Dans le registre des enjeux environnementaux contemporains, les questions énergétiques se classent aisément en tête de liste. Le secteur forestier est appelé à augmenter sa contribution au bilan énergétique québécois dans le répertoire des énergies renouvelables. En effet, le contexte économique actuel, la croissance générale de la demande énergétique, la volonté d'abandonner graduellement les combustibles fossiles et de nombreuses considérations environnementales soutiennent ce constat. La biomasse permet, entre autres, de limiter les émissions de gaz à effet de serre et d'agir comme outil de développement économique régional. Récemment, le gouvernement du Québec, par l'entremise de diverses actions, a mis de l'avant des politiques et des programmes afin de supporter le déploiement de la filière bois-énergie. Or, selon la littérature consultée, il manque actuellement des connaissances et des articulations entre plusieurs aspects de la filière afin d'en assurer le succès. De plus, les mesures potentiellement envisageables visant à stimuler de nouveaux marchés liés à l'utilisation de la biomasse semblent peu développées. En s'appuyant sur des enjeux environnementaux, sociaux et économiques, ce projet de recherche a pour objectif d'identifier et d'articuler les déterminants d'une politique sur l'utilisation de la biomasse forestière à des fins énergétiques afin d'éclairer les décideurs gouvernementaux au Québec. La démarche passe par la détermination des facteurs incitatifs et limitatifs à la mise en oeuvre et au développement du marché des bioénergies au Québec. La démarche appliquée, de type recherche inductive, aborde cinq grandes thématiques soit les facteurs: économiques; techniques; environnementaux; sociaux et d'acceptabilité sociale; ainsi que politiques et institutionnels de la filière. Il s'agit d'une approche exploratoire utilisant des méthodes qualitatives. Elle a permis de construire, à partir du point de vue des acteurs, un état des lieux donnant un panorama de la situation au Québec. Ce panorama sera analysé pour en tirer les grands déterminants à considérer pour guider les politiques dans ce champ d'activités ou pour identifier des domaines nécessitant plus d'investigation.

La possibilité forestière représente le volume maximum des récoltes annuelles à perpétuité sans nuire à la capacité productive du milieu forestier. Les niveaux de récolte actuels dans la province de Québec, qui alimentent un réseau industriel dominé par la production de bois de sciage, de panneaux et de pâte, ne représentent en moyenne que 55% de la possibilité forestière, ce qui peut entraîner une dégradation graduelle de la ressource forestière si les peuplements de haute qualité sont récoltés en premier. Dans ce contexte, l’utilisation d’arbres de basse qualité et de peuplements moins désirés pour la production de bioénergie pourrait contribuer à améliorer à la fois les pratiques sylvicoles et la rentabilité de la chaîne de valeur. Le but de cette étude était d’identifier les facteurs biophysiques et socio-économiques qui affectent la proportion de la possibilité forestière récoltée dans les 74 unités de gestion du Québec, permettant ainsi d’identifier les peuplements qui pourraient être valorisés en bioénergie. Les résultats, issus d’analyse des données de possibilité et de récolte forestière pour la période 2008- 2013, ont montré que la proportion de récolte était particulièrement faible pour les espèces feuillues, cette proportion pour les peupliers, le bouleaux et les érables variant seulement entre 19 et 38%. La distance entre la ressource et l’usine de pâte ou de panneaux la plus proche a été confirmée comme facteur principal du ratio récolte/possibilité forestière pour les espèces feuillues. Pour les espèces résineuses, plus la présence de peuplements feuillus est dominante dans une unité d’aménagement, plus le ratio de récolte/possibilité forestière est bas. Ainsi, les feuillus de qualité inférieure pourraient être utilisés comme une source importante de matière première dans le secteur de la bioénergie. Le développement d’une synergie entre les produits traditionnels et ceux de bioénergie pourrait faciliter l’application de saines pratiques sylvicoles et augmenter la rentabilité pour l’ensemble de la chaîne de valeur des produits forestiers.

Faisant partie intégrante de l'histoire du Québec, les forêts ont aussi un fort potentiel reconnu dans la lutte contre les changements climatiques. Au regard de leurs fonctions et des biens et services qu'elles offrent à la société, les forêts constituent une ressource indispensable dans la mobilisation de l'énergie. En effet, la biomasse issue des forêts permet de remplacer les combustibles fossiles et autres produits à fortes émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l'utilisation de la bioénergie forestière à des fins de chauffage et de cogénération est à l'état embryonnaire au Québec. De plus, les besoins de mobilisation et d'arrimage des acteurs à l'intérieur des chaînes de valeur sont peu étudiés. Par ailleurs, les interfaces possibles des chaînes avec les milieux d'accueil sont peu connues et les retombées économiques et sociales possibles restent à quantifier. Cette thèse permet ainsi d'évaluer le cadre organisationnel, environnemental, social et économique des modèles types de chaînes de valeur de la bioénergie forestière, en s'intéressant plus particulièrement à la production de chauffage et de cogénération dans les bâtiments institutionnels et commerciaux. La chaîne de valeur est un concept qui décrit la gamme complète des activités à valeur ajoutée nécessaires pour conduire un produit ou un service à travers les différentes phases de production. Premièrement, dans le but de caractériser les chaînes de valeur de bioénergie forestière, une méthode d'analyse qualitative au moyen d'entrevues semi-dirigées a été proposée avec une mobilisation des acteurs de la filière du chauffage à la biomasse forestière et du secteur forestier. La démarche a permis d'établir la typologie des modèles types de chaînes de valeur. Ainsi, les conclusions s'appuient sur les témoignages de ces acteurs, l'analyse des documents gouvernementaux et la littérature scientifique. Deuxièmement, pour quantifier les retombées environnementales, économiques et sociales associées au développement des modèles types de chaînes de valeur, une étude sur l'évaluation d'impact sur la durabilité des chaînes de valeur de bioénergie forestière a été menée. Au moyen du modèle Tool of sustainability impact assessment (ToSIA), il a été possible d'identifier des indicateurs environnementaux, économiques et sociaux et de les quantifier afin de mieux apprécier l'importance du développement de la bioénergie dans la région de Québec. Nos projections révèlent qu'une mobilisation importante de la biomasse forestière combinée à la mise en œuvre de technologies efficaces de conditionnement et de combustion de la biomasse sont des facteurs clés pour la région qui pourraient contribuer de manière significative à l'atteinte des objectifs de production d'énergie renouvelable et de bioénergie de la province. Troisièmement, au-delà de l'évaluation d'impact sur la durabilité des chaînes de valeur, la bioénergie forestière est à usages multiples. Ce dernier volet de la thèse vise à analyser la performance du système de chauffage aux granules de bois intégré dans des systèmes énergétiques hybrides dans des bâtiments urbains. En effet, il s'agit de mesurer la performance énergétique d'un système de chauffage urbain aux granules intégré dans un ensemble de systèmes énergétiques des bâtiments résidentiels et commerciaux. Au moyen de l'approche de la « valeur du système » alimentée par des données d'un bâtiment résidentiel nouvellement construit et celles d'un bâtiment commercial rénové, il a été possible d'analyser le rendement énergétique du système de chauffage aux granules de bois. Bien que le système de chauffage soit énergétiquement performant dans les deux types de bâtiments, des écarts de performance énergétique sont observés au niveau des deux bâtiments. Les économies nettes d'énergie sont plus importantes dans le bâtiment résidentiel que dans le bâtiment commercial. Par conséquent, la performance énergétique du système de chauffage aux granules de bois est supérieure dans le bâtiment résidentiel. En conclusion, les résultats de cette thèse ont permis de développer un nouveau modèle d'évaluation environnementale, économique et sociale de la bioénergie forestière pour le chauffage et la cogénération des bâtiments institutionnels et commerciaux. La thèse a permis d'étudier et de proposer des approches de mobilisation et d'arrimage des acteurs à l'intérieur des chaînes de valeur. De plus, les interfaces possibles des chaînes avec les milieux d'accueil sont connues et les retombées économiques et sociales possibles sont quantifiées. / As an integral part of Quebec's history, forests also have a strong potential in the fight against climate change. Considering their functions and the goods and services they offer to society, forests are essential resources for energy mobilization. Indeed, forest biomass can replace fossil fuels and other materials with high greenhouse gas emissions. However, the use of forest bioenergy for heating and cogeneration is in its infancy in Quebec. Furthermore, the needs for mobilizing and linking actors within value chains are poorly studied. Furthermore, little is known about the possible interfaces of the chains with the host environments, and the possible economic and social benefits have yet to be quantified. This thesis assesses the organizational, social, and economic framework of typical forest bioenergy value chain models, with a focus on heating and cogeneration production in institutional and commercial buildings. The value chain is a concept that describes the full range of value-added activities required to drive a product or service through the various phases of production. Firstly, to characterize forest bioenergy value chains, a qualitative analysis method using semi-structured interviews was proposed with the mobilization of actors from the forest biomass heating sector and the forestry sector. The approach made it possible to establish a typology of typical value chain models. Thus, the conclusions are based on the testimonies of these actors, the analysis of government documents and the scientific literature. Secondly, to quantify the environmental, economic, and social impacts associated with the development of typical value chain models, a sustainability impact assessment of forest bioenergy value chains was conducted. Using the Tool of sustainability impact assessment (ToSIA), it was possible to identify and quantify environmental, economic, and social indicators to better assess the importance of bioenergy development in the Quebec region. Our projections indicate that significant mobilization of forest biomass combined with the implementation of efficient biomass conditioning and combustion technologies are key factors for the region that could significantly contribute to the province's renewable energy and bioenergy production goals. Finally, beyond the sustainability impact assessment of value chains, forest bioenergy has multiple uses. The third chapter aimed to analyze the performance of wood pellet heating systems integrated with hybrid energy systems in urban buildings. Using the « system value » approach and data from a newly constructed residential building and a renovated commercial building, we analyzed the energy performance of a wood pellet heating system. Although the heating system is energy efficient in both types of buildings, discrepancies of energy performance were observed. The net energy savings are greater in the residential building than in the commercial building. Therefore, the energy performance of the wood pellet heating system is superior in the residential building. In conclusion, the results of this thesis have allowed the development of a new model for the environmental, economic, and social assessment of forest bioenergy for heating and cogeneration of institutional and commercial buildings.