Biomasse, biocarburants et sous-produits dans les Prairies

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Quand il est question de production agricole, les Prairies canadiennes sont une puissance des grandes cultures, produisant céréales, légumineuses et oléagineux destinés à être consommés partout dans le monde, mais saviez-vous que ces cultures font plus que de remplir nos assiettes? Certaines plantes sont cultivées spécifiquement pour la production d’aliments ou de biocombustibles, mais les sous-produits de certaines plantes alimentaires peuvent aussi devenir des biocombustibles et de la biomasse. Toute personne ayant déjà cultivé un jardin sait que les plantes produites donnent beaucoup de feuilles, de tiges (biomasse des résidus de culture) et d’autres matières non désirées (sous-produits). C’est ici qu’entrent en jeu les chercheurs dont le travail concerne la biomasse, les biocombustibles et les sous-produits.

Biomasse ligneuse comme combustible pour le chauffage des serres nordiques

Les gens sont de plus en plus soucieux de leur empreinte carbone, et s’intéressent ainsi de façon croissante à la biomasse comme combustible pour le chauffage de leurs maisons et d’autres bâtiments, afin de réduire leur dépendance à l’égard des combustibles fossiles. En effet, l’énergie issue de la biomasse s’inscrit dans un cycle du carbone fermé et est considérée comme carboneutre.

À Saskatoon, les chercheurs étudient la faisabilité économique de l’utilisation de saules et de peupliers comme sources de bioénergie pour le chauffage de petites serres dans le nord de la Saskatchewan. Cette recherche s’est en partie inspirée des travaux réalisés à l’ancien site de l’Administration du rétablissement agricole des Prairies, à Indian Head, en Saskatchewan, où une serre était chauffée au moyen d’un système de chaudières à la biomasse qui permettait de réaliser des économies sur les coûts de chauffage.

Dans leur récente analyse économique des possibilités que présente la biocombustion pour le Nord, des chercheurs d’AAC, dont Raju Soolanayakanahally, Xue Li et Edmund Mupondwa (Ph. D., Saskatoon) et le technicien Chris Stefner (Indian Head), indiquent que près de 75 % des 250 communautés éloignées du Canada ne sont pas reliées aux réseaux électriques ni aux gazoducs et font face à une importante insécurité alimentaire car les produits frais doivent parcourir de longues distances pour y être acheminés.

L'étude s’est intéressée plus particulièrement aux peupliers et aux saules, qui poussent naturellement rapidement et peuvent être trouvés dans les milieux naturels, puisqu’ils sont indigènes des Prairies, ou être cultivés pour la récolte de biocombustibles. De plus, les chercheurs ont évalué le potentiel de l’industrie forestière de la région comme source de biomasse ligneuse.

Certains des plus grands défis liés à l’utilisation des biocombustibles pour le chauffage des bâtiments sont les coûts de démarrage élevés et la stabilité de la chaîne d’approvisionnement en biocombustibles, mais l’équipe voulait se concentrer sur les enjeux propres aux serres dans le nord de la Saskatchewan. Voici leurs principales constatations :

  • la demande en chaleur et le coût de la bioénergie diminuent avec l’augmentation de la superficie des serres
  • le chauffage à la biomasse coûte moins cher que celui au diesel ou à l’électricité, mais plus cher que celui au gaz naturel
  • les coûts du carburant et de la biomasse sont des facteurs clés qui influent sur la rentabilité des chaudières à biomasse
  • le saule est la matière première privilégiée pour les systèmes de chauffage des serres dans le nord de la Saskatchewan
  • les systèmes hybrides qui combinent des chaudières à biomasse et des panneaux solaires ont été étudiés dans d’autres régions et sont prometteurs pour améliorer la production d’énergie propre

Cultivars d’hiver – un nouveau chapitre comme biocombustible pour la caméline

La caméline est un oléagineux de la famille des Brassicacées. Elle peut être intégrée dans une saine rotation des cultures, puisqu’elle est résistante aux insectes nuisibles et aux maladies qui affligent d’autres plantes cultivées de la même famille, comme le canola. La caméline est envisagée comme biocombustible en raison de sa large capacité d’adaptation, de sa courte saison de culture et de sa nature nécessitant peu d’entretien; toutefois, elle donne une huile riche en acides gras oméga-3 qui possède un point de fumée élevé, ce qui en fait une huile alimentaire saine. Son huile est également utilisée comme ingrédient dans les aliments pour poissons en aquaculture. Le sous-produit de l’extraction de l’huile, c’est-à-dire le tourteau, est utilisé dans les aliments pour la volaille.

Christina Eynck (Ph. D., Saskatoon) travaille à l’amélioration de la caméline et s’intéresse particulièrement aux variétés de caméline d’hiver. La caméline d’hiver nécessite une période d’exposition au froid, processus connu sous le nom de vernalisation, pour pouvoir fleurir et produire des graines. Elle est donc semée en septembre, s’établit avant l’hiver et reprend sa croissance au début du printemps, tirant avantage de l’humidité disponible à cette période.

« Depuis que nous cultivons le matériel génétique qui nous a été fourni par Ressources phytogénétiques du Canada (RPC), qui constitue une ressource extrêmement utile pour les sélectionneurs, je suis enthousiasmée de constater l’exceptionnelle rusticité de la caméline d’hiver, qui est comparable à celle du seigle d’automne », affirme Eynck. « C’est le seul oléagineux d’hiver qui peut être cultivé dans les Prairies canadiennes. Nous en sommes à presque dix années d’études en parcelles, et chaque hiver la plante est parvenue à rester verte et à survivre. »

La sélectionneuse Christina Eynck se réjouit des propriétés de croissance uniques de la caméline et de son potentiel pour la réalisation de réelles rotations des cultures d’hiver dans les Prairies, mais le secteur agricole s’y intéresse plutôt pour sa performance environnementale comme biocombustible. La culture de la caméline a des avantages sur le plan de l’environnement; notamment, elle prévient l’érosion du sol, absorbe les surplus d’azote et, grâce à sa floraison hâtive, constitue une des premières sources de nourriture pour les pollinisateurs. Dans les régions bénéficiant d’une plus longue saison de culture, par exemple le sud du Manitoba et l’Ontario, la caméline d’hiver peut jouer le rôle de deuxième culture en combinaison avec les cultures d’été à cycle court; dans ce scénario, la caméline offre tous les avantages d’une culture d’hiver et ne prend pas la place de cultures alimentaires.

Les travaux sur la caméline d’hiver se poursuivent, et Christina Eynck met au point des variétés qui possèdent des améliorations sur le plan du rendement grainier et de la grosseur des graines ainsi que des modifications du profil d’acides gras. De plus, elle étudie les facteurs génétiques déterminant la nature hivernale de la plante; son équipe a mis au point des outils moléculaires permettant d’identifier et de mettre au point des lignées généalogiques qui sont réellement des camélines d’hiver. Ces outils sont maintenant couramment utilisés dans le cadre des activités de sélection publiques et privées. Ces efforts de sélection sont complétés par les travaux agronomiques de William May (Ph. D., Indian Head), qui étudie le moment optimal pour le semis de la caméline d’hiver dans divers sites des Prairies.

Les sous-produits de l’avoine et du lin, bientôt dans vos nouilles et votre pain

Lovemore Malunga et Sijo Joseph, Ph. D., scientifiques d’AAC à Winnipeg, s’emploient à trouver des utilités à des sous-produits peu valorisés : l’amidon d’avoine et le tourteau de lin.

Dans les Prairies, le lin est généralement cultivé pour son huile, mais une fois celle-ci extraite du grain, les sous-produits (tourteau) sont abondants, notamment une substance collante appelée « mucilage ». Grâce à ses propriétés uniques, le mucilage de lin pourrait être utilisé comme ingrédient fonctionnel dans les produits de boulangerie sans gluten. Après avoir entendu des boulangers de sa région déplorer le manque de produits locaux pouvant remplacer les coûteux ingrédients sans gluten importés, Joseph et son équipe ont entrepris une étude englobant la totalité du processus visant à faire du tourteau de lin un produit à valeur ajoutée, depuis les méthodes d’extraction du mucilage jusqu’à la caractérisation fonctionnelle et à l’évaluation des produits de boulangerie.

Les résultats de cette étude pourraient ajouter de la valeur aux résidus industriels de lin et paver la voie à la production de pains qui pourraient concurrencer d’autres produits sans gluten sur le marché, en plus d’avoir l’avantage d’intégrer un sous-produit local unique.

« Les Prairies produisent une incroyable quantité de céréales, de légumineuses et d’oléagineux. Les gens ont habituellement trouvé une ou deux utilisations alimentaires principales à ces cultures, mais celles-ci ont beaucoup plus de valeur potentielle à offrir, ce qui permettrait en outre de réduire les déchets. Cette façon de faire s’inscrit dans l’économie circulaire. »
- Sijo Joseph, Ph. D., chercheur scientifique

La prochaine étape pour son équipe est de soumettre les produits à des essais sensoriels et sur les humains.

L’avoine, généralement utilisée comme gruau ou dans les céréales ou produits de boulangerie, peut elle aussi être subdivisée en diverses composantes. Compte tenu de l’intérêt croissant pour les protéines végétales, les entreprises ont réalisé des essais avec les protéines d’avoine. Toutefois, les protéines représentent tout au plus environ 25 % de la masse sèche d’un grain d’avoine; il y a donc beaucoup de rejets, ce qui peut rendre cette céréale coûteuse comme protéine de remplacement, malgré son goût neutre favorable.

Lovemore Malunga et son équipe ont mis au point des méthodes permettant de concentrer les protéines de l’avoine canadienne, mais ils se sont également intéressés à l’amidon, puisque celui-ci est une importante composante des rejets. En effet, ils ont étudié des façons de rentabiliser la production de protéines d’avoine grâce aux sous-produits d’amidon. L’amidon pourrait entre autres être utilisé comme ingrédient dans les nouilles (semblables à des nouilles de riz) et comme pellicule protectrice pour les légumes, comme les concombres.

Que ce soit pour réduire les déchets associés aux sous-produits, pour diversifier les cultures d’hiver ou pour offrir une source de chauffage pouvant améliorer la sécurité alimentaire et l’accès aux légumes des populations du Nord, les scientifiques d’AAC contribuent à tirer le meilleur parti possible de ce que les Prairies ont à offrir!

Galerie de photos

Rangées de minces
arbres portant des feuilles vert-jaune à leur sommet.
Biomasse ligneuse d’une plantation de saules destinée à la production de bioénergie.
Plantes vert foncé recouvertes de givre.
Caméline d’hiver, semée à l’automne et capable de survivre aux rudes hivers des Prairies.
Tranches de pain blanc dans un appareil d’analyse scientifique.
Le personnel d’AAC de Winnipeg a étudié les façons d’extraire, de caractériser et de faire des produits de boulangerie sans gluten avec le mucilage de lin.

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