Lorie Hamelin (Inrae) : « Détourner la biomasse de ses usages existants présente des bénéfices limités. »

Comment est né ce projet ? Pourquoi vous êtes-vous intéressée aux technologies « waste-to-nutrition » ? 

Lorie Hamelin : Je suis arrivée en France en 2018, dans le cadre de l’initiative Make our planet great again lancée par le président Emmanuel Macron. Mon projet faisait partie des 18 premiers sélectionnés. L’idée était d’identifier les flux de biodéchets résiduels en France, leur utilisation actuelle et l’impact environnemental associé, et de déterminer s’il était possible d’en tirer un meilleur parti pour aller vers la neutralité gaz à effet de serre (GES). C’est ainsi qu’est née notre réflexion sur les technologies dites waste-to-nutrition. Mon intérêt pour ces approches s’inscrit dans une volonté plus large d’anticiper les effets des trajectoires de transition vers des économies bas carbone, avant de s’engager dans des investissements structurellement irréversibles. 

Votre étude s’est penchée sur cinq technologies « waste-to-nutrition » utilisant des biodéchets. Comment les avez-vous choisies ? 

L.H. : La première étape a été de faire une revue de la littérature scientifique et technique pour recenser les technologies existantes, les entreprises actives dans ce domaine, et évaluer leur adéquation avec les types de biomasse disponibles en France. Au final, cinq filières se sont démarquées : les protéines microbiennes, l’extraction des protéines végétales, l’élevage d’insectes, les mycoprotéines, et la fermentation solide. 

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Comment avez-vous évalué les bénéfices de chaque technologie ? 

L.H. : Dès le départ, nous avons évalué chaque technologie grâce à l’analyse du cycle de vie (ACV), qui permet de quantifier les flux d’intrants et de sortants associés à chaque technologie, de l’extraction des ressources jusqu’à la fin de vie. Cette évaluation a été paramétrique, intégrant de nombreuses incertitudes afin d’assurer la robustesse des résultats. Neuf scénarios ont été modélisés, croisant différents types de mix énergétique et de gouvernance des terres. Au total, cela a représenté 293 paramètres et presque 9000 simulations, sur une période de quatre ans. 

Quelles sont les conclusions de votre étude ? 

L.H. : Les résultats varient fortement selon le type de biodéchet utilisé. Lorsqu’on valorise des coproduits dits feed-grade — comme les drêches, déjà utilisables légalement en alimentation animale — les alternatives étudiées se révèlent rarement avantageuses. Ces substrats sont aujourd’hui couramment valorisés dans les filières d’élevage, et notre étude montre que leur transformation en protéines destinées à l’alimentation humaine n’a d’intérêt que si cela permet de substituer directement la viande dans l’assiette du consommateur. Cela n’est possible que pour les farines d’insectes et les mycoprotéines. Sinon, ces transformations engendrent des pertes d’efficacité environnementale. 

Cela reflète bien la difficulté de faire mieux que de donner les biodéchets feed-grade aux animaux d’élevage. Il ne s’agit pas de tout abandonner et de refuser l’innovation, mais il faut s’assurer que les consommateurs vont utiliser le produit pour remplacer la viande. En dehors de ça, il n’y avait qu’environ 5% des cas où le waste-to-nutrition avec des coproduits feed-grade présentait un léger avantage, comme avec la fermentation solide. 

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Finalement, vous dites qu’il est difficile de faire mieux que les usages traditionnels en alimentation animale. 

L.H. : Parce que la biomasse n’est pas gratuite. Elle est déjà mobilisée dans des chaînes de valeur, notamment pour l’alimentation animale. Par exemple, détourner la mélasse de l’industrie sucrière vers l’alimentation humaine peut sembler intéressant sur le papier, mais en pratique, cela entre en compétition avec des usages existants, parfois plus efficients. L’hypothèse d’une réorientation vers l’alimentation humaine peut néanmoins se justifier dans un contexte de crise, où les ressources comme le soja deviennent indisponibles ou très polluantes à produire. Mais dans le contexte actuel, du moins celui avant l’annonce des droits de douane américains, c’est moins intéressant, les bénéfices sont limités. 

Par ailleurs, même dans les meilleurs scénarios, les réductions potentielles d’émissions de GES plafonnent à 10 millions de tonnes de CO₂ équivalent (MtCO₂eq, ndlr), soit moins que ce que permettrait une réduction du gaspillage alimentaire (15 MtCO₂eq, ndlr) ou une baisse de la consommation de viande (20 à 25 MtCO₂eq, ndlr). Les technologies waste-to-nutrition pourraient donc compléter ces stratégies, mais ne peuvent s’y substituer.

Avez-vous cependant trouvé des biodéchets résiduels pour lesquels les bénéfices d’une utilisation dans le cadre d’une technologie « waste-to-nutrition » sont plus nets ? 

L.H. : Oui, c’est le cas des déchets ligno-cellulosiques, non digestibles par les humains. Nous les avons comparés à leur valorisation en chaleur industrielle. Ici, la conversion en protéines microbiennes ou mycoprotéines devient pertinente, à condition de disposer d’un mix énergétique bas carbone comme le nucléaire ou les énergies renouvelable, et dans des contextes de gouvernance foncière peu efficiente. Un autre exemple est celui des effluents d’élevage comme le fumier ou le lisier, qui peuvent être méthanisés pour produire du biogaz, lequel sert ensuite à cultiver des micro-organismes utilisés pour obtenir de la protéine microbienne. Cette technologie présente un double bénéfice : elle permet d’obtenir une protéine comestible tout en conservant un digestat valorisable en agriculture. C’est l’un des rares cas où un gain environnemental net est observé. 

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Quelle est la suite pour vos travaux sur ce sujet ? 

L.H. : Dans notre étude parue dans Nature Sustainability, nous nous sommes penchés sur les usages alimentaires, humains et animaux, de cette biomasse. Mais ce n’est qu’une facette du problème. 

Ce qui nous manque encore, c’est une plateforme d’analyse pour explorer toutes les voies possibles de valorisation. Nous sommes en train de répéter l’exercice pour le cas des produits et molécules biosourcés, avec l’aide d’un doctorant et de deux postdoctorants. L’étape suivante sera de croiser, d’un côté, les potentiels de biomasse résiduelle à l’échelle nationale, et de l’autre, les besoins actuels en produits et services aujourd’hui satisfaits par des ressources fossiles. L’objectif est d’identifier, pour chaque type de biomasse, son ou ses usages optimaux du point de vue environnemental, en tenant compte d’un large éventail d’impacts. 

Enfin, à plus long terme, je souhaite approfondir la compréhension des déterminants géographiques et sociaux qui conditionnent le succès de l’implantation de ces différentes technologies. Le potentiel technique ne suffit pas : il faut également que les conditions territoriales et sociétales soient réunies pour qu'une innovation devienne un levier de transition efficace.