Une des barrières à l'adoption et au déploiement de la bioénergie est la complexité, réelle ou perçue, pour mettre en place des chaînes d'approvisionnement en biomasse. Les acteurs industriels qui désirent pénétrer et contribuer au marché de la bioénergie et aux chaînes d'approvisionnement peinent à avoir une vue d'ensemble claire pour prendre des décisions d'affaires même en présence d'une volonté politique certaine soutenant la bioénergie. Dans la présente étude, des entrevues semi-dirigées et un sondage ont permis de révéler que les principaux enjeux freinant le déploiement de la filière sont reliés aux distances de transport entre les sources de biomasse et les consommateurs, à l'intérêt du public face à cette alternative énergétique et à la demande pour la biomasse au Québec. Les pistes de solutions identifiées par les acteurs du milieu comprennent notamment des mesures de décentralisation des points de chute et des mesures de soutien financier aux producteurs de biomasse. À la lumière des enjeux soulevés, des modèles d'affaires basés sur des applications industrielles et sur le chauffage résidentiel, industriel, commercial et institutionnel ont été développés, incluant des alternatives de production de chaleur et de cogénération. Le déploiement de ces modèles d'affaires permettrait de fournir une solution aux pointes de consommation sur le réseau électrique québécois et d'atténuer les changements climatiques en substituant davantage d'énergies fossiles dans le nord-est américain. Le constat d'échec lié à la stagnation du développement de la filière de la biomasse depuis près de deux décennies au Québec démontre que ce développement ne peut pas être soutenu uniquement par l'entrepreneuriat privé. En considérant les actions étatiques des pays où la filière s'est concrètement développée, une intervention forte de l'État serait nécessaire pour engager ce développement au Québec. Sans cette intervention supplémentaire, les seuls modèles d'affaires qui semblent jouir d'un potentiel de croissance actuellement significatif correspondent aux brûleurs acéricoles/agricoles et aux procédés industriels. / One of the main barriers of the adoption and deployment of biomass is the complexity, real or perceived, of setting up biomass supply chains. Industrial players who wish to enter and contribute to the bioenergy market and supply chains struggle to have a clear overview to make business decisions even in the presence of a political will that supports bioenergy. As part of the current study, semi-directed interviews and a survey revealed that the main issues hampering the deployment of the sector are linked to transport distances between biomass sources and consumers, public interest in this energy alternative and demand for biomass in Quebec. The possible solutions identified by stakeholders in the sector include, among others, measures to decentralize drop-off points of raw materials and financial support for biomass producers. In the context of the identified issues, business models based on industrial applications and residential, industrial, commercial, and institutional heating will be presented including alternatives for heat production and cogeneration as well as deployment scenarios in urban centers in the province. In some of the business models, Hydro-Quebec's partnership in cogeneration projects would support the deployment of the biomass sector. Moreover, these business models would offer a solution regarding the future power supply issues for Hydro-Quebec and a solution to mitigate climate change by substituting more fossil fuels in north-eastern America. The observation of failure linked to the stagnant biomass sector for almost two decades in Quebec demonstrates that the sector cannot be supported solely by private entrepreneurship. Considering the actions of the state in the countries in which the development of the biomass sector has been successfully completed, strong state intervention would be necessary to initiate this development in Quebec. Without this additional intervention, the only business models that currently seem to enjoy significant growth potential correspond to maple/agricultural burners and industrial processes.

L’utilisation de la biomasse forestière comme source d’énergie est de plus en plus intéressante dans le contexte actuel de lutte contre les changements climatiques puisqu’elle permet de réduire la consommation d’énergie fossile. La récolte de biomasse peut varier sur plusieurs aspects tels que le volume de bois récolté, la source de biomasse et le contexte du territoire. Cette étude vise à déterminer l’effet de la récolte de biomasse sur l’établissement de la régénération ainsi que sur les besoins subséquents en préparation de terrain dans les forêts affectées par la tordeuse des bourgeons de l’épinette; les retombées en termes de coûts et d’émissions de carbone sont aussi analysées. Le secteur d’étude fait partie du domaine bioclimatique de la pessière à mousses de la région de la Côte-Nord, Québec, Canada et se situe à 25 km au nord de la ville de Port-Cartier. Pour établir le dispositif, la récolte de biomasse a été effectuée durant les années 2018 et 2019 dans certaines aires de coupe totale de peuplements dominées par le sapin et l’épinette noire. Des parcelles échantillons ont été disposées aléatoirement dans des aires de coupe avec récolte de biomasse et des aires témoin (sans récolte de biomasse) pour y évaluer: la qualité de la régénération, la quantité de microsites propices à la régénération, le recouvrement de la compétition, la quantité de débris ligneux au sol et le type de substrat. Les données de coûts d’opération pour la collecte et le transport de la biomasse étaient fournies grâce à une collaboration avec l’industriel Rémabec. Nos résultats suggèrent que la récolte de biomasse augmente la densité de régénération et la quantité de microsites propices à la régénération. Nous avons aussi observé que la récolte de bois résiduel permettait de réduire les coûts de remise en production des sites de coupe d’environ 282.07＄ CA ha⁻¹, ce qui équivaut à 14.45＄CA par tonne métrique anhydre de biomasse récoltée. De plus, lorsque combiné à la préparation de terrain et à la plantation, un scénario incluant la récolte d’environ 45% du volume de débris ligneux pour la production de bioénergie entrainait la séquestration de carbone cumulative la plus élevée sur une période de 100 ans par rapport à tout autre scénario sans récolte de biomasse. Cette étude suggère que l’intégration de la récolte de biomasse comme outil sylvicole a un potentiel économique et écologique important. La bioénergie peut jouer un rôle clé pour la transition énergétique vers des énergies renouvelables, la mise en valeur des résidus forestiers et la lutte contre les changements climatiques.

Le potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) est l’argument principal motivant l’implantation de nouvelles technologies bioénergétiques utilisant la biomasse forestière. Les bois dégradés sont abondants dans les peuplements feuillus et mixtes à feuillus durs du Québec. Ces bois ne sont pas récoltés en raison de la qualité de leur fibre qui ne satisfait pas les critères de l’industrie forestière conventionnelle. Notre étude avait comme objectif d’évaluer le potentiel de conversion biochimique et thermochimique des bois feuillus dégradés. Pour ce faire, nous avons évalué l’impact de la dégradation du bois sur ses propriétés chimiques et physiques, puis nous avons conduit deux tests de conversion : i) l’analyse du rendement de digestibilité enzymatique pour la voie biochimique; ii) l’évaluation de la stabilité et de l’efficacité de la combustion pour la conversion thermochimique. Une analyse d’ADN nous a permis de déterminer, pour chacun des échantillons, la proportion de l’abondance relative des champignons de pourriture blanche par rapport à l’ensemble des sa protrophes du bois. Les propriétés physiques et chimiques ont réagi de façon différente à l’augmentation du niveau de dégradation. L’ensemble de ces propriétés a cependant été maintenu dans l’intervalle de variations permettant au bois de rester propre à la conversion en bioénergie. Nous avons observé deux tendances selon lesquelles le rendement de digestibilité enzymatique ainsi que la performance de la combustion seraient améliorés par une augmentation de la proportion de pourriture blanche. Les résultats de notre étude démontrent que la matière première dégradée pourrait être utilisée au même titre que la matière première saine pour la conversion bioénergétique.

Le pétrole est une source de matière première importante pour la synthèse de milliers de composés organiques, mais il n’est pas renouvelable. L’industrie des revêtements est très dépendante des ressources fossiles. Par ailleurs, l’industrie forestière connaît une crise depuis plusieurs années. Donc, substituer les produits issus des ressources fossiles par des produits du bois à valeur ajoutée pourrait pallier à ces problèmes environnementaux et économiques. En effet, l’objectif de notre recherche est de développer et améliorer un polymère qui serait issu de la biomasse, en particulier pour l’industrie des revêtements. Il vise également à mettre en valeur les produits du bois par l’utilisation des composés peu exploités qui se retrouvent dans les résidus comme l’écorce. La bétuline est un extractible principalement isolé de l’écorce du bouleau blanc. Elle possède une structure moléculaire rigide et trois fonctions réactives qui peuvent être modifiées à des fins d’utilisation dans la synthèse de polymère. L’huile de soya est une huile végétale qui est de plus en plus utilisée pour développer de nouveaux revêtements à cause de ses nombreuses insaturations qui peuvent subir des modifications et ses propriétés particulières comme sa siccativité moyenne et sa faible viscosité. Cependant, les huiles végétales sont souvent moins performantes que leurs homologues synthétiques issus des ressources fossiles. Pour améliorer leurs propriétés, elles sont souvent modifiées dans leur structure, par exemple en leur greffant des fonctions acrylates. De plus, il est possible d’améliorer certaines de leurs propriétés par l’entremise de comonomères ou d’agents de renfort. La cellulose nanocristalline (CNC) est un matériau provenant également de la biomasse et qui a du potentiel pour l’amélioration de certaines propriétés d’un revêtement. Cependant, elle est difficilement compatible avec des matrices apolaires comme les acrylates. Il est possible de modifier la CNC afin de la rendre plus compatible avec les matrices acrylates. Donc, la première idée est de joindre l’huile de soya acrylée (AESO) avec un comonomère issu de la bétuline. Pour ce faire, la bétuline a été acrylée. Pour s’assurer de l’obtention du bon produit les spectroscopies FTIR et RMN ont été employées. Aussi, des analyses par GC-MS ont été effectuées, afin de vérifier si la bétuline est majoritairement mono ou diacrylée. Ensuite, pour vérifier son effet comme comonomère sur la polymérisation et pour analyser la stabilité thermique du polymère ; les méthodes d’analyse par photo-DSC et par TGA ont été utilisées respectivement. De plus, les propriétés optiques ont été mesurées, soit la transparence et la couleur, afin d’examiner l’impact d’un tel ajout sur l’apparence du film de polymère. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau polymère comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa résistance à l’abrasion et sa résistance à la traction. Dans un second plan, la CNC a été utilisée sous deux formes modifiées (par HDTMA et par un acrylate) comme agent de renfort avec la matrice d’AESO. De cette façon, certaines propriétés ont été modifiées. Pour vérifier l’effet des CNC modifiées dans le nouveau nanocomposite, plusieurs tests et analyses ont été effectués. Par exemple, pour étudier le changement des propriétés mécaniques, des mesures de traction et de nanoindentation ont été effectuées. Enfin, pour évaluer les performances de ce nouveau composite comme revêtement potentiel, différentes analyses ont été effectuées pour vérifier la dureté du film, sa température de transition vitreuse (Tg), sa stabilité thermique, son taux de polymérisation, sa rugosité et sa transparence. / Crude oil and its derivatives are used to synthesize thousands of organic compounds, but they are non-renewable and harmful to the environment. The coating industry is dependent on fossil fuels. Besides, the forest industry has faced a crisis during the past several years. Then, the substitution of fossil fuels by value added wood products could solve these environmental and economic issues. In fact, the main objective of this study is to develop and improve a polymer from biomass, more specifically for the coating industry. In addition, it aims to promote the use of underutilized materials in wood, like bark. Betulin is a triterpenoid extracted from white birch. Its interesting molecular structure can be modified for use within polymer synthesis. Soybean oil, a vegetable oil, is increasingly used to develop new coating because of its interesting properties. However, vegetable oils are less efficient than the ones from fossil fuels. To enhance theirs properties, vegetable oils are often modified, for example by grafting acrylate functionalities. Moreover, the use of a comonomer or a reinforcing agent can enhance some of the vegetable oil properties. Cellulose nanocrystals (CNC) is a material from biomass which has potential to improve coating properties. However, CNC has low compatibility with non-polar polymer matrices, like acrylates, but can be modified to improve its compatibility. First, the idea is to combine acrylated epoxidized soybean oil (AESO) with a comonomer from betulin. To obtain a compatible comonomer with the AESO matrix, betulin has been acrylated. FTIR and NMR spectroscopy analyses have been used to characterize and confirm the modification of betulin. Also, GC-MS analysis has been done to verify if betulin was mainly mono or diacrylated. Then, to verify the effects of the comonomer on the curing behavior and thermal stability of AESO matrix, photo-DSC and TGA analyses have been used respectively. Moreover, optical properties (transparency and color measurements) have been measured to verify the impact of the comonomer on the appearance of the coating film. Finally, to evaluate the performance of the new polymer to be used as a coating, various tests have been performed, like abrasion resistance, hardness and tensile tests. Secondly, two different modified CNC (HDTMA-CNC and acrylated CNC) have been used as reinforcing agent with AESO matrix. To verify the impact of the CNC on the mechanical properties of the new nanocomposites, tensile test and nanoindentation technique have been used. Lastly, to evaluate the performance of the new composites, various tests and analyses have been performed, like hardness test; thermal stability; curing behavior; surface roughness; transparency and glass transition measurements.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La télédétection satellitaire offre de nouvelles promesses pour le suivi à grande échelle de territoires reculés, mais les capteurs multispectraux généralement utilisés pour ce type d’étude n’offrent pas une information suffisamment détaillée. Les capteurs lidar apportent une nouvelle vision des écosystèmes forestiers, par leur capacité à mesurer directement la structure verticale des éléments recouvrant le sol. Une méthode tirant avantage de ce type de données a été développée pour permettre de répondre à la problématique du suivi de la biomasse aérienne des écosystèmes forestiers du Québec, qui couvrent une superficie de 1.3 M Km2. Des équations allométriques permettent d’estimer la biomasse aérienne sèche pour l’ensemble des arbres d’une placette d’inventaire et le contenu en carbone équivaut à 50% de cette biomasse. À l’aide de données provenant d’un capteur lidar profileur aérien, une équation générique permettant d’estimer la biomasse de ces placettes a été développée (R2 = 0.65, n=207). Puis, en utilisant une carte de couverture du sol Landsat ETM+ et une carte des zones de végétation, des équations ont aussi été développées pour des strates représentant trois types de couverts forestiers répartis dans trois grandes zones de végétation (R2 variant de 0.51 à 0.79). Le système lidar aérien a aussi survolé quatre portions d’orbite du Geoscience Laser Altimetry System (GLAS), à bord du satellite ICESat. Les données de ces orbites du GLAS et d’un modèle numérique d’élévation SRTM ont été utilisées pour développer une équation permettant de prédire la biomasse aérienne sèche estimée par le lidar aérien (R2 = 0.59, n=1325). Les résultats obtenus de cette régression nous ont permis d’utiliser les 104 044 impulsions lidar de GLAS disponibles pour la zone d’étude pour estimer la biomasse aérienne sèche totale tant pour les principales zones de végétation que pour la zone d’étude en entier. Pour la zone d’étude, la biomasse est en moyenne de 39.0  2.2 (erreur type) Mg ha-1 pour un total de 4.9  0.3 Pg et sa distribution parmi les zones de végétation principales au Québec est 12.6% feuillus nordiques, 12.6% mélangés nordiques, 38.4% boréale commerciale, 13% boréale non-commerciale, 14.2% taïga, et 9.2% toundra arborée. Les forêts non-commerciales représentent 36% de la biomasse aérienne estimée alors que les forêts boréales représentent 51% de cette biomasse. / A method to estimate aboveground dry biomass of Quebec’s forest ecosystems was developed using data from a spaceborn lidar. The study area covers the portion of the province south of the treeline, an area of 1.3 M Km2. Biomass was first estimated for ground inventory plots using allometric equations. A small footprint laser profiler then flew over these inventory plots to develop a generic airborne lidar-based biomass equation (R2 = 0.65, n=207). As well, the Landsat ETM+ land cover map and the vegetation zone maps were used to develop stratified equations (R2 ranging between 0.51 and 0.79). The same airborne lidar system flew along four portions of orbits of the ICESat Geoscience Laser Altimeter System (GLAS). An equation was developed to predict airborne profiling lidar estimates of aboveground dry biomass from GLAS data and from the SRTM digital elevation model (R2 = 0.59, n=1325). These results allowed us to use the 104,044 GLAS pulses available over the study area to estimate the total aboveground dry biomass for the main vegetation areas of Quebec as well as for the entire study area. Biomass for the entire study area averaged 39.0  2.2 (standard error) Mg ha-1 and totalled 4.9  0.3 Pg with 36% of this biomass located in non-commercial forests and 51% located in the boreal forest (both commercial and non-commercial).

L'énergie-bois qui entrent à Kinshasa, arrivent par camion, camionnette, tracteur. Ils proviennent essentiellement des provinces du Bas-Congo et du Bandundu, et ce, par route et/ou par rail. Le transport de ces combustibles est une activité très rémunératrice. Il y a deux types de circuits de distribution de l'énergie-bois. Il s'agit des circuits direct et indirect. Les acteurs de ces circuits sont les producteurs, les grossistes, les détaillants et les consommateurs. Dans la VPK, la répartition des points de vente et des dépôts est inégale. Au fil du temps, une augmentation croissante des prix, qui entraîne de sérieux problèmes de survie pour certains ménages, est enregistrée. Le dépositaire et les détaillants en tirent un revenu moyen mensuel supérieur à celui des hauts fonctionnaires de l'administration publique de la RDC. Dans la VPK, presque tous les habitants consomment le charbon de bois (CB); une personne brûle 33 kg de bois de chauffe (BC) par mois et 11 kg de CB par mois, ce qui engendre des problèmes de survie dans les ménages. Les besoins en combustibles ligneux sont de 4 000 000 et 1 320 000 tonnes respectivement de BC et de CB dans la VPK. Cette consommation, nous la qualifions d'hécatombe écologique car le déboisement provoqué par les besoins annuels en combustible ligneux à Kinshasa sont très élevés soit 40 907 666 tonnes de BC et 1 320 000 tonnes de CB. Ces besoins engendrent une dégradation annuelle de formations végétales qui correspondrait aux données suivantes : concernant le BC, la forêt claire, la forêt claire muhuluteuse, la forêt dense sèche sont déboisées annuellement, respectivement de 204,5 km2, 272,7 km2 et 511,3 km2; et pour le CB la déforestation annuelle est de 485,2 km2 de forêt claire, une superficie équivalente pour la forêt claire muhuluteuse et 942,8 km2 de forêt dense. La forêt dégradée, quant à elle, est amputée annuellement de 58 439 ha pour les besoins en BC et de 18 857 ha pour les besoins en CB. En réalité de tels rythmes annuels représenteraient rapidement une catastrophe pour les écosystèmes forestiers de la région de Kinshasa et ceux du Bas-Congo et de Bandundu qui, d'ailleurs, subissent déjà cette agression de manière croissante depuis plus d'un siècle. Mais hélas, sans aucun programme de suivi et de soutien à l'aménagement forestier, il est quasi impossible de contrer ou de réduire la vitesse avec laquelle se fait le déboisement de la ceinture verte de Kinshasa ainsi que des régions environnantes. La croissance chaotique de la ville de Kinshasa et le processus d'occupation des sols se font d'une manière anarchique, incontrôlée et sans normes urbanistiques. La ville a explosé et s'est étalée vite. Les constructions occupent non seulement la plaine, les vallées et lits des cours d'eau, mais aussi les versants et sommets des collines en y enlevant la couverture végétale. Outre cet aspect, la ville a son système d'égout détruit et est déficiente du point de vue des infrastructures. Cette situation engendre non seulement des inondations le long des cours d'eau dans la ville, mais aussi l’érosion et l'ensablement de lits de rivières. Plusieurs études et reportages confirment qu'il ya plus de 600 têtes de ravins qui cisaillent la capitale de la RDC. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Combustibles ligneux, charbon de bois, bois de chauffage, déforestation

L'exportation d'importantes quantités de biomasse hors des écosystèmes forestiers peut réduire leurs réserves en nutriments et diminuer la fertilité des sols. Afin d'assurer le maintien de la productivité des stations forestières, le développement des critères relatifs aux choix des sites à récolter est primordial. Ce travail fait partie d'une étude plus large visant à étudier la vulnérabilité des stations forestières à l'exportation de biomasse. Nous nous intéressons à l'incidence de la récolte de biomasse forestière sur le statut nutritif des sols et sur la croissance de la régénération au cours des 14 premières années suivant la coupe en fonction de la fertilité initiale du sol. L'étude s'est déroulée dans la forêt boréale du Québec, en Abitibi-Témiscamingue. Au total, 117 sites couvrant deux procédés de récolte (par troncs seulement et par arbres entiers), trois types de dépôt de surface (argiles et limons lacustres, till et sables) et deux espèces (épinette noire et pin gris) ont été échantillonnés. Les données regroupent aussi deux périodes de coupe soit 7 à 9 et 13 à 14 ans après récolte. Dans chaque site, quatre placettes d'une superficie de 100 m2 ont été localisées. À l'intérieur de chaque placette, les tiges d'essences commerciales ont été dénombrées et la hauteur totale de trois arbres dominants par essence présente a été mesurée. Sur ces mêmes arbres, les aiguilles ont été récoltées afin d'en mesurer la composition en éléments nutritifs. Deux échantillons de la couverture morte et du sol minéral ont été prélevés par placette. Des modèles linéaires mixtes ont été appliqués aux données. Nos résultats montrent une quantité significativement plus faible de la matière organique des horizons supérieurs du sol à la suite de la récolte par arbres entiers, indépendamment du dépôt de surface et de la période après coupe. Cette réduction se reflète aussi dans les réserves du carbone et d'azote de la couverture moite et les concentrations en C du sol minéral. Les concentrations en cations basiques des deux horizons du sol sont plus importantes dans les sites de récolte par arbres entiers pour la période de 13-14 ans après coupe. Ces différences sont en partie liées à la richesse initiale plus élevée des argiles et limons lacustres et des tills récoltés par arbres entiers. Sur les sites récoltés 7 à 9 ans avant l'étude, les résultats montrent des réserves plus faibles en cations basiques, mais variables d'un dépôt à l'autre. Les relations entre les réserves en cations basiques du sol et la croissance des arbres sont faibles. Pour la période 13-14 ans après coupe, la hauteur du pin gris est moins élevée sur les sites récoltés par arbres entiers qui sont caractérisés par des réserves plus élevées en cations basiques. Par contre, l'épinette noire n'affiche aucune différence de croissance en hauteur entre les procédés. Pour la période 7 à 9 ans après coupe, la croissance en hauteur du pin gris sur les sites récoltés par arbres entiers est moindre que celle observée sur les sites récoltés par troncs seulement. Les concentrations foliaires en nutriments et le rapport (Ca+Mg+K)/Al de la couverture morte montrent une sensibilité meilleure à l'intensité d'exportation de biomasse que les concentrations en cations basiques. Une meilleure caractérisation de la minéralogie des argiles et limons glaciolacustres de la région d'étude s'impose afin de mieux caractériser les différences initiales des sites. Pour le suivi nutritionnel des stations forestières, le potentiel des indicateurs foliaires demande d'être exploré plus intensivement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : exportation de biomasse forestière, fertilité du sol, nutrition foliaire, croissance.

La récolte de la biomasse arbustive en plantation peut être effectuée sous diverses formes : en copeaux, en bâtonnets, en tiges complètes ou en tiges enroulées en balles rondes. Cette dernière méthode de récolte permet de manutentionner facilement la biomasse en plus de favoriser un séchage naturel durant l’entreposage. Une nouvelle machine qui produit des balles rondes de biomasse, le Biobaler® WB-55, a été évaluée en plantations arbustives ainsi qu’en milieux naturels en 2009 et 2010. Ce mémoire étudie principalement les performances du Biobaler® lors de 19 essais en plantations pour un total de 546 balles récoltées. Le rendement récolté moyen était de 19,41 t de matière sèche (MS) /ha et variait entre 9,68 et 31,84 t MS/ha. La masse moyenne des balles était de 427 kg de matière humide (MH) (218 kg MS). La densité moyenne des balles était de 138 kg MS/m³. La teneur en eau moyenne était de 48,6% et variait entre 40,8% et 56,0% sur une basse humide (b.h.). La capacité moyenne de pressage était de 35 balles/h (7,69 t MS/h), la capacité maximum de 48 balles/h (10,53 t MS/h) et la capacité minimum de 23 balles/h (4,06 t MS/h). La consommation moyenne de diesel avec un tracteur de 138 kW était de 3,91 l/t MS et variait entre 2,12 l/t MS et 6,96 l/t MS. Les pertes moyennes relatives au champ étaient de 11,3% et variaient entre 5,7 et 20,1%. Le coût de pressage en plantation a été estimé en moyenne à 20,95 $/ t MS (4,47 $/balle) et a varié entre 14,65 et 36,54 $/ t MS. Sept méthodes de récolte qui incluaient le pressage, le transport au champ et le broyage ont ensuite été évaluées à l’aide de la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process). Le coût de récolte a varié entre 32,72 et 44,07 $/t MS (1,83 et 2,46 $/GJ) en plantation et entre 57,84 et 76,74 $/t MS (3,23 et 4,29 $/GJ) en milieu naturel. Suite à l’étude AHP, il a été établi que la meilleure méthode pour récolter la biomasse avec le Biobaler® incorporait une autochargeuse avec un tracteur de 86 kW et un broyeur forestier avec un moteur diesel de 242 kW. Finalement, le coût de transport de la biomasse broyée pour une distance moyenne de 50 km sur route aller-retour a été évalué à 10,72 $/t MS (0,60 $/GJ). Le coût de transport en balles rondes non broyées a été évalué à 9,16 $/t MS (0,51 $/GJ) / Biomass harvesting in plantations can be done in various forms: chips, billets, loose stems or stems rolled up in round bales. The latter method allows easy handling and moving of the biomass in addition to promoting natural drying during storage. A new machine that produces round bales of biomass, the Biobaler ® WB-55, was tested in plantations and on fallow land in 2009 and 2010. This master’s thesis reports mainly the performance of the Biobaler ® during 19 trials in plantations for a total of 546 bales harvested. The average harvested yield was 19.41 t dry matter (DM) / ha and ranged from 9.68 to 31.84 t DM / ha. The average mass of a bale was 427 kg wet matter (WM) (218 kg DM). The average density of bales was 138 kg DM / m³. The moisture content averaged 48.6% and ranged between 40.8% and 56.0% wet basis (w.b.). The average capacity of baling was 35 bales / h (7.69 t DM / h), the maximum capacity was 48 bales / h (10.53 t DM / h) and the minimum capacity was 23 bales / h (4.06 t DM / h). The diesel consumption with a tractor of 138 kW averaged 3.91 l / t DM and ranged from 2.12 to 6.96 l / t DM. The relative loss in the field averaged 11.3% and ranged between 5.7 and 20.1%. The baling cost averaged $ 20.95 / t DM ($ 4.47 / bale) and varied between $ 14.65 and $ 36.54 / t DM. Seven harvest methods that included baling, displacement of bales in the field and grinding were evaluated using the AHP method (Analytic Hierarchy Process). The cost of harvesting ranged between $ 32.72 and 44.07 / t DM ($ 1.83 and 2.46 / GJ) in plantations and between $ 57.84 and 76.74 / t DM ($ 3.23 and 4.29 / GJ) in fallow land. Following the AHP study, it was determined that the best method for harvesting biomass with the Biobaler ® incorporated a self loading bale carrier with a tractor of 86 kW and a forestry grinder with a diesel engine of 242 kW. Finally, the biomass transport cost for an average round-trip distance of 50 km was estimated at $ 10.72 / t DM ($ 0.60 / GJ). The transport cost of unprocessed round bales was estimated at $ 9.16 / t DM ($ 0.51 / GJ).

Les usines de bioénergie devraient jouer un rôle important dans la production d'énergie verte à partir de la biomasse forestière. Pour intégrer l'usine de bioénergie dans la chaîne d'approvisionnement forestière, l'industrie a besoin de nouveaux investissements ainsi que de la conception et de la gestion de la chaîne de valeur. D'un autre côté, les incertitudes associées aux nouveaux produits sur le marché peuvent ajouter des risques supplémentaires à un investissement aussi important dans la chaîne d'approvisionnement forestière instable. Par conséquent, l'objectif principal de cette thèse est d'étudier la conception du réseau de bioénergie forestière dans un contexte déterministe et stochastique. La première partie de la thèse propose une plate-forme expérimentale pour intégrer la conception et le pilotage de la chaîne de valeur puisque le nouveau design ne sera réalisable que s'il considère au préalable la planification. La plateforme a inclus plusieurs actions collaboratives entre tous les partenaires impliqués dans la chaîne d'approvisionnement. Cette plateforme est la base d’un nouvel outil éducatif appelé jeu de transport. Ensuite, la plate-forme a été utilisée pour concevoir un réseau optimisé de bioénergie forestière. La chaîne d'approvisionnement forestière de Terre-Neuve, composée de quatre acteurs majeurs de l’industrie forestière, a été considérée comme notre étude de cas. La rentabilité de l'ajout de nouvelles installations de bioénergie ainsi que de nouveaux terminaux dans plusieurs emplacements potentiels ont été évalués. Enfin, à la troisième partie de la thèse, nous repensons le réseau bioénergétique en tenant compte de l'incertitude de la demande et des prix de tous les produits finaux de la nouvelle chaîne de valeur. Plusieurs bioprocédés potentiels avec différentes technologies ont été évalués dans notre étude de cas. Pour fournir une solution tenant compte du risque, nous avons développé deux nouveaux modèles de gestion des risques. Les résultats dans les trois parties ont clairement démontré l'impact de la planification intégrée, des usines de bioénergie et de la collaboration sur l'amélioration de la performance de la chaîne d'approvisionnement forestière. En général, le travail accompli dans ce projet permettra une transformation en douceur de la chaîne d'approvisionnement forestière en tenant compte des risques d'investissement. En ce qui concerne les résultats obtenus grâce aux études de cas, nous croyons que la plateforme et les approches proposées dans cette thèse peuvent être considérées comme des outils novateurs et pratiques pour le problème de la conception des réseaux de bioénergie forestière. / Bioenergy plants are expected to play an important role in green energy production from forestry biomass. To incorporate bioenergy plant in the forest supply chain, the industry requires new investments as well as new value chain design and management. On the other side, the uncertainties associated with demand and price of new products in the market may add risks to such large investment in current forest supply chain. Hence, the main objective of this thesis is to analyze and to propose new design of the forest bioenergy network in both a deterministic and a stochastic context. The first part of the thesis has proposed four optimization models for strategic, tactical and operational planning levels of the supply chain. The models have included several collaborative actions between all involved stakeholders of the supply chain. They have been integrated in a new educational tool called hierarchical transportation game. In the second part of the thesis, we have integrated the developed optimization models to propose an integrated value chain design and value chain management optimization model. This model has been used to analyze a forest bioenergy network in Newfoundland. Newfoundland forest supply chain comprising four major stakeholders was considered as our case study. The profitability of adding a new bioenergy plant as well as new terminals in several potential locations have been evaluated. Finally, in a third part of the thesis we have proposed the bioenergy network taking into account uncertainty on demand and price of all final products of a new value chain. Several potential bioprocesses with different technologies have been evaluated for our case study. To provide a risk-averse solution, we have proposed two risk management models. The results from the three parts of the thesis have demonstrated the impact of integrated planning, bioenergy plants and collaboration on improvement of forest value chain. In general, the work in this thesis can support an efficient transformation of the forest supply chain considering investment risks. The optimization models and approaches proposed in this thesis are novel and practical for the forest bioenergy network design problem.

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.