Une technologie agricole innovante grâce au biochar qui augmente les rendements agricoles de manière écologique

Son origine

La terre noire découverte en Amazonie datant de bien avant les Conquistadors était nourrie de charbon de bois broyé et de déchets organiques. Plusieurs milliers d’années plus tard, ce sol enrichi est encore un terreau fertile où l’on retrouve les particules de charbon de bois, prouvant la stabilité de ce type de carbone. Voir Histoire du biochar

Son actuelle renaissance

CarboChar-1
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C’est l’International Biochar Initiative de l’université Cornell qui a fait émerger cette technologie il y a une dizaine d’années et montré que le biochar stimule le métabolisme du sol et les défenses immunitaires de la plante qui se défend ainsi contre maladies et insectes. De plus, il agit comme un rétenteur d’eau et convient particulièrement aux sols arides.

Aujourd’hui, le biochar est obtenu par pyrolyse de biomasse végétale (chauffage à environ 500°C en l’absence d’oxygène), généralement des résidus agricoles. Il se présente sous forme de petits fragments noirs, légers et poreux. Le processus de pyrolyse produit un gaz combustible et du biochar.

Ses vertus agricoles

L’introduction de 300 grammes à un kilo de biochar par m2 permet d’augmenter la productivité des cultures en zones tropicales entre 50% et 200%. Cette seule application crée et maintient une fertilité de longue durée, augmente la séquestration de carbone qui lutte contre le changement climatique. C’est ainsi qu’on a pu évaluer scientifiquement :

  • La stimulation de la biologie des sols (+40% de champignons de mycorhize)
  • L’amélioration de la rétention des nutriments (+50% d’échanges cationiques)
  • L’augmentation de la capacité de rétention d’eau dans les sols (jusqu’à +18%)
  • L’accroissement du pH des sols acides (1 point de plus en moyenne)
  • L’augmentation de la matière organique dans le sol

Le biochar a également un rôle à jouer dans l’élevage pour l’amélioration de la santé des animaux et de l’augmentation de la production (Voir Utilisation du biochar pour l’élevage), dans la décontamination des sols ou encore dans la filtration et épuration des eaux usées (Voir 55 Usages du Biochar).

Le biochar est un moyen de lutte contre les changements climatiques

Pour pousser, les plantes puisent le dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) pour produire de la biomasse qui contient du carbone. Plutôt que de laisser la matière végétale se décomposer et émettre du CO2, la pyrolyse transforme environ la moitié du carbone stocké dans les tissus végétaux en une forme stable et inactive.

Le biochar agit en particulier sur :

  • Le retardement de l’oxydation de l’humus du sol
  • Une réduction des émissions de N2O et de CH4
  • Une augmentation de la matière organique du sol séquestrant le carbone
  • Une meilleure croissance des plantes
  • Une économie d’eau
  • Une possibilité de production d’énergie électrique renouvelable en cogénération

Une étude récente estime qu’au moins 12% des émissions de gaz à effet de serre émis par l’activité humaine pourraient être compensés par le développement du biochar.

Technique de production de biochar de très haute qualité par Pro-Natura

Pro-Natura a obtenu le 1er prix d’innovation technologique de la Fondation Altran pour la technologie de la carbonisation en continu. Les nouvelles machines CarboChar produisent du biochar de très haute qualité de manière écologique à partir de déchets agricoles et forestiers renouvelables et non utilisés. Le processus a les caractéristiques suivantes :

  • Le fonctionnement est continu, 7 jours par semaine, 24 heures sur 24
  • Après allumage, l’unité est chauffée en brûlant les gaz émis pendant la carbonisation
  • Toutes sortes de biomasses peuvent être utilisées. Au besoin, un séchoir et un broyeur peuvent être rajoutés afin de préparer la biomasse pour la pyrolyse
  • La température et le temps de séjour de la biomasse dans la machine sont réglables pour produire le biochar optimisé en fonction de chaque type de résidus

Il existe 3 modèles de CarboChar avec des productions journalières s’étageant entre 1 et 5 tonnes et avec des rendements d’environ 40%. Voir Description technique.CarboChar-1
Le CarboChar-1 produisant une tonne de biochar par jour est transportable et coûte seulement 70 000 €.
Le CarboChar-3 permet aussi de récupérer 45% de la chaleur produite pour faire de la cogénération. Avec une installation composée de deux machines de ce type il est possible de produire 1,6 MW électrique en utilisant seulement la chaleur cogénérée qui permet de faire tourner une turbine à vapeur et un alternateur.
Dans un contexte Africain, l’électricité peut être vendue à un prix de 30 € le MWh et l’investissement offre un pay-back de 2 ans et un taux de rentabilité interne de 29%.

Résumé de publications scientifiques majeures montrant les effets du biochar sur les principales cultures tropicales

Type de cultureAuteursLocalisationType de solsQuantité de biochar (t/ha)Augmentation de rendement %)
RizAsai et al.Houay-Khot, Nord du Laosupland870%
RizSteiner et al.Manuas, Brésilxanthic ferralsol / laterite1173%
RizMasulili et al.Sungai Kakap, Indonesiaacid sulphate soil1093%
RizZaitun et al.Empretring, Indonesia-1057%
Canne à sucreChen et al.Okinawa, Japanshimajiri maji (clay)7,278%
TomateEffah et al.Kade, Ghanaforest ochrosol7177%
CottonReddyMidjil Mandal, Andrha Pradesh, Indiaalkaline3,75100%
ChouxCarter et al.Siam Reap, Cambodiasandy acidic100750%
MaïsMajor et al.Llanos Orientales, Colombiasavanna oxisol871%
MaïsMajor et al.Llanos Orientales, Colombiasavanna oxisol20140%
MaïsKimetu et al.Vihiga, western Kenyahighly degraded ultisol671%
PeanutIslami et al.Malang, Indonesiaclay loam1554%
NiébéTagoe et al.Gifu, Japansandy loam-146%
OignonPro-NaturaSénégal-1050%

Résumé de publications scientifiques majeures montrant les effets du biochar sur les principales cultures tempérées

Type de cultureAuteursLocalisationType de solsQuantité de biochar (t/ha)Augmentation de rendement (%)
RizLugato et al.Nord d'Italieaguic hapludalf4036%
RizZhang et al.Shenyang, Chineloam sableux3040%
MaïsUzoma et al.Tottori, Japonsol sableux15150%
MaïsPeng et al.Yingtan, Chineultisol2.464%
SojaTagoe et al.Gifu, Japon-3.843%
BléVan ZwietanNSW, Australieferralsol2%170%
BléVaccari et al.Postoia, Italyloam limoneux3033%
ColzaPervej-Ahmed et al.Saskatchewan, Canadaloam brun120%
OrgeGathorne-Hardy et al.Angleterresol léger2043%
ChouxJia et al.Nanjing, Chinefimi-orthic anthrosol3096%
RadisChan et al.NSW, Australiechromosol1042%
PoivronGraber et al.Israelmélange sans sol1%79%
OrangerIshii et al.Matsuyama, Japon-83.557%
QuinoaKamman et al.Allemagneloam sableux terre brune10044%

Pour plus d’informations, contacter : guy.reinaud@pronatura.org

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