Le biocharbon : ingrédient potentiel pour substrats de croissance?

Avez-vous déjà entendu parler du biocharbon? Ce matériau a reçu beaucoup d'attention ces dernières années en raison d'importantes quantités de carbone que le biocharbon peut immobiliser au niveau du sol et ainsi réduire le carbone dans l’atmosphère. De plus, anciennement, le charbon, qui est obtenu par un procédé semblable à celui utilisé pour produire le biocharbon, était utilisé pour améliorer la productivité des sols. Cette pratique ne fût malheureusement pas répandue en agriculture moderne et peu d’information est disponible à ce sujet.

Qu'est-ce que le biocharbon?

Le biocharbon est un produit riche en carbone obtenu en chauffant une biomasse (d'origine végétale ou animale, le plus souvent composée de bois) dans un environnement où l'oxygène est limité ou quasi absent. Le procédé est en effet carbonégatif puisque les quantités de carbone contenues dans la biomasse retournent au sol sans générer de CO₂. Il n'y a donc aucune émission dans l'atmosphère.

Le biocharbon peut être produit de plusieurs façons différentes, allant du simple trou dans le sol au four à pyrolyse industriel sophistiqué. La pyrolyse est la décomposition thermochimique de matières organiques à des températures élevées. Le mot est formé des éléments grecs « pyro», qui veut dire « feu », et « lysis », qui signifie « séparer ». Le procédé est utilisé pour produire du charbon de bois, du charbon activé, du méthanol ainsi que d'autres produits chimiques à partir du bois. Le même procédé s’applique également pour convertir le dichlorure d'éthylène en chlorure de vinyle afin d'obtenir du PVC, pour produire du coke à partir du charbon et pour convertir de la biomasse en gaz de synthèse et en biocharbon.

Influence sur les propriétés chimiques du sol

La littérature a démontré que l'incorporation de biocharbon dans le sol peut altérer certaines de ses propriétés chimiques, comme sa conductivité électrique, son pH et la disponibilité des nutriments. L'application de biocharbon peut immédiatement augmenter la teneur en carbone d'un sol, mais le carbone contenu dans le biocharbon ne pourra être utilisé avant des siècles, voire des millénaires.

Le biocharbon peut être produit à partir de diverses sources de biomasse et peut donc avoir différentes propriétés chimiques. Par exemple, le biocharbon produit à partir de sources de fumier a une teneur plus élevée en minéraux que le biocharbon produit à partir du bois; il peut donc fournir une quantité plus élevée de nutriments au sol, possiblement sous forme de libération lente. Certains biocharbons, particulièrement ceux produits à partir des résidus des usines de papier et de fumiers transformés à des températures élevées, ont un effet de chaulage dont bénéficient les sols ayant un pH bas.

Influence sur les microbes du sol et les plantes

Il a aussi été démontré que l'application de biocharbon modifie l'activité biologique dans le sol en fournissant un environnement aux microorganismes à l'intérieur de sa structure très poreuse ou en altérant la disponibilité du substrat et les activités enzymatiques sur ou autour des particules de biocharbon. Quelques études soulèvent que l'application de biocharbon peut possiblement supprimer certaines maladies d’origine tellurique. Lors d’essais effectués en serres, il a été découvert que l'incorporation de biocharbon dans un substrat augmente le rendement des cultures, des populations de microbes bénéfiques aux plantes et favorise la suppression des maladies.

L'inoculation d'un substrat à base de tourbe contenant du biocharbon avec des rhizobiums et des champignons mycorhiziens pourrait potentiellement servir d'activateur de microbes. Les recherches sont encore à leur début, mais indiquent tout de même que ces microbes bénéfiques sont plus efficaces en présence de biocharbon. Il faut approfondir les recherches afin de définir les interactions entre les microorganismes et le biocharbon dans divers environnements. Toutefois, ces expériences sont porteuses d'applications prometteuses pour les cultures ayant de longs cycles de production telles que les tomates cultivées en serres ou les plantes ornementales ligneuses.

Recherches futures

Plusieurs pays sont actuellement à lancer diverses initiatives pour la production industrielle et la distribution de biocharbon. Cela devrait mener au développement de nouveaux produits pour l'industrie agricole et horticole. Par contre, plus de recherches doivent être menées avant que le biocharbon soit appliqué à grande échelle :

• Le biocharbon doit être transformé afin qu'il puisse être dosé dans un substrat de culture en utilisant des équipements existants. La pelletisation, par exemple, en faciliterait l'utilisation.
• Il faut promouvoir les avantages des différents sous-produits ou des biomasses utilisés pour produire du biocharbon afin qu'il ne soit pas perçu comme étant un déchet indésirable appliqué aux sols.
• Il faut déterminer si les taux d'application d'engrais peuvent être réduits en utilisant du biocharbon, et déterminer quels sont ces taux pour différentes cultures et leurs systèmes de croissance.
• Il faut définir l'effet stimulant que le biocharbon peut avoir avec les microbes bénéfiques utilisés pour améliorer la croissance des plantes ou les protéger des maladies.
• Il faut déterminer si les pertes par lessivage d'engrais peuvent être réduits grâce aux propriétés absorbantes du biocharbon, et identifier la valeur que cela peut représenter pour les cultures en pépinières, en serres et en champs.
• Les coûts et les taux d'application de biocharbon doivent être définis pour les diverses applications, tant pour les cultures en champs que pour les cultures en serres.

En conclusion, le potentiel du biocharbon pour les cultures en champs ou les cultures horticoles à long terme est prometteur, mais à ce jour, les recherches ont surtout été concentrées sur la réduction du carbone avec le biocharbon appliqué aux sols. La foresterie et l'agriculture génèrent d'importantes biomasses pouvant être utilisées pour produire du biocharbon, de plus que ces sources sont d’importants combustibles fossiles après le charbon et le pétrole. Si leur transformation en biocharbon s'avère viable à grande échelle et bénéfique pour les sols et l'industrie horticole, le biocharbon pourrait devenir une option très intéressante pour réduire les émissions de CO₂.

Référence :

• Cox, J., A. Downie, A. Jenkins, M. Hickey, R. Lines-Kelly, A. McClintock, J. Powell, B. Pal Singh, L. Van Zwieten. 2012. Biochar in Horticulture: Prospects for the Use of Biochar in Australian Horticulture. Publié par NSW Trade and Investment.