Intégration de composantes dynamiques

L’objet de ce dernier chapitre est donc de caractériser cet impact et de permettre son intégration dans la pratique de l’Analyse de Cycle de Vie (ACV). Pour cela la section I présentera les enjeux essentiels à la prise en compte des stocks de carbone dans les sols et la biomasse et de leurs évolutions. La section II traitera ensuite de l’intégration actuelle de ces éléments en ACV, ce qui permettra de mieux définir le cadre de cet enjeu et de développer une méthodologie nouvelle et adaptée à l’intégration d’effets dynamiques en ACV, ici relatifs aux émissions de Gaz à Effet de Serre (GES). Enfin la section III mettra en pratique cette méthode en l’appliquant à des problématiques liées aux carburants végétaux.D’un point de vue géologique, le sol est la couche superficielle de la lithosphère, c’est-à-dire l’enveloppe terrestre constituée des différentes plaques tectoniques. Sa profondeur est variable et, à l’exception des cas de contact net avec une couche rocheuse non altérée, peut ne pas être parfaitement définie. De ce point de vue géologique se distingue la notion plus agronomique de profondeur effective, ou utilisable, définie comme la profondeur au-delà de laquelle la croissance des racines des plantes cultivées est impossible ou très fortement limitée ; un sol est alors dit superficiel lorsque cette profondeur ne dépasse pas 50 cm, et profond au-delà de 1 m [163].La structure et la composition d’un sol, variables dans le temps et dans l’espace, dépendent des différents processus de la pédogenèse via des facteurs.

 Définition et caractérisation des sols

Le carbone est présent au sein des sols sous différentes formes : organique, vivante ou morte,et minérale. Sa forme minérale est l’ion carbonate, dont la présence est essentiellement déterminée par la nature sédimentaire, et notamment calcaire, des roches altérées, c’est-à-dire par un facteur local de la pédogenèse, voire par un piégeage d’une fraction minime du CO2 issu de la respiration des espèces vivantes du sol. Le carbone minéral des sols ne sera donc pas considéré plus avant ici au profit du carbone organique, issu essentiellement du carbone minéral atmosphérique, le CO2et bactéries, pour 40 %. Les 85 % restants sont constitués des éléments morts, distingués en composés particulaires, fragments végétaux aux structures cellulaires reconnaissables et dont fait notamment partie la litière, et en composés moléculaires, issus des transformations chimiques des éléments végétaux en substances humiques, macromolécules complexes, et non humiques, molécules de familles chimiques bien identifiées, tels que sucres, acides ou protéines [165].Très variables selon les sols, les teneurs en matières organiques dépendent également fortement de la profondeur, ou horizon, considérée. En effet, malgré l’effet des racines, la matière organique est plus abondante en surface et décroît rapidement avec la profondeur. A titre d’exemples, la figure IV.1 présente différents relevés de teneurs en matières organiques en fonction de la profondeur, en France [165, 169].Il a été constaté que le temps de résidence des matières organiques dans le sol, qui dépend de nombreux paramètres tels que la température, la structure, la composition ou l’humidité du sol, augmente avec la profondeur. Ainsi, sous climat tempéré, plus de 80 % des quantités de carbone renouvelées en 20 à 50 ans se situent sur les 30 premiers centimètres du sol. Au-delà de cet horizon, les relevés expérimentaux existants ont montré de faibles variations des teneurs en matières organiques au cours du temps, dont les causes sont encore mal comprises [169]. Dans la suite de ce chapitre, les données de stocks et les dynamiques présentées concerneront l’horizon de sol compris entre 0 et 30 cm, c’est-à-dire que les variations de carbone stocké dues aux changements d’usages considérés, dans les horizons supérieurs à 30 cm, sont négligées.

Les stocks de matières organiques, et donc de carbone, du sol dépendent de nombreux paramètres à travers lesquels transparaissent trois éléments de contexte déterminants : le climat, la nature du sol et son usage [169, 170]. Les deux premières sont tributaires de l’emplacement géographique considéré, la troisième est liée aux choix d’aménagement du territoire et de gestion de l’exploitation des sols.Un des enjeux du stockage de carbone dans les sols est donc de pouvoir estimer, pour un sol et un climat donnés, les niveaux de stocks accessibles selon les usages. Cette problématique est notamment l’objet des méthodes de l’IPCC publiées dans le 2006 IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories et relatives aux changements d’usage des sols [170]. La quantité de carbone organique SOC d’un sol peut alors être estimée selon l’équation (18) à partir d’un stock de référence SOCREF, dépendant du type de sol et du climat, et de facteurs FLU, FMG et FI relatifs respectivement à l’usage, aux pratiques de gestion et aux niveaux d’intrants carbonés. L’IPCC propose alors des valeurs par défaut pour chacun de ces paramètres en fonction de leurs principaux déterminants.