Expertise technique et scientifique sur le biochar

Des matériaux carbonés issus de la biomasse aux propriétés ajustables

L’élément chimique carbone est extraordinaire car il représente le matériau le plus dur sur Terre (diamant) et un des plus friables (graphite de la pointe de nos crayons). Le biochar désigne différents matériaux carbonés issus de la pyrolyse de biomasse végétale.

Selon les usages et les propriétés recherchées, ces matériaux peuvent être désignés sous différentes appellations, telles que charbon végétal, charbon actif, biocharbon ou biocoke, reflétant des finalités variées allant de la filtration à des usages agronomiques, énergétiques ou industriels.

Les propriétés du biochar comme sa porosité, son pH, sa composition élémentaire ou encore sa teneur en carbone fixe dépendent de la nature de la biomasse et des conditions opératoires de pyrolyse. La compréhension de la formation de ces propriétés permet d’orienter les performances du matériau en fonction des applications visées.

Le biochar, un matériau clé pour le stockage du carbone et la lutte contre le changement climatique

Le biochar constitue un levier pour répondre à plusieurs enjeux environnementaux majeurs par le développement de solutions innovantes à empreinte carbone négative :

• Stockage durable du carbone
• Réduction des émissions de gaz à effet de serre
• Substitution de carbone fossile dans certains procédés industriels
• Valorisation de déchets organiques dans une logique d’économie circulaire

Le GIEC identifie le biochar comme une technologie d’émissions négatives contribuant à l’atténuation du changement climatique. (source : SR15_Chapter_4_LR.pdf). 

La pyrolyse génère également des co-produits qui permettent la production d’énergie.

Du procédé de pyrolyse aux performances : caractériser et optimiser le biochar

Les performances du biochar varient fortement selon :

• la nature de la biomasse (résidus agricoles, bois, déchets organiques)
• les conditions de pyrolyse (température, durée, atmosphère gazeuse, type de procédé, etc.)
• les traitements post-production (activation, broyage, formulation)

Dans ce contexte, les travaux de recherche s’appuient sur une approche intégrée multi-échelle (du gramme à la tonne) visant à :

• Optimiser les procédés de pyrolyse, du dimensionnement des systèmes à l’évaluation de leurs performances
• Caractériser les biomasses et les biochars à l’aide de méthodes normalisées et de protocoles spécifiques
• Analyser les relations entre biomasse, conditions de pyrolyse, propriétés du biochar et performances dans les applications ciblées
• Évaluer les performances des systèmes dans différents contextes d’usage, notamment agricoles, environnementaux et industriels

Le Cirad contribue notamment à la caractérisation des biochars selon des standards internationaux tels que l’European Biochar Certificate (EBC), garantissant leur qualité et leur innocuité.

Applications du biochar : agriculture, industrie et environnement

En fonction de ses caractéristiques, le biochar peut être mobilisé dans différents domaines, en réponse à des enjeux spécifiques portés par des acteurs et usages variés :

• Amélioration des sols agricoles : contribution à la structure et à la qualité des sols, dans des contextes de production agricole ou de restauration de terres dégradées
• Traitement et filtration de l’eau, d’effluents, de fumées ou de gaz : adsorption de contaminants pour des applications environnementales ou industrielles, la réduction des émissions dans certains procédés
• Agents régulateurs ou stimulateurs : réactions catalytiques ou biologiques (alimentation animale, méthanisation)
• Applications en sidérurgie : substitution de carbone fossile pour limiter l’empreinte carbone des procédés
• Matériaux : intégration de biochar dans certaines matrices (matériaux de construction, revêtement routier, etc.)

Ces applications s’inscrivent dans des logiques de valorisation de biomasse et de développement de solutions adaptées aux contextes locaux.

L’expertise développée par le Cirad est ainsi mobilisable pour accompagner différents acteurs :

• De la start-up à la grande entreprise, dans la valorisation de résidus organiques, la réduction de l’empreinte carbone et la substitution de carbone fossile dans les procédés
• Acteurs agricoles et agroalimentaires, pour améliorer la gestion des ressources, valoriser les déchets agricoles et développer des systèmes agroécologiques
• Bureaux d’études et ingénieries, dans l’optimisation de procédés, le développement de nouvelles applications et l’évaluation des performances techniques et environnementales

Références et Propriété Intellectuelle

Publications :

• PARRA-SERRANO, L. J.; COSTA, R. M. ; SOUSA, R. C. M. ; MATOS, S. S. ; FURTADO, M. B. ; NAPOLI, A. . Residual Effect of Babassu Biochar Associated with Mineral Fertilization on Soybean Crops. JOURNAL OF SOIL SCIENCE AND PLANT NUTRITION, v. 25, p. 1-8, 2026.
• Amélioration de la carbonisation en meule traditionnelle. Pinta François, Dubiez Emilien, Kalala Dieudonné, Volle Ghislaine, Louppe Dominique. 2013. In : Quand la ville mange la forêt : Les défis du bois-énergie en Afrique centrale. Marien Jean-Noël, Dubiez Emilien, Louppe Dominique, Larzillière Adélaïde. Versailles : Ed. Quae, 95-106. (Matière à débattre et décider) ISBN 978-2-7592-1980-3
• Efficiency of charcoal production in Sub-Saharan Africa: Solutions beyond the kiln. Schure Jolien, Pinta François, Cerutti Paolo Omar, Kasereka-Muvatsi Lwanga. 2019. Bois et Forêts des Tropiques, 340 : 57-70. https://doi.org/10.19182/bft2019.340.a31691
• VEGA, CÉSAR FLORENTINO PUMA ; MOTA, MAURO FRANCO CASTRO ; LOPES, ÉRIKA MANUELA GONÇALVES ; JÚNIOR, JOSÉ MENDES DOS SANTOS ; COLEN, FERNANDO ; FRAZÃO, LEDIVAN ALMEIDA ; PEGORARO, RODINEI FACCO ; PARRA-SERRANO, LUISA JULIETH ; NAPOLI, ALFREDO ; FERNANDES, LUIZ ARNALDO . Biochar from eucalyptus waste improves the chemical and biological properties of an Inceptisol and sugarcane yield over time under tropical conditions. PEDOSPHERE, v. 1, p. 1, 2025.
• RATNADASS, ALAIN ; LLANDRES, ANA L. ; GOEBEL, FRANÇOIS-RÉGIS ; HUSSON, OLIVIER ; JEAN, JANINE ; NAPOLI, ALFREDO ; SESTER, MATHILDE ; JOSEPH, STEPHEN . Potential of silicon-rich biochar (Sichar) amendment to control crop pests and pathogens in agroecosystems: A review. SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, v. 910, p. 168545, 2024.
•  W. Arayedh; L. Van De Steene; K. Saleh; E. Daouk. Role of activation progress on textural properties of biochar and their impact on tar cracking. Chemical Engineering Science. 315. 121877. 2025
• A. Dufourny,   L. Van De Steene, G. Humbert, D. Guibal, L. Martin, J. Blin. Influence of pyrolysis conditions and the nature of the wood on the quality of charcoal as a reducing agent. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 137: 1-13. 2019.