Agriculture et bioéthanol : des plantes face aux défis climatiques et environnementaux

Pour aller plus loin

> Sur la culture betteravière et les questions climato-environnementales

> Sur les cultures céréalières et les questions climato-environnementales

> Pour comprendre le rôle du sol dans l’effet « puits de carbone » (vidéo)

Les 12 millions d’hectolitres de bioéthanol produits chaque année en France sont obtenus à partir de ressources agricoles renouvelables : betterave sucrière et céréales. Les progrès accomplis pour réduire l’impact de ces cultures sur le climat et l’environnement contribuent au bilan positif du bioéthanol français.

En France, les cultures céréalières et betteravière fournissent, à parts égales, 98 % des volumes de bioéthanol, et les 2 % restants sont obtenus par distillation de résidus de vinification. Les plantes utilisées pour produire la biomasse destinée à la distillation du bioéthanol ne représentent que 1 % des surfaces agricoles cultivées, mais elles bénéficient des mêmes techniques agricoles et agronomiques que les plantes destinées à l’alimentation.

Prévenir la hausse des températures

Ces cultures ont fait d’immenses progrès au cours des dernières décennies pour optimiser leur bilan environnemental, mais elles sont, comme la plupart des productions végétales, exposées aux conséquences des évolutions climatiques, autrement dit à la hausse des températures et ses corollaires : baisse de la ressource en eau, alternances entre périodes de sécheresse et fortes précipitations, phénomènes climatiques extrêmes… Pour s’adapter à ces réalités, les agriculteurs ont développé des stratégies qui délivrent des résultats concrets.

Selon leur nature, les plantes réagissent différemment au contexte climatique. Ainsi les betteraves sucrières peuvent, dans une certaine mesure, bénéficier de l’élévation des températures et du taux de CO₂ dans l’atmosphère, qui stimule la photosynthèse chlorophyllienne et favorise le développement de la biomasse, donc des quantités de sucre stockées dans la plante… En revanche, une trop forte chaleur freine leur croissance et, dès 35°C, elles cessent complètement de pousser. Les modifications du climat représentent donc une menace pour toutes les plantes ayant la capacité d’offrir une source d’énergie renouvelable.

Afin de les mettre à l’abri des aléas climatiques, différents méthodes sont déployées. Au plan agricole, cela se traduit par « l’évitement » des périodes de sécheresse, en fin d’été, grâce à un décalage des cycles culturaux (anticipation des périodes de semis et avancement des dates de récolte). En amont, les acteurs de la recherche travaillent à la mise au point de nouvelles variétés de plantes, plus précoces, plus résistantes au stress hydrique et plus résistantes à certains agresseurs (maladies, parasites) dont le réchauffement climatique favorise la prolifération.

Optimiser l’effet « puits de carbone »

Les cultures végétales, comme tous les espaces verts et forestiers, ont la capacité naturelle de capter le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère (CO₂), via la photosynthèse chlorophyllienne, et de stocker le carbone dans les plantes (feuilles, tiges, racines…) ainsi que dans le sol (matière organique). Ce mécanisme est appelé « puits de carbone ».

La succession des cultures et des intercultures permet d’augmenter le temps de couverture végétale des sols, donc de prolonger les périodes de captation de carbone et, pour partie, de le séquestrer dans le sol. Cet atout naturel est particulièrement intéressant lorsque les ressources végétales sont utilisées en substitution d’énergies fossiles.

En outre, certaines techniques agricoles permettent aujourd’hui d’optimiser le processus de séquestration et de stockage de gaz à effet de serre en favorisant la production de biomasse et en améliorant la qualité de la matière organique des sols :

• augmentation des rendements en plantes à l’hectare,
• mise en place de couverts intermédiaires entre deux cultures (radis, moutarde, avoine…),
• création de bandes enherbées en bordures de parcelles,
• techniques spécifiques de préservation des sols (culture sans labours…).

Partant du principe qu’une augmentation de 4 pour mille par an des stocks de matière organique des sols suffirait à compenser l’ensemble des émissions de gaz à effet de serre de la planète, le développement de ces techniques fait l’objet d’un programme d’encouragement lancé par les Pouvoirs publics à l’occasion de la COP21 et à l’initiative de l’Inra : le projet « 4 pour 1 000 ».

Des pratiques vertueuses

Au-delà de l’attention aujourd’hui portée à l’effet puits de carbone, les agriculteurs ont depuis plusieurs décennies pris conscience de l’importance de réduire l’impact environnemental global des cultures. Si, en amont, les avancées procurées par une gestion efficace de la génétique (sélection variétale) y jouent un rôle important, l’évolution constante des pratiques agricoles représente un atout décisif. La principale voie d’économies de gaz à effet de serre repose sur des systèmes agricoles qui améliorent « l’efficience de l’azote ».

Différentes démarches permettent ainsi d’utiliser moins d’azote à productivité égale :

• L’optimisation des rotations culturales en choisissant, d’une année à l’autre, les alternances de plantes les plus pertinentes ;
• La mise en place de cultures intermédiaires qui, dans les périodes d’interculture, couvrent les sols avec des plantes ayant une forte capacité à fixer l’azote sur le terrain ;
• Le pilotage de précision des cultures, afin d’apporter la juste dose d’engrais au moment où la plante en a exactement besoin et en fonction des conditions météo ;
• La modulation des interventions, afin de limiter les apports d’engrais à des zones ciblées au sein de chaque parcelle ;
• L’installation de bandes enherbées et de haies en bordure des cultures. Ces zones végétalisées augmentent les surfaces de captation de CO₂ et limitent les phénomènes de ruissellement (prévention de l’érosion, protection de la ressource en eau).

Des résultats concrets et mesurables

L’agriculture est le troisième secteur émetteur de gaz à effets de serre (22 % des émissions de GES) derrière les transports (26 %) et l’industrie (21 %). Comparée à ces deux secteurs, elle produit peu de dioxyde de carbone (CO₂), mais surtout du méthane (CH₄), issu de l’élevage, et du protoxyde d’azote (N₂O), lié à la fertilisation des terres (engrais). Entre 1990 et 2012, la « Ferme France » a réduit de près de 10 % ses émissions de GES, sachant que cette dynamique est particulièrement soutenue dans le secteur des grandes cultures où les céréales et la betterave sucrière sont les deux filières prédominantes.

Ainsi, au cours des quinze dernières années, les apports d’azote minéral à l’hectare ont été réduits de 30 % sur l’ensemble du secteur et, pour la betterave sucrière, la baisse atteint 50 % sur 20 ans. Signe particulier, la baisse des engrais azotés en culture betteravière s’est associée, sur la même période à une augmentation de +40 % des rendements en sucre, ce qui témoigne des progrès de cette culture, tant en faveur de la compétitivité que de l’environnement. Autre indicateur encourageant, les quantités de produits de protection des plantes nécessaires à la production d’un tonne de sucre ont été réduites de 30 % en 20 ans et le pourcentage des surfaces traitées avec un herbicide a chuté de 60 % depuis 2004.

Au final, toutes les économies de gaz à effets de serre réalisées au niveau agricole s’ajoutent à l’efficience énergétique du process de transformation industrielle (distillation) pour dessiner un bilan carbone « du champ à la roue » tout à fait éloquent. De fait : la substitution d’un litre d’essence d’origine fossile par un litre de bioéthanol d’origine renouvelable permet de diminuer de 50 à 66 % les émissions de gaz à effet de serre. C’est pourquoi, grâce aux plantes et aux performances de l’agriculture, l’utilisation du bioéthanol dans les transports représente un atout décisif dans la lutte contre le réchauffement climatique.

Rendement et durabilité…

L’éthanol de betterave a un rendement énergétique deux fois plus élevé que l’essence. Ainsi, avec 1 mégajoule d’énergie fossile on produit 1,7 mégajoules d’éthanol de betterave durable et renouvelable, alors qu’avec ce même mégajoule d’énergie fossile on ne produira que 0,82 mégajoules d’essence. En outre, le bioéthanol produit en France répond aux critères de durabilité fixés par la Directive européenne sur les énergies renouvelables.