France
February 27, 2007
Source:
INRA
Dossier SIA - Carbone renouvelable et énergie verte
Une plante peu connue en France : Miscanthus giganteus, retient
l’attention en Europe dans le cadre des cultures dédiées à la
production de biocarburants. Elle est très productive, très
riche en ligno-cellulose et peu exigeante en intrants. Le
développement de cette culture en France passe par la mise au
point de systèmes de culture en recherchant les meilleurs bilans
énergétiques et les plus faibles impacts environnementaux.
Plusieurs équipes de l’INRA et de l’Université de Lille
s’associent pour coupler l’adaptation des techniques culturales
à l’amélioration génétique de la plante.
Les atouts de Miscanthus giganteus
Miscanthus giganteus est une graminée vivace originaire d’Asie.
Cette plante cumule deux avantages particulièrement intéressants
pour la production de biocarburants : elle produit beaucoup de
biomasse et elle est économe en intrants.
La productivité exceptionnelle du miscanthus s’explique par son
métabolisme photosynthétique particulier, dit « en C4 », que
partagent également d’autres plantes d’origine tropicale : maïs,
canne à sucre, sorgho. Grâce à ce métabolisme, la plante est
plus efficace dans la captation du gaz carbonique et dans la
transformation de ce gaz carbonique en matière organique.
En outre, le miscanthus est une plante pérenne, qui repousse
chaque année à partir des rhizomes qu’elle développe dans le
sol. Elle nécessite une seule phase d’implantation pour plus
d’une quinzaine d’années de culture. La première année est
délicate car la culture installe ses racines. La croissance
végétative est faible et la concurrence des mauvaises herbes
élevée. L’apport d’herbicide permet alors de garantir une
installation satisfaisante. En fin de première année, la
restitution au sol après broyage de la culture crée une litière
de surface qui limite le développement des mauvaises herbes. Les
années suivantes, la croissance de la culture est rapide et
permet d’éviter l’usage des herbicides. Le miscanthus ne
nécessite pas non plus de fongicides ni d’insecticides.
L’adaptation des techniques culturales
Pour que la plante exprime tout son potentiel, il faut des
conditions de culture optimales. Les chercheurs de l’INRA ont
mis en place en 2006 des plantations expérimentales de
miscanthus dans le cadre du projet REGIX (1).
Ces essais ont débuté parallèlement sur sept espèces
potentiellement intéressantes pour la production d’énergie :
trois espèces « en C4 » : miscanthus, switchgrass (graminée
originaire des Etats-Unis), sorgho, dont les deux premières sont
pérennes, trois espèces annuelles « en C3 » : triticale,
luzerne, fétuque et des plantations de peupliers cultivées en
taillis à très courte rotation (TTCR).
Pour chaque espèce et pour différentes conditions de culture,
les chercheurs mesureront la quantité et la qualité de la
biomasse. Les chercheurs de l’INRA (2) étudieront les mécanismes
de transformation de la biomasse en carburant. Selon que la
conversion de la lignocellulose en éthanol ou en essence utilise
la voie biologique ou la voie thermochimique, les exigences sont
différentes. Les paramètres importants sont (i) la teneur en
éléments minéraux tels que silice, chlore, indésirables dans la
voie thermochimique (ii) la teneur en eau et le rapport
lignine/cellulose qui conditionnent les capacités fermentaires
des microorganismes dans la voie biologique.
Pour le miscanthus, la récolte se fait idéalement en
février-mars, lorsque les feuilles sont tombées et restituent
l’azote au sol. Néanmoins, il est possible de récolter plus tôt
pour utiliser la biomasse des feuilles. Dans ce cas, il est
nécessaire d’apporter une fertilisation azotée pour assurer les
besoins de l’année suivante. Il faut aussi prendre en compte les
risques de tassement du sol provoqué par une récolte hivernale
sur sol humide. Les chercheurs analyseront toutes ces modalités
culturales et leurs conséquences sur l’évolution du sol à long
terme, son état physique et organique.
L’amélioration génétique
En complément de ces études, un
projet initié en 2007 (3) vise à étudier la variabilité
génétique du miscanthus pour des caractères agronomiques
importants : production de biomasse aérienne, caractères
associés à la biologie florale, physiologie du métabolisme
azoté. Ce travail constitue la première étape pour étudier le
déterminisme génétique de la production de biomasse du
miscanthus sous contrainte abiotique (disponibilité en azote,
condition de température de l'air et du sol, disponibilité en
eau...) en vue de construire des innovations variétales adaptées
à l’Europe du Nord et à un usage en bio-énergie.
Dans le cadre du pôle de compétitivité à vocation mondiale
"Industries et Agro-ressources" labellisé en Picardie et
Champagne-Ardenne, l’ensemble de ce programme
inter-disciplinaire implique : au niveau local les agronomes et
les généticiens de l’INRA de Lille et la plateforme
agri-environnementale d’Estrées-Mons, au niveau régional les
biologistes de l’Université de Lille, les physiologistes du
métabolisme azoté de l’université d’Amiens.
Plus largement, l’ensemble des travaux agronomiques et
génétiques s’inscrit dans la thématique du « Carbone
renouvelable » que l’INRA souhaite intensifier par le
recrutement de nouveaux chercheurs. Ces travaux sont menés en
collaboration avec d’autres équipes INRA ainsi qu’au niveau
européen avec les principaux agronomes et généticiens
spécialistes du miscanthus (BBSRC, Université de Wageningen…).
(1) REGIX (Référentiel unifié, méthodes et expérimentations
en vue d'une meilleure évaluation du gisement potentiel en
ressources lignocellulosiques agricole et forestière pour la
bioénergie en France) est financé dans le cadre du programme
National Recherche Bioénergie de l'Agence Nationale de la
Recherche (2005-2008). En collaboration avec le GIE
ARVALIS/ONIDOL (coordinateur du projet), Association forêt
cellulose (AFOCEL), Office National des Forêts (ONF), Union de
la Coopération Forestière Française (UCFF), EDF Recherche &
Développement, Chambre régionale d'agriculture du Centre,
Fédération Régionale des Coopératives agricoles (FRCA) de
Picardie.
(2) Unité Mixte de Recherche Fractionnement des agroressources
et emballage INRA-Université de Reims.
(3) Projet PEL "Picardie Espèces Ligno-cellulosiques",
impliquant l’Unité Mixte de Recherche INRA/Université de Lille I
"Stress abiotiques et différenciation des végétaux cultivés",
l’Université d’Amiens et UNISIGMA. |
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