biomasse et santé Éditions quae paul mathis slc, université d’été aix-en-provence, le 14...

Biomasse et santé

Éditions Quae

Paul MATHISSLC, Université d’étéAix-en-Provence, le 14 septembre 2013

Biomasse et santé

1 -- La biomasse2 -- La cuisson / pays pauvres du Sud3 -- Chauffage au bois4 -- Incinérateurs5 -- Biocarburants

Biomasse et santé

D’où provient la biomasse (bio + masse), quelles molécules ?

Plantes Photosynthèse Matière végétale (énergie de la lumière CO2, eau)

Forêt (bois) Cultures (fruits, racines) [cellulose + hémicellulose [sucres, amidon, huiles] +lignine = lignocellulose]

DéchetsBois, élevage, IAA,Déchets ménagers, etc.

Aix SLC 14 septembre 2013

Animaux

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Photosynthèse → Oxygène + Biomasse

A quoi sert la biomasse ? • Alimentation• Matériaux : bâtiment (bois d’oeuvre, isolants, ); outils ;

industrie (papier, agglomérés,); textiles (coton, laine,…)• Chimie (ex : latex) ; puis chimie bio-sourcée• Énergie (chauffage, biocarburants) (maîtrise du feu ; 90% de l’énergie jusqu’en 1800)

Nombreux usages : établir des priorités Tous besoins en augmentation Limitation : surfaces de sols productifs Exigence n°1 : durabilité des sols

Ce n’est pas d’abord de l’énergie !

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Bouquet énergétique en France:Total énergie primaire : 254 Mtepdont : 22,7 Mtep ENR [dont 14,7 biomasse]


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La biomasse est essentielle pour la santé des humains !

Mais ses usages énergétiques présentent des risques …

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Comment utiliser la biomasse-énergie ?

(optique de transition énergétique : remplacement de combustibles fossiles)

On la brûle → chaleur [chauffage ; cuisson ; chaleur industrielle et agricole]

On produit des biocarburants [éthanol : essence ; biodiesel : gazole]

On produit du biogaz (biométhane) à partir de déchets humides [utilisation comme le gaz naturel]

On produit de l’électricité et de la chaleur (cogénération) [incinération de déchets ménagers ; papeteries]

et aussi : Matériau de base pour la chimie (pétrochimie)

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A la source des problèmes sanitaires :

Présence, dans les fumées de combustion, de particules carbonées et de molécules gazeuses toxiques.

• Les particules carbonées résultent d’une mauvaise combustion ;

• Les gaz nocifs : COV (surtout HAP), produits chlorés, CO.

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1. La cuisson dans les pays pauvres du Sud.

Une bonne combustion du bois nécessite une température élevée, qui n’est pas atteinte dans les fourneaux rudimentaires utilisés dans les pays pauvres.

Conséquences : Il faut beaucoup de bois (rendement très faible) pour un résultat

médiocre. Fort dégagement de fumées qui entraînent des maladies oculaires

et respiratoires, surtout chez les femmes et les enfants. Entre 1 et 2 millions de décès chaque année.

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Mali, photo Cirad

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Émissions de polluants produits par repas par le combustible de cuisson comparé au GPL. Mesures en Inde. Echelle logarithmique.

(Fumier = bouses de vaches)

1000 ?

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Incidence estimée des maladies relativement aux principaux facteurs de risque.Mesures en % du nombre total d’années saines perdues dans le monde en 2000.

→

→

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La cuisson dans les pays pauvres du Sud.

Affections : surtout femmes et enfants

Près de 2 millions de personnes par an meurent prématurément de maladies imputables à la pollution de l’air à l’intérieur des habitations due à l’utilisation de combustibles solides (données de 2004). 44% des décès sont dus à la pneumonie, 54% à la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO) 2% au cancer du poumon.

(ces statistiques incluent aussi le charbon)

Sources :OMS http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs292/fr/index.htmlH.-H. Lin et al (2008) Lancet 372, 1473-1483

http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs292/fr/index.html










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K.R. SmithUnasylva, 2006

Amélioration de fourneaux :Propositions du GERES,à Aubagne

Solutions :

• amélioration des foyers

• utilisation de charbon de bois

• gazéifieurs

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2. Le chauffage au bois

Pays développés, chauffage au bois-bûche, souvent dans des cheminées à foyer ouvert. → → mauvais rendement de combustion et émission de fumées, avec les problèmes sanitaires déjà mentionnés.

Pollution de l’air : intérieur + extérieur

Les fumées émises par les poêles et cuisinières à charbon ou à bois et les cheminées : Particules fines PM 1,0, 2,5 et PM 10 Composés non volatils (goudrons) Composés volatils : CO, COV cancérogènes [ formaldéhyde, HAP comme le benzo-a-pyrène ]

R. Masse et C. Boudène (2012) « Des toxiques au coin du feu »Étude Affset INSERM, 2008 / Etude INERIS 2009

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Types de foyers Individuels • Cheminées à foyer ouvert (--)• Insert, chaudières modernes (-) avec filtre (+)

Collectifs ou industriels Chaudières à haut rendement (+) + Filtration des fumées (++) Bon entretien !

Combustibles• Bois propre [classe A]*• Séchage → bois sec • Trois présentations (adapter au foyer) : Bois-bûche (risque de combustion incomplète) Plaquettes forestières Pellets (en principe combustion complète ; particules minérales)

* Sylvie Alexandre et al. « Les usages non alimentaires de la biomasse » Annexes, 2012

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Voir aussi Wikipédia Pollution de l’air

Pollution atmosphérique

En Europe, l’hiver, la pollution d’origine biomasse ≈ 50% de la pollution totale (surtout particules fines) [programme Carbosol]

Feux agricoles, feux de jardin : interdire

Autres aspects sanitaires : Cendres et santé [à voir ; métaux lourds si fertilisation ?]

À voir :http://www.actu-environnement.com/ae/news/granule_bois_pellets_8760.php4

http://www.actu-environnement.com/ae/news/granule_bois_pellets_8760.php4





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Document GDF Suez

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Chauffage au bois : pollutions relatives (% en masse)

% conso. énergie finale

SO2 NOx COVhors CH4

CO PM 2,5

PM 1,0

HAP Dioxineset fura-nes

Bois 3 1,5 3,2 22,1 35,0 37,1 62,0 69,3 18,3

Fioul dom. 7 12,1 15,6 2,5 2,0 5,1 8,7 4,5 0,4

Carburants transports

31 3,1 59,0 18,3 22,0 15,5 19,5 25,7 2,1

Gaz naturel 21 1,6 8,4 1,8 1,0 0,6 0,9 0,2 0,8

Rapport Secten (Citepa), France 2010

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Fiches du plan particules (DGEC, juin 2011) Communication sur les risques / Orienter les aides pour des chauffages de haute qualité / Contrôle des chaudières industrielles / Réduction des valeurs limites d’émission des installations / Conditions dans les appels d’offres Biomasse / etc.

Utilisation des SRCAE [Schéma régional du climat, de l’air et de l’énergie]

Exemple : PPA (Plan de Protection de l’Atmosphère) de la vallée de l’Arve : le Fonds AIR BOISChauffage bois : première source de particules fines.Incitation financière à renouveler les appareils de chauffage (50% Ademe,50% Collectivités).

Chauffage au bois : quelles actions ?

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3. Les incinérateurs

Etudes épidémiologiques → les anciens incinérateurs d’ordures ménagères émettaient des polluants dangereux provenant pour partie de la biomasse brûlée. → → imposition de règles strictes d’émissions de polluants.

Des incinérateurs à haute sécurité permettront de tirer un parti des bois souillés de récupération dont le potentiel énergétique est très important (4 Mtep/an en 2050 ?)

-- Moins d’incinérateurs, plus grands, mieux équipés, -- Politique de réduction de déchets.

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Incinérateurs d’ordures ménagères : quels polluants ? • Fumées (SO2, NOx, dioxines, arsenic, métaux lourds) et particules. Traitement → REFIOM ( → décharge de classe 1) et un petit reste des fumées.• Mâchefers

Dans les fumées, des dioxines, formées par combustion de produits chlorés.En absence de traitement des fumées, elles retombent au sol et sont incorporées dans les aliments (végétaux, produits laitiers). Consommation d’aliments produits aux environs d’incinérateurs anciens.

Incinérateurs anciens : possibilité de cause de cancers. Risque très réduit avec les nouvelles installation. Seuil d'émission abaissé à 0,1 ng/m3

- BEH (2009) Incinération des ordures ménagères en France : effets sur la santé- Dioxines Greenfacts http://www.greenfacts.org/- http://www.incineration.org/?Dioxines-et-Sante

Réflexions : G. Salines, InVS, Environnement, Risques et Santé (2010)

http://www.incineration.org/?Dioxines-et-Sante

http://www.incineration.org/?Dioxines-et-Sante

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4. Les biocarburants [essentiels pour la TE (pétrole, transports)]

Bio(agro)carburants de 1ère génération (BC1) : éthanol (betterave, blé) ; biodiesel (colza) 1 tep/ha → potentiel faible Bilan GES : mauvais

Biocarburants de 2ème génération [filières ligno-cellulosiques] (BC2) 2 tep/ha ? Bilan GES : inconnu Liquides : Ethanol : voie liquide (enzymatique) Biodiesel : gazéification à haute température, puis synthèse FT

Gazeux : biométhane (GNV) Biomasse humide (déchets, maïs) : méthanisation Biomasse sèche : gazéification à haute température, puis méthanation

[Recherches + Evaluation]

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Les biocarburants.

Les carburants pétroliers : sont à l’origine de l’émission de particules et de gaz dangereux pour la santé.

Comment se présentent le biodiesel et le bioéthanol par rapport aux carburants pétroliers ?

La situation n’est pas claire. Attention aux d’affirmations influencées par des lobbies.

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Essence →→ Ethanol Sans doute augmentation de COV et O3

Gazole →→ Biodiesel Peu de changements

Essence →→ BioGNV NOx et particules : peu de différence

Gazole →→ BioGNV Forte diminution des particules

Gazole →→ Gazole + Biodiesel + Ethanol : amélioration significative (!)

Kannan et al, (2012) J. Renew. Sustain. Energy http://dx.doi.org/10.1063/1.3687942Jacobson (2007) Envir. Sci. Technol.Santé Canada (2012) http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/air/biodiesel-fra.php

Résultats partiels et peu clairs (sauf Gazole → GNV)

http://dx.doi.org/10.1063/1.3687942

http://www.hc-sc.gc.ca/ewh-semt/pubs/air/biodiesel-fra.php






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Production de BC2 : source d’ozone atmosphérique ?

K. Ashworth et al, Nature Climate Change (2013)

Production à partir de bois : Arbres à croissance rapide (TCR) Arbres à larges feuilles (peuplier, saule, eucalyptus)Remplacent des graminées (céréales) →→ Émission d’isoprène →→ Formation d’ozone atmosphérique CH2 = C(CH3) – CH = CH2

-- Effet sur la santé des humains -- Effet sur la productivité des céréales

Qu’en penser ?

Objectifs UE : il faudrait 72 Mha de TCR d’où 1365 décès.

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Méthanisation

• Risques d’explosion• Risques chimiques et biologiques

Institut National de Recherche et de Sécurité (INRS)« Méthanisation de déchets issus de l’élevage, de l’agriculture etde l’agroalimentaire » (brochure téléchargeable, juin 2013)(risques et prescriptions de sécurité)

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Ce qui me semble important

-- Bois-énergie : bonne combustion et traitement des fumées

-- Incinération des déchets : traiter les fumées

-- Remplacer le gazole par BioGNV (biogaz) et bons filtres à particules sur les véhicules diesel.

Hors biomasse-énergie :En Asie du Sud-Est, très forte pollution atmosphérique due aux feux de forêts allumés volontairement (culture sur brûlis en Indonésie), qui se communiquent à la tourbe du sol.

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Question de la valorisation par combustion des déchets de bois(Annexe 9, pages 72-) Sylvie Alexandre annexes)En France, trois catégories :Classe A : biomasse sans contaminationClasse B : bois faiblement traités (palettes, meubles, panneaux)Classe C : bois traités à la créosote et aux CCA (chlore, chrome, arsenic)

Pollution atmosphérique à la combustionUtilisation possible des cendres

« Les usages non alimentaires de la biomasse » Annexes (Sylvie Alexandre et al, 2012)

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