Le biochar, un nouvel intrant pour les supports de culture ?
Ludovic FAESSEL
Plan
1. 2. 3. 4. 5.
Le biochar : c’est quoi ? L’historique de l’utilisation agricole du biochar :la terra preta Intérêt environnemental Effet agronomique comme amendement des sols Le biochar dans les supports de culture - effets sur la croissance des plantes - effets sur les propriétés physiques des supports de culture - effets sur les propriétés chimiques des supports de culture - effets sur les propriétés biologiques des supports de culture
6. 7.
Applications commerciales Conclusion
1) Le biochar : c’est quoi ?
1) Le biochar : c’est quoi ? Le biochar est un néologisme anglais, composé du préfixe bio- et du mot charcoal qui signifie charbon de bois. C’est un produit solide issu de la pyrolyse de biomasse. (Synonyme : Agrichar) La pyrolyse est une décomposition thermique dans un milieu pauvre en oxygène. Elle conduit à la production : d’un mélange gazeux appelé syngas qui est un gaz combustible d’huile appelé bio-oil de biochar
1) Le biochar : c’est quoi ? Différents types de pyrolyses : Type de procédé
Température (°C)
Durée
Bio-oil (%)
Syngas (%)
Biochar (%)
Torréfaction
290°C
10-60 min.
0-5
20
80
Pyrolyse lente traditionnelle
400°C
minutejour
30
35
35
Pyrolyse rapide
500°C
1 sec.
75
13
12
Gazéification
750-900°C
10-20 sec.
5
85
10
Pyrolyse lente moderne
>400°C
30-90 min.
0
70
30
1) Le biochar : c’est quoi ? Des pyrolyseurs : - rustiques - mobiles - industriels
1) Le biochar : c’est quoi ? Origines diverses: - agricole : paille, fumier, balle de riz ... - forestière : rémanents, écorces, plaquettes … - industrielle : boue de papeterie … - urbaine : déchets verts …
1) Le biochar : c’est quoi ? Présentations diverses: - forme pulvérulente - pellets - particulaire (différentes granulométries)
2) Historique : la Terra Preta de Indio
2) La Terra Preta de Indio La Terra Preta est un sol sombre (Etymol.: terre noire en portugais) très fertile, localisé sur des zones de quelques hectares, « redécouvert » principalement en Amazonie : sol réputé au Brésil pour sa fertilité pour les cultures et vendu comme support de culture
2) La Terra Preta de Indio sol d’origine humaine (anthroposol): - créé par l’homme entre -800 et 500 av. JC (civilisation précolombienne complexe à l’origine du mythe de l’Eldorado ?) - par accumulation importante de charbon de bois (à l’origine de sa fertilité) Carbone dans Terra Preta
Carbone dans oxisol avoisinant
9%
0,5%
3) Intérêt environnemental
3) Intérêt environnemental Les biochars sont des solides riches en carbone stable: récalcitrant à la minéralisation, lié à sa composition riche en structure aromatique (dérivant de la lignine) Produit
Durée de vie dans un sol
Fumier
Plusieurs jours à plusieurs mois
Compost
Plusieurs mois à plusieurs années
Biochar
Plusieurs centaines d’années à plusieurs milliers d’années
Utilisation des biochars pour séquestrer du carbone dans les sols et lutter contre le réchauffement climatique
3) Intérêt environnemental Séquestration du carbone
bilan carbone neutre
bilan carbone négatif
1T de biochar 2,8 – 3T d’équivalent CO2 séquestré
4) Effet agronomique comme amendement des sols
4) Effet agronomique comme amendement des sols Effet sur les propriétés chimiques du sol augmentation du pH (associé à une diminution de l’aluminium disponible) augmentation de la capacité de rétention des éléments nutritifs augmentation des teneurs en éléments nutritifs disponibles (N, P, Mg, Ca …) Effet sur les propriétés physiques du sol augmentation de la capacité de rétention en eau des sols sableux et diminution sur sols argileux
4) Effet agronomique comme amendement des sols Effet sur les propriétés biologiques du sol augmentation de la biomasse microbienne
5) Le biochar dans les supports de culture
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Le biochar est un produit stable à forte porosité:
candidat potentiel dans la formulation de supports de culture
Bibliographie scientifique sur la question : récente mais limitée
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Caractérisation analytique CEC (cmol/kg)
pH (eau)
C/N
EC (ms/m)
T° production
0,1
-
4,9
295
-
350
0,04
0,06
-
7,3
312
-
550
0,14
0,01
0,06
3,2
7,5
557
1,3
600
Déchets verts B
0,18
0,07
0,08
24
9,4
200
32
450
Tourteau de soja
7,82
-
-
-
-
7,5
-
550
Litière de poules
3,5
3
5,1
61,1
10,1
11
-
400
Plaquette de pin
0,26
0,02
0,15
7,27
7,55
290
-
400
Plaquette d’Eucalyptus
0,57
0,06
-
4,7
7
144
-
350
N
P
K
(%)
(%)
(%)
Déchets verts A
0,21
0,06
Déchets verts A
0,24
Déchets verts A
Source
influence de la température de pyrolyse sur les caractéristiques physico-chimiques pas un biochar mais des biochars
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Effets sur la croissance des plantes 1) Tian et al. (2012) • •
Calathea rotundifola Biochar de déchets verts
OP
Tourbe 100%
BGW
Biochar 100%
OP + BGW
Tourbe 50% + Biochar 50%
Augmente la biomasse aérienne mais pas la biomasse racinaire
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Effets sur la croissance des plantes 2) Graber et al. (2010) • •
Poivron et tomate Biochar de bois d’agrume (0, 3 et 5%)
Augmente le nombre de fruits, le rendement et le poids des fruits
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Effets sur la croissance des plantes 3) Petrucelli et al. (2013) • • •
Olivier en pépinière Biochar de paille ou biochar de peuplier (0, 25, 50 et 75%) Substrat : tourbe noire / pierre ponce
Effet négatif sur la croissance
4) Fascella et al. (2013) • • •
Euphorbia x lomi Biochar : ? (0, 15, 30, 45, 60%) Substrat : tourbe brune
Augmentation de la longueur racinaire (à 30, 45, 60% de biochar) Augmentation du nombre de fleurs (à 45 et 60% de biochar)
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture
Paramètres physiques
Paramètres biologiques
Paramètres chimiques
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Paramètres physiques (Dumroese et al., 2011) • •
Biochar : pellet de biochar forestier ou agricole + farine de bois + acide polylactique + amidon Substrat : tourbe
PE100PL0
Tourbe 100%
PE75PL25
Tourbe 75% / Biochar 25%
PE50PL50
Tourbe 50% + Biochar 50%
PE25PL75
Tourbe 25% / Biochar 75%
PE0PL100
Biochar 100%
L’eau est absorbée plus rapidement avec 25% ou 50% de biochar Augmentation de la conductivité hydraulique du substrat
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Paramètres chimiques (Altland, 2012) • •
Biochar : ? Substrat : tourbe / perlite (85/15 ; v/v)
Réduction du lessivage des nitrates = meilleure rétention de l’azote
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Paramètres chimiques (Zaccheo et al., 2013) • •
Biochar : plaquette de pin Substrat : tourbe blonde
Effet alcalinisant
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Paramètres biologiques (Graber et al., 2012) •
Biochar de bois d’agrume
Réduction du lessivage de nitrate = meilleure rétention de l’azote
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture
Augmentation des populations de microorganismes tant quantitative (biomasse) que qualitative : - PGPR : Plant Growth Promoting Rhizobacteria - BCA : Biocontrol Agents
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Elad et al. (2010) • •
Biochar de bois d’agrumes Substrat : fibre de coco + biochar (0%, 3% et 5%)
Botrytis / tomate
Leveillula / poivron
Polyphagotarsonemus / poivron
5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture Elad et al. (2010) Effet systémique
Résistance induite Transduction du signal
Support + Biochar
Autres résultats: Harel et al. (2012) a montré sur fraisier horssol une résistance induite par du biochar contre divers pathogènes corrélée à une stimulation de gènes de défenses
Le biochar provoquerait une résistance induite via une stimulation des défenses de la plante Projet de recherche à développer sur ce sujet à RITTMO
6) Les applications commerciales
6) Les applications commerciales Produits disponibles pour le marché amateur et professionnel: - aux Etats-Unis - en Grande-Bretagne (associé à l’argumentaire sans tourbe et empreinte carbone) - en Suisse, en Allemagne (associé à la Terra Preta) - en France (1 fabricant sur demande pour le marché professionnel)
7) Conclusion
7) Conclusion Les biochars dans les supports de culture: effets bénéfiques sur certaines plantes mais cela reste à confirmer sur une plus large palette de cultures / interaction type de biochar utilisé évaluer le bénéfice environnemental (bilan carbone) confirmer et approfondir les connaissances scientifiques notamment : - la résistance induite par les biochars - l’innocuité des biochars (substances produites lors de la pyrolyse: HAP …)
(Graber et al., 2010)
7) Conclusion Eclaircir le positionnement réglementaire du biochar : Pas inclus nommément dans les normes NFU 44-551 et NFU 44-051
Evaluation économique : balance intérêt technique et environnemental / coût d’achat 200-600 € / t (environ 60-200 € / m3)
