Miscanthus géant

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Le miscanthus géant (Miscanthus ×giganteus) est une espèce hybride de plantes herbacées de la famille des Poaceae. Elle résulte du croisement par l'Homme de Miscanthus sinensis et Miscanthus sacchariflorus[1],[2] (dont il existe des formes génétiquement très différentes). C'est une plante en C4 qui a d'importants besoins en eau, mais qui ne tolère pas les sols hydromorphes. Elle est plutôt adaptée au climat chaud et productive, pour une durabilité d'environ 15 ans.

Elle fut créée dans un but de production énergétique : certaines espèces du genre Miscanthus (des « herbes à éléphant » ou « roseau de chine ») rencontrent un intérêt croissant de la part de l’industrie et d’une partie du monde agricole en raison de sa productivité et de sa teneur en lignocelluloses. Pour en faire des cultures dites énergétiques, des chercheurs ont créé, en Asie, cette nouvelle espèce. Cet hybride, stérile, est en effet très productif.

Culture industrielle énergétique, ou de biomasse[modifier | modifier le code]

La plantation se fait au printemps sur un sol bien drainé, de PH de 5,5 à 7,5, plutôt riche en humus, et la première récolte se fait après 2 ou 3 ans. La croissance est maximale en juin-juillet (sauf sécheresse) et les feuilles se dessèchent en fin d'automne, ce qui permet une récolte des cannes en hiver ou au début du printemps (leur taux d’humidité est alors bas, entre 30 et 50%). Lors d'une expérimentation anglaise conduite sur 13 ans, « le rendement du Miscanthus ne répondait pas à l’azote ». Une étude "Agrice" de 1998 recommandait 63 kg N, 14 kg de P et 102 kg de K pour un rendement de 14 t, ce qui semble excessif dans la mesure où ils correspondent aux tiges + feuilles (ces dernières n’étant pas exportées)[3].

Des parcelles expérimentales à destination énergétique et de production de biomasse ont été testées dans divers pays depuis la fin des années 1990, avec l’espoir d'une contribution à l’indépendance énergétique, au maintien d'emplois agricoles et à limiter les émissions de gaz à effet de serre à partir de combustibles fossiles, voire en piégeant un peu de carbone dans le sol[4]. On a aussi envisagé qu’il puisse enrichir des pâtes à papier.

Haut de près de 4 m sur sol humide et riche s’il a bénéficié d’une température clémente, il évoque à la fois le maïs pour sa productivité, le bambou pour la finesse de ses feuilles et la canne à sucre pour sa hauteur. On peut le cloner, mais au risque de favoriser le développement de maladies dans les cultures.

Il est en phase de test industriel pour des cultures agro-énergétiques ou d’agrocarburant, coupé et récolté par une ensileuse. Son rendement serait d’un peu plus de 12 t/ ha pour la France[réf. souhaitée], alors qu’il a pu ailleurs dépasser 20 t/ha de plantes à maturité dans les meilleures conditions géo-pédo-climatiques, sous réserve qu’il n’épuise pas les sols ou que la plante, affaiblie par plusieurs récoltes successives, ne perde pas de sa capacité productive.

SITA, SEDE environnement et d'autres groupes industriels ou structures de recherche s’y sont intéressés en vue d'éventuellement produire de l’électricité, des agrocarburants ou de la biomasse, ou pour répondre aux appels à projet de production d'électricité « propre ». En 2015 l'association "Biomis G3" [5] a présenté lors de la COP 21 des échantillons d'un bloc-béton et de pièces automobiles incorporant du miscanthus. « Alkern et Ciments Calcia mettront sur le marché de la construction un bloc-béton porteur, isolant acoustique et thermique, allégé grâce à l’incorporation de miscanthus. Dans un second temps, des panneaux isolants seront mis au point avec l’appui d’un troisième gros industriel. Parallèlement, PSA sortira un modèle intégrant des pièces de plasturgie plus légères. Les premiers échantillons composites-miscanthus sont sortis des presses de l’usine Peugeot de Poissy, fin juin », a détaillé Bernard Courtin, délégué général de l’association Biomis G3.

L’INRA a en France conduit quelques tests en plein champ, et étudié, avec la société Kalys, à Roubaix, les moyens de réduire le coût de production des pieds de miscanthus, concluant que la culture in vitro, le bouturage et la plantation en terre étaient rentables pour l’agriculture, mais nécessitant un investissement initial financier, technique et humain importants, car pour partie non mécanisable : la plantation se fait sur un sol préparé par un tracteur, manuellement ou mécaniquement, et elle nécessite un désherbage fin la première année ; à la main, mécaniquement ou au désherbant chimique.

À Estrées-Mons en Picardie, l’INRA mesure sa productivité en climat tempéré, son intérêt énergétique et ses éventuels besoin en pesticides, ou encore le rapport carbone/azote du miscanthus géant (avec l'objectif de le comparer à d’autres plantes en termes de coût-avantages-inconvénients, dans le cadre du Programme Bioénergie NOE).

Plante non invasive[modifier | modifier le code]

Depuis son introduction en Europe en 1935 par un horticulteur danois[6], aucun cas de développement incontrôlé ou invasivité du Miscanthus Giganteus n'a été recensé à ce jour. Du fait de la triploïdie de ses cellules, le Miscanthus Giganteus est stérile. Il peut se reproduire végétativement, ou être reproduit via ses rhizomes, ou par clonage. Ceci reste un risque très faible puisque le rhizome ne s'étend que sur 1 m2. Le miscanthus géant n'est donc pas considéré comme une espèce invasive[7],[8],[6].

Des confusions sont souvent faites avec d'autres espèces de miscanthus potentiellement invasives sous certaines conditions pédoclimatiques ; soit par leur système racinaire traçant, soit par leurs graines viables.

Incertitudes[modifier | modifier le code]

Des travaux scientifiques affinés sont nécessaires à plus long terme, pour évaluer ses impacts sur le sol, l'incidence de la fin de vie de la culture (c'est une question importante pour les écobilans), car si la partie aérienne du miscanthus est sensible au glyphosate (désherbant total), le tissu de rhizomes et racines du miscanthus agrocultivé est dense et semble difficile à détruire rapidement ou facilement.
Le recul manque aussi pour mesurer l'impact de cultures industrielles de miscanthus sur la faune et la qualité des sols, ou d'éventuelles séquelles sous forme de carences minérales après plusieurs années d'exploitation intensive.

La question de la consommation d'eau des clones visant la production industrielle se pose aussi, car ils évapotranspirent beaucoup plus que la plupart des variétés sauvages, alors que des cultures sont envisagées dans les zones à risque de sécheresse estivale, ou là où le maïs pose déjà des problèmes préoccupants en été ou quand l’eau manque. Dans la Brenne où la culture de Miscanthus a été introduite pour produire de la biomasse énergie, elle a induit le drainage de certaines parcelles de la vallée de la Brenne, ce qui « préoccupe les élus locaux et exploitants du secteur qui, pour un grand nombre, ont maintenu jusqu’à maintenant les prairies naturelles et les ont transmises dans l’état actuel de conservation »[9].

Enfin des expériences de cultures sur sites et sols pollués (ancien site Metaleurop-Nord, devenu propriété de SITA qui y teste une plantation de miscanthus par exemple) nécessiteront un recul de plusieurs années pour mesurer l'impact de ces cultures en termes de phytoremédiation, phytostabilisation, bioturbation, etc.

En Europe[modifier | modifier le code]

A partir des années 1990, l'Europe a financé plusieurs projets de recherche sur l'espèce[3]

  • Projet FAIR1-CT92-0294 « conditions de production » (1990–1996)
  • Projet FAIR-CT96-1707 « action concertée sur le miscanthus » (1994-98) suivi d’une publication « Miscanthus pour la production d’énergie et de cellulose »
  • Projet FAIR-CT96-1392 « amélioration génétique »
  • Projet FAIR-CT97-3571 « utilisation du miscanthus dans les centrales thermiques et corrosion »

Au Royaume-Uni, le groupe Biomass Industrial Crops Ltd (Bical), fondé par des agriculteurs anglais en 1998, récolte en 2006 environ 400 000 t/an au Royaume-Uni, avec des aides gouvernementales (ex : aide à l’investissement de 40%, comme pour le TCR, de 2000 à 2013 par le DEFRA dans le cadre du « Energy Crops Scheme » (ECS) ce qui a permis à Bical de devenir leader parmi une dizaine de producteurs européens (avec un chiffre d’affaires annoncé de 6 millions d’euros en 2005)[3].

En France[modifier | modifier le code]

En France, la culture du miscanthus évoquée depuis la fin des années 1980 est passée du stade expérimental (1995-2005) à une production commerciale en 2006-2007 à Bannalec (Finistère), puis à Voves (Eure-et-Loir) avec des exploitants actionnaires de la Société Bical Biomasse France, devenue NovaBiom en 2009. A cette époque, il y en avait moins de 300 ha en France et déjà plus de 20 000 (dont 5.500 dans les East Midlands au Royaume-Uni[3].

La première récolte a été de 500 tonnes récoltées sur 40 hectares (soit 12,5 t/ha) en Bretagne, au printemps 2006. Le miscanthus y avait été planté deux ans plus tôt par Bical UK. Cette production a été achetée en partie par un industriel cimentier, qui teste la valorisation en cimenterie de son pouvoir calorifique supérieur qui est, comme la paille de blé, bien plus élevé que la plaquette de bois (4 500 à 4 700 kWh/t[3], contre 3 300 pour la plaquette, à poids égal).

En 2010, NovaBiom annonce avoir planté un peu plus de 2 000 ha.

En 2014, la société Biomasse Environnement Systèmes (BES) regroupant plus d'une centaine de producteurs, commercialise plusieurs produits à base de miscanthus en France (produits de paillage, litière...) et approvisionne des chaudières industrielles.

Usages espérés[modifier | modifier le code]

1) pour la partie aérienne, si elle est par exemple transformée en panneau de particule, tant que le panneau n’est pas brûlé, et
2) via les rhizomes et la rhizosphère qui stockent une partie importante du carbone absorbé par la plante, et dont une part importante pourrait rester dans le sol après la fin des cultures.

Rentabilité[modifier | modifier le code]

En 2009, on estimait que le retour sur investissement était de 7 ans (prix 92€/t) avec selon Bical des marges brutes de 900 à 1 100 €/ha.

Limites[modifier | modifier le code]

On ne dispose pas encore du recul nécessaire pour mesurer un éventuel impact sur les sols et la durabilité de la productivité de cette plante, sur un éventuel potentiel d'invasivité, sur la difficulté à débarrasser les sols de ses rhizomes lors de changement d’affectation du sol.

Si le miscanthus peut avec certains avantages (ressource renouvelable, moins polluante) remplacer le charbon dans les centrales électriques ou chaudières industrielles, sans modification technique, il constitue un volume à transporter et stocker plus important à poids égal.

L’investissement initial est important : les plants (encore coûteux) doivent être mis en terre avec une planteuse spéciale ou bien à la main, dans un sol aéré et creusé de sillons. La première année, l’élimination des adventices concurrentes est nécessaire pour permettre au miscanthus de produire de nombreux rhizomes qui développeront de nombreuses et nouvelles tiges les années suivantes. Le désherbage peut être assuré mécaniquement, au moyen d’une herse étrille, chimiquement ou en combinant les deux solutions. Si la plantation est assez dense, la seconde année, les feuilles mortes de la 1re année forment un couvre-sol qui doit suffire à empêcher la levée d’adventices.

Les fongicides et insecticides ne sont pour l’instant pas réputés nécessaires en Europe, les pathogènes du miscanthus n’y étant pas encore présents, mais ceci pourrait n’être que provisoire, la culture intensive et l’homogénéité génétique des plantations pouvant favoriser l’explosion démographique d’éventuels prédateurs (accidentellement importés du pays d’origine, ou d’espèces locales qui se seraient adaptées à ce nouvel hôte).

Inconvénient pour le paysage, la biodiversité ou la chasse[modifier | modifier le code]

Le miscanthus en culture modifie considérablement le paysage et la biodiversité du sol et du territoire concerné selon Karp et Shield, 2008, qui considèrent que les effets pour la faune sont neutres à légèrement positifs (pour certains oiseaux et insectes notamment)[12] si elle remplace une parcelle d'agriculture intensive.

Les premières cultures peuvent servir de « refuge » à quelques espèces animales (chassées ou non), qui ont le temps de nicher sans souffrir de la récolte qui se fait en mars, sur sol sec ou gelé, en phase initiale du nouveau cycle de pousse, Selon Semere & Slater (2007), l'intérêt pour la biodiversité et la petite faune est limité et n'existe que les 2 ou 3 premières années[13] après quoi la culture devient rapidement si dense qu’elle est peu pénétrables, hormis pour quelques espèces d’oiseaux[13].

De plus, si elles devaient se faire en zones humides, ces cultures nécessiteraient un drainage et se substitueraient donc à des milieux écologiquement beaucoup plus riches et fonctionnellement importants pour la qualité de l'eau. Et avant cela (les 2 premières années), on utilise généralement un herbicide de type glyphosate « pour contrôler les mauvaises herbes et permettre un bon développement de la plante »[3] et une étude d'impact portant notamment sur la biodiversité peut être exigée[3].

Le programme Phytener a étudié son impact sur la biodiversité végétale (sur 6 parcelles expérimentales dont 4 plus ou moins polluées par des métaux lourds) pour apprécier son intérêt écologique sur sols contaminés. La flore vasculaire adventice des cultures de Miscanthus était principalement composée d'espèces indigènes, mais communes et peu menacées ; des annuelles (végétation thérophytique) et des vivaces[14].

Au Royaume-uni, « les plantations ne sont pas autorisées sur les terres communales. Sur ou à côté des sites protégées (Sites of Special Scientific Interest (SSSIs) Scheduled Monuments (SMs), Local Nature Reserves, National Nature Reserves, Registered Battlefields, Special Areas of Conservation (SAC), Special Protection Areas (SPA), World Heritage Sites and Ramsar sites, une autorisation est nécessaire »[3]

Maladies[modifier | modifier le code]

Deux chenilles sont connues pour se nourrir principalement sur les rhizomes de cette plante, sans dégâts importants repérés en Europe avant 2009, mais avec l'extension des cultures, elles « pourraient cependant à terme occasionner des dégâts »[3].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Greef, J.M. und Deuter, M. 1993. Syntaxonomy of Miscanthus ×giganteus GREEF et DEU. Angewandte Botanik 67, 87-90
  2. Deuter, M. und Abraham, J. 2000. Wissensstand in der Miscanthus-Züchtung. In: Miscanthus – Anbau und Vermehrung, Bonn, 8-14.
  3. a, b, c, d, e, f, g, h et i Les impacts environnementaux et paysagers des nouvelles productions énergétiques sur les parcelles et bâtiments agricoles. Rapport final SOLAGRO/Agence Paysages, pour le Ministère de l’Agriculture – 19/06/2009 – Page 44
  4. AMOUGOU, N., RECOUS, S., CADOUX, S., & BERTRAND, I. Contribution des feuilles sénescentes au stockage de carbone sous couvert de miscanthus x giganteus, plante pérenne à vocation énergétique
  5. sur l'espace de la Région Île-de-France au Bourget. Voir "COP21 : les premiers fruits du miscanthus francilien", sur le site de la revue http://www.environnement-magazine.fr/
  6. a et b Linde-Laursen IB. 1997. Cytogenetic analysis of Miscanthus `Giganteus', an interspecific hybrid. Hereditas ;119:297-300
  7. D. Neukirchen, et al., 1999
  8. Nieslen, P.N. 1987. Vegetative propagation of Miscanthus sinensis 'Giganteus'. Tidsskrift for Planteavl (Denmark).
  9. Guichard B (2010) Document d’Objectifs du site Natura 2000 FR4312008 - FR4301306 « Bresse Jurassienne Nord » - Communauté de communes du Val de Brenne –Juin 2010 Quand l'homme s'engage pour la biodiversité. voir p 27
  10. Carrère, H., Pot, D., Brancourt, M., Dumas, C., Sambusiti, C., Bonnal, L., ... & Höfte, H. (2015, February). Développement de nouvelles variétés de biomasse ligno-cellulosique adaptées aux filières de valorisation: potentiel méthanogène de différentes variétés de sorgho et miscanthus et prétraitements. In Journées Recherche Industrie Biogaz-Méthanisation (JRI2015) (p. np).
  11. Arnoult, S. (2014). Contribution à la définition d’idéotypes de miscanthus valorisables pour la production de bioéthanol de 2ème génération et perspectives en sélection (Doctoral dissertation, Lille 1).
  12. Karp, A; Shield, I (2008). Bioenergy from plants and the sustainable yield challenge. New Phytologist 179:15-32.
  13. a et b Semere T., Slater F.M., 2007 - Ground flora, small mammal and bird species diversity in Miscanthus (Miscanthus x giganteus) and reed canary-grass (Phalaris arundinacea) fields. Biomass & Bioenergy 31 : 20-29
  14. Hayet, A., de Foucault, B., Douay, F., & Deram, A. Impact du Miscanthus sur la biodiversité végétale de sols contaminés par des éléments traces métalliques ; étude et Gestion des Sols, Volume 20, 2, 2013 - pages 151 à 161.

Annexes[modifier | modifier le code]

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Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]