Le biochar, un nouvel intrant pour les

supports de culture ?

Ludovic FAESSEL

Plan

1. Le biochar : c’est quoi ? 2. L’historique de l’utilisation agricole du biochar :la terra preta 3. Intérêt environnemental 4. Effet agronomique comme amendement des sols 5. 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. Applications commerciales 7. 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 minute-

jour 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

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)

1) Le biochar : c’est quoi ?

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

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%

2) La Terra Preta de Indio

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

Source N (%)

P (%)

K (%)

CEC (cmol/kg) pH (eau) C/N EC (ms/m) T°

production

Déchets verts A 0,21 0,06 0,1 - 4,9 295 - 350

Déchets verts A 0,24 0,04 0,06 - 7,3 312 - 550

Déchets verts A 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

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

Caractérisation analytique

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 chimiques

Paramètres biologiques

5) Le biochar comme intrant dans les supports de culture

Paramètres physiques (Dumroese et al., 2011)

L’eau est absorbée plus rapidement avec 25% ou 50% de biochar Augmentation de la conductivité hydraulique du substrat

PE100PL0 Tourbe 100%

PE75PL25 Tourbe 75% / Biochar 25%

PE50PL50 Tourbe 50% + Biochar 50%

PE25PL75 Tourbe 25% / Biochar 75%

PE0PL100 Biochar 100%

• Biochar : pellet de biochar forestier ou agricole + farine de bois + acide polylactique + amidon

• Substrat : tourbe

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

Support + Biochar

Transduction du signal

Résistance induite

Autres résultats: Harel et al. (2012) a montré sur fraisier hors- sol 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)