Le biochar a le potentiel d'éliminer 6 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone par an et peut être déployé à grande échelle. Il devrait donc jouer un rôle essentiel dans le concept d'économie circulaire. Cette substance semblable au charbon de bois est produite par la pyrolyse de différents types de matières premières de la biomasse dans le cadre d'un processus contrôlé. Le professeur Mauro Giorcelli, professeur associé au département des sciences appliquées et de la technologie (DISAT) du Politecnico di Torino et membre du conseil d'administration de l'Association italienne du biochar, étudie le biochar et explore son potentiel. Lors de sa visite au siège d'Elementar, il nous a donné une occasion unique de nous plonger dans les dernières avancées de la recherche sur le biochar.
Des déchets aux matières premières
Avant de faire du biochar son principal sujet de recherche, le professeur Giorcelli a étudié les matériaux à base de carbone et les composites fabriqués à partir de tubes de carbone et de graphène. Ces matériaux étant extrêmement coûteux, le professeur Giorcelli a commencé à étudier le biochar et ses propriétés, un type de matériau carboné bon marché et facilement disponible. Il a constaté que les composites fabriqués à partir de biochar avaient des propriétés comparables à celles des matériaux coûteux fabriqués à partir de tubes de carbone et de graphène. Le biochar est donc un substitut raisonnable aux matériaux carbonés coûteux, utilisant des déchets agricoles qui sont convertis en une matière première précieuse.
Échantillons de granulés de bois tendre avant (à gauche) et après (à droite) la pyrolyse. Grâce à la combustion en l'absence d'oxygène, la biomasse est transformée en biochar.
Un monde d'applications
Le biochar n'est pas nouveau - il est utilisé depuis plus de 2 000 ans par les cultures indigènes pour améliorer la qualité des sols et favoriser la croissance des cultures. Mais le potentiel du biochar va bien au-delà de cette utilisation agricole traditionnelle et n'est découvert que maintenant grâce à une étude approfondie de ses propriétés. Le biochar peut être utilisé comme substitut aux matériaux carbonés dérivés du pétrole, par exemple dans les matériaux composites, ce qui ouvre la voie à de nombreuses applications. Selon Mauro Giorcelli, presque tous les matériaux noirs comme le carbone, tels que les pneus, pourraient être fabriqués à partir de biochar. L'utilisation d'une plus grande quantité de biochar au lieu de matériaux à base de pétrole permettrait de réduire la dépendance à l'égard de ressources rares et de diminuer l'empreinte carbone.
Outre les applications au sol, le professeur Giorcelli voit un grand potentiel dans l'utilisation du biochar dans le ciment et le béton à l'avenir - selon lui, ce sera "la prochaine application à grande échelle après l'utilisation dans l'agriculture". La production actuelle de ciment libère d'énormes quantités de CO2 dans l'atmosphère, contribuant ainsi aux émissions mondiales de gaz à effet de serre liées au changement climatique. Ces émissions pourraient être considérablement réduites en utilisant du biochar dans la production de ciment, ce qui permettrait de décarboniser le processus de fabrication.
Le biochar est le matériau du siècle prochain.
Professeur Mauro Giorcelli, professeur associé au département des sciences appliquées et de la technologie (DISAT) de l'École polytechnique de Turin.
La production de biochar est une situation gagnant-gagnant : elle peut être produite dans presque tous les villages, le carbone est stocké au lieu d'être libéré dans l'atmosphère, et comme le biochar est fabriqué à partir de "déchets" de biomasse, il résout le problème de l'élimination des déchets tout en créant une nouvelle ressource utile qui peut contribuer à la décarbonisation de notre économie. Il est également concevable que la production de biochar devienne une future source de revenus pour les villes et les municipalités : si le stockage du carbone sous la forme de production de biochar est rémunéré par des certificats de carbone, ceux-ci peuvent être échangés sur le marché mondial du carbone et contribuer ainsi aux budgets des autorités publiques.
Étant donné que le biochar peut souvent être réutilisé - par exemple, un filtre utilisé pour la purification de l'eau peut avoir une seconde vie dans une autre application - certains chercheurs aiment décrire le biochar non pas comme un produit, mais comme un système dans lequel la matière n'est jamais perdue, mais toujours transformée et réutilisée.
L'analyse est essentielle
Tous les déchets organiques peuvent être transformés en biochar. La composition chimique du biochar varie en fonction de la biomasse brûlée, ce qui donne différents types de biochar avec différentes caractéristiques et donc différentes applications possibles. C'est pourquoi l'analyse des matériaux est essentielle. Le professeur Giorcelli estime que l'analyse élémentaire présente un grand potentiel pour caractériser le biochar en déterminant sa teneur en carbone organique et inorganique, afin de trouver la meilleure application pour chaque type de biochar.
Outre la caractérisation du biochar, l'analyse élémentaire est également importante pour quantifier la quantité de carbone séquestré dans le cadre de l'émission de crédits carbone.
Un matériau au potentiel énorme
Qu'il s'agisse de neutralité carbone, de séquestration du carbone ou d'indépendance pétrolière, le biochar a le potentiel de jouer un rôle majeur dans la résolution des grands problèmes auxquels notre société est confrontée aujourd'hui. Nous sommes convaincus que le professeur Giorcelli et son équipe contribueront à explorer davantage le potentiel de cette ressource connue depuis longtemps mais récemment découverte.
En savoir plus
Caractérisation de la biomasse et du biochar
Pour la caractérisation du biochar et en particulier pour l'évaluation de son aptitude à des applications spécifiques, la détermination de sa composition élémentaire est d'une grande importance. L'analyse CHNS+O est une méthode analytique clé pour cette tâche.
La note d'application ci-dessous présente les résultats de la détermination simultanée du CHNS+O dans les matières premières de la biomasse et le biochar pyrolysé à l'aide de notre analyseur élémentaire vario MACRO cube. De plus, les résultats concernant le carbone organique total (COT), le carbone inorganique total (CIT) et le carbone oxydable résiduel (ROC) obtenus avec notre soli TOC® CUBE sont présentés.
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