Life Cycle Assessment of Coconut Residue Valorization via Pyrolysis

Chaque jour, le monde génère de vastes quantités de déchets, des épluchures de fruits aux coques de noix, dont une grande partie finit enterrée dans de grands fosses connues sous le nom de décharges. Bien qu'enterrer les ordures soit une pratique courante, cela crée un problème à évolution lente : à mesure que la matière organique se décompose sous terre sans air, elle libère du méthane, un gaz qui piège la chaleur dans l'atmosphère bien plus efficacement que le dioxyde de carbone. Parallèlement, l'humanité continue de dépendre fortement des combustibles fossiles comme le pétrole et le charbon pour alimenter sa vie, une habitude qui accentue le changement climatique et épuise des ressources finies. Les scientifiques cherchent de plus en plus des moyens de transformer ces déchets en quelque chose d'utile, un concept appelé économie circulaire, où les matériaux sont maintenus en usage plutôt que d'être jetés. Une méthode prometteuse consiste à chauffer des déchets d'origine végétale dans un récipient scellé sans oxygène, un processus qui décompose le matériau en combustible et en carbone solide. Pour comprendre si cette approche est réellement meilleure pour la planète que de simplement enterrer les déchets, les chercheurs doivent examiner toute la vie du produit, du moment où la plante est cultivée jusqu'à l'élimination finale de ses restes, en pesant chaque goutte d'eau, chaque gramme d'engrais et chaque kilomètre de transport par rapport aux bénéfices obtenus.

Dans une étude axée sur le cocotier, des chercheurs au Brésil ont étudié l'impact environnemental de la transformation des coques de noix de coco en matériaux utiles grâce à ce processus de chauffage, appelé pyrolyse, par rapport à la méthode standard consistant à envoyer les coques dans une décharge sanitaire. L'équipe, travaillant à l'Université Fédérale Fluminense, a commencé par collecter des coques de noix de coco vertes, qui constituent une partie significative du poids du fruit et sont souvent jetées après la consommation de l'eau. Ils ont broyé les coques et les ont laissées sécher naturellement au soleil avant de chauffer de petits échantillons dans un four de laboratoire à des températures comprises entre 400 et 600 degrés Celsius. Ce processus a décomposé les coques en trois produits distincts : une substance solide semblable au charbon appelée biochar, un carburant liquide connu sous le nom de bio-huile, et un gaz qui pourrait être utilisé pour l'énergie. Les chercheurs ont ensuite utilisé une méthode de comptabilité détaillée appelée Analyse du Cycle de Vie pour suivre chaque coût et bénéfice environnemental de ce processus. Ils l'ont comparé directement à un scénario où la même quantité de déchets de noix de coco serait simplement enterrée dans une décharge, où elle se décomposerait et libérerait du gaz, dont une partie serait capturée pour produire du carburant, mais dont une grande partie s'échapperait dans l'air.

L'étude a révélé que le chauffage des déchets de noix de coco était nettement meilleur pour l'environnement que l'enfouissement en décharge. Pour chaque 100 grammes de coque de noix de coco traité, le processus de pyrolyse a évité la libération de 0,081 kilogramme d'équivalent dioxyde de carbone, une mesure standard des gaz à effet de serre, et a économisé 2,02 mégajoules d'énergie non renouvelable. Ce résultat positif est largement dû au fait que le charbon solide produit peut remplacer le charbon actif commercial, un matériau généralement fabriqué à partir de combustibles fossiles, tandis que le gaz et l'huile peuvent substituer le diesel et le gaz naturel. En créant ces substituts, le processus efface efficacement les dommages environnementaux qui auraient été causés par la fabrication de ces produits conventionnels. En revanche, le scénario de la décharge, même avec des efforts pour capturer le gaz pour l'énergie, a entraîné des charges environnementales plus élevées sur tous les plans. La décharge a libéré du méthane, un gaz potentiellement calorifique, et a nécessité l'utilisation de machines lourdes et de carburant diesel pour fonctionner, le tout sans générer le même niveau de matériaux de remplacement utiles.

Il est intéressant de noter que les coûts environnementaux les plus importants ne provenaient pas du processus de chauffage lui-même ou des opérations de décharge, mais de l'étape agricole précédant la création du déchet. Les chercheurs ont découvert que l'utilisation d'engrais et de pesticides pour cultiver les noix de coco, ainsi que le traitement des tuteurs en bois utilisés pour soutenir les arbres, représentaient la majorité des impacts négatifs, tels que la toxicité pour l'eau et le sol. Cela suggère que si la pyrolyse est un moyen supérieur de gérer les déchets, l'empreinte environnementale globale pourrait être encore davantage réduite si les méthodes agricoles étaient améliorées. L'étude a également testé différentes façons de sécher les coques de noix de coco avant le chauffage. Ils ont constaté que l'utilisation d'un four électrique pour sécher les coques consommait tellement d'électricité que cela rendait l'ensemble du processus beaucoup plus polluant, alors que laisser les coques sécher au soleil permettait de maintenir les bénéfices environnementaux élevés. Cela souligne que les étapes simples, à faible consommation d'énergie, sont souvent les choix les plus durables.

Les chercheurs ont également exploré si la capture de plus de gaz de la décharge pouvait rendre cette option compétitive. Ils ont simulé un scénario où tout le gaz issu de la décomposition des déchets serait collecté et transformé en carburant, plutôt que la moitié. Même avec cet effort maximal, la décharge ne pouvait toujours pas égaler la performance environnementale de la pyrolyse. L'équipement supplémentaire nécessaire pour capturer et traiter tout ce gaz introduisait de nouvelles demandes énergétiques et des émissions qui annulaient les bénéfices de la prévention de la fuite du gaz. L'étude conclut que pour les coques de noix de coco, la transformation en carburant et en matériaux par le biais du chauffage est une voie plus durable que l'enfouissement. Elle offre un moyen de réduire les gaz à effet de serre, d'économiser les ressources fossiles et de soutenir un système où le déchet devient une ressource, à condition que les pratiques agricoles menant à la génération du déchet soient également gérées avec soin.