Le biochar : une technologie à émissions négatives en plein essor

Le biochar a le potentiel de réduire chaque année 6 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone et peut être utilisé à grande échelle. Cette substance semblable au charbon de bois est produite par la pyrolyse de différents types de matières premières de la biomasse dans le cadre d'un processus contrôlé.

Le professeur Mauro Giorcelli, professeur associé à la Faculté des sciences et technologies appliquées (DISAT) de l'École polytechnique de Turin, et membre du conseil d'administration de l'Association italienne du charbon végétal, mène des recherches sur le biochar et son potentiel. Sa visite chez Elementar nous a offert une occasion unique de découvrir les dernières avancées en matière de recherche sur le biochar.

Avant de se consacrer principalement à la recherche sur le biochar, le professeur Giorcelli étudiait les matériaux à base de carbone et les composites à base de nanotubes de carbone et de graphène. Ces matériaux étant très onéreux, le professeur Giorcelli a commencé à étudier le biochar et ses propriétés, un type de matériau à base de carbone peu coûteux et facilement disponible. Il a découvert que les composites à base du biochar présentaient des propriétés comparables à celles des matériaux onéreux à base de carbone et de graphène. Le biochar est donc un substitut approprié aux matériaux à base de carbone coûteux. Les déchets agricoles (biomasse) sont transformés en une matière première précieuse (biochar).

Le biochar n'est pas une découverte récente : il y a plus de 2 000 ans, les cultures indigènes l'utilisaient déjà pour améliorer la qualité des sols et favoriser la croissance des plantes. Son potentiel dépasse toutefois largement cette utilisation agricole traditionnelle et n'est reconnu que depuis peu grâce à des recherches approfondies sur ses propriétés. Le biochar peut être utilisé en remplacement des matériaux carbonés dérivés du pétrole, par exemple dans les composites, ce qui ouvre la voie à de nombreuses applications. Selon le professeur Giorcelli, dans presque tous les matériaux fabriqués à partir de noir de carbone industriel, tels que les pneus de voiture, le noir de carbone industriel pourrait être remplacé par du biochar, plus respectueux de l'environnement.

Outre les applications sur les sols, le professeur Giorcelli voit un grand potentiel dans l'utilisation du biochar dans le ciment et le béton à l'avenir - selon lui, ce sera "la prochaine application à grande échelle après l'utilisation dans l'agriculture". La production actuelle de ciment libère d'énormes quantités de CO₂ dans l'atmosphère, contribuant ainsi aux émissions mondiales de gaz à effet de serre liées au changement climatique. Ces émissions pourraient être considérablement réduites en utilisant du biochar dans la production de ciment, ce qui permettrait de décarboniser le processus de fabrication. L'utilisation accrue du biochar à la place des matériaux à base de pétrole permettrait de réduire la dépendance à l'égard des ressources rares et de diminuer l'empreinte carbone. 

La production de biochar est une solution gagnant-gagnant : elle peut être réalisée pratiquement partout, stocke le carbone au lieu de le rejeter dans l'atmosphère et résout le problème de l'élimination des déchets en transformant les déchets de biomasse en une ressource utile. Cette ressource peut contribuer à la décarbonisation de notre économie. De plus, la production de biochar pourrait devenir à l'avenir une source de revenus pour les villes et les communes. Si le stockage du carbone sous la forme de production de biochar est rémunéré par des certificats de carbone, ceux-ci peuvent être échangés sur le marché mondial du carbone et contribuer ainsi aux budgets des autorités publiques.

Comme le biochar peut souvent être réutilisé – par exemple, un filtre qui a servi à purifier l'eau peut par exemple trouver une seconde vie dans une autre application –, certains chercheurs ne considèrent pas le biochar comme un produit, mais comme un système. Dans ce système, le matériau n'est jamais perdu, mais transformé et réutilisé à l'infini.

De nombreux déchets organiques peuvent être transformés en biochar. La composition chimique du biochar varie en fonction de la biomasse utilisée, ce qui donne lieu à différents types de biochar présentant différentes propriétés et des possibilités d'application. L'analyse des matériaux est donc d'une importance capitale. Le professeur Giorcelli estime que l'analyse élémentaire présente un grand potentiel pour caractériser le biochar car elle permet de déterminer la teneur en carbone organique et inorganique. Il est ainsi possible de trouver la meilleure application pour chaque type de biochar.

Outre la caractérisation du biochar, l'analyse élémentaire est également importante pour quantifier la quantité de carbone séquestré, ce qui est essentiel pour la délivrance des certificats CO₂.

Qu'il s'agisse de neutralité carbone, de séquestration du carbone ou d'indépendance vis-à-vis du pétrole, le charbon végétal a le potentiel de jouer un rôle important dans la résolution des grands problèmes auxquels notre société est confrontée aujourd'hui. Nous sommes convaincus que le professeur Giorcelli et son équipe contribueront à explorer davantage le potentiel de cette ressource connue depuis longtemps, mais récemment redécouverte.