L’énergie du bois

Le 29/11/2010

Utilisé comme combustible depuis la nuit des temps, le bois est la principale ressource énergétique employée parmi toute la biomasse solide disponible sur Terre. Une fois sec, il fournit de l’énergie thermique en se décomposant sous l’effet de la chaleur.
Le bois énergie se présente aujourd’hui sous diverses formes répondant à des usages domestiques et industriels bien précis.

Une source d’énergie thermique

Le bois est sans doute
la première source d’énergie maîtrisée par l’homme, puisque l’utilisation du feu remonte à la Préhistoire. Renouvelable et abondante, cette ressource relève de la biomasse dite "traditionnelle" et est très employée dans le monde. Dans les pays du Sud, 2,5 milliards de personnes ont uniquement recours à la combustion de bois et de déjections animales pour se chauffer, s’éclairer et cuisiner.¹

La combustion du bois génère de l’énergie thermique (chaleur) selon un processus qui se déroule en trois étapes successives :

   •    tout bois chauffé dégage d’abord de l’humidité, y compris le bois très sec : en effet, l’eau représente encore 15 à 20 % de sa masse. Cette première étape de transformation,
nommée déshydratation, nécessite beaucoup de chaleur. C’est pourquoi on démarre les feux
de bûches en faisant brûler du papier, du petit bois (branchages de petite taille)
ou un allume-feu (paraffine, résine, cire, huile, alcool) ;

   •    quand sa température atteint 200 °C, le bois commence à se décomposer sous l’effet
de la chaleur : c’est la pyrolyse. Les molécules de bois sont séparées en molécules plus légères
qui donnent naissance à des gaz comme le méthane. La combustion de ces gaz génère
des flammes. La chaleur qui s’en dégage permet à la pyrolyse de se poursuivre ;

   •    lorsque tous les gaz combustibles ont brûlé, la pyrolyse s’achève. Du bois initial, il ne reste plus que des morceaux de carbone presque pur ou charbon de bois. Ils continuent
de se consumer lentement, sans flammes, en donnant de la chaleur et en émettant de la lumière rouge et infrarouge : ce sont les braises, également appelées charbons ardents. Enfin, quand la combustion des braises est complètement terminée, le bois est réduit à l’état de cendres. Le feu n’est plus alimenté et il s’éteint.

La quantité de chaleur fournie par la combustion du bois définit son pouvoir calorifique, exprimé en kilojoules par kilogramme de bois ou kJ/kg (le joule étant l’unité de mesure universelle pour quantifier l’énergie). Le pouvoir calorifique du bois varie considérablement selon les essences (espèces d’arbres). Ainsi, la combustion du charme fournit deux fois plus de chaleur que celle du peuplier. Le chêne, le frêne ou l’érable sont également des essences d’arbres à fort pouvoir calorifique.

La préparation du bois combustible

Le bois fraîchement coupé contient 40 à 60 % d’eau. Son utilisation comme combustible n’est pas satisfaisante :

   •    la combustion du bois "vert" dégage une épaisse fumée contenant des substances irritantes, laquelle nuit à la qualité de l’air et encrasse rapidement les cheminées, les poêles
ou les chaudières ;

   •    le pouvoir calorifique du bois humide est deux fois moins important que celui du bois sec.²

C’est pourquoi on doit faire sécher le bois avant sa combustion. Selon la taille des bûches
ou des rondins, selon qu’il se déroule sous abri ou à l’air libre, le séchage naturel du bois peut nécessiter 1 à 2 ans. Ce processus réduit le taux d’humidité du bois à 15 ou 20 %.

On peut aussi sécher le bois artificiellement en le soumettant à de l’air chaud climatisé
ou par déshumidification de l’air du local de séchage. Ce mode de séchage est plus onéreux mais permet de diminuer à 8 % le taux d’humidité du bois, pour un temps de séchage
7 à 15 fois plus court.


Compte tenu de ces contraintes, on utilise comme combustible du bois qui provient :

   •    des résidus de l’exploitation forestière, à savoir les souches, branchages et houppiers (branches formant la cime d’un arbre) ;

   •    des déchets de la production agricole (tiges, branches) ;

   •    des déchets de l’industrie du bois (écorces, sciures, copeaux et chutes générés par les scieries, les papeteries, les fabriques de palettes, de meubles et de charpentes) ;

   •    des emballages en bois brut usagés ou mis au rebut (cageots, caisses, palettes de manutention).

Les différents usages du bois énergie

Le bois énergie peut s’employer sous diverses formes selon l’usage que l’on souhaite en faire. De même, certaines essences sont plus spécialement indiquées pour certaines utilisations :

   •    pour la cuisson des aliments, on peut recourir au charbon de bois. Dans les pays du Sud, ce combustible couvre une grande partie des besoins en énergie pour la préparation des repas. Il est souvent fabriqué par pyrolyse artisanale : on fait chauffer du bois à haute température dans un espace clos, sans apport d’air. Le bois déshydraté, ainsi privé de l’oxygène indispensable à une combustion complète, se transforme alors en charbon de bois contenant 80 % de carbone pur (on dit qu’il se carbonise). À l’échelle du monde, c’est la principale utilisation de la biomasse pour produire de l'énergie. Dans les pays du Nord, le charbon de bois issu de la pyrolyse industrielle sert à faire fonctionner les barbecues. À masse égale, ce combustible possède un pouvoir calorifique deux fois supérieur à celui du bois sec. Son usage permet en outre une réduction des coûts de transport entre le fabricant et le consommateur ;

   •    pour alimenter les fours à pain traditionnels, on utilise du bois sec issu de résineux (épicéa, pin, sapin) ou de feuillus tendres (mélèze, saule, peuplier). Ces bois brûlent vite
et dégagent rapidement une importante chaleur : ils répondent bien aux besoins des boulangers ou des pizzaïolos ;

   •    On utilise aussi le bois dans des cheminées ouvertes ou fermées (inserts), des poêles
ou des chaudières, comme mode de chauffage. Pour alimenter ces appareils,
on utilise des bûches de feuillus durs (chêne, hêtre, frêne, charme, noyer, châtaignier) :
ces bois brûlent lentement en fournissant une chaleur constante. Les poêles et chaudières fonctionnent aussi avec des plaquettes (branches déchiquetées) ou des granulés (sciure de bois compressée). Selon les équipements, des déperditions de chaleur peuvent se produire
et le rendement est variable (part d’énergie réellement fournie par le bois brûlé par rapport
à la quantité d’énergie maximale qu’il peut fournir en théorie). Ainsi, les cheminées ouvertes ont un rendement de 10 %, celui des foyers fermés atteint 30 à 85 %, celui des poêles et chaudières 40 à 95 %. En France, en 2010, 6 millions de ménages utilisent le bois énergie comme mode de chauffage principal ou complémentaire³ ;

   •    dans le secteur industriel, le bois énergie trouve de nombreux usages : cuisson
de céramiques, tuiles ou briques, chauffage ou séchage de produits, production d’eau chaude ou de vapeur (par exemple pour le nettoyage à sec). Parfois, ce combustible sert aussi à la production d’électricité : on chauffe de l’eau dans une grande chaudière à bois et la vapeur d’eau qui en sort fait tourner une turbine générant du courant électrique. Ainsi, à l’échelle mondiale, l’usage de bois représente la principale utilisation de la biomasse pour produire
de l’électricité.

[1] SourceAgence internationale de l’énergie (World Energy Outlook 2008).
[2] Source ADEME, guide Le chauffage au bois , mars 2010
[3] Magazine Ademe et vous, février 2010.