustion en plein air 16 %. Les chauffages au bois et la combustion à l’air libre contribuent au total presque autant à l’émission de poussières fines que les moteurs diesel, qui sont responsables de 39 % des particules de combustion. » (p. 2)

Dans le résumé de la page 6, on peut noter :

  • Les émissions excessives de particules fines concernent, à des degrés divers, l'ensemble des appareils actuels : « Les chauffages au bois provoquent aujourd’hui des émissions de poussières fines en quantité disproportionnée, qu’il s’agisse des petits chauffages ou des installations automatiques de taille beaucoup plus importante ».
  • Le document préconise de mettre en œuvre d'une manière simultanée, et plus rigoureuse qu'auparavant, tous les moyens visant à réduire les émissions de particules des chauffages au bois.
  • Le dernier paragraphe indique la nécessité de filtrer les rejets (cf. aussi page 4).
Certaines autorités locales ont mis au point des systèmes de subventions pour atténuer le surcoût du filtre à particules lors de son achat. C'est le cas par exemple de la ville de Lausanne[154].

Situation actuelle

Au cours des dernières années, les installations de chauffage au bois, du petit poêle suédois à la grande chaudière de chauffage à distance, ont fait des progrès techniques pour améliorer leur système de combustion et émettre moins de polluants, notamment grâce à des filtres à particules. Cependant, ils restent malvenus (ou interdits) dans les centres urbains où la qualité de l'air est déjà dégradée par le trafic motorisé. De leur côté, la plupart des 650 000 chauffages qui ont plus de dix ans, encore en service en Suisse, brûlent trop imparfaitement leur combustible pour que l'ajout de filtres puisse réduire suffisamment leurs émissions polluantes. (Source : Le chauffage au bois, sur un site des services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement[176]).

Remplacement du mazout par le bois : une mesure prématurée[modifier | modifier le code]

Un autre document de l'OFEV précise que les mesures ayant pour objectif la lutte contre l'effet de serre, mais aussi la protection de l'air, ne peuvent inclure « le remplacement de l’huile de chauffage par du bois tant que les émissions polluantes des chauffages au bois ne seront pas ramenées au niveau de celles des chauffages à mazout »[177].

Modifications de l'OPair[modifier | modifier le code]

En 2006, la Suisse a modifié son ordonnance sur la pollution de l'air (OPair) afin de mettre en œuvre plusieurs mesures du plan d'action qui « vise à diminuer à chaque source les émissions de poussières, de poussières fines, et de suies de diesel et de bois ». Ces mesures visent entre autres les chauffages au bois d'une puissance supérieure à 70 kW, la plupart à chargement automatique, qui « même bien exploités [...] émettent au moins 300 fois plus de poussières fines qu'un chauffage similaire alimenté à l'huile ou au gaz »[178].

Campagne de mesures du PSI[modifier | modifier le code]

Les concentrations nocives de poussières dans les agglomérations sont mesurées régulièrement, surtout en hiver[179].

« Toutes les particules de poussière ne sont pas également dangereuses : les particules de suie émises directement par les moteurs diesel et les chaudières à bois ne nuisent pas qu’aux poumons mais sont aussi cancérigènes et doivent être éliminées autant que possible ».

Des mesures ont été effectuées par l'Institut Paul Scherrer (PSI), utilisant notamment la spectrométrie de masse, et le carbone 14 qui permet d'identifier dans les poussières fines des sources de carbone fossiles et non-fossiles. La combinaison de ces deux méthodes permet une caractérisation complète des particules d’un diamètre inférieur à 1 micromètre (PM1).

Les résultats, combinés avec les données des émissions communiquées par l’OFEV, permettent d'estimer la contribution de chaque source à la charge totale de poussières fines : la combustion du bois (chauffages à bois et feux ouverts) contribue « considérablement » aux émissions de particules fines.

Les solutions existantes ou envisagées pour réduire les émissions des chauffages à bois sont :

  • des filtres efficaces pour grandes chaudières, filtres relativement bon marché, qui permettent déjà aujourd’hui de brûler le bois presque sans poussières fines ; une alternative serait la gazéification (cf. supra : Un gaz naturel de synthèse (GNS) issu du bois) ;
  • des filtres pour les petites chaudières, mais leur efficacité doit encore être améliorée ;
  • une meilleure isolation thermique des immeubles réduit les besoins de chauffage et donc les substances précurseurs des poussières fines.

Allemagne[modifier | modifier le code]

L’Agence Fédérale de l’Environnement, notant que les émissions de particules fines issues des installations de combustion du bois étaient en constante progression depuis 1995[180], a publié en 2007 un guide à l’attention des utilisateurs du chauffage au bois. Le communiqué de presse accompagnant ce guide rappelle que le bois est un combustible neutre vis-à-vis du climat mais que sa combustion dans des conditions non optimales ou l’utilisation de combustibles non appropriés peut entraîner une pollution de l’air, à travers notamment les particules et les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Les principales recommandations sont les suivantes[181],[182] :

– se débarrasser des vieux foyers ;
– choisir un combustible adapté et de bonne qualité (propre et sec) ;
– s’assurer que le fonctionnement des appareils de chauffage est optimal, notamment en suivant les conseils de l’installateur ;
– faire régulièrement l’entretien de son installation, au minimum avant chaque période de chauffe.
Des limites d’émission de plus en plus sévères[modifier | modifier le code]
  • Source : « Les normes »[165].

La principale mesure réglementant les émissions des appareils thermiques dans l'atmosphère est la BImSchV (de) : loi allemande, dont les dernières modifications sont entrées en vigueur le 22 mars 2010, et qui régit les prestations et les émissions dans l'atmosphère des appareils thermiques à combustibles solides de petites et moyennes dimensions. Cette loi contribue considérablement à réduire les émissions de particules : elle fournit des indications pour la construction de nouveaux appareils et réglemente la réhabilitation des foyers existants.

La principale nouveauté, introduite par la récente modification du BImSchV concerne les appareils à la puissance nominale moyenne-réduite. L'introduction de cette nouvelle disposition s'effectuera en deux temps :

1re phase : du 22 mars 2010 au 31 décembre 2014

2e phase : à partir du 1er janvier 2015

1re PHASE
Du 22.03.2010 au 31.12.2014
Unité de mesure[57] Puissance thermique nominale

≥ 4 ≤ 500 kW

Puissance thermique nominale

> 500 kW

Poussières totales (TSP)

Bois, plaquette forestière, branchages, pommes de pin


Granulé DINplus 51731-HP, briquettes DIN 51731



mg/Nm3


mg/Nm3


100


60


100


60
Monoxyde de carbone (CO)

Bois, plaquette forestière, branchages, pommes de pin


Granulé DINplus 51731-HP, briquettes DIN 51731



mg/Nm3


mg/Nm3


1 000


800


500


500
2e PHASE
01.01.2015
Unité de mesure Puissance thermique nominale

≥ 4 kW

Poussières totales (TSP) mg/Nm3 20
Monoxyde de carbone (CO) mg/Nm3 400
  • Source : « HKI - Industrieverband Haus-, Heiz- und Küchentechnik »[183]

Les limites d'émissions pour les appareils de puissance thermique nominale inférieure à 4 kW restent celles établies avant la récente modification du BImSchV.

En vigueur à partir du 22 mars 2010
Type d'appareil CO (mg/m3) Poussières (mg/m3)
Poêle à granulés avec réservoir d’eau 400 30
Poêle à granulés sans réservoir d’eau 400 50
Poêles à accumulation - Inserts 2 000 75
Poêles avec chauffage à plat 2 000 75
Poêles avec chauffage par remplissage 2 500 75
Cuisinières domestiques à combustibles solides 3 000 75
Cuisinières domestiques pour chauffage central 3 500 75
En vigueur à partir du 1er janvier 2015
Type d'appareil CO (mg/m3) Poussières (mg/m3)
Poêle à granulés avec réservoir d’eau 250 20
Poêle à granulés sans réservoir d’eau 250 30
Autres poêles - Inserts 1 250 40
Cuisinières domestiques 1 500 40
Mises aux normes de petits chauffages au bois[modifier | modifier le code]

L'amendement de la BImSchV prévoit en outre que les chauffages au bois de moins de 70 kW ne respectant pas les valeurs limites d’émissions de poussières devront être équipés de « séparateurs de poussières » (filtres à particules) ou remplacés[81].

Canada[modifier | modifier le code]

Depuis plusieurs années, des campagnes d'information ont été lancées par les instances gouvernementales pour le remplacement des appareils par des appareils plus performants (certifiés EPA), l’encouragement à ne pas utiliser ce mode de chauffage comme mode de chauffage principal ou en cas d’épisodes de pollution. Des campagnes d’échantillonnage réalisées à Montréal depuis 1999 ont en effet montré l’influence du chauffage au bois sur les niveaux de particules, d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et de composés organiques volatils (COV), notamment en soirée et le week-end[181].

Québec[modifier | modifier le code]

Depuis le 29 avril 2009, sauf exceptions, la ville de Montréal a interdit l'installation de nouveaux appareils ou foyers à combustibles solides ; seule l'installation d'appareils à granulés homologués est autorisée[184],[185].

Ontario[modifier | modifier le code]

La province de l'Ontario a réalisé et diffusé une plaquette invitant les particuliers à ne pas s'équiper de chaudière à bois ou, s'ils en avaient une, à bien maîtriser la combustion[180].

Le point de vue de Greenpeace[modifier | modifier le code]

Selon Greenpeace Canada, brûler des arbres à des fins énergétiques menace le climat, les forêts et la population.

  • Les fausses allégations de carboneutralité cachent des impacts climatiques majeurs
Outre les problèmes de déforestation consécutifs à l’utilisation industrielle des forêts naturelles pour la production d’énergie, la combustion des arbres (que ce soit pour l’électricité, le chauffage ou les biocarburants) n’est pas carboneutre. « La science la plus récente montre que brûler des arbres contribue aux changements climatiques pendant des décennies, voir des siècles, jusqu’à ce que les arbres en régénération soient parvenus à maturité ».
Comparées aux centrales au charbon, « pour produire la même quantité d’énergie, les centrales électriques à la biomasse forestière en Amérique du Nord émettent jusqu’à 150 % de plus de CO2, 400 % de plus de monoxyde de carbone irritant pour les poumons, et 200 % de plus de particules fines qui causent l’asthme ».
« Brûler de la biomasse en provenance de la forêt boréale est pire pour le climat dû à la lenteur de la régénération forestière et de la fragilité des réservoirs de carbone existants ».
  • Brûler la biomasse : menace pour la qualité de l’air et la santé
L’ONG réfute l’allégation « La biomasse est une source d’énergie propre ». Au contraire, « La combustion de biomasse, loin d’être propre, émet des quantités importantes de polluants toxiques comme le monoxyde de carbone, les particules fines et le plomb ».
« La American Lung Association demande de façon pressante que la législation ne fasse pas la promotion de la combustion de biomasse. Brûler de la biomasse pourrait provoquer des augmentations significatives d’oxydes d'azote, de particules fines et de dioxyde de soufre et avoir de graves impacts sur la santé des enfants, des adultes plus âgés et des personnes atteintes de maladies pulmonaires ».
Concernant le chauffage en particulier, l’ONG propose la solution suivante : « S’assurer que seuls les granules de bois de rejets industriels soient utilisés pour le chauffage et mettre en vigueur le Washington Fireplace Standard pour toutes les installations de chauffage résidentiel. Cette norme, plus sévère que les standards de l’EPA, limite les émissions de particules fines ».
Source : De biomasse… à biomascarade[186]

France métropolitaine[modifier | modifier le code]

État des lieux[modifier | modifier le code]

La combustion du bois émet plus de fines particules (notamment les PM1, de taille inférieure à 1 micromètre), et certains autres polluants, que l'ensemble des véhicules Diesel.

La réduction de ces émissions devient un véritable enjeu de santé publique, ainsi que le confirment les données officielles suivantes :

  • Émissions dans l'atmosphère comparées de quelques combustibles et du transport routier pour l'année 2012 en France métropolitaine, en % des émissions totales (selon les estimations du CITEPA qui assure, pour le compte du ministère de l'Écologie, la réalisation technique des inventaires de la pollution atmosphérique) :
Émissions nationales de quelques polluants atmosphériques (% en masse) pour l'année 2012
(source CITEPA / format SECTEN – avril 2014)
[187]
Participation à la
consommation d'énergie finale
SO2 NOx CO PM2,5 PM1,0 HAP[188] PCDD/F COVNM
Bois énergie 5,9 %[189] 1,68 3,68 38,3 45,2 60,8 73,1 19,8 21*
Fioul domestique non disponible 9,90 4,90 0,56 1,65 2,28 0,56 0,25 non disponible
Charbon 3,4 % 37,4 4,09 2,78 2,26 2,20 0,00 2,84 non disponible
Gaz naturel et GNV 21 % 1,46 8,38 1,22 0,72 0,99 0,02 0,86 non disponible
Transport routier 26 %[190] 0,34 53,5 12,9 17,1 16,8 17,0 1,48 10,0
*Émissions de COVNM des installations fixes de combustion de biomasse dans le secteur résidentiel. La biomasse est principalement consommée en France dans les inserts et les poêles. Dans le même secteur, la combustion d’énergie fossile dans les installations fixes est un contributeur mineur (0,9%). Dans les autres secteurs, les installations fixes de combustion de biomasse contribuent à hauteur de 0,2 % et celles d'énergie fossile à hauteur de 0,7 %[191]
Concernant le chauffage, les émissions proviennent « de la combustion du bois majoritairement domestique ainsi que, dans une moindre mesure, du charbon et du fioul » (format SECTEN, p. 87) ;
  • PM1,0 : particules d'un diamètre inférieur à 1,0 µm, appelées « particules très fines », les plus dangereuses pour la santé[92].
Les émissions « sont engendrées majoritairement par le résidentiel/tertiaire (62% des émissions de la France métropolitaine en 2012) du fait principalement de la combustion du bois et, dans une moindre mesure, du charbon et du fioul » (format SECTEN, p. 89) ;
« Les HAP se forment dans des proportions relativement importantes lors de la combustion et tout particulièrement celle de la biomasse qui s’effectue souvent dans des conditions moins bien maîtrisées (par exemple en foyer ouvert) dans le secteur résidentiel » (format SECTEN, p. 75) ;
« Le principal secteur émetteur de benzène est le résidentiel/tertiaire avec plus de la moitié des émissions totales en France en 2012 (53,2 %) en particulier du fait de la combustion du bois, suivi du transport routier avec 14,9 %. »
(cf. p. 252, dans la section « Spéciation des COVNM (dont benzène) » du format SECTEN).

Comme en Suisse, on observe une forte disproportion entre l'importance relativement secondaire du combustible bois sur le marché de l'énergie (il représente environ 6 % de la consommation d'énergie finale en France métropolitaine) et sa contribution très importante aux émissions de certains polluants majeurs ; cette disproportion est le fait notamment du chauffage au bois dans le secteur domestique (il représente 70 % de la consommation de bois-énergie en 2011[193]), de surcroît seul secteur non contrôlé[92].

Émissions de particules fines PM2,5 (% en masse) de combustibles utilisés dans le secteur chauffage résidentiel
Contribution à la consommation énergétique
dans ce secteur
PM2,5
Bois 5 % 84 %
Fioul 13 % 13 %
Gaz naturel 80 % < 3 %

Source : Airparif (2011)[166]

Depuis 1990, on note globalement une amélioration sensible, mais encore insuffisante. Le renouvellement des appareils se fait encore assez lentement, les vieux appareils à faible rendement et forte pollution (cheminées à foyer ouvert, ou cheminées ouvertes, qu'elles soient anciennes ou de conception moderne d'ailleurs[14],[27], mais aussi foyers fermés, inserts et poêles anciens)[31] sont encore très présents ; ces appareils vétustes influencent fortement les résultats du tableau.
À ceci s'ajoutent certaines pratiques défavorables à une bonne combustion (notamment l'utilisation de bois trop vert ou trop humide et la pratique du feu continu à allure réduite) ; les émissions polluantes d'un appareil performant lui-même peuvent être excessives s'il n'est pas utilisé correctement (cf. la section « Combustion incomplète »).

Autre problème, 85 % des chaufferies bois industrielles, dont la puissance thermique est inférieure à 2 MW, échappent à la réglementation sur les installations classées[136] (détails dans la section chaufferies collectives et industrielles).

Comparaison des facteurs d’émission du chauffage au bois[194] avec ceux du chauffage au fioul domestique,
au gaz naturel et au charbon - année 2005 (ministère de l’Écologie – synthèse 2009)[113]
Rendement SO2 NOx COVNM CO PM10 PM2,5 PM1,0 HAP[188] Dioxine
Bois 48 % 42 126 1996 11190 863 844 836 125 mg/GJ 144 ng/GJ (ITEQ)
Fioul domestique 83 % 114 60 3,6 48 18 18 15 841 µg/GJ 0
Gaz naturel 86 % 0,6 58 2,9 29 0 0 0 0 0
Houille 69 % 876 72 22 721 216 214 212 2,3 µg/GJ 555 ng/GJ (ITEQ)
Les facteurs d’émission des appareils sont exprimés en g/GJ (masse de polluant émise par unité d’énergie sortante (gigajoule (GJ)), excepté pour les HAP et la dioxine (ITEQ = International Toxic Equivalent Quantity).

À la différence du tableau précédent, qui compare les émissions d'appareils de chauffage avec celles de l'ensemble du parc des appareils de chauffage au bois (anciens et actuels), le tableau suivant présente un comparatif d'émissions d'appareils de chauffage tous actuels :

Émissions spécifiques en énergie sortante (GJ sortant) d'appareils de chauffage domestique
Rendement (%) PM10 (g/GJ) HAP (mg/GJ) COVNM (g/GJ) Benzène (g/GJ)
Bois (poêle actuel)
60
411,7 1003,3 666,7 100,00
Bois (chaudière actuelle)
70
135,7 78,6 428,6 64,3
FOD (chaudière)
83
14,6 1,2 3,6 0,2
Gaz (chaudière)
86
0,0 0,0 2,9 0,3
Charbon (chaudière)
70
101,4 0,0 21,4 0,9

Extrait du document Impact sur la qualité de l'air des émissions dues à la combustion du bois (MEDD, 2006)[1].

Le Plan Particules[modifier | modifier le code]

Dans le secteur domestique, une réduction plus significative des émissions polluantes du chauffage au bois nécessite une accélération du renouvellement du parc et la poursuite de l'amélioration des appareils.

Ces objectifs sont inclus dans le Plan Particules (lequel est intégré dans le deuxième Plan National Santé Environnement[195]) et sont en cours de réalisation : un crédit d'impôt offrant un taux préférentiel pour le renouvellement d'appareils anciens a été mis en place en 2010, et l'évolution du label Flamme verte vers une réduction des émissions de poussières sera effective au 1er janvier 2011 (cf. liens externes : communiqué de presse de l'ADEME). En 2006, l'« insuffisance » des actions « flamme verte, crédit d'impôt » était signalée dans la conclusion d'un rapport du ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie[1].

D'autres mesures, dont le développement de technologies de filtration des émissions (électrofiltres) sont également évoquées, des technologies « par ailleurs déjà utilisées dans d’autres pays en Europe » (page 11 du plan).

Pour atteindre leur pleine efficacité, ces mesures doivent s'accompagner d'une information touchant l'ensemble de la population :

« Les particules émises par le secteur domestique proviennent très majoritairement des équipements de combustion du bois[196]. [...] Le chauffage au bois, parce qu’il se rapproche d’une pratique « naturelle et ancienne », porte une image de pratique propre, ce qui se justifie pour le bilan de CO2, mais pas pour les particules, ni les composés organique volatils (COV), ni[197] les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Une communication plus complète devra donc être développée avec pour cible l’ensemble des citoyens car les émissions du secteur domestique sont majeures. » (page 9 du plan).

La recommandation précédente fait écho à cette mise en garde du président du Conseil national de l'air dans un rapport adressé en 2007 au Premier ministre : « Mais la combustion du bois pollue [... ] Cette réalité est aujourd'hui méconnue voire occultée en France »[180].

Le projet « Mise en œuvre locale du plan particules » du Ministère de l’écologie envisage différentes actions au niveau local dans le secteur domestique. Par exemple, dans les zones « sensibles » pour la qualité de l'air et/ou les zones couvertes par un PPA, envisager une réglementation voire une interdiction du chauffage au bois, l’interdiction de la combustion du bois en foyer ouvert et l'obligation d'installer un électrofiltre dans les nouvelles constructions équipées d’un appareil de chauffage au bois, comme dans les constructions existantes, en prévoyant le cas échéant un accompagnement financier local.
Dans les bâtiments, la préférence doit être donnée aux réseaux de chaleur ou aux installations collectives de combustion du bois.
Concernant la communication sur les risques liés à une mauvaise combustion de la biomasse, le projet propose une modification du document fourni par l’ADEME : « À partir du document sur la combustion du bois de l’ADEME : faire un document plus court et davantage orienté sur la qualité de l'air. »[198].

Les mesures visant la réduction des émissions polluantes du bois énergie dans tous les secteurs l'utilisant (domestique, industriel, collectif et tertiaire)[193] s'avèrent nécessaires pour assurer un développement durable de ce combustible. Voir notamment le § 4 page 15.

Voici un extrait de la conclusion d'une étude du CSTB sur la filière bois-énergie : « L’importance de certains aspects tels que la qualité de l’air ou les risques sanitaires ne doit pas être sous-estimée sous peine de compromettre le bon développement de la filière »[26].

Évolution du label Flamme Verte[modifier | modifier le code]

Sources : Communiqué de presse de l’ADEME (2010) et le dossier « Chauffage au bois labellisé Flamme Verte » (2011)[167].

Depuis le 1er janvier 2011, le classement Flamme Verte de performance environnementale des appareils individuels de chauffage au bois domestique prend en compte les émissions de poussières (TSP). Ce critère intègre désormais la classe 5 étoiles.
À compter du 1er janvier 2012, seuls les appareils affichant 4 ou 5 étoiles seront labellisés Flamme Verte.
À compter du 1er janvier 2015, le label Flamme Verte ne sera plus accordé qu’aux seuls appareils dotés de 5 étoiles.

Évolution des limites d’émissions de poussières[modifier | modifier le code]
Valeurs d’émissions de particules selon le type d’appareils
Type d'équipements Volume d’émission de particules en mg/Nm3[57]
(fourchettes)
Cheminée ouverte 1 500 - 5 000
Foyer fermé ancien
(fabriqué avant l’an 2000)
500
Appareil Flamme Verte 4 étoiles 80 - 125
Appareil Flamme Verte 5 étoiles 40 - 80

Concernant la combustion individuelle du bois dans les zones « sensibles » pour la qualité de l’air, définies par les SRCAE, et/ou les PPA (Plans de protection de l'atmosphère), le projet « Mise en œuvre locale du plan particules » évoqué plus haut[198], prévoit « pour les installations neuves, voire les reventes immobilières », l’obligation « d’avoir le label Flamme Verte 5 étoiles, voire d’être équipées d'un électrofiltre. ».

Des valeurs limites encore plus basses à Paris[modifier | modifier le code]

Toujours à compter du 1er janvier 2015, l’utilisation de biomasse comme combustible dans des appareils de combustion est interdite à Paris (voir la section Plan de protection de l'atmosphère), sauf dérogation (article 31 de l'arrêté inter-préfectoral) :

  • dans des installations de combustion d'une puissance thermique nominale inférieure ou égale à 100 kW utilisées dans l'artisanat, lorsque cette combustion est liée au respect de certaines qualités de production ;
  • dans des appareils très faiblement émetteurs de particules (émissions de poussières inférieures à 30 mg/Nm3 à 6 % d’O2[199], soit 20 mg/Nm3 à 11 % d’O2, article 29 de l'arrêté). Ces valeurs limites, plus basses que pour les appareils Flamme Verte 5 étoiles, sont comparables à celles qui entrent en vigueur à la même date en Allemagne, non seulement dans certaines zones sensibles pour la qualité de l'air, mais dans l'ensemble du pays.
Plan de protection de l'atmosphère[modifier | modifier le code]

Par arrêté inter-préfectoral pris en mars 2013 dans le cadre d'un Plan de protection de l'atmosphère[200], la combustion du bois est totalement interdite dans la commune de Paris et la combustion par foyer ouvert est interdite dans les communes d'une zone déclarée « sensible » de la région Île-de-France, à partir du 1er janvier 2015[199]. Des mesures semblables sont prévues en région Rhône-Alpes[199].

Détails concernant l'Île-de-France

Dans les grandes villes, les feux de bois peuvent rapidement contribuer au dépassement de certaines limites réglementaires de pollution de l'air, dont en microparticules, HAP et suies. Selon la Direction régionale et interdépartementale de l'environnement et de l'énergie d'Île-de-France (DRIEE IF) ils comptent pour 23 % des émissions de ces particules en Île-de-France, c'est-à-dire autant que l'échappement des véhicules routiers. Les microparticules sont estimées être responsables d'une diminution de 6 mois de l'espérance de vie[199].

En 2014, le feu "d'agrément" reste autorisé (en insert, poêle ou cheminée) et à certaines conditions (article 31) mais il sera interdit de faire du feu de bois à Paris dès 2015 par arrêté préfectoral[200], sauf pour certains boulangers ou pizzerias dans des dispositifs très faiblement émetteurs de poussières[201]. De même pour les foyers ouverts à l'intérieur de la « zone sensible pour la qualité de l'air »[202] hors de Paris pour 435 des communes de l'Île-de-France. Le chauffage bois en chaudières agréées restera autorisé de même que via des poêles ou foyers fermés (type insert dont les rendements peuvent atteindre 75 %, mais qui doivent être bien entretenus, dont par ramonage annuel). À partir de 2015, « Tout nouvel appareil individuel de combustion du bois installé doit être performant ».

Royaume-Uni[modifier | modifier le code]

La législation définit des « zones de contrôle des fumées » restreignant les types de combustibles autorisés. Par exemple dans le District royal de Kensington et Chelsea près de Londres, le feu de bois est interdit[203].

Pays en développement[modifier | modifier le code]

Impacts sur la santé de l’utilisation domestique de combustibles solides[modifier | modifier le code]

Sources : FAO[204] et OMS/PNUD[205]

Dans les familles pauvres des pays en développement, le bois, le charbon de bois et d’autres combustibles solides (résidus agricoles et charbon principalement) sont souvent brûlés dans des feux ouverts ou des fourneaux inefficaces. À la suite de la combustion incomplète, se dégagent dans l’environnement domestique de petites particules et d’autres éléments reconnus comme étant nuisibles pour la santé humaine.

L’utilisation d’1 kg de bois par heure dans une cuisine de 40 m3 dégage notamment les polluants suivants[205]:
Polluant Émission (mg/m3) Norme permissible (mg/m3)
Monoxyde de carbone 150 10
Particules 3,3 0,1
Benzène 0,8 0,002
1,3-Butadiène 0,15 0,000 3
Formaldéhyde 0,7 0,1

Comme il est prévu que l’emploi de combustible solide restera à des niveaux élevés dans les foyers, les efforts accomplis pour améliorer la qualité de l’air de ces derniers se concentrent sur deux axes :

De nombreuses familles dans les pays en développement utilisent des fourneaux à bois dépourvus de cheminées ou de hottes performantes pour évacuer la fumée. Toutefois, même les fourneaux dotés de cheminées efficaces n’éliminent pas entièrement la pollution intérieure, en raison des fuites importantes qui se manifestent souvent, déterminant le retour dans la maison d’une partie de la fumée évacuée. L’exposition est la plus élevée parmi les femmes pauvres et les enfants en bas âge dans les pays en développement, en milieu rural comme en milieu urbain, car ces groupes sont le plus souvent présents au moment de la cuisson.

Plusieurs effets sur la santé ont été observés à maintes reprises auprès des ménages qui utilisent des biocombustibles, lesquels, dans la majorité des cas, comprennent du bois ou consistent entièrement en bois. On constate notamment les effets suivants :

  • des infections aiguës des voies respiratoires inférieures (pneumonie) chez les enfants en bas âge, principal responsable de la mortalité infantile mondiale et maladie causant la plus grande perte d’années de vie du monde ;
  • une maladie respiratoire obstructive chronique, comme la bronchite chronique et l’emphysème, chez les femmes adultes qui ont cuisiné de nombreuses années sur des fourneaux à combustible solide sans ventilation.

L’emploi de combustibles solides pourrait être la cause de 800 000 à 2,4 millions de morts prématurées chaque année.

En 2006, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) a passé en revue les preuves au niveau mondial et classé la fumée dégagée par le biocombustible domestique comme agent cancérogène humain probable, tandis que la fumée du charbon était répertoriée comme agent cancérogène humain prouvé.

Au vu de ce qu’ont montré les études sur la pollution atmosphérique extérieure et le tabagisme actif et passif, on peut s’attendre aussi à ce que des maladies cardiaques soient dues à la fumée de la biomasse brûlée dans la maison, mais aucune étude ne paraît avoir été réalisée sur les ménages des pays en développement. De même, on pourrait aussi s’attendre à des cas d’asthme, possibilité actuellement en cours d’examen.

Les fourneaux améliorés[modifier | modifier le code]

Source : FAO[204]

Les combustibles de remplacement, comme le gaz de pétrole liquéfié (GPL), sont plus faciles à utiliser, produisent moins d’émissions et causent moins d’exposition aux polluants. Cependant, ils coûtent cher, ne sont pas accessibles partout et sont inconnus dans certaines cultures ; ils pourraient en outre être inapplicables dans les pays en développement, notamment dans les zones rurales pauvres.

L’utilisation domestique du bois dans des dispositifs qui ne brûlent pas complètement le combustible est incompatible avec une stratégie à long terme de développement durable. Les méthodes de cuisson et de chauffage ont aussi leur importance dans l’utilisation correcte des combustibles et des fourneaux, qui vise à réduire l’énergie utilisée et le combustible consommé.

Du bois correctement coupé et séché et des fourneaux améliorés munis de cheminées et de hottes bien conçus, bien construits et bien utilisés, réduisent considérablement la pollution dans les cuisines. Cependant, il n’est pas facile de diffuser à grande échelle des fourneaux performants et durables. Dans certaines zones, les contraintes culturelles vis-à-vis de l’adoption de fourneaux améliorés ont créé des obstacles. Cependant, le fait que ces fourneaux pourraient présenter aussi des avantages sociaux (gain de temps), écologiques (conservation des arbres) et économiques (moins de combustible) encourage les efforts déployés pour trouver les moyens de les diffuser plus largement[206],[207]

Une nouvelle génération de fourneaux, à savoir les « gazéifieurs » à biocombustible, sont maintenant en vente en Chine. Ces fourneaux, qui peuvent servir à brûler le bois et d’autres types de biocombustibles, favorisent la combustion secondaire interne de la fumée partiellement brûlée et sont aussi dotés de cheminées ; leur objectif est de produire des émissions extrêmement faibles. Les essais de laboratoire indiquent que, lorsque ces fourneaux fonctionnent correctement, leurs niveaux d’émissions rivalisent avec ceux du GPL. Le défi consiste à les concevoir de façon à ce qu’ils soient fiables et bon marché.

Utilisation d’autres sources d’énergie[modifier | modifier le code]

Source : Déclaration commune OMS/PNUD 2004[205]

Selon l’OMS et le PNUD, le remède à la pollution domestique passe par le remplacement des combustibles solides (bois, bouse de vache, résidus agricoles ou charbon) par des solutions plus propres, en l’occurrence le gaz, les combustibles liquides et l’électricité. Bien qu’aujourd’hui, ces sources d’énergie proviennent généralement de combustibles fossiles, « ce ne sera pas nécessairement le cas à l’avenir lorsque les énergies renouvelables permettront de mieux ménager l’écosystème naturel. Par ailleurs, les gouvernements, la communauté des organisations d’assistance, la société civile et les autres partenaires clés peuvent reconnaître que la fumée à l’intérieur des habitations porte gravement atteinte à la santé des femmes rurales et de leurs enfants et agir en conséquence. »

Économie[modifier | modifier le code]

Le bois comme source d'énergie contribue positivement à l'environnement économique : d'une part, il a un impact très fort sur l'aménagement du territoire par la gestion des forêts qu'il engendre ; d'autre part, il développe l'économie de proximité par les emplois qu'il induit sur l'ensemble de la chaîne (exploitation forestière, production, récolte, logistique).

Production[modifier | modifier le code]

L'exploitation traditionnelle des forêts pour la production du bois de chauffage a conduit à une technique de taille, l'arbre têtard, et à une forme de sylviculture, le taillis, qui permettaient de produire en quantité des bois de petit diamètre (deux versions extrêmes, récoltée de manière industrielle en sont le taillis à courte rotation (TCR) et le taillis à très courte rotation (TTCR), basés sur la récolte de clones de saules densément plantés en alignements).

Le traitement en futaie de production de bois d'œuvre permet toutefois une production de petit bois de chauffage à partir des premières éclaircies. De plus la transformation des grumes en bois d'œuvre n'a qu'un rendement de 40 % (pour les bois durs) à 80 % (pour les résineux), le reliquat pouvant être valorisé en granulés ou autres.

Le déchiquetage des rémanents d'exploitation (branchages et petits bois), qui n'étaient jusqu'alors pas valorisés, sous forme de plaquettes forestières est une technique prometteuse pour l'approvisionnement, mais qui peut poser des problèmes écologiques[208] (disparition des espèces saproxylophages qui en dépendent spécifiquement, épuisement et dégradation des sols)[209]. Selon les données complémentaires collectées par l'Ademe (2007) après publication d'un guide « Gestion raisonnée des rémanents », les rémanents doivent être bien séchés sur le terrain, avant broyage, car « le feuillage représente moins de 5 % de la biomasse mais jusqu’à un tiers de la minéralomasse ». Il ne doit pas non plus être coupé en période de montée de sève[210].

La production de bois énergie dynamise indirectement la gestion forestière et la récolte de bois d'œuvre en rentabilisant les premières éclaircies. La montée en puissance du bois énergie pose néanmoins le problème d'une concurrence avec les filières d'approvisionnement en bois de trituration, voire parfois de bois d’œuvre (par exemple en Grèce où le prix élevé du fioul a durant l'hiver 2012 incité les Athéniens à se chauffer de tous bois[211]).

En France[modifier | modifier le code]

La France doit sa place de premier producteur européen de bois-énergie (9,18 millions de tonne d'équivalent pétrole en 2004) essentiellement au chauffage domestique (environ 7,4 Mtep). Dans l’habitat individuel, plus de 5 millions de ménages sont équipés d’un chauffage au bois (45 % d’inserts et de foyers fermés, 27 % de foyers ouverts, 13 % de poêle, 9 % de cuisinières et 6 % de chaudières individuelles). Le rendement énergétique de ces appareils reste faible (40-50 %) comparé aux nouveaux produits présents sur le marché et dont les rendements dépassent les 65 %. Un des grands enjeux du “plan bois-énergie 2000-2006” et de la loi fiscale sur les appareils utilisant les renouvelables (crédit d’impôt de 50 % en 2006) est d’accélérer le renouvellement vers les appareils de chauffage au bois à haut rendement et également d’augmenter la taille du parc installé.

Le plan bois-énergie comporte également un important volet pour le développement du bois-énergie dans les secteurs industriel, collectif et tertiaire. L’objectif pour 2006 est la mise en service de 1 000 chaufferies supplémentaires (600 collectives et 400 industrielles) pour une puissance de 1 000 mégawatts (350 MW pour le collectif et 650 MW pour l’industrie), soit une production supplémentaire de bois-énergie de 0,3 Mtep (0,12 Mtep pour le collectif et 0,18 Mtep pour l’industrie). Les objectifs de ce plan sont d’ores et déjà atteints en termes de quantité de chaufferies (1 090). En termes d’énergie produite, après cinq ans, on en est à 73 % de l’objectif fixé. Il reste 80 000 tep à économiser pour les années 2005 et 2006.

À la fin de l’année 2004, l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie estime que le parc des chaufferies collectives bois en fonctionnement comprenait 641 installations soit 430 MW de puissance thermique installée (+13 % par an en moyenne depuis 2000). Le parc des chaufferies industrielles (de puissance supérieure à 1 MW) est estimé à 1 000 unités pour une puissance de 2500 MW. Ce parc est caractérisé par quelques unités de forte puissance dans l’industrie de la trituration qui fonctionnent en cogénération. Concernant la production d’électricité, le gouvernement a communiqué le 11 janvier 2007, les résultats de l’appel d’offres biomasse-biogaz pour des installations supérieures ou égales à 12 MW. Le ministre a fait le choix de 14 projets biomasse (216 MWe) et 1 projet biogaz (16 MWe) qui devraient permettre une production supplémentaire d’électricité de 1,8 TWh. Le prix moyen d’achat demandé par les promoteurs est de 86 €/MWh alors que le prix sur le marché de gros est de l’ordre de 35 €/MWh. Le tarif d’achat pour l’électricité produite à partir de la combustion de la biomasse pour les puissances inférieures à 12 MW est de 49 €/MWh, plus une prime d’efficacité énergétique comprise entre 0 et 12 €/MWh. Le potentiel reste important en France. Une étude commanditée par l’Ademe a identifié un gisement physique national supplémentaire et annuel situé entre 7 et 12 Mtep de plaquettes forestières (selon les niveaux de rémanents et d’exploitations forestières), c'est-à-dire autant que ce qui est exploité actuellement[212].

Concernant la mise à jour des plans énergie-climat pour la France à l’horizon 2020, le directeur général de l’Énergie et du Climat, MEEDDAT, apporte les précisions suivantes :

« La biomasse représentera une part significative des développements anticipés en matière de production de chaleur (9 des 20 Mtep prévus à l’horizon 2020). Il faudra s’assurer que la ressource n’entraîne pas de conflits d’usage[136] et maîtriser les problèmes de pollution atmosphérique. Si ces problèmes ne sont pas traités correctement, les projets risquent de connaître un coup d’arrêt. Le développement de l’utilisation de la biomasse passe en partie par des appels d’offres, dispositif permettant de s’assurer que le plan d’approvisionnement est compatible avec les autres usages du bois. »[213].

Avec une contribution de 3 % à la consommation énergétique totale française, le bois énergie représentait déjà 25 % de la production de bois du pays. Il ne pourra donc résoudre à lui seul les défis énergétiques qui se présentent[214].

Consommation primaire d'énergie
(corrigée des variations climatiques)
Mtep 1990 2000 2005 2010 2011
Consommation de bois énergie[215] 10,26 8,83 8,52 9,55 9,86
Consommation énergétique totale[216] 228,3 267,0 275,2 263,5 265,5
Consommation finale d'énergie
(corrigée des variations climatiques)
Mtep 1990 2000 2005 2010 2011
Consommation de bois énergie[215] 10,13 8,67 8,32 8,94 9,23
Consommation énergétique totale[216] 140,7 157,3 160,3 154,9 155,2

En Suisse[modifier | modifier le code]

En 2009, la consommation de bois énergie est estimée à 3,5 millions de m3, dont 40 % de bûches, 53 % de plaquettes forestières et 7 % pour les granulés. Le chauffage au bois représente, selon Énergie Bois Suisse[217], 7 % du marché de la chaleur et 3,9 % de l'énergie consommée en Suisse. Le bois est en 2009, le deuxième agent renouvelable du pays derrière l'énergie hydraulique. La forêt suisse est constituée de 420 millions de m3 de bois, répartis sur 1,27 million d'hectares, soit 31 % de la surface de la Suisse (12 746 km2). La densité forestière est de 350 m3 par hectare. La forêt produit 7 à 7,5 millions de m3 de bois exploitable par an dont 5 millions sont déjà exploités, pour une consommation totale de 6,5 millions de m3 [218].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e (PPT) Impact sur la qualité de l'air des émissions dues à la combustion du bois ; document archivé par Internet Archive. Page d'origine : Le bois-énergie pour les chaufferies collectives ; DRIRE du Limousin.
  2. Voir le Texte d'information pour les médias infra.
  3. [PDF] Optimiser la combustion pour un développement durable du bois-énergie (2006), doc. UMR INRA, ENGREF, Université Nancy-I. Cf. le résumé sur le site Refdoc de INIST-CNRS.
  4. a et b Gazéification du bois ([PDF] 34 pages) document EPFL
  5. Production d'énergie primaire d'origine renouvelable
  6. Le mot charroyage, signifie, en ancien français québécois, « Action de transporter une charge sur un véhicule à traction animale »
  7. D'autres sources, comme la bouse de bovins ou la tourbe, ont été, et sont encore parfois, localement plus accessibles.
  8. a et b Jules Burat, Pierre Joseph Challamel. Exposition de l'industrie française, année 1844: description méthodique accompagnée d'un grand nombre de planches et de vignettes et précédée... et d'un historique sur les exposition, Volume 2. Challamel 1845. Consulter en ligne
  9. V. C. Joly. Traité pratique du chauffage, de la ventilation, et de la distribution des eaux dans les habitations particulières: à l'usage des architectes, des entrepreneurs, et des propriétaires. 1869. Consulter en ligne
  10. Louis Figuier, Les merveilles de la science, ou Description populaire des inventions modernes, Furne, Jouvet et Cie., 1870. Consulter en ligne
  11. Désiré Magnier, Nouveau manuel complet de l'éclairage au gaz, ou Traité élémentaire et pratique à l'usage des ingénieurs, directeurs, etc. Librairie encyclopédique de Roret, 1849 (Livre numérique Google)
  12. Michel Raoult, Histoire du chauffage urbain, Éditions L'Harmattan, 2007, p.31.
  13. Une bonne combustion nécessite l’utilisation d’un bois sec ; la combustion de déchets impropres tels que les bois traités dégagent d’autres substances toxiques comme des dioxines.
  14. a, b, c, d, e et f E. Carcano, op. cit. : chaufferies : p. 16, 56 et 82 - granulés de bois : p. 45, 46, 54 à 56, 58 - cheminées à foyer ouvert : p. 23, 72, 73 – pollution : p. 18 à 28, qualité du bois bûche : p. 50 à 53, bonnes et mauvaises pratiques : p. 27, 53 (encadré), 94 à 101 et conclusion p.142 - ouvrage avalisé par l'Institut des bioénergies.
  15. a et b Le chauffage au bois pollue-t-il ?, article d'E. Carcano, consulté le 23 juin 2012.
  16. Daniel DRAY, Suède : 1er marché européen du pellet, 3 octobre 2011
  17. a, b, c et d Chaudière - pompe à chaleur (voir la section « Bois (chargement automatique) »), sur la page Choisir un mode de chauffage - Services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement.
  18. Bois énergie et pollution, consulté le 25 mars 2012. Extrait : Avec le coût élevé des énergies électriques et fossiles beaucoup d'entre nous ont ou auront recours à l'utilisation de chauffage d'appoint au bois bûche et par conséquent vont venir grossir la part du bois énergie pour la production d'HAP ou de poussières atmosphériques... L'utilisation d'appareils type « flamme verte » permet de réduire ces émissions, mais seulement lorsqu'ils fonctionnent à plein régime. Lors des phases de ralenti (beaucoup plus nombreuses que dans les systèmes de chaudières automatiques) la proportion d'imbrûlés augmente en entraînant des émissions plus importantes de polluants..
  19. a, b, c, d et e [PDF] Principes de combustion appliqués au chauffage au bois Direction de santé publique de l'Abitibi-Témiscamingue (province du Québec).
    Mélange air/combustible, p. 5. Poêles à combustion évoluée (catalytiques et non catalytiques), p. 15 à 18. Poêles à granules, p. 18-19.
    Commentaire sur le fonctionnement au ralenti et sa pollution, p. 20-21.
    Un des mythes les plus répandus : « Il suffit de s’équiper d’un poêle certifié EPA pour ne pas polluer » ; extrait du commentaire : « La certification EPA se fait dans des conditions bien précises, souvent peu représentatives des conditions réelles chez la plupart des utilisateurs […] avec les poêles certifiés EPA, il y a toujours moyen de polluer quand même beaucoup. », p. 21-22. Combustible solide, p. 22.
  20. a et b [PDF] Mesure des caractéristiques des combustibles bois, p. 9, 10, 14, document ADEME, sur le site aile.asso.fr, consulté le 8 mai 2014.
  21. Aspect énergétique de la combustion, sur le site de l'Encyclopædia Universalis, consulté le 12 juillet 2014.
  22. a, b, c, d et e [PDF] Les différents combustibles bois
  23. Carcano Emmanuel, op. cit., p. 51, 61.
  24. a et b [PDF] Facteurs d'émission de dioxyde de carbone pour les combustibles, document ADEME, sur le site ademe.fr, consulté le 8 mai 2014.
  25. Bois de chauffage, pouvoir calorifique, séchage, stockage, sur le site acqualys.fr, consulté le 12 juillet 2014.
  26. a, b et c [PDF] La filière bois-énergie – État des lieux p. 29 et 33, document du CSTB.
  27. a, b, c, d, e et f http://www.ademe.fr/particuliers/fiches/chauffage_bois/rub4.htm
  28. Si la cheminée est de type classique, une amélioration toute relative du rendement calorifique peut être obtenue en plaçant une plaque de fonte au fond du foyer ; celle-ci, au contact des flammes, emmagasine de la chaleur pour la restituer ensuite (Dossier cheminée) ; le rendement atteint (20 à 30 % maximum) est insuffisant pour faire de la cheminée un appareil performant (cf. E. Carcano, op. cit., p. 73).
  29. Conseils de saison Services suisses de l'énergie et de l'environnement (voir la partie « Moderniser la cheminée »).
  30. Pour obtenir le même confort thermique, un foyer ouvert consomme typiquement 5 à 6 fois plus de bois qu'un système fermé (voir Dossier cheminée), ce qui génère en outre une bien plus forte pollution ; il est de ce fait en contradiction avec les objectifs actuels d'utilisation rationnelle des ressources énergétiques, de respect de l'environnement et de résolution des conflits d'usage (entre la filière bois énergie et la filière bois de construction).
  31. a et b Tout savoir sur le bois doc. ADEME - Voir aussi la note en fin d'article de son Communiqué de presse du 09/02/2010.
  32. a, b et c Thimoté Dongotou, op. cit., p. 66, 67.
  33. [PDF] Colloque bois énergie du 15 février 2007, p. 2.
  34. a, b, c, d, e et f [PDF] Bois-énergie et particules fines : où en est-on ? sur le site de la CCI de la Lozère.
  35. [PDF] Bois énergie et émissions atmosphériques, p. 8, 12 à 14, doc. ADEME disponible sur le site fibra.net.
    8 HAP : 4 HAP CEE-NU : benzo(a)pyrène, benzo(b)fluoranthène, benzo(k)fluoranthène, indeno(1,2,3-cd)pyrène et 4 autres HAP : benzo(ghi)pérylène, fluoranthène, benzo(a, h)anthracène, benzo(a)anthracène. Voir les toxicités des HAP. Poussières : TSP
  36. Pastilles de combustible bois
  37. [PDF] Le bois – un agent énergétique multiforme.
  38. autonomie, définition no 3, adaptée à un appareil de chauffage, sur le site des Éditions Larousse, consulté le 4 juin 2014.
  39. a, b, c et d [PDF] L’habitat individuel – Se chauffer au bois, sur le site de l'ADEME
  40. a, b, c, d et e ([PDF], 23 pages) Combustion du bois et qualité de l'air document des AASQA de Rhône-Alpes, p. 4, 5.
  41. Densité et pouvoir calorifique des bois
  42. [PDF] Allumage, le bon départ! Chauffages au bois à combustion supérieure. Énergie-bois Suisse.
  43. [PDF] Allumage le bon départ ! Chauffages au bois à combustion inférieure Énergie-bois Suisse.
  44. Dimensionnement d'une installation de chauffage domestique au bois.
  45. Faire du feu sans fumée Services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement.
    En bas de page, deux liens vers le site de « Énergie-bois Suisse » :
    1. Allumage, le bon départ! (archive), page de téléchargement des documents [PDF] référencés supra, plus une vidéo Flash détaillant l'allumage du feu par le haut.
    2. Filtres : Séparateur de particules (archive).
  46. Chaudière à granulés de bois : comment ça marche ?, paragraphe « Que sont exactement les granulés de bois ? », sur le site lenergietoutcompris.fr, consulté le 12 juin 2014.
  47. [PDF] Stockage des granulés de bois, mode d’emploi, p. 2, 4, sur le site energievie.info, consulté le 12 juin 2014.
  48. Voir la section Les chaudières à plaquettes et à granulés
  49. Oliotechnology
  50. Les risques de combustion incomplète se posent avec acuité dans les pays les plus pauvres. L'OMS/PNUD propose le remplacement des combustibles solides (bouse de vache, bois, résidus agricoles ou charbon) par des solutions plus propres comme le gaz, les combustibles liquides ou l'électricité, énergies que l'on peut escompter à l'avenir provenir de sources renouvelables : Pollution à l'intérieur des habitations – la fumée qui tue.
  51. a, b et c ([PDF], 3 pages) Chauffages : Du bois d'accord, mais jamais sans filtre (3 pages) ; extrait du dossier "Protection de l'Air" de l'OFEV.
  52. a, b et c Rabot-Querci, op. cit., p. 27, 28. [PDF] Thèse.
    Tableau 5 : pour les dernières mises à jour des pourcentages des polluants dus à la combustion du bois, voir le premier tableau de la section « France métropolitaine ».
  53. [PDF] Optimiser la combustion pour un développement durable du bois-énergie, p. 207-210, sur ogst.ifpenergiesnouvelles.fr, consulté le 27 novembre 2013.
  54. Les imbrûlés solides sont des particules carbonées (contenant du carbone) qui les différencient des particules minérales dont les émissions ne relèvent pas d'une combustion incomplète ; voir la combustion complète.
  55. [PDF] Chauffage au bois labellisé Flamme Verte, p. 13, sur flammeverte.org, consulté le 27 novembre 2013.
  56. [PDF] Charte de qualité « Flamme Verte », 2011, p. 9, consulté le 3 décembre 2013.
  57. a, b, c, d et e Le Normal mètre cube, ou Normo mètre cube (Nm3), représente ici le volume occupé par les gaz résiduaires émis rapporté à des conditions normalisées de température et de pression : Température T = 273 kelvins (0°C) et Pression p = 101,3 kilopascals (conditions CNTP arrondies) après déduction de la vapeur d'eau (gaz secs). Cf. l'Article Annexe, 2 de l'Arrêté du 25/01/1991 relatif aux installations d'incinération de résidus urbains de la législation française.
  58. Voir la section « Bibliographie ».
  59. a, b, c et d [PDF] Prise de position relative aux poussières fines des chauffages au bois, Offices Fédéraux suisses de l'environnement (OFEV) et de l'énergie (OFEN)
  60. a, b, c et d Sources de polluants atmosphériques: chauffages au bois, document OFEV.
  61. [PDF] Document Technique d'Application, sur le site du CSTB, voir notamment le tableau p. 8.
  62. a et b Une chaleur écologique, sur le site dutry.be consulté le 22 mars 2014. Les émissions de monoxyde de carbone CO et de particules carbonées sont corrélées, voir combustion incomplète.
  63. [PDF] (en) Household Use of Solid Fuels and High-temperature Frying ; biomasse : p. 302, 307 (vignettes 312, 317), Household combustion of biomass fuel (primarily wood) causes cancer of the lung ; charbon : p. 301, 307, Household combustion of coal causes cancer of the lung, sur le site monographs.iarc.fr, consulté le 17 octobre 2013.
  64. [PDF] Section des Monographies du CIRC, Volume 95, p. 3, sur le site iarc.fr, consulté le 14 octobre 2013.
  65. [PDF] (en) Liste de tous les agents évalués à ce jour (classement par ordre alphabétique), sur le site monographs.iarc.fr, consulté le 13 octobre 2013.
  66. [PDF] La pollution atmosphérique une des premières causes environnementales de décès par cancer, selon le CIRC - Communiqué de presse no 221 du 17 octobre 2013, sur iarc.fr, consulté le 2 septembre 2014.
  67. a et b ([PDF], 11 pages) Épuration des polluants issus de la combustion domestique du bois document du CSTB - p. 215, 216 et 218 (archivé par Internet Archive).
  68. Jean-Pierre Sawerysyn, op. cit., p. 8 et 12
  69. a et b Voir ([PDF]) : la version en anglais de l'original en allemand (p. 3) et la légende de ce tableau pour « Autres émissions ».
  70. Abaisser les valeurs limites d'exposition aux poussières, document référencé sur le site Refdoc.fr de INIST-CNRS, consulté le 18 mai 2013.
  71. Source : [PDF] Synthèse des émissions nationales de polluants atmosphériques - Secteur biomasse énergie p. 6, 8 et 54 ; ce dossier est téléchargeable sur le site de l'ADEME.
  72. Emmanuel Carcano, op. cit., p. 24, 25.
  73. Qualité des gaz de combustion, sur le site dutry.be.
  74. Poêle à accumulation, sur le site poele-cheminee.comprendrechoisir.com, consulté le 31 mai 2014
  75. Rendement de combustion, sur le site dutry.be, consulté le 31 mai 2014.
  76. [PDF] Se chauffer au bois, sur le site de l’ADEME, p. 9, consulté le 31 mai 2014.
  77. Chaufferies bois - Traitement des fumées
  78. a, b et c Le bois-énergie pour les chaufferies collectives, DRIRE du Limousin
  79. [PDF] Filtres à particules électrostatiques.
  80. Renseignements détaillés dans le document [PDF] Étude des bonnes pratiques qualité de l'air, p. 144 à 147, Conseil régional d'Île-de-France. En Suisse, certaines autorités locales ont mis au point des systèmes de subvention pour atténuer le surcoût du FAP lors de l'achat d'une nouvelle installation de chauffage ou lors de l'installation de ce filtre sur une cheminée existante (p. 146, 147).
  81. a et b [PDF] (de) Stand der Technik von Staubabscheidern für kleine Holzfeuerungen, sur le site bafu.admin.ch, consulté le 14 novembre 2013.
  82. Filtre électrostatique pour appareils domestiques.
  83. Faire du feu sans fumée - Filtre à particules pour cheminée, services cantonaux suisses de l'énergie et de l'environnement.
  84. [PDF] Filtre à particules fines pour appareils de combustion du bois, p. 4, 5, 7, sur le site studio-ruegg.fr, consulté le 9 août 2013
  85. Principe de fonctionnement du filtre électrostatique et Nettoyage du filtre, sur le site oekotube.ch, consulté le 9 août 2013
  86. a et b [vidéo] Électrofiltre pour le chauffage domestique au bois, sur le site oekotube.ch.
  87. [PDF] Résultats officiels du concours de l’innovation 2011, salon « Bois Ênergie », 24-27 mars 2011.
  88. Présentation du nouveau filtre catalytique, schéma et commentaire sur le site du magazine « Bioénergie International ».
  89. Présentation du filtre catalytique en vidéo.
  90. [PDF] Technologie Générateur d’air chaud à partir de la biomasse (ADEME) p. 19-24. - [PDF] Épuration des fumées (Hamon environmental) p. 3-10.
  91. [PDF] Thomas NUSSBAUMER, op. cit., page 46 : « Beside small-scale ESP, wet scrubbers are also proposed for residential wood boilers. It is assumed, that the separation efficiency is rather limited, however, there are only few data available » ; traduction : « Outre les petits ESP, des laveurs sont également proposés pour les chaudières à bois résidentielles. On suppose que l'efficacité de séparation est plutôt limitée, cependant, il n'y a que peu de données disponibles. » ; comparer à Technologie Générateur d’air chaud à partir de la biomasse en fin de page 24.
  92. a, b, c et d [vidéo] Reportage TF1 2 janvier 2008 (1 min 52 s). Interviennent dans ce reportage un représentant des AASQA de la région Rhône-Alpes et un installateur de chaudières à bois. Dans le journal complet, le reportage se situe entre les dates 24 min 25 s et 26 min 18 s.
  93. a, b et c Filtration des particules - La solution Advanced Cyclone Systems (Salon Bois Énergie 2011, commentaire et vidéo sous-titrée) sur le site boisenergie.tv.
  94. a et b Filtre à particules, sur le site boisenergie.tv.
  95. [PDF] Techniques de dépoussiérage pour des chaufferies bois, p. 5, doc. ADEME.
  96. a et b Réduire les émissions du bois-énergie. Portail des bioénergies.
  97. Les Types de Chauffages, sur le site be66.fr, consulté le 31 mai 2014.
  98. Visualisation des trois techniques, document ADEME, p. 10, 11
  99. Représentation du tirage forcé, document ADEME, p. 11
  100. E. Carcano, op. cit., p. 81 à 84, et [PDF] Les chaudières automatiques.
  101. Silo textile - Alimentation par aspiration, sur le site okofen.fr, consulté le 13 juin 2014.
  102. Autres exemples : Insert hydraulique - Poêles à bois hydrauliques à granulés, sur le site France-chauffage.fr, consulté le 3 juin 2014.
  103. [PDF] Le chauffage au bois bûche, p. 17, sur le site ale-lyon.org, consulté le 2 juin 2014.
  104. Chauffer l'eau et juste ce qu'il faut dans une maison basse consommation, sur le site maison.com, consulté le 4 juin 2014.
  105. a et b [PDF] Bois énergie : un atout pour le climat (Région Alsace).
  106. Le chauffage collectif au bois Comité national pour le développement du bois.
  107. Le bois-énergie
  108. Bois de rebut
  109. Silo - Stockage (Ecoren : Bureau d'étude spécialisé en valorisation énergétique de la biomasse).
  110. Transfert Silo-Foyer (Ecoren).
  111. Chaudières Biomasse-Bois (Ecoren).
  112. (html) Traitement des fumées des chaufferies bois (Ecoren) ; (html) Réduire les émissions du bois-énergie (Portail francophone des bioénergies) ; voir la partie : Solution pour le chauffage collectif et les industriels.
  113. a et b [PDF] Le Bois énergie et la qualité de l’air (synthèse 2009)
  114. [PDF] Rapport Air et Atmosphère p. 10 et 11.
  115. {fiches [PDF] compressées (.zip)} 12 fiches de référence - Chaufferies bois, sur la page Biomasse - Contexte et enjeux.
  116. Chauffage à plaquettes de bois
  117. Centrale de chauffage à bois - Le dossier.
  118. Installation d'un chauffage à distance.
  119. [PDF] Du bois… au mégawatt, document de l’Institut des Bioénergies, itebe.org, archivé par Internet Archive.
  120. Reportage France 2 JT du 9 mars 2007 13h.
  121. Le bois - un agent énergétique multiforme. Source : l'article ([PDF]) de l'Institut Paul Scherrer (avril 2006).
  122. Dans l'avenir, le bois de chauffe sera distribué par les conduites de gaz (Institut Paul Scherrer, janvier 2009).
  123. a et b Production de gaz naturel de synthèse à partir du bois (janvier 2009)
  124. Documentation GNS
  125. Le bilan est neutre si l’on ne tient pas compte des émissions de CO2 liées à l’exploitation de la forêt et au transport du bois. Ces activités requièrent des équipements qui fonctionnent à l’énergie fossile. Voir par exemple ce document [PDF] de l'ADEME, page 8.
  126. Le bois, source de combustible : potentiel en Europe de l’Est
  127. L'arbre qui cache le gaz
  128. Une centrale de production de gaz à partir de bois inaugurée en Autriche
  129. Güssing, la ville des énergies renouvelables (article et vidéo)
  130. [PDF] Étude des bonnes pratiques d'amélioration de la qualité de l'air, rapport du Conseil régional d'Île-de-France, p. 174, année 2011.
  131. Biométhane 2G, sur le site projetgaya.com, consulté le 20 novembre 2013.
  132. a et b Du bois-énergie pour les pays du Sud, sur le site .x-environnement.org (groupe thématique d'anciens élèves de l'École polytechnique française, présidé par Jean-Marc Jancovici).
  133. Le bois, future énergie verte de l’Afrique, avec une vidéo de la GTZ, sur le site bioenergie-promotion.fr, consulté le 12 juillet 2012.
  134. Les chercheurs de la FAO et du CIRAD.
  135. Le bois-énergie est réhabilité en Afrique, sur le site de RFI, consulté le 13 juillet 2012.
  136. a, b et c [PDF] Le développement du bois énergie : solution durable pour répondre au défi énergétique ? École nationale des ponts et chaussées (2010-2011) p. 18-20 (conflits d'usage), p. 46, 47 (neutralité du bois-énergie), p. 9-12, 52 (chaufferies industrielles).
  137. a et b Bilan environnemental du chauffage domestique au bois, ADEME, décembre 2005, page 8.
  138. Les émissions atmosphériques de la combustion de biomasse, ADEME 2007. Tableau 1, p. 3 : pour les dernières mises à jour des pourcentages des polluants dus à la combustion du bois, voir le premier tableau de la section « France métropolitaine ».
  139. BIOMEE
  140. GIEC
  141. Université de Stanford
  142. La faune du sol - diversité, méthodes d'étude, fonctions et perspectives, INRA
  143. http://www.u-picardie.fr/~beaucham/mst/humus.htm
  144. Récolte des rémanents en forêt, ADEME
  145. Voir par ex. Point faible d'un combustible solide et Utilisation d’autres sources d’énergie
  146. « L'arbre capte en effet tous les éléments contenus dans l'atmosphère et dans le sol et, lorsqu'il est brûlé, on retrouve dans l'air un certain nombre de produits dangereux. ». Source : Des experts dénoncent la pollution due aux chaufferies à bois, sur le site cap21npdc.net. Voir aussi Bioaccumulation et Combustion complète.
  147. En France, les bois traités ou souillés, et d'autres encore, sont classés parmi les déchets et non parmi les combustibles. Outre les bois traités ou souillés, les bois comportant des colles, vernis ou peintures ne peuvent en aucun cas être brûlés en chauffage individuel ou collectif. Information complète : Réglementation.
  148. Particules fines sur oekotube.ch, consulté le 15 mai 2014.
  149. Le point sur les particules fines du bois-énergie, sur le site bioenergie-promotion.fr, consulté le 15 mai 2014.
  150. [PDF] Attention : poussières fines !, sur le site de l’Institut Paul Scherrer, p. 3, consulté le 16 mai 2014.
  151. {html} Impact de la combustion du bois sur la qualité de l'air ambiant de quatre villes de France (INIST - CNRS).
  152. [PDF] Communiqué de presse, Association suisse des maîtres ramoneurs, p. 2.
  153. Le chauffage au bois, consulté le 23 mars 2012 : À titre d’exemple, une campagne d’échantillonnage sur le chauffage au bois réalisée en 1999 sur l’île de Montréal par la Communauté urbaine de Montréal (CUM) a montré qu’en hiver, dans un quartier résidentiel, les concentrations de COV, de particules fines et de HAP étaient souvent supérieures à celles mesurées dans le centre-ville de Montréal.
  154. a et b Équiper sa cheminée d’un filtre à particules, sur le site lausanne.ch. En bas de page un formulaire de demande de subvention.
  155. [PDF] Évaluation de l'impact des appareils de chauffage domestique à bois sur la qualité de l'air intérieur et extérieur. INERIS, p. 4.
  156. a et b Verdict du programme européen Carbosol,CNRS
  157. Effets sur la santé de la fumée de bois, [PDF] : Woodsmoke Health Effects : A Review (document de 40 pages, commençant à la page 67) - page 73, paragraphe 1 : lire 100 nm (100 nanomètres) à la place de 100 µm (100 micromètres)
  158. Voir par exemple ici, dans la partie « Un gaz naturel de synthèse (GNS) issu du bois », le document de l'Institut Paul Scherrer (Suisse), page 1. Le mot « carburants » utilisé dans le texte inclut évidemment les « combustibles ». Dans la version originale en allemand, le mot Brennstoff, utilisé pour qualifier le bois (Holz) dès le début du texte, désigne aussi bien un combustible qu'un carburant.
  159. Voir ce document d'une direction de santé publique du Québec, notamment la page 22 (vignette 23),
    et cet autre document des AASQA de Rhône-Alpes (France), notamment la conclusion page 22.
  160. Cf. Particules et système respiratoire sur le site de l'Institut Max Planck.
  161. « Un système de chauffage au bois est similaire à une maison de fumeurs » (Conseils pour assainir l’air de la maison, sur le site orlquebec.org, consulté le 18 mai 2013.) »
  162. [PDF] Nanotechnologies - Nanomatériaux - Nanoparticules Particules ultrafines et nanoparticules, combustion du bois : p. 5, brochure de l'INERIS.
  163. Le chauffage au bois, sur le site pq.poumon.ca, consulté le 24 mai 2013.
  164. Un exemple typique : Campagne d'échantillonnage sur le chauffage au bois dans une zone résidentielle de Montréal, Environnement Canada.
  165. a, b et c Les normes, sur le site palazzetti.it.
  166. a et b [PDF] Synthèse particules, p. 13. Septembre 2011
  167. a et b [PDF] Chauffage au bois labellisé Flamme Verte, p. 13, 14, sur le site flammeverte.org .
  168. Information communiquée par un représentant de l'ADEME dans un article sur la combustion de biomasse, sur le site de la revue Le Moniteur des travaux publics et du bâtiment, 26 juin 2012.
  169. Nouvelle chaudière mixte EcoHK, sur le site boisenergie.com[vidéo] Concours de l’Innovation, Salon Bois Énergie 2014, sur le site boisenergie.tv, consultés le 27 août 2014.
  170. [PDF] Health risks of particulate matter from long-range transboundary air pollution, document de l'OMS, pages 29 et 30.
  171. [PDF] Le noir de carbone, Conseil économique et social des Nations unies - Convention sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance (décembre 2010).
  172. Les émissions devraient en principe diminuer d'environ 70 % à l'horizon 2020, à condition que les politiques actuelles (technique des filtres à particules) se traduisent par les réductions escomptées. Cf. page 13.
  173. Les possibilités de réduction des émissions de la combustion domestique sont estimées à près de 50 % si l’on met en œuvre tous les moyens, techniques et non techniques, visant à les réduire. Ces possibilités passent par exemple par le remplacement des appareils les plus anciens, l’adaptation des installations existantes et l’amélioration des pratiques de fonctionnement, ce qui nécessitera des programmes d’information et de sensibilisation du public. Cf. page 15.
  174. Extrait du document [PDF] Étude des bonnes pratiques d’amélioration de la qualité de l’air dans les grandes métropoles européennes et mondiales, p. 70, 92, année 2011.
  175. [PDF] Prise de position relative aux poussières fines des chauffages au bois, sur le site holzenergie.ch.
  176. Le chauffage au bois, sur le site energie-environnement.ch, consulté le 9 avril 2014.
  177. Poussières fines - Questions et réponses - État en janvier 2013, sur le site bafu.admin.ch, p. 28, consulté le 11 octobre 2013.
  178. Modifications de l'OPair en consultation
  179. Source des informations contenues dans cette section : [PDF] Attention : poussières fines !. Ce document est téléchargeable sur le site du PSI : Le point sur l'énergie.
  180. a, b et c [PDF] Qualité de l’air et changement climatique, p. 77 à 79, sur cette page du site de « La Documentation française ».
  181. a et b [PDF] Combustion du bois et qualité de l'air, page 21
  182. Réduire les émissions du bois-énergie
  183. (de) HKI Feuerstättendatenbank, sur ofen-wissen.de, consulté le 13 avril 2014.
  184. Installation de poêles et de foyers
  185. [PDF] Chauffage - Montréal interdit l'installation d'appareils à combustibles solides - page 2 : un vrai-faux sur le chauffage au bois.
  186. Deux documents : 1. Format [[PDF] (octobre 2011) ; 2. Format HTML (novembre 2011), sur le site greenpeace.org, consultés le 2 mai 2014.
  187. [PDF] Rapport SECTEN ; voir la section « Analyse selon les différentes énergies » pour les calculs sur le bois, le fioul domestique, le gaz naturel et le charbon ; ce dernier est représenté par les « CMS sauf lignite ».
  188. a, b et c Somme des HAP tels que définis par la CEE-NU : benzo(a)pyrène, benzo(b)fluoranthène, benzo(k)fluoranthène et indéno(1,2,3-cd)pyrène.
  189. Consommation finale de bois énergie en 2011 (corrigée des variations climatiques) = 9,23 Mtep. Consommation énergétique finale totale (corrigée du climat) = 155,2 Mtep. Contribution du bois énergie : 9,23/155,2 = 5,9 %.
  190. Consommation finale du secteur des transports en 2012 : 31,9 %.
    [PDF] Chiffres clés transport - Consommation finale en 2012 : transports = 44 Mtep ; transports routiers (véhicules français) = 35,8 Mtep (sections D2 et D3) ⇒ contribution à la consommation d’énergie finale du transport routier : (35,8/44)*31,9 = 26 %
  191. p. 239, 240 (vignettes 243, 244) du format SECTEN.
  192. Le diamètre aérodynamique (dp) est défini comme le diamètre qu’une particule sphérique d’une masse volumique ρ0 = 1 g/cm3 devrait avoir pour présenter une même vitesse de chute que la particule considérée. Source : Les poussières fines en Suisse p. 22.
  193. a et b [PDF] Repères - Chiffres clés des énergies renouvelables Édition 2013, p. 24, sur le site du ministère du développement durable.
  194. Tout type d’appareil confondu : foyers ouverts et fermés, poêles, cuisinières et chaudières (appareils anciens et récents).
  195. Plan Particules complet document [PDF] - 32 pages.
  196. D’où viennent les particules ?
  197. « dont » est une coquille : les HAP ne sont pas des COV, mais des POPs.
  198. a et b [PDF] Mise en œuvre locale du plan particules, p. 5 à 9, 10 et 11. Document de l’ADEME : [PDF] De la forêt à votre foyer, le chauffage au bois.
  199. a, b, c et d Direction Régionale et Interdépartementale de l'Environnement et de l’Énergie d'Île-de-France, [PDF] L'interdiction des foyers ouverts, consulté le 19 mai 2013
  200. a et b [PDF] Arrêté inter-préfectoral no 2013 084 0002 relatif à la mise en œuvre du Plan de Protection de l’Atmosphère révisé pour l’Île-de-France, 25 mars 2013
  201. Définition de l'arrêté : « Appareil très faiblement émetteur de poussières » : un équipement dont les émissions de poussières sont inférieures à 30 mg/Nm3 (soit 20 mg/Nm3 à 11% d’O2) ; voir p 9/19 de l'arrêté
  202. Article 30 de l'arrêté précité
  203. Smoke control FAQs, consulté le 19 mai 2013, version archivée par Internet Archive.
  204. a et b Impacts sur la santé de l’utilisation domestique du bois de feu dans les pays en développement
  205. a, b et c Pollution à l'intérieur des habitations – la fumée qui tue, sur le site who.int
  206. Fourneau traditionnel (trois grosses pierres), avec une consommation de combustible élevée et un feu incontrôlé.
  207. Fourneau amélioré sans fumée.
  208. Cacot, E., F. Charnet, Y. Rantier, E.M. Vieira, N. Eisner, 2003, Étude de l'impact du prélèvement des rémanents en forêt ; Rapport final. Afocel, IDF, INRA, Forestarn, 72 p.
  209. Cacot, E., F. Charnet, J. Ranger, S. Vieban, 2004, Impact du prélèvement des rémanents en forêt. Fiches Information Forêt, Afocel, no 686, pp. 1-6.
  210. Emmanuel CACOT (FCBA), François CHARNET (IDF), Ambroise GRAFFIN (ONF), Sophie PITOCCHI (UCFF), Jacques RANGER (INRA) Étude de l'impact du prélèvement des rémanents en forêt Volet 3, Annexe 7, Fiche de synthèse, 21/12/2007
  211. Alexia Kefalas, Le ciel d'Athènes se voile sous les fumées de la crise, Le Figaro, 06/01/2013
  212. EurObserv’ER Systèmes solaires no 169 - Baromètre du bois-énergie - oct 2005
  213. [PDF] Enerpresse - Colloque international sur l'énergie - 11 et 12 juin 2009 page 3.
  214. Pourquoi les forêts sont-elles si importantes pour la planète ? Émission le téléphone sonne de France Inter le 7 octobre 2010.
  215. a et b [PDF] Chiffres clés des énergies renouvelables, édition 2013, p. 24, 7 - Ministère de l'écologie.
  216. a et b [PDF] Chiffres clés de l’énergie, édition 2013, p. 11, 12 - Ministère de l'écologie.
  217. Le site d'Énergie Bois Suisse
  218. http://www.bafu.admin.ch/wald/01234/01236/index.html?lang=fr

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]