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En France et en Europe

Cultiver le CO2 pourrait-il être financé ?

Ordres de grandeurs et questions

jeudi 15 novembre 2018, par André-Jean

En cette fin d’année 2018, les conducteurs et les consommateurs constatent douloureusement l’augmentation des prix de l’essence, du gazole, du fuel, du gaz naturel. La hausse du baril de pétrole y est pour beaucoup. Mais, en contradiction avec le souhait d’une grande majorité de nos concitoyens de contenir le réchauffement climatique, c’est l’augmentation du prix du CO2 [1] à travers la contribution climat-énergie qui attise la colère de ceux qui, en France, roulent le plus. Oui, pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES), il faut qu’elles deviennent de plus en plus coûteuses.
D’un autre côté, du CO2, dans l’agriculture et la forêt, les végétaux en captent dans l’atmosphère pour leurs besoins. Selon le GIEC [2], les trajectoires de respect des objectifs de limitation du réchauffement climatique à 1,5 ou 2°C mobilisent une capture accrue du CO2 par la végétation.
Quelles sont les quantités en jeu à l’échelle française et européenne avec l’agriculture et la forêt ? Sont-elles en rapport avec les émissions de gaz à effet de serre ? Aujourd’hui, on ne compte pas ou peu les émissions de CO2 utilisant la biomasse. Est-ce la meilleure méthode ? Est-ce que les prix croissant du CO2 pourraient donner un levier pour orienter les modes de gestion agricoles et forestiers ?

Sommaire


Limites, résumé et questions

Périmètres et limites
Lutter contre le réchauffement climatique impose de réduire les Gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère : en rejeter moins, en retirer plus. Cela concerne particulièrement le dioxyde de carbone, le gaz qui contribue le plus à l’effet de serre.

Grace à l’énergie lumineuse du soleil, les organismes photosynthétiques, dont les végétaux, sont capables de fabriquer des molécules organiques à partir de CO2 et d’eau, H2O. La Photosynthèse contribue au Cycle du carbone en captant et en stockant du carbone dans la biomasse [3]. La respiration des organismes vivants et la combustion de cette matière organique restituent une partie de ce carbone stocké à l’atmosphère sous forme de gaz carbonique. C’est le cas notamment avec les utilisations industrielles et énergétiques de cette Biomasse (énergie). L’article sur L’intelligence du vivant pour le climat explicite diverses voies pour réduire les émissions de gaz à effet de serre à l’aide de la biomasse.

Le présent article se limite à des considérations relatives à la biomasse végétale. La biomasse animale ne représente qu’une faible part de la biomasse totale. En outre, le taux de transformation de biomasse végétale en biomasse animale est très faible, quelques pour-cent. En première approche, la biomasse consommée pour l’alimentation animale disparaît et le CO2 qu’elle séquestrait est retourné à l’atmosphère sous forme de respiration directe ou des microorganismes bénéficiant des déjections animales.

L’Organisation des Nations unies, à travers la CCNUCC [4] a mis en place une comptabilité des émissions de GES d’origine humaine qui contribue au réchauffement climatique. Cette comptabilité exclut les émissions de dioxyde de carbone produites lors de l’utilisation de la biomasse. La raison en est que le carbone constitutif de cette biomasse a été extrait de l’atmosphère auparavant. La discussion reste cependant ouverte. Pour certains, le CO2 émis avec l’utilisation de la biomasse par les hommes devrait être comptabilisé dans les émissions humaines jusqu’à reconstitution de la biomasse collectée. Dans le cas des forêt, relarguer massivement le carbone extrait par les arbres il y a un siècle et plus, augmente immédiatement, et pour quelques décennies au moins, la quantité de CO2 dans l’atmosphère.

Parmi les voies pour contenir les émissions de GES, cause du réchauffement climatiques, l’Accord de Paris sur le climat adopté en 2015 [5], reprenant une préconisation des économistes, suggère des efforts pour donner un prix aux émissions de CO2. En France, après deux tentatives législatives infructueuses en 2000 et 2010, une contribution climat-énergie a été mise en place en 2014 [6]. Une augmentation de cette contribution climat-énergie, a été annoncée dès juillet 2017 par le Ministre de la transition écologique et solidaire. Elle a été inscrite dans le budget pour 2018. Elle a été défendue par le Premier ministre devant l’Assemblée nationale. En Europe, existe un système de quota d’émissions de GES qui conduit à un prix pour le CO2 et ses équivalents en termes d’effet de serre.

Dans le même temps, le GIEC, dans son rapport spécial 1,5°C déjà mentionné, suggère, pour respecter l’Accord de Paris sur le climat, de retirer du CO2 et, dans ce but, de mobiliser davantage la biomasse.

Aux échelles française et européenne, existent des politiques publiques et des outils réglementaires et financiers. Elles permettent d’encadrer et orienter le commerce, l’économie, l’agriculture, la protection de l’environnement et les actions relatives au climat, les choix énergétiques. Cet article s’est focalisé sur la France (métropole) et l’Union européenne (à 28, pour des raisons de disponibilités statistiques).

Beaucoup d’imprécisions, d’approximations, voire d’ignorances, demeurent dans les chiffres qui suivent. Ce travail vise seulement à alimenter des questionnements, éventuellement à permettre de préciser les réponses à rechercher et les pistes à parcourir. Seuls les ordres de grandeur sont à retenir ici.

Les flux annuels de CO2 mobilisés par l’agriculture et la forêt de production sont estimés à partir de la productivité primaire nette moyenne [7] sur les territoires correspondants à ces occupations. En parallèle, les quantités de CO2 embarquées dans les produits agricoles et forestiers échangés et commercialisés sont complétées par celles des importations et diminuées de celles des exportations. Les volumes de GES émis par la France et l’UE sont en regard. Les prix du CO2 observés ou prévus permettent de chiffrer les montants économiques potentiellement en jeu. [8]

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Tableau synthétique

Volumes et valorisations du CO2

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En résumé...

  • Les flux de CO2 captés annuellement par les cultures et les forêts sont équivalents aux émissions actuelles de gaz à effet de serre de l’ensemble de nos activités. Elles représentent 3 à 4 fois les émissions résiduelles qui devraient persister en 2050.
  • Les quantités de CO2 retenues dans les produits agricoles et forestiers échangés et commercialisés représentent 30 à 40 % des flux captés annuellement.
  • La différence comprend notamment : i) les imprécisions, les omissions (herbe des surfaces toujours en herbe par exemple), les sous-estimations, les ignorances ; ii) la partie de la production végétale utilisée pour l’élevage (pailles) ou qui demeure dans le sol (racines) et contribue à sa fertilité ; iii) les déchets végétaux valorisés ou écartés le long des filières industrielles aval.
  • La valorisation aux prix actuels et futurs du CO2 contenu dans les productions est du même ordre de grandeur que les crédits de la PAC.
  • Le CO2 contenu dans les grandes cultures, valorisé au prix actuel de 25 €/tCO2, représente un montant non négligeable d’environ 100 €/ha.
  • Sur les terres forestières gérées pour leur exploitation à un rythme variable que l’on peut estimer à 60 à 100 ans, la biomasse vivante séquestre autant de fois le flux annuel de CO2 capté sur ces mêmes surfaces [9].
  • La partie de cette biomasse vivante, éventuellement exploitée, ne pourrait contenir qu’une fraction du carbone stocké dans la biomasse vivante des terres forestières. L’exploitation du seul 1/4 de cette biomasse au rythme de 1/100ème par an et à 25€/tCO2 représenterait tout de même près de 320 M€/an pour la France et 2 400 M€/an pour l’UE. De quoi financer des politiques de reboisement effectives et efficaces.

... et Questions

  • La prise en compte de ces valorisations pourraient-elles inciter à des évolutions pour l’agriculture et la forêt ?
  • Cette même prise en compte inciterait-elle à une alimentation plus riche en produits végétaux ?
  • Une séquestration accrue d’une partie du CO2 capté par l’agriculture et la forêt à l’exclusion de celui contenu dans les produits pourrait-elle constituer une source de financement complémentaire pour les exploitants agricoles et forestiers ?
  • La garantie d’un renouvellement effectif de la biomasse exploitée en substitution des produits d’origine fossile, et de la capture de la quantité correspondante de CO2, pourrait-elle trouver ainsi une source de financement ?
  • Une telle valorisation, pourrait-elle être compatible avec la PAC, avec la réglementation européenne en général, avec les accords commerciaux internationaux, sous quelles modalités éventuelles ?
  • Quelles incidences sur les importations et les exportations pourraient avoir une telle valorisation ?

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Annexes

Volumes et valorisations du CO2 dans l’agriculture et la forêt

Le fichier Excel accessible ci-joint indique les valeurs et les calculs en plusieurs pages dont la première, synthétique, est reproduite plus haut. Les annexes qui suivent fournissent les références et sources des tableaux et chiffres contenus dans le fichier.

A1. Incidence du prix du CO2 sur celui des produits pétroliers

L’Unité de l’industrie du pétrole et du gaz est le « baril ».
Un baril vaut environ 159 litres
1 bl = 159 l
Pour faire une tonne métrique, il faut de 7 à 9,3 barils selon la densité du pétrole considéré. En moyenne :
1 t = 7,6 bl

Prix du pétrole
Le prix du baril se forme sur le Marché pétrolier.

On peut constater la variabilité saisonnière du Prix du baril - Le cours officiel du pétrole ou même journalière Cours du Pétrole Brent. Le 2 novembre 2018 il est à 62,86 $, soit 55,20 €/bl

Pétrole et CO2, plus important gaz à effet de serre
A plus de 90 % le pétrole est brulé et émet du dioxyde de carbone. C’est vrai de façon plus générale pour tous les combustibles fossiles : charbon et lignite, pétrole, gaz naturel. Ces combustions produisent de la chaleur qui peut, éventuellement, être en partie transformée en énergie mécanique pour de la mobilité (moteurs thermiques), de l’électricité, etc. Elles génèrent des émissions de CO2. Ces émissions dépendent du type de produit pétrolier. L’essence en dégage un peu moins que le gazole. Pour simplifier, environ 3,1 t de CO2 sont émises pour 1 t de combustible pétrolier, soit encore 408 kgCO2 émis par baril de pétrole brulé.

Prix du CO2 en Europe
Pour maîtriser les émissions de gaz à effet de serre, l’Union européenne a institué un système de quota d’émissions pour les activités industrielles importantes. Ce système comporte un marché d’échange qui conduit à un prix de la tonne de CO2. Le prix de la tonne de CO2 pourrait atteindre 25 € fin 2018 et 40 € d’ici 2023 selon Carbon Tracker. Le rapport d’août 2018 de ce think-tank révèle que le prix du carbone du système communautaire d’échange de quotas d’émission (SEQE) de l’UE a bondi de 310 % en un an ; il attribue cette hausse à l’anticipation par le marché de la mise en service à partir de janvier 2019 de la réserve de stabilité du marché (MSR), pièce maîtresse de la réforme UE-ETS adoptée en 2017.

Taxe carbone en France
A la suite d’autres pays de l’UE, une taxe carbone (ou Contribution Climat-Énergie) a été mise en place en France en 2014 par le gouvernement de Jean-Marc Ayrault, après deux tentatives législatives infructueuses en 2000 et 2010. Ce n’est pas une taxe spécifique, mais une composante des taxes intérieures de consommation (TIC) proportionnelle au contenu carbone des combustibles fossiles concernés. D’un montant initial de 7 €/tCO2, elle a été réévaluée chaque année pour atteindre 44,60 € en 2018. Sa trajectoire d’évolution a été programmée par la loi de finances 2018 : 65,40 € en 2020 et 86,20 € en 2022. Certains secteurs économiques bénéficient d’exemptions totales ou partielles. L’horizon est d’atteindre l’objectif fixé par la loi de transition énergétique pour une croissance verte avec une valeur de 100 €/tCO2 à l’horizon 2030.

Impact du prix du CO2 sur celui du baril (au prix du 2 Nov 2018, 55,20 €/bl)
A 25 €/tCO2, cela ajoute 10,19 €/bl soit 18 %
A 40 €/tCO2 , 16,32 €/bl soit + 30 %
A 100 €/tCO2 , 40,79 €/bl soit + 74 %

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A2. Estimation des quantités de CO2 fixés annuellement dans la végétation

Il s’agit ici de fournir une estimation en ordre de grandeur des quantités de dioxyde de carbone mobilisées par les végétaux et stockées dans leurs organes, nettes de la respiration, avant récolte, exploitation ou mort des plantes.

Les informations statistiques proviennent de la FAO, et donc indirectement des pays concernés, pour ce qui concerne l’occupation des territoires : Bases de données statistiques de la FAO

Les productivités primaires nettes sont fournies en kilogramme de matière sèche produite par mètre carré et par an : kg/m2/an. Des valeurs convergentes proviennent d’un tableau de la FAO PRODUCTIVITÉ PRIMAIRE NETTE DES PRINCIPAUX TYPES DE VÉGÉTATION DU MONDE et d’un tableau utilisé pour les cours de SVT du Lycée Jaufré Rudel à Blaye : Productivité primaire totale nette et biomasse végétale. Ce tableau est déjà utilisé sur ce site dans l’article « Aurons-nous à manger demain ? » Production de biomasse végétale. Une autre source donne des valeurs parfois différentes : Productivité et énergie dans l’écosystème. S’agissant d’une estimation en ordre de grandeur, on se contentera de valeurs moyennes.
Agriculture : 0,65 kg/m2/an
Sylviculture : 1 kg/m2/an

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A3. Estimation des quantités de CO2 retenues annuellement dans les produits végétaux échangés, commercialisés, importés et exportés

Les productions agricoles et forestières proviennent de la FAO. Leur teneur en matière sèche, pour les principales cultures sont tirée de Wikipédia rubrique  ? Matière sèche

Le carbone contenu dans la matière végétale provient du CO2 atmosphérique. Il constitue de 40 à 50 % de la composition massique de la matière sèche végétale selon Le cycle du Carbone dans l’agrosystème. Nous retiendrons la valeur basse légèrement supérieure à 40 %. La production d’une tonne de matière sèche végétale a nécessité de capter et retenir environ 1,5 tonne de CO2 atmosphérique.

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A4. Émissions de gaz à effet de serre de la France et de l’UE

Les valeurs des émissions de GES proviennent de la rubrique Gaz à effet de serre sur Wikipédia.

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A5. Prix des commodités agricoles

La valorisation du CO2 contenu dans les productions végétales peut être comparée à leur prix de marché. L’exercice est certainement encore plus discutable et incertain que pour les volumes, mais il apporte une information complémentaire. On a essayé de le faire ici pour quelques productions de grandes cultures fournissant ce qui est parfois appelé « commodités » : grains, sucre, oléagineux, etc. Leurs cours sont tout aussi variables que ceux du pétrole, et pour partie corrélé à ceux-ci.
De nombreux sites d’information fournissent les cours de ces matières premières. Agritel à la date du 05/11/2018 donne les cours prochains suivants :
Blé : 200 €/t
Maïs : 171 €/t
Colza : 375 €/t
Et le site de la Confédération générale des planteurs de betterave indique :
Sucre : 330 à 340 €/t
Les calculs rapportés à l’ha sont purement indicatifs et, en tout état de cause, ne reflètent pas les valeurs des productions au départ des exploitations agricoles. Des coûts de transport, de stockage, de transformation (en particulier pour le sucre) s’ajoutent aux coûts de production agricole.

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Notes et commentaires

Cultiver le CO2 pourrait-il être financé ?

Remerciements à Félix Lallemand pour sa relecture attentive et les apports qui ont été inscrits notamment dans plusieurs notes.

Une présentation devant le CGAAER a été ajoutée le 2 décembre 2018. Elle est accessible ci-joint :


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[1Dioxyde de carbone autrement appelé, gaz carbonique, ou, selon sa formule chimique, CO2. Nous utiliserons indifféremment l’une ou l’autre de ces appellations dans l’ensemble de l’article

[2Pour plus de détail sur le rapport spécial du GIEC 1,5°C publié mi-octobre 2018 pour la préparation de la COP 24 à Katowice, voire : Planter des milliards d’arbres

[5Voire également sur Wikipédia, l’Accord de Paris sur le climat

[7La Productivité primaire traduit la vitesse à laquelle se forme par unité de temps, une quantité donnée de matière organique à partir de matière minérale et d’un apport d’énergie. On parle de productivité primaire nette pour désigner la quantité d’énergie accumulée dans la biomasse de la plante (croissance et reproduction). La Production Primaire Nette (PPN) correspond donc à l’énergie accumulée par la plante par le biais de la photosynthèse moins l’énergie utilisée par la plante pour la respiration. Il convient de bien la distinguer d’un éventuel gain de biomasse d’un écosystème qui correspondrait à une augmentation du stock de matière organique et donc de carbone de cet écosystème. Le gain éventuel de biomasse d’un écosystème serait le solde de la PPN de cet écosystème moins toutes les consommations des organismes hétérotrophes et notamment les animaux, les champignons et la plupart des très nombreux microorganismes en particulier du sol.

[8Voire annexe ci-dessous pour les valeurs retenues et les sources

[9Mais attention : dans une forêt tempérée, la PPN est comme indiqué par ailleurs de l’ordre de 1 kg/m2/an. La biomasse d’une forêt tempérée mature va, quant à elle, n’être que de l’ordre de 30 kg/m2. Or une forêt mature ne pousse pas en une vingtaine d’années ! Une bonne partie de la PPN est consommée par les organismes hétérotrophes (champignons, animaux, etc.) et seule la fraction restante (10 % ? 20 % ?) contribue à l’accroissement effectif de la biomasse (et donc au stockage de C). Le flux de CO2 capté n’est donc qu’en partie stocké. Les situations ne sont pas trop différentes pour les écosystèmes exploités dans lesquels l’exportation de biomasse équivaut à une consommation par des hétérotrophes (ou combustion) en dehors du système.

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