Production de charbon de bois en Afrique

L'Afrique utilise environ 90% de ses prélèvements de bois pour la production d'énergie, et 30 % de l'extraction de bois combustible est utilisée directement pour la production de charbon de bois (FAO 2011a, b). L'Afrique représente à elle seule 63% (~ 30 millions de tonnes) de la production mondiale de charbon de bois, et depuis 2004, la production de charbon de bois en Afrique a augmenté de 30%, soit le taux d'augmentation le plus élevé au monde (FAO 2011a). La demande croissante des populations urbaines alimente le marché du charbon de bois (DeFries et al. 2010), stimulée par des incitations économiques de plus en plus fortes à mesure que les ressources s'épuisent à proximité des centres de demande (Ahrends et al. 2010 ; Hofstad 1997).

La production de charbon de bois implique l'abattage sélectif de tiges d'arbres d'une taille et d'une espèce données, l'extraction étant concentrée autour de fours traditionnels temporaires en terre (Chidumayo 1991). Les fours en terre ont un faible rendement et nécessitent une grande quantité de biomasse pour un faible rendement en charbon de bois ; il faut plusieurs mois pour que la combustion soit complète, après quoi ils sont abandonnés. Le charbon de bois est vendu le long des routes pour être transporté vers les grands centres urbains, ce qui entraîne la perturbation et la dégradation des forêts le long des routes (Hofstad 1997 ; Luoga et al. 2002 ; Malimbwi et al. 2005). Les zones à forte demande de charbon de bois peuvent être presque entièrement déboisées, la sélectivité des arbres en fonction de leur taille et de leur espèce étant remplacée par des incitations économiques (Ahrends et al. 2010).

Pour le site d'étude du district de Gorongosa, au centre du Mozambique, les données de terrain recueillies par Herd (2007) ont permis d'enquêter auprès des producteurs de charbon de bois de la région. Les cinq espèces préférées pour la production de charbon de bois dans la région sont Brachystegia spiciformis, Brachystegia boehmii, Burkea africana, Julbernardia globiflora et Pterocarpus rotundifolius rotundifolius. Cependant, une plus grande variété d'espèces d'arbres est utilisée, car les moyens préférés de sélection des arbres ne dépendent pas uniquement des espèces, mais la taille des arbres est apparue comme un paramètre dominant pour la prise de décision concernant la sélection des arbres pour la production de charbon de bois. La classe de taille préférée pour les tiges coupées se situe entre 13 et 95 cm de diamètre. Les fours étudiés se trouvaient tous à moins de 2 km de la route principale, où le charbon de bois est vendu en sacs de 45 kg pour être transporté à Inchope et dans des centres urbains plus importants tels que Beria.

Estimation du potentiel de production de charbon de bois à partir de cartes de la biomasse

Afin d'estimer le potentiel de production de charbon de bois à partir des cartes de biomasse aérienne (AGB) obtenues par radar, nous estimons le nombre de sacs de 45 kg de charbon de bois qui pourraient être produits à partir de la biomasse disponible dans les zones forestières (c'est-à-dire toutes les zones où la densité d'AGB est > 20 Mg C ha).-1). Afin de convertir la densité de la biomasse aérienne (AGB) (Mg C ha-1) (c'est-à-dire les unités des cartes de biomasse) en sacs de charbon de bois, l'équation suivante a été utilisée :

Le nombre de sacs de charbon de bois (B) pouvant être produits dans une zone donnée est fonction de la densité de biomasse totale (Bd, Mg C ha).-1), la fraction de surface d'un pixel par rapport à un hectare (F), la quantité de carbone dans la biomasse (C, pourcentage décimal), le pourcentage de la biomasse totale qui convient à la production de charbon de bois (P, pourcentage décimal), l'efficacité du four (E, pourcentage décimal), le facteur de conversion en kg (K) et le poids d'un sac moyen de charbon de bois (W, kg).

Nous convertissons l'AGB en unités de Mg C ha-1 en stocks AGB totaux en unités de Mg C en multipliant la somme de l'AGB (Mg C ha-1) par la somme des stocks AGB (Mg C ha-1) et des stocks AGB (Mg C ha-1).-1) par la fraction d'un pixel par hectare (38 m de pixels représentent 0,1444 hectare), ce qui donne le stock total d'AGB (Mg C) dans une zone d'interrogation. Ce stock total a été corrigé des erreurs de rééchantillonnage à l'aide d'une équation de correction par régression linéaire (voir le rapport sur les erreurs pour plus de détails). Nous convertissons ensuite les stocks d'AGB des unités de Mg C en Mg, en supposant que 50% d'AGB sont du carbone (c'est-à-dire en multipliant par deux). Des mesures au sol effectuées dans des forêts matures de miombo sur le site d'étude ont permis de déterminer qu'en moyenne 83% de l'AGB total dans les zones forestières ont le diamètre de tige préféré (13-95 cm) pour la production de charbon de bois. Nous avons donc multiplié le stock total d'AGB (Mg) par le pourcentage de l'AGB total qui est susceptible d'être bon pour la production de charbon de bois (pourcentage fractionnaire 0,83). Nous n'avons pas tenu compte de la préférence des espèces, étant donné que le paramètre de décision dominant pour la sélection des arbres destinés à la production de charbon de bois dépendait de la taille du tronc de l'arbre plutôt que de l'espèce (Herd 2007). Enfin, la quantité estimée de biomasse adaptée à la production de charbon de bois est multipliée par l'efficacité de conversion des fours (17,6% dans le site d'étude, soit 0,176 % fractionnaire) pour estimer la quantité de charbon de bois (en tonnes) qui pourrait être produite dans la zone d'interrogation, convertir cette valeur en kilogrammes de charbon de bois (multiplier par 1000), et diviser par le poids moyen (45 kg) d'un sac de charbon de bois.

Ce calcul (Eq. 1) suppose donc que toute la biomasse appropriée des zones forestières de la zone d'interrogation est convertie en charbon de bois selon la méthode traditionnelle des fours en terre sur une période d'un an. Cette hypothèse n'est pas réaliste dans la plupart des cas, car la production de charbon de bois est une activité à la fois physique et chronophage. En outre, l'hypothèse selon laquelle 83% de l'ensemble de la biomasse se prêtent à la production de charbon de bois sur la base des structures de taille des tiges des forêts matures n'est pas réaliste, car elle ne tient pas compte des structures variables des forêts, de la dégradation passée ou des rendements décroissants. Par conséquent, ce calcul est susceptible de surestimer le nombre de sacs de charbon de bois qui seront produits dans une zone et une année données, et ne doit être utilisé que comme un indicateur de la disponibilité des ressources dans la zone d'étude. Les zones éloignées ou peu accessibles par la route ne sont pas susceptibles d'être des zones de premier choix pour la production de charbon de bois, et ce calcul est donc plus approprié pour les zones situées à proximité immédiate (< 2 km) des routes.

Application d'erreurs sur les estimations

Afin de fournir une forme d'estimation de l'erreur sur les calculs, nous appliquons l'erreur associée à la conversion de la rétrodiffusion radar en valeurs de densité de l'AGB (voir le rapport d'erreur pour plus de détails). Les cartes AGB ont une erreur de biais de 1,6 Mg C ha-1Cette erreur a été appliquée par hectare (par exemple, pour 100 ha, l'erreur est de ±160 Mg C). Lorsque nous additionnons l'AGB sur plusieurs milliers de pixels, nous propageons cette erreur, qui peut s'élever à plusieurs milliers de tonnes d'erreur sur les estimations de l'AGB. Par conséquent, nous appliquons l'erreur de 1,6 Mg C ha-1 aux calculs du potentiel de charbon de bois comme suit :

L'erreur sur le nombre de sacs de charbon de bois (Berror) dans une zone est fonction du biais de mesure (Bi , Mg C ha).-1), la superficie de la pépinière en hectares (H), la quantité de carbone dans la biomasse (C, pourcentage décimal), l'efficacité du four (E, pourcentage décimal), le facteur de conversion en kg (K) et le poids d'un sac moyen de charbon de bois (W, kg).

Nous multiplions ainsi le biais de mesure de 1,6 Mg C ha-1 par le nombre d'hectares de la zone d'interrogation, multiplié par deux pour obtenir les tonnes de biomasse (Mg) erronées, appliquer le rendement de conversion du four (17,6 %) et diviser la production de charbon de bois en kg par le poids moyen d'un sac de charbon de bois (45 kg). Ce calcul nous donne alors le nombre de sacs de charbon de bois qui peuvent être sur ou sous-estimés en raison d'une erreur sur les cartes de biomasse. Nous appliquons ensuite cette valeur comme estimation de l'erreur (±) sur le nombre potentiel de sacs de charbon de bois qui peuvent être produits pour une zone d'interrogation comme indiqué ci-dessus (Eq. 1).

Potentiel de production durable de charbon de bois

Afin d'estimer la quantité de charbon de bois qui pourrait être produite de manière durable dans une région, nous devons tenir compte de la repousse et de la récupération des forêts de miombo après les activités de défrichement et de perturbation. Une étude menée en Zambie dans des forêts de miombo qui avaient été déboisées en raison d'activités de production de charbon de bois a révélé un taux de croissance annuel de 2 à 3 Mg ha-1 année -1 dont 1,1 Mg ha-1 était du bois de corde convenant à la production de charbon de bois. Une autre étude menée dans la région d'étude du Mozambique, dans des zones qui avaient été défrichées pour des champs agricoles, a estimé un taux de croissance annuel de 1,4 Mg ha -1 année -1 (Williams et al. 2008). Nous pouvons utiliser ces taux de repousse pour estimer la quantité de charbon de bois qui pourrait être extraite de manière durable d'une zone donnée.

Si nous supposons que le taux de croissance moyen de notre site d'étude est identique à la valeur rapportée par Williams et al (2008) de 1,4 Mg ha-1 année-1Si l'on suppose que la moitié de cette croissance sera constituée de bois de corde adapté à la production de charbon de bois (comme dans l'étude de Chidumayo (1993)), on obtient une croissance annuelle estimée de la biomasse durablement extractible pour la production de charbon de bois de 0,7 Mg ha.-1 année -1. Nous pouvons ensuite extrapoler cette estimation à l'ensemble de la surface boisée (c'est-à-dire dont la biomasse est > 20 Mg C ha-1) de la zone d'interrogation pour estimer la quantité totale de biomasse qui peut être récoltée de manière durable. Nous présentons cette valeur durable en termes de nombre de sacs de charbon de bois en multipliant la quantité totale de biomasse récoltée de manière durable par l'efficacité du four (0,176 % fractionnaire) et en la divisant par le poids moyen d'un sac de charbon de bois (45 kg), comme indiqué ci-dessus (Eq. 1 et 2).

Toutefois, cette estimation de l'extraction durable suppose un taux d'extraction égal à 0,7 Mg ha-1 année -1 sur la zone boisée, ce qui n'est pas réaliste. L'extraction pour la production de charbon de bois est concentrée autour des fours en terre et peut presque entièrement déboiser la zone entourant immédiatement le four. Afin de permettre à cette zone de se régénérer jusqu'à son niveau d'avant la perturbation (c'est-à-dire > 20 Mg C ha-1), il faudrait le laisser repousser pendant environ 30 ans. Par conséquent, le nombre de sacs de charbon de bois que nous estimons pouvoir être extraits durablement pour une zone par an doit également tenir compte du fait que l'extraction est concentrée dans l'espace et qu'une période de rotation appropriée d'environ 30 ans devrait être appliquée pour garantir que la zone n'est pas dégradée et que les ressources sont extraites durablement. Les données recueillies sur le site étudié indiquent que les taux d'extraction actuels ne sont pas durables, car la variation nette de la biomasse montre une perte dans la plupart des zones, en particulier à proximité de la route principale.

Références

Ahrends A et al. (2010) Predictable waves of sequential forest degradation and biodiversity loss spreading from an African city (vagues prévisibles de dégradation séquentielle des forêts et de perte de biodiversité se propageant à partir d'une ville africaine). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107:14556-14561

Chidumayo EN (1991) Woody biomass structure and utilisation for charcoal production in a Zambian miombo woodland. Bioresource Technology 37 : 43-52

Chidumayo EN (1993) Zambian charcoal production : miombo woodland recovery. Energy Policy : 586-597

DeFries RS, Rudel T, Uriarte M, Hansen M (2010) Deforestation driven by urban population growth and agricultural trade in the twenty-first century. Nature Geoscience 3:178- 181

FAO (2011a) Faits marquants sur le charbon de bois : 2004-2009. Département des forêts de la FAO. FAOSTAT-ForesSTAT

FAO (2011b) Faits marquants sur le bois de chauffage : 2004-2009. Département des forêts de la FAO. FAOSTATForesSTAT

Herd ARC (2007) Exploring the socio-economic role of charcoal and the potential for sustainable production in the chicale regulado, Mozambique. Thèse de maîtrise, École des géosciences, Université d'Édimbourg, Édimbourg.

Hofstad O (1997) Woodland deforestation by charcoal supply to Dar es Salaam. Journal of Environmental Economics and Mangement 33:17-32

Luoga EJ, Witkowski ETF, Balkwill K (2002) Harvested and standing wood stocks in protected and communal miombo woodlands of eastern Tanzania. Forest Ecology and Management 164:15-30

Malimbwi RE, Zahabu E, Monela GC (2005) Charcoal potential of miombo woodlands at Kitulangalo, Tanzania. Journal of Tropical Forest Science 17:197-210

Williams M, Ryan CM, Rees RM, Sambane E, Fernando J, Grace J (2008) Carbon sequestration and biodiversity of re-growing miombo woodlands in Mozambique. Forest Ecology and Managment 254 : 145-155

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Auteur : Ecometrica

Date de publication originale : 2011

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