thumb|upright=1.5|Unité de valorisation énergétique de la biomasse (Allemagne). thumb|upright=1.5|En Suède, pays froid, peu peuplé et très boisé, la biomasse est devenue la première source de chaleur urbaine (Source : Agence suédoise de l'énergie).
Dans le domaine de l'énergie, la biomasse est la matière organique d'origine végétale (microalgues incluses), animale, bactérienne ou fongique (champignons), utilisable comme source d'énergie (bioénergie). Cette énergie peut en être extraite par combustion directe, comme pour le bois énergie, ou par combustion après un processus de transformation de la matière première, par exemple la méthanisation (biogaz, ou sa version épurée le biométhane) ou d'autres transformations chimiques (dont la pyrolyse, la carbonisation hydrothermale et les méthodes de production de biocarburants ou « agrocarburants »). Trois modes de valorisations de la biomasse existent : thermique, chimique et biochimique.
La biomasse intéresse à nouveau les pays riches, confrontés au changement climatique et à la perspective d'une crise des ressources en hydrocarbures fossiles ou uranium.
Sous certaines conditions, elle répond à des enjeux de développement durable et d'économie circulaire ; en se substituant aux énergies fossiles pour réduire les émissions globales de gaz à effet de serre, en restaurant aussi parfois certains puits de carbone (semi-naturels dans le cas des boisements et haies exploités). En quelques décennies des filières nouvelles sont apparues : biocarburants, granulés de bois, méthanisation industrielle, créant des tensions sur certaines ressources, avec de nouveaux risques de surexploitation de la ressource et de remplacement de cultures vivrières par des cultures énergétiques. En France, une stratégie nationale de mobilisation de la biomasse (2018) vise à augmenter la quantité de biomasse collectée, en créant le moins possible d'effets collatéraux négatifs sur la biodiversité, les paysages et d'autres filières dépendantes de la même ressource.
En 2023, selon l'Agence internationale de l'énergie, la biomasse fournissait 8,8 % de l'énergie primaire consommée dans le monde, 2,2 % de la production mondiale d'électricité et 3,9 % de l'énergie consommée par les transports. Selon un rapport de la Commission européenne, la bioénergie pourrait couvrir jusqu'à 13 % de la demande énergétique de l'UE.
La part de la biomasse dans la consommation d'énergie primaire est maximale dans les pays les moins développés : 94,7 % en République démocratique du Congo, 87,5 % en Éthiopie, 44,9 % au Nigeria. Elle est aussi importante dans les pays qui ont fortement développé les agrocarburants : 32,8 % au Brésil. Dans la production d'électricité à partir de biomasse, la Chine arrive largement en tête : 30,3 % du total mondial, suivie par le Brésil (8,7 %). Les pays nordiques dotées de vastes forêts ont les plus fortes parts de la biomasse dans la production d'électricité : 13,4 % en Finlande, 6,2 % en Suède ; c'est également le cas des pays disposant de grandes quantités de déchets agricoles : Thaïlande (11 %), Brésil (8,1 %), Indonésie (6,1 %).
Définition D'un point de vue énergétique, la biomasse représente toute masse vivante à partir de laquelle de l'énergie peut être obtenue par combustion ou fermentation.. Le terme « biomasse » est apparu en 1966. Il est composé de masse avec le préfixe bio-, du grec ancien , « vie ».. L'énergie tirée directement de la biomasse est parfois aussi appelée « bioénergie » ; ce terme exclut ainsi les combustibles fossiles, également issus de la biomasse et transformés sur plusieurs milliers d'années.
La biomasse est considérée comme une énergie renouvelable tant que la quantité de matière utilisée est égale ou inférieure à la quantité qui peut être régénérée. La biomasse peut être séparée en deux catégories : traditionnelle et moderne. La biomasse traditionnelle englobe la combustion de bois énergie, d'excréments d'animaux et de charbon de bois, tandis que la biomasse moderne concerne des procédés technologiques tels que la production de granulés de bois ou de biocarburants..
Histoire C'est par le feu que l'Homme a d'abord utilisé de l'énergie de la biomasse, pour cuire et se chauffer ou s'éclairer (torche, lampe à huile) depuis plusieurs dizaines de milliers d'années.
Depuis le , des machines à vapeur et des aérostats sont alimentés par du bois. À la fin du , Rudolf Diesel, ingénieur thermicien, conçoit un moteur fonctionnant à l'huile végétale (et non au fioul) pour remplacer la machine à vapeur.
De récentes crises ont relancé l'intérêt pour la biomasse ; des gazogènes gazéifiant du bois ont équipé de nombreux véhicules quand le pétrole a manqué durant les deux guerres mondiales. Les deux dernières grandes crises pétrolières ont relancé l'usage du bois de chauffage, voire de la tourbe (en Irlande par exemple). Depuis le sommet de la terre de Rio, l'objectif de développement durable, puis avec Kyoto celui de lutter contre le changement climatique entretiennent ou renouvellent cet intérêt. En 2015, selon la FAO, 53 % du bois coupé dans le monde l'était pour le chauffage et la cuisson. De manière plus détaillée, ce taux était de 8 % en Amérique du Nord, 21 % en Europe, 53 % en Amérique du Sud, 77 % en Asie et 90 % en Afrique.
La biomasse est parfois utilisée en « co-combustion » (ex. : déchets d'huileries mélangés à du charbon bitumineux) Contreras-Rodríguez, M. L., Díaz-Reyes, A., & Bahillo-Ruiz, A. (2009), Trace Elements Emissions during Fluidized Bed Combustion of Biomass and Coal, , Hambourg, 2009. PDF, 4 p..
Prospective : l'INRA a annoncé en avoir mis au point et breveté une « voie sèche » de préparation par fractionnement de la biomasse lignocellulosique de type paille de blé et paille de rizPhilippe Collet (2014) Biomasse ligno-cellulosique : l'Inra a développé un procédé par voie sèche ; Actu-Environnement 20 octobre 2014. La matière est finement broyée puis un tri électrostatique la prépare pour la rendre plus accessible aux enzymes ou pour la valoriser en sous forme de lignine-hémicelluloses et/ou de minéraux. La méthode est applicable au bois/ligneux et aux sous-produits agricoles, aux cultures ligno-cellulosiques dédiée, qui pourrait servir à produire des agrocarburants, des molécules et matériaux biosourcés. Cette invention a été présentée dans deux revues scientifiques et techniques (Biotechnology for Biofuels et Green Chemistry). Cette méthode pourrait réduire les prétraitements chimiques polluants, consommateurs d'eau et générateurs d'effluents. L'exportation de ces pailles prive cependant le sol agricole d'une protection naturelle et d'une source de carbone.
Matériaux et sources vignette|Un tas de granulés de bois. Il existe trois types de matériaux dont les dérivés se retrouvent dans les matières premières de la biomasse : les sucres et amidons, les celluloses et lignocelluloses et les lipides. Ces matières se retrouvent dans deux catégories de plantes : les plantes ligneuses et les non-ligneuses. La majorité de la biomasse utilisée pour la production d'énergie vient de forêts, de l'agriculture ou de déchets. En 2024 dans une étude menée à l'échelle de la France, Solagro estime que les ressources issues de l'agriculture représentent 60% du potentiel de biomasse énergétique, le bois issu de forêts ou hors forêts 20% et le reste (déchets et coproduits) 20 %, pour un potentiel total français de 100 mégatonnes de matière sèche par an (de l'ordre de 340 TWh). L'agroforesterie et l'utilisation d'algues sont deux sources émergentes de la biomasse.
Forêts Les forêts ont été les premières sources de biomasse et représentent la source la plus importante de bioénergie pour la cuisson et le chauffage domestique, notamment dans les pays en développement. Il existe cependant peu de forêts destinées à la production de bioénergie ; le bois énergie est dans la plupart des cas un sous-produit du bois d'œuvre. De ce fait, le bois utilisé comme biomasse est sous forme d'écorce ou de copeau. L'écorce a une densité énergétique plus élevée, mais elle contient de la silice et du potassium, ce qui diminue sa qualité de combustible. Les copeaux peuvent être utilisés comme combustibles ou être transformés en pellets.
Agriculture La biomasse issue de l'agriculture utilisée à des fins énergétiques représente généralement des résidus non-comestibles, mais elle peut également être cultivée spécialement afin d'en faire de la bioénergie. La culture du maïs peut ainsi être réservée à la consommation alimentaire ou à la production de biomasse.
Le bioéthanol est majoritairement issu de cultures destinées spécifiquement à sa production. Les cultures concernées sont celles de la canne à sucre, du maïs, des céréales, de la betterave sucrière, des pommes de terre, du sorghum et du manioc. Le biodiesel est quant à lui produit à partir de soja, palmiers à huile et Brassica napus.
Déchets Les déchets utilisés dans la biomasse concernent principalement les résidus de procédés industriels, les déchets solides et liquides issues de l'agriculture, comme le fumier, des déchets municipaux biodégradables tels que les déchets verts et le papier et des déchets issus de la construction tels que du bois.
Types et méthodes de production Sous forme de chaleur
Cas du bois thumb|Bois sous forme de bûches pour chauffage. Le bois énergie est un type de bioénergie utilisant la biomasse.
L'énergie chimique du bois est libérée par combustion sous forme de chaleur utilisée pour le chauffage ou pour produire de l'électricité. Le bois de chauffage est utilisé à large échelle. La pyrolyse et la gazéification sont plus rares, et la carbonisation hydrothermale l'est encore plus. Les usines de pâte à papier fournissent une matière première pouvant produire en cogénération simultanément chaleur et électricité.
D'autres bioénergies découlent directement des déchets organiques, avec par exemple des déchets utilisés en cimenteries comme combustibles solides de substitution (CSS) pour économiser le pétrole.
Menaces et inconvénients Les coûts et impacts du transport pour amener le bois là où la ressource manque, Les risques de surexploitation et déforestation induites ou d'accaparement des terres pour y délocaliser une production de biocarburant pour les pays richesCartographie et liste de compagnies impliquées dans la culture délocalisée des agrocarburants en Afrique (en Afrique, en 2010, 4,5 millions d’hectares de terres, l'équivalente du Danemark étaient en cours d'acquisition par des investisseurs étrangers pour y cultiver des agrocarburants, au détriment des cultures vivrières locales ou de la forêtRapport « Afrique : Terre(s) de toutes les convoitises » ; Amis de la Terre /Friends of the Earth Europe (juillet 2010).). Ce problème concerne aussi la combustion du bois dans les centrales électriques ; ainsi, la conversion de la centrale électrique de Drax (Royaume-Uni) à la biomasse est révélatrice de ce problème : son approvisionnement nécessite chaque année 13 millions de tonnes de bois soit, à elle seule, 120 % de la production totale de bois du Royaume-Uni. En quelques années, le Royaume-Uni a ainsi massivement augmenté ses importations de bois, notamment en provenance des États-Unis, alimentant une forte destruction des forêts naturelles de la côte EstSix raisons pour lesquelles reconvertir les centrales à charbon d’EDF en centrales à biomasse est une mauvaise idée, Amis de la Terre, 12 octobre 2018. Stop Thinking of Europe as Climate Leaders, Dogwood Alliance, 28 juin 2018..