Le biochar est un intrant qui augmente les rendements agricoles de manière écologique en séquestrant du carbone
L’origine lointaine du biochar
La terre noire découverte en Amazonie datant de bien avant les Conquistadors était nourrie de charbon de bois broyé et de déchets organiques. Plusieurs milliers d’années plus tard, ce sol enrichi est encore un terreau fertile où l’on retrouve les particules de charbon de bois, prouvant la stabilité de ce type de carbone.
Voir : Histoire du biochar
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La récente renaissance
C’est l’International Biochar Initiative à partir de l’Université Cornell qui a fait émerger cette technologie il y a 12 ans environ et montré que le biochar stimule le métabolisme du sol et les défenses immunitaires des plantes qui se défendent ainsi contre maladies et insectes. De plus, le biochar agit comme un rétenteur d’eau et convient particulièrement aux sols arides. Aujourd’hui, le biochar est obtenu par pyrolyse de biomasse végétale (chauffage à environ 500°C en l’absence d’oxygène), généralement à partir de résidus agricoles. Il se présente sous forme de petits fragments noirs, légers et poreux.
Le biochar fait des miracles en agriculture
L’introduction de 300 grammes à un kilo de biochar par m2 permet d’augmenter la productivité des cultures en zones tropicales entre 50% et 200%. Une seule application crée et maintient une fertilité de longue durée, augmente la séquestration de carbone qui lutte contre le changement climatique. Les effets du biochar ont pu être évalués scientifiquement :
- Stimulation de la biologie des sols (+40% de champignons de mycorhize)
- Amélioration de la rétention des nutriments (+50% d’échanges cationiques)
- Augmentation de la capacité de rétention d’eau dans les sols (jusqu’à +18%)
- Accroissement du pH des sols acides (1 point de plus en moyenne)
- Augmentation de la matière organique du sol
- Réduction des émissions de N2O et de CH4
- Le fonctionnement est continu, 7 jours sur 7, 24 heures sur 24
- Après allumage, l’unité est chauffée en brûlant les gaz émis pendant la carbonisation
- Toutes sortes de biomasses peuvent être utilisées. Au besoin, un séchoir et un broyeur peuvent être rajoutés afin de préparer la biomasse pour la pyrolyse
- La température et le temps de séjour de la biomasse dans la machine sont réglables pour produire le biochar optimisé en fonction de chaque type de résidus
C’est un amendement du sol qui étant incorporé une seule fois a un effet durable pendant des siècles. Ajouté au pied d’un arbre, le biochar permet de doubler sa vitesse de croissance, ce qui induit une fructification plus abondante. Sur la photo ci-contre, on peut observer 2 cacaoyers au Belize ayant 3 ans d’âge : celui de gauche est bien plus productif grâce au biochar par rapport à celui de droite sans biochar.
Un puissant moyen de lutte contre le changement climatique
Pour pousser, les plantes puisent le dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) pour produire de la biomasse qui contient du carbone. Plutôt que de laisser la matière végétale se décomposer et émettre du CO2, la pyrolyse transforme environ la moitié du carbone stocké dans les tissus végétaux en une forme stable et inactive.
En 2018 et 2019, le GIEC a publié deux rapports examinant le potentiel du biochar pour l’élimination permanente du carbone. Il a estimé le potentiel de compensation annuel du biochar à 1 à 2 milliards de tonnes de CO2 s’il devait être déployé à une échelle mondiale massive. Alors que les gouvernements et les entreprises du monde entier visent à être neutre en carbone, cette reconnaissance scientifique définitive se tourne vers le biochar comme un moyen essentiel d’atténuer notre crise climatique.
Le biochar occupe une position unique, car il est, « l’une des rares technologies d’élimination permanente du carbone et celle au plus haut niveau de maturité technologique » (O. Mašek et al., Nature, 2019).
Production du biochar de très haute qualité par Pro-Natura
Pro-Natura a obtenu le 1er prix d’innovation technologique de la Fondation Altran pour la technologie de la carbonisation en continu.
Voir : Vidéo de présentation du prototype en 2002
Les machines de nouvelle génération, appelées CarboChar, produisent du biochar de très haute qualité de manière écologique à partir de déchets agricoles et forestiers renouvelables et non utilisés. Le processus a les caractéristiques suivantes :
Pro-Natura International a été le pionnier du développement des technologies de production de biochar en Afrique, passant les 20 dernières années à construire et à optimiser le CarboChar conçu par l’ingénieur Rachid Hadibi. C’est un ensemble de machines de pyrolyse optimisées pour les pays en développement et produisant de 1 à 5 tonnes de biochar par jour.
Voir : Description technique de la machine
Le rendement (poids de biochar produit par rapport au poids de la biomasse à 15 % d’humidité) atteint 35 % à 45 %, selon le type de biomasse.
Le CarboChar-3 peut également co-générer de l’électricité. Il produit 0,5 MW de chaleur renouvelable qui peut être convertie en électricité.
Le Charbon vert pour remplacer le charbon de bois
C’est fondamentalement, un « charbon de bois éthique », la valeur du biochar ne se limite pas à l’agriculture. Contrairement à la plupart du charbon de bois, qui provoque une déforestation à grande échelle, le biochar est délibérément fabriqué à partir de déchets agricoles / forestiers en utilisant la technologie de la pyrolyse.
Ce charbon vert évite non seulement les émissions liées à la combustion d’une biomasse non renouvelable, mais également les grandes quantités de méthane (CH4) générées par la production artisanale de charbon de bois. Le CH4 est un gaz à effet de serre dont le potentiel de réchauffement climatique est environ 35 fois supérieur au CO2 (sur une période de 100 ans), ce qui le rend particulièrement nocif.
L’utilisation du charbon de bois dans les pays en développement, et en particulier en Afrique, est une source majeure de déforestation et de perte de biodiversité. En considérant les effets de déforestation évitée et d’évitement du méthane, nous estimons (sur la base d’une méthodologie de la CCNUCC) qu’une tonne de charbon vert équivaut à 4 tonnes de CO2 évitées.
Le charbon vert n’émet pas d’hydrocarbures dans les fumées et environ quatre millions de femmes et d’enfants qui meurent chaque année en respirant des fumées de charbon de bois pourraient être sauvés.
Résumé de publications scientifiques majeures montrant les effets du biochar sur les principales cultures tropicales
| Type de culture | Auteurs | Localisation | Type de sols | Quantité de biochar (t/ha) | Augmentation de rendement %) |
|---|---|---|---|---|---|
| Riz | Asai et al. | Houay-Khot, Nord du Laos | upland | 8 | 70% |
| Riz | Steiner et al. | Manuas, Brésil | xanthic ferralsol / laterite | 11 | 73% |
| Riz | Masulili et al. | Sungai Kakap, Indonesia | acid sulphate soil | 10 | 93% |
| Riz | Zaitun et al. | Empretring, Indonesia | - | 10 | 57% |
| Canne à sucre | Chen et al. | Okinawa, Japan | shimajiri maji (clay) | 7,2 | 78% |
| Tomate | Effah et al. | Kade, Ghana | forest ochrosol | 7 | 177% |
| Cotton | Reddy | Midjil Mandal, Andrha Pradesh, India | alkaline | 3,75 | 100% |
| Choux | Carter et al. | Siam Reap, Cambodia | sandy acidic | 100 | 750% |
| Maïs | Major et al. | Llanos Orientales, Colombia | savanna oxisol | 8 | 71% |
| Maïs | Major et al. | Llanos Orientales, Colombia | savanna oxisol | 20 | 140% |
| Maïs | Kimetu et al. | Vihiga, western Kenya | highly degraded ultisol | 6 | 71% |
| Peanut | Islami et al. | Malang, Indonesia | clay loam | 15 | 54% |
| Niébé | Tagoe et al. | Gifu, Japan | sandy loam | - | 146% |
| Oignon | Pro-Natura | Sénégal | - | 10 | 50% |
Résumé de publications scientifiques majeures montrant les effets du biochar sur les principales cultures tempérées
| Type de culture | Auteurs | Localisation | Type de sols | Quantité de biochar (t/ha) | Augmentation de rendement (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Riz | Lugato et al. | Nord d'Italie | aguic hapludalf | 40 | 36% |
| Riz | Zhang et al. | Shenyang, Chine | loam sableux | 30 | 40% |
| Maïs | Uzoma et al. | Tottori, Japon | sol sableux | 15 | 150% |
| Maïs | Peng et al. | Yingtan, Chine | ultisol | 2.4 | 64% |
| Soja | Tagoe et al. | Gifu, Japon | - | 3.8 | 43% |
| Blé | Van Zwietan | NSW, Australie | ferralsol | 2% | 170% |
| Blé | Vaccari et al. | Postoia, Italy | loam limoneux | 30 | 33% |
| Colza | Pervej-Ahmed et al. | Saskatchewan, Canada | loam brun | 1 | 20% |
| Orge | Gathorne-Hardy et al. | Angleterre | sol léger | 20 | 43% |
| Choux | Jia et al. | Nanjing, Chine | fimi-orthic anthrosol | 30 | 96% |
| Radis | Chan et al. | NSW, Australie | chromosol | 10 | 42% |
| Poivron | Graber et al. | Israel | mélange sans sol | 1% | 79% |
| Oranger | Ishii et al. | Matsuyama, Japon | - | 83.5 | 57% |
| Quinoa | Kamman et al. | Allemagne | loam sableux terre brune | 100 | 44% |
Pour plus d’informations, contacter : guy.reinaud@pronatura.org
