Lundi 3 octobre 2022
Frédérique Hupin

Ingénieur agronome avec une expérience de 20 ans dans le management associatif, la communication et le conseil environnemental en agriculture. Frédérique HUPIN est consultante et journaliste freelance, spécialisée en agroécologie.

Le biochar : enjeu climatique, potentiel agronomique et leviers pour une utilisation systémique en Europe

Il y a trois ans, j’aurais donné pour titre à cet article « Biochar : gare aux apprentis sorciers ». C’est en effet à ce moment là que j’ai eu mes premières discussions avec le jeune docteur en agronomie, Brieuc Hardy. Ayant réalisé sa thèse de doctorat sur le biochar à l’UCLouvain, il était bien au fait du sujet. Entre-temps, d’autres acteurs ayant réalisé leur « lobbying », bon ou mauvais, l’avenir nous le dira, le biochar a été officiellement reconnu par l’UE comme fertilisant. L’optique devient alors toute autre. Il est question maintenant de savoir ce que l’on fait avec ce nouveau produit dont on vante les vertus en omettant parfois d’apporter les précautions d’usage. Aujourd’hui, Brieuc Hardy est chercheur au CRA-W. En pédologue, fidèle à lui-même et à la science, il travaille toujours sur les sols, les mycorhizes, entre autres. J’ai relancé Brieuc Hardy afin qu’il trouve le temps de poser ses idées et de nous apporter son savoir sur le biochar.
Cette interview [1] présente les principaux enjeux sous-jacents à l’utilisation du biochar comme amendement de sol dans une optique d’agriculture durable et de lutte contre les changements climatiques.

Brieuc Hardy
Brieuc Hardy

Frédérique Hupin : Brieuc, peux-tu nous refaire le topo législatif indispensable à la compréhension globale de la « problématique » du biochar

Le biochar a récemment fait son entrée dans la liste des matières fertilisantes reprises dans le Règlement (UE) 2019/1009, entré en application le 16 juillet 2022. Il est repris dans la catégorie de matières constitutives (CMC) 14 définie dans le Règlement délégué (UE) 2021/2088. Cette catégorie comprend les matières issues de la pyrolyse et de la gazéification.

FH : Pourquoi cet engouement soudain pour le biochar ?

Dans le cadre du Green Deal, dont l’un des principaux objectifs est la neutralité carbone à l’horizon 2050, l’application de biochar pourrait contribuer à la séquestration de carbone dans les sols agricoles européens. Si un usage raisonné du biochar s’avère généralement positif pour la fertilité, la présence de biochar dans les sols peut entraîner certaines contraintes à l’agriculteur. En outre, une généralisation de l’usage du biochar en tant qu’amendement de sol sera certainement conditionné au développement d’un système de rémunération juste pour l’agriculteur pour sa participation à l’effort climatique. En effet, les bénéfices agronomiques et les potentiels crédits carbone sont actuellement loin de couvrir les coûts liés à l’épandage de biochar.

FH : Le biochar, c’est quoi ?

Le mot « biochar » rassemble tout type de biomasse transformée en charbon par pyrolyse. La pyrolyse est une combustion partielle, en l’absence d’oxygène. Le but est d’utiliser le biochar comme amendement de sol, comme activateur de compostage ou de biométhanisation, comme substitut partiel de la tourbe dans les terreaux d’horticulture, comme complément pour l’alimentation animale ou en tant que litière animale. L’intérêt de la démarche repose sur le double bénéfice de produire de l’énergie renouvelable par la pyrolyse de biomasse et d’améliorer la qualité des sols via l’épandage du biochar, sous-produit de la réaction. L’épandage de biochar est une pratique à bilan carbone négatif [NDLR : on séquestre du carbone] de par sa très faible biodégradabilité au sein du sol par rapport à la biomasse originale non transformée. Le temps de résidence du biochar au sein du sol est en conséquence très long, de l’ordre de plusieurs siècles à plusieurs millénaires. L’application de biochar au sol permet donc d’augmenter durablement le stock de carbone du sol et ainsi de contrebalancer une partie des émissions anthropiques de gaz à effet de serre. Dans certains cas, la présence de biochar peut en outre améliorer la fertilité du sol et réduire les pertes en nutriments sous forme gazeuse ou par lixiviation.

FH : Il y a biochar et biochar. Quelles sont les propriétés du biochar auxquelles on doit prêter attention ?

Les bénéfices agronomiques associés à une application de biochar vont dépendre de la qualité du biochar (valeur neutralisante, contenu en nutriments) et de son interaction avec les conditions du sol où il est appliqué et les besoins culturaux. Les valeurs neutralisante et fertilisante du biochar sont liées à la présence de cendres, produites au cours de la combustion partielle de la biomasse. La proportion et la qualité nutritive des cendres contenues dans le biochar vont dépendre majoritairement de la qualité de la biomasse de départ, tandis que la stabilité du biochar, et donc sa capacité à séquestrer du carbone sur le long terme, dépend à la fois de la qualité de la biomasse et des conditions de pyrolyse, en particulier la température de chauffe, qui se reflète sur son ratio H/C (hydrogène/carbone). Il existe un système de certification européen (EBC, European Biochar Certificate) qui garantit des biochars de qualité, représentant un faible niveau de risque pour les systèmes agricoles. En plus de l’analyse de la composition du biochar en termes de valeur fertilisante, de teneur en éléments contaminants et de stabilité chimique, le certificat atteste du caractère durable de la filière de production de la biomasse et d’une pyrolyse efficiente et faible en émissions de gaz à effet de serre. Il ne s’agit pas de gagner d’un côté pour perdre de l’autre.

FH : Quels sont les bénéfices agronomiques du biochar ?

Afin de garantir l’efficacité agronomique de tels amendements, il est nécessaire de comprendre comment ceux-ci vont impacter le système sol-plante aussi bien à court terme que sur le long terme. En effet, le temps de résidence du biochar dans les sols est très élevé et les propriétés du biochar sont connues pour évoluer au cours du temps. A cette fin, plusieurs études ont été menées en Wallonie sur des terres agricoles contenant des aires de faulde, anciens sites de production de charbon de bois datant de la fin du XVIIIième siècle . Ces sites enrichis localement en charbon végétal représentent un cas d’étude de biochar vieux de plus de 200 ans. De ces études, il ressort que :

  • la présence de biochar permet d’améliorer considérablement la rétention des nutriments dans le sol via une capacité d’échange cationique qui augmente au cours du temps ;
  • la présence de biochar allège le sol, ce qui améliore le drainage et diminue la force de traction des outils ;
  • la résistance du sol à l’érosion hydrique diffuse et concentrée semble légèrement améliorée ;
  • la rétention d’eau peut être augmentée ou non au cas par cas, en fonction de la texture du sol récepteur. Les sols de texture grossière sont ceux qui retirent le plus de bénéfices à cet égard. Au niveau des aires de faulde, les quantités de nitrate en sortie d’hiver sont légèrement supérieures, ce qui pourrait traduire un réchauffement du sol légèrement plus rapide en raison d’un meilleur drainage et de la couleur noire du sol.
  • En conséquence, une meilleure levée est parfois observée sur les cultures de printemps.

FH : Quels sont les risques ou interrogations qui demeurent par rapport à l’utilisation du biochar ?

Il n’existe aucune preuve à l’heure actuelle que la présence de biochar au niveau des aires de faulde améliore le rendement à la récolte. En outre, les agriculteurs évoquent systématiquement des problèmes de désherbage liés à la présence de charbon de bois. Cela peut s’expliquer par l’inactivation des herbicides radiculaires ou de pré-émergence par fixation à la surface du biochar. En présence de teneurs importantes en biochar, des problèmes d’avortement d’épis ont été rapportés pour les céréales, particulièrement l’escourgeon. Ce problème est attribué à une insolubilisation du cuivre jusqu’à atteindre des seuils de carence liée à des phénomènes de complexation ou d’adsorption spécifique à la surface du biochar.

FH : Aujourd’hui, quels sont les freins et leviers pour une utilisation à large échelle en agriculture ?

Bien que le potentiel de séquestration du carbone des biochars soit avéré et que ses critères de qualité soient bien définis par le Règlement (UE) 2019/1009, il existe actuellement plusieurs freins majeurs à son épandage à large échelle :

  • la disponibilité de la biomasse pour produire le biochar,
  • la rentabilité économique (le prix du biochar),
  • l’absence de modus operandi clair pour garantir son efficacité agronomique.
    Dans l’optique d’un approvisionnement en biochar suffisant qui n’entre pas en compétition avec le feed, le food et n’exerce pas une pression trop forte sur d’autres filières de valorisation des biomasses (compostage, biométhanisation …), il serait intéressant d’imaginer des scénarii intégrant la production de nouvelles biomasses via la plantation de haies ou de taillis sur des terres impropres à l’agriculture et dont les tailles d’entretien ou les coupes pourraient alimenter les pyrolyseurs. Il est important de souligner que le biochar ne peut pas se substituer entièrement aux autres matières organiques qui retournent au sol : tandis qu’un recyclage biologique progressif des nutriments a lieu au cours de la décomposition d’un résidu de culture ou d’un engrais organique, le biochar ne se décompose pratiquement pas. L’introduction de biochar au sol entraîne un apport direct en nutriments, contenus dans la cendre, lors de son application. Par la suite, il n’y aura pas ou pratiquement pas de minéralisation. On ne peut donc pas attendre d’un biochar qu’il stimule l’activité biologique à moyen ou long terme. Par conséquent, l’utilisation la plus prometteuse du biochar est sans doute de l’associer avec de la matière organique réactive et riche en azote, par exemple des fumiers qui seront préalablement co-compostés avec le biochar. Le compostage permettra l’activation du biochar, ce qui augmentera sa capacité de rétention des nutriments, et le fumier permettra de compléter l’apport nutritif (et éviter au passage le phénomène de faim d’azote) tout en favorisant l’activité biologique du sol.
    Le prix élevé du biochar limite actuellement son utilisation à des cultures à haut rendement dans des conditions hors sols et sous couverts en production horticole (fruits, légumes, viticulture ou arboriculture) ainsi que pour les plantations d’arbres en milieux urbains. Son prix est rédhibitoire en agriculture car il est trop élevé, de l’ordre de 800-1200 euros/tonne , ce qui équivaut pour un biochar composé de carbone à hauteur de 70 % en masse à 312 à 468 € par tonne d’équivalent CO2 piégé dans le biochar. Or, le prix de la tonne de CO2 séquestré a varié entre 55 et 100 euros entre janvier et septembre 2022 . La valeur financière de la tonne de carbone ne représente donc pas à l’heure actuelle un incitent suffisant pour l’épandage de biochar, d’autant plus qu’il possède une valeur fertilisante directe relativement faible. Le développement d’un écosystème favorable au déploiement à large échelle du biochar impliquera certainement une baisse des coûts de production, possiblement via l’entrée sur le marché d’industries de transformation de biomasse pour lesquelles le biochar a un statut de co-produit ou de sous-produit. Les décisions politiques auront probablement un rôle à important à jouer également, tant au niveau de l’établissement des procédures réglementaires favorables au développement du marché qu’au niveau de l’encadrement et de l’éventuel co-financement des crédits carbone générés. L’avenir du biochar est ainsi intimement lié à celui du carbon farming. Avec la nouvelle MAEC-sol créée en Wallonie dans le cadre de la nouvelle PAC, La Belgique est pionnière à l’échelle européenne dans le développement d’une initiative publique de soutien au stockage de carbone dans les sols. Ce genre d’initiative pourrait permettre au biochar d’émerger en tant que solution effective de lutte contre le changement climatique.
Aire de faulde
Aire de faulde
Crédits : Brieuc Hardy