Les atouts de Miscanthus giganteus
Miscanthus giganteus est une graminée vivace originaire d’Asie. Cette plante cumule deux avantages particulièrement intéressants pour la production de biocarburants : elle produit beaucoup de biomasse et elle est économe en intrants.
La productivité exceptionnelle du miscanthus s’explique par son métabolisme photosynthétique particulier, dit « en C4 », que partagent également d’autres plantes d’origine tropicale : maïs, canne à sucre, sorgho. Grâce à ce métabolisme, la plante est plus efficace dans la captation du gaz carbonique et dans la transformation de ce gaz carbonique en matière organique.
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©INRA/S.Cadoux,
ref : PCD9044IMG0067
Essai de miscanthus sur le domaine INRA d’Estrées-Mons
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En outre, le miscanthus est une plante pérenne, qui repousse chaque année à partir des rhizomes qu’elle développe dans le sol. Elle nécessite une seule phase d’implantation pour plus d’une quinzaine d’années de culture. La première année est délicate car la culture installe ses racines. La croissance végétative est faible et la concurrence des mauvaises herbes élevée. L’apport d’herbicide permet alors de garantir une installation satisfaisante. En fin de première année, la restitution au sol après broyage de la culture crée une litière de surface qui limite le développement des mauvaises herbes. Les années suivantes, la croissance de la culture est rapide et permet d’éviter l’usage des herbicides. Le miscanthus ne nécessite pas non plus de fongicides ni d’insecticides.
L’adaptation des techniques culturales
Pour que la plante exprime tout son potentiel, il faut des conditions de culture optimales. Les chercheurs de l’INRA ont mis en place en 2006 des plantations expérimentales de miscanthus dans le cadre du projet REGIX (1).
Ces essais ont débuté parallèlement sur sept espèces potentiellement intéressantes pour la production d’énergie : trois espèces « en C4 » : miscanthus, switchgrass (graminée originaire des Etats-Unis), sorgho, dont les deux premières sont pérennes, trois espèces annuelles « en C3 » : triticale, luzerne, fétuque et des plantations de peupliers cultivées en taillis à très courte rotation (TTCR).
Pour chaque espèce et pour différentes conditions de culture, les chercheurs mesureront la quantité et la qualité de la biomasse. Les chercheurs de l’INRA (2) étudieront les mécanismes de transformation de la biomasse en carburant. Selon que la conversion de la lignocellulose en éthanol ou en essence utilise la voie biologique ou la voie thermochimique, les exigences sont différentes. Les paramètres importants sont (i) la teneur en éléments minéraux tels que silice, chlore, indésirables dans la voie thermochimique (ii) la teneur en eau et le rapport lignine/cellulose qui conditionnent les capacités fermentaires des microorganismes dans la voie biologique.
Pour le miscanthus, la récolte se fait idéalement en février-mars, lorsque les feuilles sont tombées et restituent l’azote au sol. Néanmoins, il est possible de récolter plus tôt pour utiliser la biomasse des feuilles. Dans ce cas, il est nécessaire d’apporter une fertilisation azotée pour assurer les besoins de l’année suivante. Il faut aussi prendre en compte les risques de tassement du sol provoqué par une récolte hivernale sur sol humide. Les chercheurs analyseront toutes ces modalités culturales et leurs conséquences sur l’évolution du sol à long terme, son état physique et organique.
L’amélioration génétique
En complément de ces études, un projet initié en 2007 (3) vise à étudier la variabilité génétique du miscanthus pour des caractères agronomiques importants : production de biomasse aérienne, caractères associés à la biologie florale, physiologie du métabolisme azoté. Ce travail constitue la première étape pour étudier le déterminisme génétique de la production de biomasse du miscanthus sous contrainte abiotique (disponibilité en azote, condition de température de l'air et du sol, disponibilité en eau...) en vue de construire des innovations variétales adaptées à l’Europe du Nord et à un usage en bio-énergie.
Dans le cadre du pôle de compétitivité à vocation mondiale "Industries et Agro-ressources" labellisé en Picardie et Champagne-Ardenne, l’ensemble de ce programme inter-disciplinaire implique : au niveau local les agronomes et les généticiens de l’INRA de Lille et la plateforme agri-environnementale d’Estrées-Mons, au niveau régional les biologistes de l’Université de Lille, les physiologistes du métabolisme azoté de l’université d’Amiens.
Plus largement, l’ensemble des travaux agronomiques et génétiques s’inscrit dans la thématique du « Carbone renouvelable » que l’INRA souhaite intensifier par le recrutement de nouveaux chercheurs. Ces travaux sont menés en collaboration avec d’autres équipes INRA ainsi qu’au niveau européen avec les principaux agronomes et généticiens spécialistes du miscanthus (BBSRC, Université de Wageningen…).
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(1) REGIX (Référentiel unifié, méthodes et expérimentations en vue d'une meilleure évaluation du gisement potentiel en ressources lignocellulosiques agricole et forestière pour la bioénergie en France) est financé dans le cadre du programme National Recherche Bioénergie de l'Agence Nationale de la Recherche (2005-2008). En collaboration avec le GIE ARVALIS/ONIDOL (coordinateur du projet), Association forêt cellulose (AFOCEL), Office National des Forêts (ONF), Union de la Coopération Forestière Française (UCFF), EDF Recherche & Développement, Chambre régionale d'agriculture du Centre, Fédération Régionale des Coopératives agricoles (FRCA) de Picardie.
(2) Unité Mixte de Recherche Fractionnement des agroressources et emballage INRA-Université de Reims.
(3) Projet PEL "Picardie Espèces Ligno-cellulosiques", impliquant l’Unité Mixte de Recherche INRA/Université de Lille I "Stress abiotiques et différenciation des végétaux cultivés", l’Université d’Amiens et UNISIGMA.
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