Notre bilan
carbone.
V. 1.0 (juin 2024)
Comment chaque ligne de production de pellets Melia permet-elle d’éviter l’émission de près de 4 500 tonnes de CO₂eq par an ?
INTRODUCTION
1.1. CONTEXTE
Melia est une entreprise innovante qui se spécialise dans le développement, la production et la commercialisation de granulés de bois, créés à partir de la fraction ligneuse des déchets verts.
Entreprise à mission, elle vise par son activité à participer à la décarbonation de l’économie.
1.2. OBJECTIF
Dans cette optique, le présent document a vocation à détailler et sourcer le bilan carbone complet (scope 3) du processus de production de pellets développé par Melia.
Nous ne détaillerons pas ici la comptabilité carbone des activités supports liées à Melia, mais uniquement de processus de production des granulés.
2. METHODOLOGIE
La méthodologie employée pour ce travail est détaillée ci-dessous. Elle s’inspire directement des lignes directrices établies par l’ADEME ainsi que des normes internationales (norme ISO 14064, GHG Protocol).
Etapes principales :
Définition du périmètre et des objectifs : Identifier le processus ou l'activité à analyser et définir les frontières de l'étude (par exemple, toutes les étapes de production d'un produit tel que le pellet).
Inventaire des sources d'émissions : Lister toutes les sources d'émissions de gaz à effet de serre liées au processus ou à l'activité. Cela peut inclure l'énergie utilisée, les matières premières, les déchets, les déplacements, etc.
Collecte de données : Rassembler les données nécessaires sur les consommations énergétiques, les quantités de matériaux utilisés, les distances parcourues pour les déplacements, etc. Ces données peuvent provenir de factures, de relevés de consommation, de bases de données internes, etc.
Calcul des émissions : Utiliser des facteurs d'émission pour convertir les données collectées en équivalents de CO₂ (ou d'autres GES). Les facteurs d'émission sont des coefficients qui permettent de transformer une unité de mesure (par exemple, kWh d'électricité, litres de carburant) en quantité de GES émise.
Analyse des résultats : Interpréter les résultats pour identifier les principales sources d'émissions. Cette étape permet de comprendre où se situent les principaux leviers de réduction des émissions.
Élaboration d'un plan d'action : Proposer des mesures pour réduire les émissions identifiées. Cela peut inclure des améliorations de l'efficacité énergétique, la substitution de matières premières, l'optimisation des processus, etc.
Suivi et réévaluation : Mettre en place un système de suivi des émissions et évaluer régulièrement les progrès réalisés. Adapter le plan d'action en fonction des résultats obtenus et des évolutions technologiques ou réglementaires.
Cette méthodologie permet de quantifier l'impact environnemental d'un processus ou d'une activité spécifique et d'identifier des actions concrètes pour réduire les émissions de GES.
3. BILAN CARBONE
3.1. DEFINITION DU PERIMETRE
3.1.1. Scénario étudié
Le périmètre de l’étude est borné au processus de production de pellets depuis le dépôt de la matière première (déchets verts) sur la plateforme de compostage, jusqu’à à la combustion du granulé dans l’installation du client final. Pour rappel ce procédé se schématise comme suit :
Prétraitement des déchets verts
Broyage
Criblage
Homogénéisation du bois
Mélange
Ecorçage
Granulation
Granulation
Contrôle qualité
Figure 1 - Schéma de production du granulé Melia
La ligne de production de Melia se découpe en trois modules :
Une ligne de prétraitement des déchets verts qui va permettre de retirer les parties fermentescibles (tonte, feuilles, etc.) ainsi que les fractions de bois trop fines par le moyen de broyages et criblages successifs ;
Une seconde ligne de prétraitement de la matière ainsi obtenue (broyat ligneux issu de la fraction ligneuse des déchets verts – nommé par la suite “broyat ligneux”) avec deux opérations essentielles :
Mélange de la matière avec du broyat de feuillus/résineux afin d’obtenir un mix stable et acceptable en entrée pour la ligne de granulation puis séchage,
Ecorçage du broyat ligneux.
Une ligne de granulation adaptée à la matière utilisée, composée notamment d’un broyeur affineur, d’un séchoir et d’une presse à granulés, configurée spécialement pour accepter la matière première obtenue.
A ce titre, ne seront pas comptabilisés dans ce calcul les processus amont relatif à la biomasse (ex: processus de taille, d’élagage et de tonte, processus de collecte et d’acheminement des déchets verts depuis la source jusqu’à la plateforme de compostage en passant par d’éventuelles étapes intermédiaires telles que les déchetteries communales et points verts etc…) et aval lié à l’installation du système de chauffe du client (entretien, maintenance et gestion en fin de vie des poêles et chaudières à granulés, gestion des cendres etc).
Une fois le périmètre de l’étude établi, un scénario de référence doit être déterminé afin de permettre la comparaison des émissions de gaz à effet de serre. Par construction, le scénario de référence ne peut être que le processus de transformation du déchet vert en compost, processus qui sera fatalement réalisé en l’absence d’implantation d’une ligne de production de pellets Melia.
Afin de comparer ce qui peut l’être, ce scénario de référence sera borné à l’identique du scénario Melia, à savoir depuis le dépôt de la matière première (déchets verts) sur la plateforme de compostage, jusqu’à l’épandage du compost chez le client final, en excluant l’ensemble des processus amont et aval (cf. supra).
Ce scénario est résumé dans la colonne de droite « Compostage industriel » du schéma ci-dessous, issu de l’étude ACV impacts filière compostage méthanisation de l’ADEME.
3.1.2. Scénario de référence
Figure 2 - Principales caractéristiques des filières de compostage (ADEME)
Remarque : dans le scénario de compostage industriel repris en Figure 2 ci-dessus, l’ADEME intègre 35% de biodéchets ménagers. Pour la présente étude, seuls des entrants intégralement constitués de déchets verts sont retenus. Par conséquence, il sera considéré en première approche que le bilan carbone est similaire pour ces deux mix. Dans la suite du bilan, les éléments nécessaires à ce dernier seront déterminées, aussi bien pour le scénario de référence (scénario 0) que pour le scénario Melia (scénario 1).
3.2. INVENTAIRE DES SOURCES D’EMISSIONS
Les sources d’émissions pour chaque scénario sont les suivantes :
Scénario 0 :
Procédé de compostage : comprend l’intégralité du processus réalisé directement sur la plateforme de compostage, depuis le déchet vert jusqu’au compost (broyage de déchets verts, mise en andain, arrosage, retournement régulier, etc.). Seul le compostage de déchets verts est pris en considération, tout autre procédé (ex : co-compostage de boues de STEP) étant exclu. Le procédé de collecte représenté dans le schéma précédent est donc exclu du périmètre.
Livraison du compost chez le client
Epandage
Scénario 1 :
Procédé de granulation (schématisé en Figure 1 ci-dessus) : comprend les étapes de broyage grossier, de tri mécanique par crible, ainsi qu’un sous-processus de granulation dit “classique” au sens qu’il est comparable, en termes d’émissions de GES aux procédés de granulation réalisés en scierie. Ce processus comprend le broyage et affinage, le séchage et le pressage.
Livraison de granulés chez le client
Combustion
3.3. INVENTAIRE DES FLUX SORTANTS
Le texte ci-dessous est largement repris de l’étude de l’ADEME précitée sur la filière de compostage.
Le CO₂ fait l’objet d’une considération particulière, qui distingue le CO₂ d’origine fossile du CO₂ biogénique. Le premier provient de la combustion d’hydrocarbures, stockés dans la lithosphère depuis plusieurs millions d’années, et fait partie du cycle long du carbone. Le second fait partie d’un cycle court : il est présent dans l’air puis il est capté par des végétaux lors de la photosynthèse. Ce CO₂ sera réémis lors de la dégradation ou combustion des végétaux. On considère en général que les émissions de CO₂ biogénique sont neutres par rapport à l’augmentation de l’effet de serre, par opposition aux émissions de CO₂ fossile. En effet, étant stocké depuis des millions d’années dans la lithosphère, le carbone fossile réémis sous forme de CO₂ dans l’atmosphère participe à l’augmentation de la concentration de ce gaz.
La méthode de caractérisation des émissions de gaz à effet de serre utilisée dans l’analyse du cycle de vie (IPCC 2013 100GWP) attribue un facteur nul aux émissions de CO₂ biogénique, aussi bien lors de l’épandage du compost que pour la combustion du pellet. Par ailleurs la séquestration de carbone d’origine biogénique dans le sol est comptabilisée comme une émission négative dans l’atmosphère.
3.3.1. Prise en compte du CO₂ biogénique
Les filières de traitement des déchets de cuisine et table (ci-après les “DCT”) par compostage ou méthanisation entrainent la production de coproduits. Certains de ces coproduits sont valorisables et pourraient être considérés comme venant en substitution d’autres flux tels que les engrais et la tourbe (valorisation agronomique du digestat et du compost respectivement), l’électricité, le gaz et la chaleur (valorisation énergétique du biogaz). Ces flux sortants apportent donc selon les hypothèses de potentiels bénéfices environnementaux au système étudié du fait de la substitution qu’ils engendreraient.
3.3.2.1. Scénario de référence : le compost
3.3.2. Flux sortants et impacts évités
Figure 3 - Valorisations prises en compte pour les filières de compostage (ADEME)
3.3.2.2. Scénario étudié : le granulé
De par les politiques de décarbonation de la chaleur mises en place par les gouvernements successifs, une transition de la chaleur issue des énergies fossiles (gaz et fioul) vers la chaleur renouvelable peut notamment être observée depuis les années 2000. Le bois-énergie est tout particulièrement impacté avec +39 TWh depuis 2000 (Source : Ministère de la Transition Écologique - Chiffres clés des énergies renouvelables). Cette décrue est résumée dans le tableau ci-dessous pour la période 2014 à 2021.
Tableau 1 - Réduction des émissions de chaleur issue du gaz et du fioul de 2014 à 2021 (calcul Melia sur la base de données CERES/SDEN/EAPL)
On observe ainsi en moyenne une substitution des énergies fossiles au profit de la chaleur renouvelable, répartie à 20% pour le gaz et 80% pour le fioul. Ce report nécessitant un accroissement de la production de chaleur issue du bois-énergie, l’ADEME considère par convention que la combustion d’un granulé substitue la combustion d’une énergie fossile suivant ce même ratio.
3.4. COLLECTE DES DONNEES BRUTES
Cette partie est destinée à la comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre pour chaque poste décliné dans la partie précédente, et ce pour une tonne de déchets verts traitée, en tonnes de CO₂eq.
Par ailleurs, l’ADEME ayant réalisé des études fines des cycles de vie des procédés de compost (cf. supra) et des procédés de granulation (cf. ADEME, Analyse du cycle de vie du bois énergie collectif et industriel, tableau 147), leurs résultats serviront de base à l’analyse qui suit.
3.4.1. Scénario de référence : le compost
Pour ce scénario, l’ADEME indique les émissions suivantes :
Emissions sur l’ensemble du procédé (production, livraison, épandage) : 0,16 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
Emissions évitées : -0,013 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
3.4.2. Scénario étudié : le pellet
L’ADEME fournit les données suivantes relativement aux émissions du granulé :
Emissions sur l’ensemble du procédé (production, livraison, épandage) : 0,033 tCO₂eq par MWh PCI (Megawattheure Pouvoir Calorifique Inférieur).
Emissions évitées : -0,305 tCO₂eq par MWh PCI.
Cette donnée étant calculée à partir du ratio ci-dessus évoqué (cf. 3.3.2.2.) de 80% de fioul à 0,324 tCO₂eq par MWh thermique et 20% de gaz à 0,227 tCO₂eq par MWh thermique. Dès lors, il convient de calculer la quantité d’énergie fournie par la combustion de pellets produits à partir d’une tonne de déchets verts :
Tableau 2 - Energie produite par les pellets Melia pour une tonne de déchets verts
En d’autres termes, pour une tonne de déchets verts, une énergie d’environ 1,16 MWh thermique est produite et 600 kg de matière fermentescible non retenue dans le procédé Melia retournent en compost. Il convient donc de considérer les émissions de GES relatives à cette matière conformément aux émissions totales du scénario 0.
Par conséquent, en transposant les émissions précédentes par tonne de déchets verts traitée, et en prenant soin d’ajouter ce dernier poste, le résultat est le suivant :
Emissions sur l’ensemble du procédé (production, livraison, épandage) : 0,038 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
Emissions relatives au retour de matière dans le compost : 0,0882 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
Emissions évitées : -0,354 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
Ces émissions se basent sur une production de granulés à partir d’un broyat de bois, auxquelles il faut donc ajouter les émissions relatives à la première étape du processus décrit au §3.1.1 : le prétraitement des déchets verts qui transforme ces derniers en plaquettes de bois. Ce processus se base sur un broyage puis un criblage de la matière, dont l’empreinte carbone totale calculée par Melia est de 27 tCO₂eq par an, soit environ 0,001 tCO₂eq par tonne de déchets verts.
3.5. CALCUL DES EMISSIONS ET COMPARAISON
Les émissions des différents scénarios sont reprises et comparées dans le tableau ci-dessous :
Tableau 3 - Comparatif des émissions de GES pour les deux scénarios
Pour une tonne de déchets verts traitée en scénario 1 (production de pellets), il peut donc être constaté que 373 kgCO₂eq d’émissions de gaz à effet de serre sont évitées comparativement au scénario de référence de production du compost.
3.6. ANALYSE DES RESULTATS
Une ligne de production de granulés Melia produit environ 3000 tonnes de pellets à l’année, soit un équivalent de 12 000 tonnes de déchets verts en entrée. D’après le calcul précédent, la solution proposée par Melia permet donc d’éviter près de 4500 tonnes de CO₂eq par ligne de production.
Plusieurs enseignements sont à tirer de cette analyse :
La solution proposée par Melia propose donc un bilan carbone très favorable, du fait notamment de la substitution d’énergies fossiles réalisées. Il convient toutefois de noter que ce bilan devra être recalculé au fil des évolutions de cette transition des systèmes de chauffage gaz et fioul (poêles, chaudières) vers la chaleur renouvelable.
Les émissions induites par la production de granulés sont essentiellement dues au procédé de séchage qui devient de fait le premier axe d’amélioration à envisager par Melia (cf. chapitre suivant).
L’analyse réalisée ici se limite strictement à l’impact carbone. Elle ne prend donc pas en compte les autres impacts générés par la solution Melia (résilience, souveraineté énergétique, favorisation de la replantation de haies, etc.)
3.7. ELABORATION D’UN PLAN D’ACTION
Il ressort du schéma ci-dessous que la majorité des émissions dues au procédé de production de pellets Melia réside dans le séchage de la matière.
Figure 4 - Répartition des émissions de GES pour la ligne de production de pellets Melia
En effet, pour la ligne pilote, un séchoir à gaz est prévu afin de permettre une meilleure réactivité à l’allumage dans un contexte d’essais incrémentaux et de montée en charge progressive, face à l’inertie de séchoirs biomasse par exemple, qui nécessite plusieurs heures pour une montée en température.
Pour les futurs lignes de production, une fois le procédé bien établi, ce poste énergétique sera à optimiser, en recherchant notamment la meilleure chaleur disponible selon le contexte local (chaleur fatale, biomasse, biogaz, etc.).