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Biomasse de Miscanthus dans la Production Moderne
Explorez le potentiel durable de la biomasse de Miscanthus, allant des biocarburants à empreinte carbone négative aux polymères biodégradables.
Photographie : Oleksandr Chabannyi / Miscanthus d.o.o.
Le Miscanthus est une culture nécessitant peu d'entretien. Une fois établi, il peut être récolté chaque année pendant plus de 20 ans. Comme il nécessite peu d'engrais ou de pesticides, son impact environnemental est limité, ce qui le rend adapté aux terres difficiles.
"Consacrer un champ à une culture comme le miscanthus nécessite un changement de mentalité pour les agriculteurs. Mais cela offre des avantages environnementaux, tels que la protection contre l'érosion, le contrôle du lessivage des nitrates, le maintien des habitats de biodiversité et la séquestration du carbone dans le sol," déclare Andreas Kiesel, coordinateur du projet GRACE financé par l'UE.
Le Miscanthus est actuellement principalement utilisé comme combustible solide pour la combustion, comme litière pour animaux et comme paillis de jardin. Cependant, il pourrait également être utilisé dans des applications à plus forte valeur ajoutée, notamment les produits chimiques de plateforme, les matériaux de construction et les composites renforcés en fibres naturelles.
BIO-CONCRETE
Source de la photo : www.ufarevue.ch
Le béton, deuxième matériau le plus utilisé au monde après l'eau, pose des défis environnementaux en raison des émissions substantielles de CO2 générées lors de sa production. À la lumière des discussions actuelles sur l'azote, il est impératif d'explorer des approches durables pour la production de béton circulaire. Une multitude d'entités s'engagent activement dans des innovations pionnières pour atténuer les émissions de CO2 tout au long de la chaîne d'approvisionnement du béton.
Une solution notable consiste à incorporer du Miscanthus dans le béton. Agissant comme un remplisseur léger et un substitut au gravier, le Miscanthus réduit considérablement le poids du béton, offrant des avantages substantiels en termes de fondations, d'installation et de transport. Cela se traduit par des économies de coûts et d'énergie, tout en répondant aux préoccupations environnementales. Le béton de Miscanthus présente des caractéristiques louables, telles qu'une haute absorption sonore, une durabilité et des exigences d'entretien minimales. Ses applications s'étendent à divers ouvrages, y compris les barrières anti-bruit, le mobilier urbain et les pistes cyclables.
Au-delà de ses avantages structurels, la fibre de Miscanthus est particulièrement intrigante en raison de son statut de matière première renouvelable, garantissant un approvisionnement perpétuel. De plus, la récolte de Miscanthus permet une récupération complète des ressources, éliminant les déchets. Notamment, le béton de Miscanthus est entièrement recyclable, contribuant à un écosystème de construction plus durable et circulaire.
Une solution notable consiste à incorporer du Miscanthus dans le béton. Agissant comme un remplisseur léger et un substitut au gravier, le Miscanthus réduit considérablement le poids du béton, offrant des avantages substantiels en termes de fondations, d'installation et de transport. Cela se traduit par des économies de coûts et d'énergie, tout en répondant aux préoccupations environnementales. Le béton de Miscanthus présente des caractéristiques louables, telles qu'une haute absorption sonore, une durabilité et des exigences d'entretien minimales. Ses applications s'étendent à divers ouvrages, y compris les barrières anti-bruit, le mobilier urbain et les pistes cyclables.
Au-delà de ses avantages structurels, la fibre de Miscanthus est particulièrement intrigante en raison de son statut de matière première renouvelable, garantissant un approvisionnement perpétuel. De plus, la récolte de Miscanthus permet une récupération complète des ressources, éliminant les déchets. Notamment, le béton de Miscanthus est entièrement recyclable, contribuant à un écosystème de construction plus durable et circulaire.
BIOÉTHANOL & PEF
Par exemple, la biomasse de Miscanthus de deuxième génération, classée comme biomasse lignocellulosique non alimentaire, contraste avec la biomasse de première génération dérivée de cultures comestibles telles que le maïs et les céréales, et constitue une source précieuse pour la production de bioéthanol.
"En combinant avec les gaz de fermentation séquestrés provenant de puits de pétrole épuisés, cette production de bioéthanol compense largement les émissions de gaz à effet de serre créées lors du processus. Le biocarburant résultant, négatif en carbone, pourrait être utile pour des applications de transport telles que l'aviation," explique Kiesel de l'Université de Hohenheim.
L'équipe de l'Université de Hohenheim a également démontré avec succès la production du produit chimique de plateforme HMF à partir de la biomasse de miscanthus à l'échelle de l'usine pilote.
L'HMF peut être utilisé pour produire du PEF, un polymère biosourcé qui peut remplacer le PET d'origine fossile. Le butanédiol et l'acide azélaïque ont été utilisés pour produire des polymères biosourcés qui sont biodégradables dans le sol, ce qui les rend particulièrement pertinents pour l'agriculture afin de surmonter les limitations du recyclage et d'éviter la pollution par les microplastiques. Des films de paillage et des pots de plantation ont été créés comme preuve de concept et sont actuellement en cours de commercialisation.
L'HMF peut être utilisé pour produire du PEF, un polymère biosourcé qui peut remplacer le PET d'origine fossile. Le butanédiol et l'acide azélaïque ont été utilisés pour produire des polymères biosourcés qui sont biodégradables dans le sol, ce qui les rend particulièrement pertinents pour l'agriculture afin de surmonter les limitations du recyclage et d'éviter la pollution par les microplastiques. Des films de paillage et des pots de plantation ont été créés comme preuve de concept et sont actuellement en cours de commercialisation.
"Nous avons également utilisé l'HMF pour produire une résine sans formaldéhyde, que nous avons testée comme liant pour des panneaux de miscanthus. Cette application n'avait pas été prévue et n'a pu être mise en œuvre qu'en raison de la faillite d'un ancien partenaire de projet. Nous avons donc transformé une crise en opportunité," ajoute Kiesel.
De plus, deux nouveaux composites renforcés en fibres de miscanthus ont été développés pour le secteur automobile. "Plus tard cette année, le premier modèle de voiture comportera des éléments de tableau de bord en composite de fibres de miscanthus, ce qui est un grand accomplissement !" souligne Kiesel.
BIO-PLASTIQUE
Le plastique, tout comme le béton, est un matériau omniprésent à l'échelle mondiale, modifiant fondamentalement nos modes de vie depuis son invention vers 1900. Cette substance révolutionnaire offre une polyvalence exceptionnelle et un coût de production avantageux. Cependant, un inconvénient majeur réside dans sa nature non dégradable, entraînant une accumulation persistante de déchets plastiques et des conséquences environnementales bien documentées.
L'incorporation de Miscanthus dans la production de bioplastique présente deux avantages cruciaux : premièrement, l'élimination du besoin de pétrole dans la fabrication de bioplastiques, et deuxièmement, la biodégradabilité et la compostabilité inhérentes du matériau résultant.
Le bioplastique dérivé du Miscanthus a trouvé application dans de nombreux biens de consommation, y compris les gobelets, les assiettes, les jardinières et les cintres. De plus, il constitue une alternative appréciable dans le domaine des matériaux d'emballage alimentaire. Cette approche innovante réduit la dépendance aux ressources non renouvelables et s'attaque à la problématique critique de la persistance du plastique dans l'environnement.
L'incorporation de Miscanthus dans la production de bioplastique présente deux avantages cruciaux : premièrement, l'élimination du besoin de pétrole dans la fabrication de bioplastiques, et deuxièmement, la biodégradabilité et la compostabilité inhérentes du matériau résultant.
Le bioplastique dérivé du Miscanthus a trouvé application dans de nombreux biens de consommation, y compris les gobelets, les assiettes, les jardinières et les cintres. De plus, il constitue une alternative appréciable dans le domaine des matériaux d'emballage alimentaire. Cette approche innovante réduit la dépendance aux ressources non renouvelables et s'attaque à la problématique critique de la persistance du plastique dans l'environnement.
MULCH DE MISCANTHUS
Source de la photo : Zelena Biomasna Energija d.o.o.
Le Miscanthus se révèle être un excellent choix pour le couvert végétal dans les jardins ornementaux, publics ou potagers, offrant une solution naturelle pour freiner la prolifération des mauvaises herbes et améliorer la rétention d'humidité du sol autour des plantes et des arbustes. Cette application s'avère particulièrement avantageuse, car elle réduit considérablement la perte de paillis.
Il convient de noter qu'après la récolte, le Miscanthus ne nécessite aucun traitement supplémentaire pour servir de couche de paillis efficace.
La couche de paillis de Miscanthus joue un double rôle en empêchant une croissance substantielle des mauvaises herbes dans les zones nouvellement plantées tout en contribuant à l'amélioration du sol. Riche en fibres, elle n'impacte pas négativement les conditions du sol, en particulier les niveaux de pH. De plus, l'engagement actif de la vie du sol avec la couche de paillis de Miscanthus favorise un environnement plus sain, entraînant moins de cas de maladies des plantes. Les propriétés inhérentes du Miscanthus, y compris sa résistance à la croissance de champignons parasites, contribuent au bien-être général des plantes dans les zones désignées.
Il convient de noter qu'après la récolte, le Miscanthus ne nécessite aucun traitement supplémentaire pour servir de couche de paillis efficace.
La couche de paillis de Miscanthus joue un double rôle en empêchant une croissance substantielle des mauvaises herbes dans les zones nouvellement plantées tout en contribuant à l'amélioration du sol. Riche en fibres, elle n'impacte pas négativement les conditions du sol, en particulier les niveaux de pH. De plus, l'engagement actif de la vie du sol avec la couche de paillis de Miscanthus favorise un environnement plus sain, entraînant moins de cas de maladies des plantes. Les propriétés inhérentes du Miscanthus, y compris sa résistance à la croissance de champignons parasites, contribuent au bien-être général des plantes dans les zones désignées.
PAPIER DE MISCANTHUS
L'industrie du papier, responsable d'environ 7 % des émissions mondiales de CO2 chaque année, dépasse l'aviation en termes d'émissions de dioxyde de carbone. Plus de la moitié du papier produit sert à des fins d'emballage, tandis qu'environ un tiers est destiné aux livres, magazines, journaux et diverses autres applications, y compris le papier toilette.
Les fibres de bois, matière première essentielle pour la production de papier, proviennent d'arbres qui peuvent être replantés de manière durable, ce qui en fait une ressource essentiellement illimitée. Cependant, l'inconvénient réside dans les importantes exigences énergétiques et en eau associées à la fabrication de papier à partir d'arbres.
Une alternative prometteuse réside dans l'utilisation des fibres de Miscanthus, qui présentent un moyen viable de compléter la pâte de bois traditionnelle. En incorporant des fibres de Miscanthus, il devient possible d'économiser jusqu'à environ un quart de la pâte de bois traditionnellement utilisée dans le processus de fabrication du papier. Cela permet d'atténuer l'impact environnemental de la production de papier et contribue à la conservation des ressources.
Les fibres de bois, matière première essentielle pour la production de papier, proviennent d'arbres qui peuvent être replantés de manière durable, ce qui en fait une ressource essentiellement illimitée. Cependant, l'inconvénient réside dans les importantes exigences énergétiques et en eau associées à la fabrication de papier à partir d'arbres.
Une alternative prometteuse réside dans l'utilisation des fibres de Miscanthus, qui présentent un moyen viable de compléter la pâte de bois traditionnelle. En incorporant des fibres de Miscanthus, il devient possible d'économiser jusqu'à environ un quart de la pâte de bois traditionnellement utilisée dans le processus de fabrication du papier. Cela permet d'atténuer l'impact environnemental de la production de papier et contribue à la conservation des ressources.
Photographie : Zelena Biomasna Energija d.o.o.
CONCLUSION
L'utilisation de la biomasse de Miscanthus met en lumière une avenue prometteuse et multifacette pour des solutions durables dans divers secteurs. La polyvalence du Miscanthus est évidente dans son rôle en tant que ressource précieuse pour la production de bioéthanol, offrant une option de biocarburant négatif en carbone qui compense les émissions de gaz à effet de serre. De plus, la production de produits chimiques de plateforme comme l'HMF à partir de Miscanthus démontre son potentiel en tant que précurseur pour des polymères biosourcés, répondant ainsi au besoin de remplacer les matériaux d'origine fossile.
Les applications innovantes s'étendent à l'agriculture, où des polymères biodégradables biosourcés dérivés du Miscanthus trouvent une utilité dans des films de paillage et des pots de plantation, atténuant les défis du recyclage et réduisant le risque de pollution par les microplastiques. En outre, le développement inattendu d'une résine sans formaldéhyde pour des panneaux de Miscanthus illustre l'adaptabilité de cette biomasse à répondre aux besoins émergents, transformant les défis en opportunités.
L'adoption de nouveaux composites renforcés en fibres de Miscanthus par le secteur automobile, culminant avec l'introduction d'éléments de tableau de bord dans les modèles de voiture à venir, souligne le potentiel de ce matériau à contribuer à des pratiques durables dans la fabrication.
Dans l'ensemble, la biomasse de Miscanthus émerge comme une ressource renouvelable et polyvalente, offrant des alternatives écologiques en matière d'énergie, de matériaux et d'agriculture. Alors que les industries cherchent à minimiser leur empreinte environnementale, les diverses applications du Miscanthus présentent un argument convaincant pour son intégration dans les pratiques courantes, contribuant à un avenir plus durable et respectueux de l'environnement.
Les applications innovantes s'étendent à l'agriculture, où des polymères biodégradables biosourcés dérivés du Miscanthus trouvent une utilité dans des films de paillage et des pots de plantation, atténuant les défis du recyclage et réduisant le risque de pollution par les microplastiques. En outre, le développement inattendu d'une résine sans formaldéhyde pour des panneaux de Miscanthus illustre l'adaptabilité de cette biomasse à répondre aux besoins émergents, transformant les défis en opportunités.
L'adoption de nouveaux composites renforcés en fibres de Miscanthus par le secteur automobile, culminant avec l'introduction d'éléments de tableau de bord dans les modèles de voiture à venir, souligne le potentiel de ce matériau à contribuer à des pratiques durables dans la fabrication.
Dans l'ensemble, la biomasse de Miscanthus émerge comme une ressource renouvelable et polyvalente, offrant des alternatives écologiques en matière d'énergie, de matériaux et d'agriculture. Alors que les industries cherchent à minimiser leur empreinte environnementale, les diverses applications du Miscanthus présentent un argument convaincant pour son intégration dans les pratiques courantes, contribuant à un avenir plus durable et respectueux de l'environnement.
20 JULY
Auteur : Oleksandr Chabannyi
Photo : Zelena Biomasna Energija d.o.o.
Photo : Zelena Biomasna Energija d.o.o.
