Culture Intermédiaire à Valorisation Energétique (CIVE)

Fiches techniques - Impact carbone, Environnement & biodiversité

CIVE

Une culture intermédiaire à vocation énergétique (CIVE) est une culture implantée et récoltée entre deux cultures principales dans une rotation culturale. Les CIVE sont récoltées pour être utilisées en tant qu’intrant dans une unité de méthanisation agricole.

Tout l’enjeu des CIVE est d’obtenir une meilleure productivité à un coût maîtrisé, sans impacter les cultures précédente et suivante.

Description

Les CIVE sont des cultures positionnées entre deux cultures principales alimentaires. Elles font partie de la famille des cultures intermédaires multi-services (CIMS). Leur conduite est souvent proche de celle des cultures dérobées. La place de ces cultures intermédiaires dans la rotation constitue le premier facteur de choix et de réussite. De nombreuses espèces peuvent être utilisées en tant que CIVE : vesce, avoine, phacélie, pois fourrager, seigle, trèfle, moutarde, etc.

Deux types de CIVE sont envisageables : les CIVE d’hiver et les CIVE d’été. Elles peuvent être cultivées seules ou en association telles qu'une céréale avec une légumineuse. Des expérimentations se font avec de nouvelles espèces, dont les betteraves par exemple permettant d'atteindre ou dépasser des rendements de 20 à 25 t/ha de matière sèche avec à date d’implantation (semis en mai) un tonnage comparable à celui du maïs et le dépassant si l'agriculteur récolte aussi la feuille.

L’objectif des CIVE est double : fourniture de services écosystémiques et production de biomasse pour des usages non alimentaires. Leur coût doit être le plus faible possible pour rester compétitif face à d’autres ressources.

La récolte doit se caler dans l’idéal sur les taux de matière sèche recommandés pour l’ensilage des espèces en place (par exemple 30 à 35 % MS en maïs, > 28 % en sorgho). Une fois ces stades atteints, il est inutile d’attendre : le gain de production serait faible pour un risque de verse fort. Dans ces conditions, le stockage en silo permet une bonne conservation des CIVE et de leur pouvoir méthanogène. Pour les CIVE d’hiver, les taux de matière sèche à la récolte sont fréquemment bien inférieurs. Des dispositifs de récupération de jus de silo sont à prévoir.

Le choix de l’espèce et de la variété de la CIVE doivent se faire en fonction de la production de biomasse espérée et de leur adaptation aux conditions climatiques (risque de gel, tolérance au stress hydrique).

Les CIVE d'hiver

Elles sont semées en fin d’été ou début d’automne et récoltées au début du printemps avant une culture alimentaire d’été.

Le choix variétal devra privilégier la précocité, la productivité de biomasse, la tolérance à quelques ravageurs, maladies ou viroses (JNO…) voire le caractère non gélif en fonction des conditions locales. L’introduction de légumineuses limite la production de biomasse mais participe à l’autonomie azotée des exploitations via le retour au sol des digestats de méthanisation. Un seuil de 20 % de légumineuses semble opportun (vesce commune, vesce velue, féverole…). Le choix d’espèce dépendra des conditions pédoclimatiques pour éviter la dominance d’une des deux espèces de l’association. Dans tous les cas, les mélanges simples (2 espèces) sont à privilégier.

La CIVE d’hiver doit être récoltée tard pour obtenir un rendement intéressant, mais aussi suffisamment tôt pour semer la culture suivante.

Ces CIVE ont l’avantage d’être peu sensibles à l’alimentation hydrique dans la plupart des situations. En revanche, elles peuvent impacter la culture d’été suivante avec une réserve hydrique en partie consommée au semis. Cet impact sera fonction des conditions climatiques de l’année et du niveau de réserve utile des sols.

En semis direct ou en technique simplifiée. Un semis sous couvert peut aussi être envisagé.

Les CIVE d'été

Elles sont semées en été après une culture d'hiver (récolte précoce) et récoltées en début d’automne. Plus le semis de la CIVE d’été est tôt, plus la productivité sera bonne.

Le choix variétal doit se porter sur des espèces productives sur un cycle court (90 jours). En effet, les CIVE d’été disposent d’un calendrier serré très dépendant de la culture précédente. Ainsi, l'orge, le pois, le colza, le maïs, le sorgho et le tournesol sont de bons choix lorsque le calendrier le permet, tandis que le moha peut s’avérer intéressant en cas de calendrier plus serré. Pour les CIVE d’été, il n’y a a priori pas d’intérêt à mélanger des espèces entre elles. Le choix de l’espèce doit aussi se raisonner en fonction des risques ravageurs et des problématiques de désherbage liées au précédent (repousses difficiles à gérer).

Si la CIVE perdure longtemps, elle tend à se substituer à une culture alimentaire.

Ces CIVE ont un développement qui dépend très fortement de l’alimentation hydrique avec une productivité limitée en cas de manque d’eau. Leur cycle court limite leur impact sur la culture suivante et leur positionnement avant la recharge hivernale des sols provoque peu de concurrence sur les réserves en eau.

En semis simplifié. Un semis sous couvert peut aussi être envisagé.

Bénéfices des CIVE

Limitation du lessivage des nitrates
Limitation de l'érosion des sols
Structuration du sol
Limitation du développement de nombreuses adventices (compétition pour les ressources)
Augmentation du stockage du carbone dans le sol
Lutte contre certaines maladies de la culture principale, si l’association des deux cultures est favorable
Préservation des populations d’abeilles, en cas de plantes produisant du nectar
Limitation du développement de phytopathogènes des cultures principales en rompant leur cycle de vie
Augmentation de la production annuelle de biomasse d'un champ
Elles font office d’engrais organiques si elles sont enfouies, ou d'engrais azotés si le digestat retourne ensuite au sol au même endroit après méthanisation

Les CIVE vs les CIPAN

Les CIVE présentent autant, voire plus d’avantages que les Cultures Intermédiaires Piège à Nitrates (CIPAN) :

La biomasse restituée au sol à la récolte d’une CIVE d’hiver est équivalente à la biomasse produite par les CIPAN détruites en sortie d’hiver.

La biomasse racinaire joue elle aussi un rôle positif sur l’état organique des sols.

L’ensilage des CIVE permet de stocker l’équivalent de près de 3 ans de production de biomasse. Les CIVE remplissent leur rôle de couvert au même titre qu’une CIPAN tout en retournant au sol plus de carbone.

Limites des CIVE

Selon le type de culture, de sol et la période choisie par l'agriculteur pour implanter ses CIVE :

Un temps de travail supplémentaire pour l'agriculteur
Un risque parfois accru de compactage du sol pour faire cette récolte supplémentaire
Une consommation d'eau par évapotranspiration (éventuellement problématique si la culture est faite en saison sèche et si l'eau manque)

La méthanisation des CIVE

Le débouché actuel des CIVE est la méthanisation, mais les valorisations n’en sont qu’à leur début. Dans l’avenir, les CIVE pourront alimenter les unités industrielles au centre de la bioéconomie : unités d’éthanol cellulosique ou bien bioraffineries tournées vers l’extraction de molécules à haute valeur ajoutée.

Les CIVE sont un substrat intéressant en méthanisation grâce à leur fort potentiel méthanogène, compris entre 100 et 300 Nm³CH₄/tMS (normo mètre cube de méthane par tonne de matière sèche), selon l’espèce utilisée, tout en permettant de limiter le recours aux cultures énergétiques dédiées.

Comme tout végétal (hormis les ligneux), le pouvoir méthanogène des CIVE est bien supérieur à celui des effluents d’élevage. Par contre ils coûtent bien plus cher à produire.

Pour être rentables pour la production d'énergie, les CIVE doivent générer une quantité importante de biomasse à l'hectare pour compenser les coûts de production, de récolte, de préparation et de transport.

Pour que le méthaniseur prenne en charge l’intégralité des charges liées à cette culture (charges opé+fixes réparties), on considère qu’il faut viser un rendement minimum de 4 TMS/ha. L’enjeu est donc de travailler les espèces et les variétés en fonction du contexte pédoclimatique du secteur pour atteindre et dépasser ce seuil de manière stable. L’enjeu est donc de travailler les espèces et les variétés en fonction du contexte pédoclimatique du secteur pour atteindre et dépasser ce seuil de manière stable.

Différentes espèces à croissance rapide à assez rapide peuvent théoriquement être utilisées telles que :

Potentiel énergétique de différentes cultures et couverts^[1], ^[2].
	Nm³ CH4/tMV	Nm³ CH4/tMS
Maïs	302	280
Sorgho fourrager BMR	275	250
Sorgho fourrager	300	275
Avoine/Phacélie/Tournesol/Vesce/Radis	245	210
Moha/Nyger/Tournesol/Vesce	260	240
Moha/Trèfle	250	210
Avoine/Vesce/Trèfle	255	225
Millet/Trèfle	280	250
Millet/Nyger/Lentille	250	210
Ray Grass/Trèfle	290	255
Seigle/Vesce/Trèfle	287	255
Avoine/Triticale/Seigle/Pois/Vesce	302	275
Silphie		155 à 210^[3]
Ray grass italien	390^[2]
Moha	260
Tournesol	300

Les potentiels méthanogènes des couverts sont compris entre 210 et 280 Nm³ CH4/tMS. Les couverts avec les meilleurs potentiels sont : les Sorghos, le Maïs et tous les couverts à cycle long. Ces valeurs sont obtenues dans des conditions de production très favorables en laboratoire. Ainsi, le potentiel des couverts pourra varier en fonction : de la technologie de méthanisation utilisée, du mode de récolte et de conservation des couverts employés, du temps de stockage de la matière, ….

Il faut évidemment aussi prendre en compte le coût de production de chacune des cultures, l'adéquation au contexte de chaque parcelle, etc... Une culture fertilisée aura un potentiel énergétique supérieur, mais l'azote étant produit à partir de gaz naturel, l'intérêt final peut être discuté...!

Le choix de l'espèce ou des espèces plantés en association (ex : « méteil » composé de céréales et légumineuses) se fait selon le contexte pédoclimatique et selon la culture précédente et la période de production