Cultiver des cultures énergétiques dédiées sous contraintes alimentaires et environnementales : une évaluation spatialisée pour réexaminer leur rôle dans les scénarios de neutralité carbone

Growing dedicated energy crops under food security and environmental constraints: a spatially-explicit assessment to re-appraise their role in net-zero scenarios

• Auteur / Autrice : Siwar Saadaoui
• Direction : Benoît Gabrielle
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CIRED - Centre International de Recherche sur l'Environnement et le Développement
• Partenaire(s) de recherche : Référent : AgroParisTech
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Bioénergie

Cultures lignocellulosiques dediées

Terres marginales

Neutralité carbone (net zéro)

Apprentissage automatique

Fonctions de coûts

Bioenergy

Dedicated lignocellulosic crops

Marginal lands

Carbon neutrality (net zero)

Machine learning

Cost funstions

Résumé

Cette thèse vise à répondre à une question clé concernant la production mondiale de bioénergie en améliorant les estimations de la localisation de la production de biomasse à des fins énergétiques à l'échelle mondiale d'ici 2050/2100. Le site travail se concentrera sur les cultures énergétiques dédiées telles que les cultures bioénergétiques ligneuses ou herbacées (biomasse lignocellulosique). En effet, le changement climatique et l'épuisement des ressources rendent nécessaire la transition des combustibles fossiles aux énergies renouvelables. Ainsi, la production d'énergie à partir de la biomasse est une alternative prometteuse aux combustibles fossiles surtout que les ressources de biomasse sont disponibles dans la plupart des régions du monde et offrent une grande flexibilité grâce à leur capacité d'utilisation dans différentes formes de vecteurs énergétiques. La thèse sera divisée en trois objectifs principaux, i/ L'estimation des coûts des terres en tenant compte de la qualité de la terre (pédologie) et de la concurrence entre usages des terres (à des fins alimentaires, mais aussi forêts et terres artificialisées) et des coûts de production de biomasse. Dans cette partie nous allons effectuer une recherche documentaire afin de constituer une base de données, et faire appel à des spécialistes du domaine dans différentes zones géographiques qui vise une vue d'ensemble la plus large possible. ii/ L'estimation du rendement des cultures de biomasse lignocellulosique en tenant compte des facteurs locaux. D'abord, nous allons quantifier et cartographier l'occupation du sol en termes de biomasse lignocellulosique en se basant sur des méthodes de la télédétection (méthode de différence normalisée de l'indice de végétation (NDVI)) et sur des images satellitaires à haute résolution spatio-temporelle (MODIS, SPOT6, SPOT7). Ensuite, nous allons estimer le rendement des culture lignocellulosique à partir des observations à l'échelle globale.

This thesis aims to answer a key question regarding global bioenergy production by improving estimates of the location of biomass production for energy purposes on a global scale by 2050/2100. The work will focus on dedicated energy crops such as woody or herbaceous bioenergy crops (lignocellulosic biomass). In fact, climate change and the depletion of resources make it necessary to transition from fossil fuels to renewable energies. Thus, the production of energy from biomass is a promising alternative to fossil fuels, especially since biomass resources are available in most regions of the word and offer great flexibility due to their ability to be used in different forms of energy carriers. The thesis will be divided into three main objectives, i/ Estimation of land costs taking into account the quality of the land (pedology) and the competition between land uses (for food purposes, but also forest and artificial land) and the costs of biomass production. In this section we will conduct a literature search to build a database, and call upon specialists in the field in different geographical areas to provide the broadest possible overview. ii/ Estimation of lignocellulosic biomass crop yields taking into account local factors. First, we will quantify and map the land cover in terms of lignocellulosic biomass based on remote sensing methods (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) method) and on high spatial and temporal resolution satellite images (MODIS, SPOT6, SPOT7). Then, we will estimate the yield of lignocellulosic crops from global scale observations. iii/ Production of regional supply curves and analysis of tradeoffs between climate regulation and biodiversity.