Au milieu de la prairie du Minnesota se trouve Madelia, une ville d'un peu plus de 2300 habitants, qui est entourée de tous côtés par des kilomètres et demi de sol brun, labourée en rangées bien rangées. Si vous y voliez en avion, Madelia ressemblerait à un bouton cousu au milieu d'une courtepointe, chaque ferme étant divisée en champs en forme de carrés et de cercles, bordés de routes en gravier jaune pâle et de minces bandes d'herbe verte qui poussent le long des ruisseaux et des fossés de drainage.
Lorsque les habitants d’une ville comme Madelia envisagent l’avenir de l’énergie, les solutions qu’ils proposent sont sans surprise centrées sur la terre et ses possibilités de croissance. Dans Madelia, toutefois, ces solutions sont un peu différentes de ce à quoi vous pourriez vous attendre. Lorsque les Madéliens imaginent l’avenir de l’énergie, ils ne voient pas les Prairies parsemées de grandes raffineries d’éthanol, où le maïs cultivé par des centaines d’agriculteurs est transformé en carburant qui sera vendu partout aux États-Unis. Au lieu de cela, ils pensent à quelque chose de beaucoup plus local. Madelia est une petite ville qui envisage de produire du carburant fabriqué à partir de matériaux locaux et destiné aux marchés locaux. Des herbes indigènes qui poussent facilement dans le sol des Prairies aux restes de bec et aux morceaux d’une usine de mise en conserve du poulet à proximité, tout ce qui peut pousser dans un rayon de 25 milles de la ville est un jeu équitable.
Pourquoi une ville généralement conservatrice, peuplée d'un grand nombre de familles d'agriculteurs généralement averses au risque, voudrait-elle consacrer une quantité décente de temps et d'argent à la pointe des énergies alternatives? Lorsque je me suis rendu à Madelia, je me suis précipité dans la raison avant même d’atteindre la ville elle-même. Mon moment d'illumination s'est passé à quelques kilomètres des limites de la ville, sur le toit noir étroit de l'autoroute 60, lorsque j'ai failli conduire ma voiture dans un fossé.
Le vent avait commencé la journée pleine de rafales et il était devenu furieux l'après-midi, tandis que les champs ouverts et vides qui bordaient la route ne permettaient pas de ralentir le vent. Cela seul n'aurait pas été un gros problème. J'ai grandi au Kansas et je sais comment diriger une voiture lors d'une tempête de vent. Le problème était ce que je pouvais voir devant moi - ou plutôt ce que je ne pouvais pas voir. Sorti de nulle part, un nuage gris se leva pour planer au-dessus de la route, avalant des semi-remorques et les digérant dans des feux arrière désincarnés. J'ai à peine eu le temps de réaliser que je ne regardais pas le brouillard avant de plonger dans le vif.
Le soleil a disparu. Le gravier cogne contre les vitres de la voiture. Je ne pouvais voir rien qui ne soit allumé artificiellement. Pris de panique, j'ai allumé mes lampes frontales juste au moment où je quittais la brume graveleuse pour retrouver une journée de printemps normale et venteuse. Le «nuage» était fait de terre et à un kilomètre de la route, un autre ruban gris s’étendait à l’horizon. J'ai traversé trois ou quatre de ces nuages de poussière avant d'atteindre la sortie pour Madelia.
Même en ville, la poussière n'était pas facilement vaincue. Je garai ma voiture au centre-ville, sous la proue d'un auvent de cinéma, et sortis dans un air tellement texturé que l'on pouvait presque le ronger. Des taches de poussière collées dans mon écran solaire. Quand j'ai ouvert la bouche, le sable est entré.
J'avais voyagé à Madelia pour rencontrer Linda Meschke, la femme qui était devenue la force motrice du modèle Madelia, et j'avais laissé ma maison vêtue pour l'occasion, vêtue des vêtements d'affaires décontractés d'un jeune reporter. Ces nuages de poussière m'ont renversé un piquet. Au moment où je marchais deux pâtés de maisons dans le centre-ville de Madelia, ma peau devenait rose et mes cheveux étaient un tourbillon rouge et venteux collé en place sous une couche de crasse. Meschke ne semblait pas se préoccuper de mon état de santé. Au lieu de cela, elle hocha lentement la tête et dit: "Il fait un peu de vent ici aujourd'hui."
À ce moment-là, je ne comprenais toujours pas ce que j'avais vu. Je savais que les nuages de poussière comme celui-ci étaient liés à l'érosion des sols, mais ce n'est qu'après avoir parlé à Meschke que j'ai été en mesure de relier les points entre la poussière dans mes cheveux et les objectifs du modèle Madelia.
J'ai découvert très tôt dans mes recherches que les gens avaient tendance à décrire le cerveau d'abord de Meschke. «Elle connaît vraiment ses affaires», me disaient-ils. "C'est une femme très très intelligente." Elles semblaient la craindre un peu et l'intimider un peu, comme si elle était une force de la nature - le contraire d'une tornade, elle a soufflé dans la ville en laissant tout plus ordonné qu'elles. c'était avant. D'après les récits de seconde main, je m'attendais à rencontrer une grande dame Delta Burke cuivrée. Au lieu de cela, Meschke s’est avéré avoir le comportement discret et tentant du bon vieil agriculteur qu’elle était depuis 25 ans. Elle était lourde de cheveux courts et bruns, et sa chemise boutonnée à imprimé tropical était la chose la plus forte d'elle, mais elle savait vraiment comment faire le travail - quel que soit le travail en question. Ancienne inspecteur de l'agriculture du comté, elle s'est intéressée aux problèmes de la qualité de l'eau en milieu rural en 1988. En une décennie, elle avait complètement revu la façon dont les comtés de Madelia effectuaient le travail de protection de l'eau. Pre-Meschke, les programmes d’eau du comté étaient tous très distincts les uns des autres, même s’ils partageaient le même bassin hydrographique. Elle a lancé un programme qui traitait le système Blue Earth River - l'un des cours d'eau les plus sales du Minnesota - comme une seule et même unité, permettant aux idées et à l'argent de franchir les frontières du comté. L’approche globale a entraîné une réduction de 9% de la pollution d’ici 2001.
La voix de Meschke continua de cadrer, mais ses mains étaient agitées, s'agitant avec elles-mêmes, dessinant de petits cercles sur son bloc-notes. Elle a abordé les petits détails délibérés qui ont permis d'accomplir des projets de travaux publics - les trucs ennuyeux pour lesquels la bureaucratie a été inventée. Pourtant, elle a parlé dans le langage d'un voyou, à propos de jeter les vieilles méthodes et de prendre des risques pour de nouvelles idées. C’est cette partie de la personnalité de Meschke qui l’a amenée à considérer l’énergie locale à petite échelle comme une solution, à la fois aux problèmes de qualité de l’eau qu’elle combattait depuis des décennies et à la menace d’érosion des sols, qui avait créé les tempêtes de poussière malmené mon voyage à Madelia. Meschke pensait que l'énergie locale pourrait résoudre ces deux problèmes, car elle pourrait donner aux agriculteurs la possibilité d'être payés pour cultiver autre chose que du maïs.
Ne vous y méprenez pas, le modèle Madelia concerne les biocarburants, mais pas l’éthanol. Meschke m'a dit que cette partie du pays a besoin de moins de maïs, pas plus. À l'heure actuelle, le maïs et, dans une moindre mesure, le soja sont pratiquement les seules cultures. Le maïs occupe plus de 45 pour cent de toutes les terres agricoles disponibles dans le sud du Minnesota, ainsi que dans certaines régions du Nebraska, de l'Indiana et de l'Illinois, et pratiquement chaque centimètre carré de l'Iowa. Dans ces mêmes régions, selon les comtés, le soja représente entre 15% et plus de 45% des terres agricoles.
De l'extérieur, ce système peut sembler un peu illogique, mais c'est simplement de la spécialisation. Ce n'est pas différent d'une usine ne fabriquant que des chaussures au lieu d'une armoire remplie de vêtements différents. Il est plus facile de devenir un expert sur deux cultures plutôt que sur 20 et vous pouvez en cultiver davantage avec un investissement initial moins important. En outre, le maïs et le soja sont rentables. Il existe une forte demande industrielle pour ces plantes que le brocoli ne peut égaler. Lorsque la demande baisse, il existe également de nombreuses subventions pour garantir que les agriculteurs paient au moins un certain prix pour leurs cultures, l'argent du gouvernement prenant la relève du marché.
L'inconvénient est que ces deux cultures, et en particulier le maïs, ne sont pas aussi bénéfiques pour la qualité des sols et de l'eau que pour les comptes bancaires des agriculteurs. Le maïs est une plante gourmande qui nécessite une attention surprenante pour se développer. Principalement, le maïs a besoin d’engrais en grande quantité. En 2007, les producteurs de maïs américains ont utilisé plus de 5 millions de tonnes d'engrais azoté. Pourtant, même si le maïs a peut-être un grand appétit pour la nourriture végétale, il est aussi efficace en matière de «manger» qu'un bambin avec un bol de spaghettis. Vous savez que l'enfant finira par porter autant de nourriture qu'il le mangera et qu'un champ de maïs n'utilisera souvent que la moitié de l'engrais qu'il nourrit. Le reste reste sur le sol jusqu'à ce qu'il soit emporté dans le ruisseau le plus proche par la pluie ou l'irrigation.
Le maïs pousse en petites rangées bien rangées - avec de petits systèmes racinaires bien rangés dessous. À la fin du mois de mai, un champ de maïs est toujours une mer de terre, tachetée de pousses vertes pas beaucoup plus grosse que votre bouquet de basilic moyen. Lorsque le vent commence à souffler, cette couche arable n'a aucune chance. Depuis l'aube de la culture du maïs au XIXe siècle, environ huit pouces verticaux de l'Iowa ont disparu. Pour les personnes qui gagnent leur vie dans ce qu’elles peuvent cultiver dans la terre arable, c’est vraiment très grave. Le danger professionnel à long terme pour les agriculteurs du Midwest n’est pas plus clair que lorsque l’on prélève des particules de terre végétale de valeur sur la peau, les cheveux et les dents. Les tempêtes de poussière que j'avais traversées en me rendant à Madelia étaient un produit de la culture du maïs. Ma voiture était plongée dans l'avenir perdu de l'agriculture américaine.
Meschke pensait avoir trouvé la clé pour sauver les terres agricoles des Prairies américaines: les troisièmes récoltes. C'était son terme pour, essentiellement, tout ce qui n'est pas du maïs ou du soja. Il y avait un crédit supplémentaire si c'est indigène et vivace. Son idée n'était pas unique. Certains agriculteurs utilisent déjà un système de troisième culture en faisant tourner les champs en commençant par le maïs, le soja en deuxième lieu, puis la luzerne ou le foin en troisième, ce qui contribue à maintenir le sol en santé et à réduire le besoin en engrais. Meschke voulait pourtant aller plus loin. Tout d'abord, elle a préconisé la plantation d'une plus grande variété de cultures tierces. Lorsque beaucoup de plantes différentes sont cultivées dans une région, cela devient moins un Club Med pour des parasites spécifiques à une espèce, ce qui signifie un besoin moindre pour les agriculteurs d'acheter des pesticides coûteux. Meschke souhaitait également que les agriculteurs mettent des cultures tierces sur certaines terres à temps plein, et pas uniquement selon un calendrier de rotation. Les terres fortement carencées en nutriments, en pente ou recouvertes de beaucoup de terre arable, ainsi que les terres bordant des ruisseaux et des fossés de drainage pourraient toutes bénéficier des systèmes de racines denses des plantes vivaces, qui retiennent l'eau et le sol.
Le problème pour Meschke était de savoir comment rendre les cultures tierces suffisamment rentables pour que les agriculteurs souhaitent réellement les cultiver. Les plantes vivaces originaires de la prairie du Minnesota - la plupart du temps, diverses espèces de hautes herbes - sont relativement peu coûteuses à cultiver et respectueuses de l'environnement, car elles ne nécessitent pas beaucoup d'engrais ou d'irrigation, mais elles ne valent pas beaucoup non plus. C’est là que l’intérêt de Meschke pour la qualité de l’eau et la santé des sols s’intègre dans son intérêt pour l’énergie locale. Il n’ya pas vraiment d’argent à gagner dans la troisième culture en croissance pour protéger la couche arable ou pour nettoyer un cours d’eau pollué. Dans le même temps, la production à grande échelle de biocarburants, qui signifie actuellement l’éthanol de maïs, ne fait qu’ajouter à ces problèmes écologiques. Vous pouvez faire pousser des herbes indigènes et les transformer en carburant. La technologie existe déjà. En fait, il y a plusieurs façons de faire le travail. Le problème est qu’à ce jour, personne n’a été en mesure de rendre financièrement l’une de ces méthodes financièrement viable - ce type de système qui permettrait aux grandes entreprises du Midwest de produire des barils et des barils de carburant destinés à l’ensemble du pays. Pour la plupart des gens, cela signifie que les biocarburants sans maïs ne sont tout simplement pas encore prêts pour le monde réel. Linda Meschke, d’autre part, a examiné le même problème et a demandé: «Pourquoi les gens de Madelia devraient-ils s’inquiéter de savoir si la Floride a assez d’énergie?
Une petite raffinerie qui pourrait payer les agriculteurs pour les troisièmes récoltes, créer des emplois pour les non-agriculteurs et produire suffisamment de carburant pour vendre dans cette petite région du Minnesota ferait l'affaire, pensait Meschke. Surtout si les prix de l'essence ont continué à augmenter. Si ce n'était pas viable, dit-elle, vous pourriez aller encore plus petit. Même la possibilité de produire du carburant pour leur propre usage - une chance d'économiser de l'argent plutôt que de le gagner - pourrait suffire à obtenir au moins quelques agriculteurs de plus qui cultivent des troisièmes cultures. Meschke soutient l'énergie locale parce que le biocarburant d'herbe des prairies semble fonctionner et parce qu'actuellement, il offre les meilleures opportunités pour mettre en œuvre le modèle Madelia.
Pourtant, ce n'est pas sans risque. Les fermes qui entourent Madelia sont vastes et axées sur les produits de base, ce n’est pas une maison pour les choux de boutique. Cela ne veut pas dire que ce sont des monolithes d'entreprise. Ces fermes appartiennent à des familles et à des familles qui vivent dans la région depuis des générations. Bien sûr, ils pourraient ne cultiver que du maïs. Au fil des décennies, ils ont peut-être absorbé des superficies qui abritaient jadis une mosaïque plus peuplée de petites exploitations agricoles, mais l'agriculture reste une entreprise familiale et une entreprise familiale qui craint très le risque. Meschke m'a dit qu'il faudrait trois ou quatre ans pour qu'une troisième récolte, comme l'herbe des prairies, soit établie et prête pour sa première récolte. Si le marché de l'herbe ne se matérialisait pas, les agriculteurs se retrouveraient avec un très beau champ et une grosse dette.
D'un autre côté, si le modèle Madelia réussissait au-delà des rêves les plus fous - si Madelia et la région qui l'entourait devenaient autosuffisants en carburant - cela changerait radicalement la vie des personnes qui vivaient ici. Le succès changerait l'agriculture locale. Il y aurait une pression économique pour commencer à cultiver de nouvelles cultures ayant des besoins et des cycles de croissance différents. Le succès changerait la vie à Madelia. Il y aurait de nouveaux emplois, de nouvelles entreprises et davantage de choix de consommation. Madelia serait également une ville plus animée, avec de nouveaux résidents qui pourraient être un peu mieux lotis. Le changement, comme les pâtés en croûte, arrive. La manière dont les choses se sont passées ici dépendrait beaucoup de la participation des Madéliens moyens à l’avenir de leur communauté. Leur silence sur le sujet est assourdissant.
Meschke m'a dit que tous les quatrièmes vendredis à 15 heures, la ville organisait une réunion publique dans le but de réunir les planificateurs de Madelia Model et le public. C'est un plan noble et surtout théorique. Les réunions ont lieu, mais pas plus d’une douzaine de personnes ne se présentent jamais.
Au cours de notre entretien, Meschke a parlé avec apathie de la faible implication civique. Cela ne l'a pas surprise. Cela ne l'inquiétait pas. J'ai eu l'impression que si elle n'était pas la force motrice derrière le modèle Madelia et donc intrinsèquement intéressée, Meschke risquait également de sauter les réunions. Malgré toute sa confiance en elle, elle ne se faisait aucune illusion sur la croissance de la base. La plupart des gens, a-t-elle dit, étaient simplement occupés par leur vie quotidienne. Ils s'y intéresseraient, mais seulement lorsque le modèle Madelia leur donnerait enfin quelque chose de concret qui l'intéresserait. «Pour l'instant, qu'avons-nous à offrir?», A-t-elle déclaré.
Je pouvais voir son point. Les agriculteurs que je connaissais ont rarement bien répondu à peut-être / éventuellement / un jour. Soit vous faites quelque chose et donnez-nous l'argumentaire de vente quand c'est prêt, soit vous ne faites rien, et vous vous taisez pour ça. (Yoda aurait fait un excellent agriculteur.) "Nous avons engagé la chorale", a déclaré Meschke. "Et nous avons une assemblée provisoire qui regarde pour voir ce qui se passe ensuite."
L'automne dernier, les Madéliens ont enfin pu voir de l'action. Ironiquement, leur premier aperçu de l'avenir ressemblait énormément au passé. Des chercheurs de l'Université du Minnesota ont conduit une camionnette de Saint-Paul à la campagne autour de Madelia. Derrière, sur une remorque pas plus grosse qu'une petite caravane, ils ont remorqué un système capable de transformer en carburant n'importe quel type de matériel végétal ou animal. La technologie était nouvelle, mais le concept derrière elle était plus que centenaire.
À partir du XIXe siècle, les batteuses se déplaçaient de ferme en ferme au moment des récoltes. Un système mécanique pour séparer le grain de sa tige coûtait trop cher à sélectionner pour vous-même dans le catalogue Sears. La batteuse était donc une entreprise portable. Peut-être un gars a-t-il possédé et utilisé les machines comme son travail, ou plusieurs agriculteurs sont-ils allés ensemble avec un équipement partagé par tous. Quoi qu'il en soit, les agriculteurs ont payé pour que leurs cultures brutes soient transformées en quelque chose de plus précieux. Les chercheurs de l'Université du Minnesota qui souhaitent apporter un système de biocarburant portable à Madelia espèrent pouvoir répéter cette histoire. Leur technologie, appelée «pyrolyse à micro-ondes», devrait être la première tentative de Madelia pour produire de l’énergie locale.
Le système est à la fois simple et délicieusement astucieux. La pyrolyse consiste à décomposer les plantes et d’autres matières en une forme mieux adaptée à l’énergie commerciale utilisable. Des herbes, des tiges, du fumier - toute sorte de matière organique - y pénètrent. Ces matières sont chauffées à près de 300 degrés Celsius dans un environnement sans oxygène, libérant ainsi une multitude de gaz volatils. Condensez le gaz et vous obtenez un carburant liquide. Il existe plusieurs façons de chauffer la biomasse, mais le système de l'université est spécial car il repose sur des micro-ondes, des versions plus puissantes de la même technologie que celle utilisée pour cuire du pop-corn et des restes de pizza.
C'est une méthode pratique, car c'est une technologie déjà éprouvée, facile à utiliser et peu coûteuse à construire. Les micro-ondes simplifient également l'ensemble du processus de production de biocarburants. Habituellement, avant de pouvoir transformer une biomasse en combustible, il est nécessaire de la broyer en minuscules particules pour pouvoir chauffer chaque bit de manière uniforme, mais les micro-ondes chauffent parfaitement le centre d'un objet solide.
De plus, vous économiserez de l’argent en frais d’expédition. Déplacer la biomasse n'est pas très efficace. Les matières organiques sont généralement volumineuses et peu denses en énergie. Transporter une tonne de graminées des Prairies consomme autant d'énergie et coûte autant d'argent que transporter une tonne de pétrole, mais vous obtenez plus d'énergie à partir du pétrole. En utilisant des micro-ondes - une technologie de chauffage légère et pouvant être réduite à la taille d’une petite caravane de camping-car - l’Université du Minnesota a trouvé un moyen de rendre la pyrolyse portable et de ramener l’usine à combustible à la ferme. Là, chaque agriculteur peut charger la pyrolyse et fabriquer différents produits sur le site. Les tests de traitement par lots en laboratoire ont pris aussi peu que quinze minutes.
Ce que les agriculteurs sortent est utile. Le carburant est le produit principal de la pyrolyse par micro-ondes. Le système de l'université produit suffisamment de gaz combustible qui, une fois démarré, peut s'auto-alimenter. En général, vous produisez un liquide appelé biogaz. Il est utilisable tel quel, tout juste sorti du robinet, mais pour de meilleurs résultats, un nettoyage est nécessaire. Tout moteur fonctionnera au biogaz frais, mais avec le temps, le carburant acide le déchirerait. Les chercheurs universitaires travaillent toujours sur des méthodes permettant de rendre le biogaz compatible avec les voitures, mais entre-temps, le matériau peut être utilisé à la place du mazout domestique ou vendu en remplacement du pétrole industriel.
Lors de l'essai d'automne de la pyrolyse à micro-ondes, les chercheurs de l'Université du Michigan ont découvert quelques problèmes avec le générateur alimenté au gaz de synthèse, mais ils vont retourner à Madelia cet été pour tester à nouveau le système avec un nouveau générateur.
Le biogaz n'est pas le seul produit important à sortir du système. Si vous revenez au début de la chaîne de production, vous obtiendrez un autre produit: un produit qui peut réduire la quantité de CO2 dans l'atmosphère et pourrait également stimuler la croissance des plantes. Lorsque la biomasse est chauffée par des micro-ondes, les pièces qui ne se transforment pas en carburant se transforment en quelque chose qui ressemble au charbon de bois. Appelé biochar, c'est un peu différent des briquettes de barbecue classiques, grâce à l'environnement sans oxygène où se produit la pyrolyse.
Biochar fonctionne comme une prison à sécurité maximale pour le carbone. Le charbon de bois peut également piéger le carbone, mais de manière moins efficace. Le charbon de bois est composé chimiquement de carbone associé à de nombreuses molécules d'oxygène, mais il s'agit principalement de cendres et la plus grande partie de son carbone a été perdue lors de sa combustion. Comme les filles de la sororité dans un film slasher, l'oxygène est facilement capté par les bactéries, ce qui accélère le processus de décomposition, brise les liaisons chimiques et laisse le carbone qui reste à dériver dans l'atmosphère.
Soustrayez l'oxygène, cependant, et les molécules de carbone deviennent difficiles; ils forment des structures en anneau qui ne se brisent pas facilement et sont plus résistants aux attaques microbiennes. Des recherches en laboratoire suggèrent que ces liens ont le potentiel de se maintenir pendant des centaines, voire des centaines de milliers d'années. Cela signifie moins de carbone dans l'atmosphère. C'est également une bonne nouvelle pour quiconque souhaite une production de biocarburants neutre en carbone ou même négative en carbone. Bien sûr, cela se trouve dans une éprouvette - peu d'études sur le biocharbon sont réalisées dans le domaine (littéral), et les recherches dans le monde réel n'ont pas été menées depuis très longtemps.
C'est pourquoi, malgré de nombreux doigts croisés, nous ne savons pas encore si le biochar sera un engrais aussi efficace que le piège à carbone. La question clé - «Un sol infusé de biocharbon entraîne-t-il plus de cultures et une meilleure fertilité du sol?» - est encore grande ouverte. Pourtant, certaines données tentantes proviennent de ces tests de laboratoire. Il semble qu'en mettant la vie microbienne au ralenti, le biochar fonctionne également pour piéger l'azote dans le sol. Cela signifie non seulement moins d'oxyde nitreux - un autre gaz à effet de serre - dans l'atmosphère, mais aussi moins d'engrais azoté appliqué au sol et moins d'excès d'azote lessivé dans l'approvisionnement en eau.
C’est le modèle Madelia en résumé: donnez aux agriculteurs une raison de cultiver des plantes qui sont meilleures pour la terre et l’alimentation en eau que le maïs, puis récoltez-en les fruits. Les herbes des Prairies, le carburant, les engrais et le développement économique. Ce n'est pas assez de carburant et d'engrais pour approvisionner tout le pays ou même tout l'État, mais ce n'est pas grave. Il n'a pas à faire ça. L'objectif principal est d'empêcher une partie plus importante de la couche arable locale de s'envoler, pas de créer un mini-empire de production de bio-huile. Le modèle Madelia doit uniquement fonctionner à l'échelle locale.
Extrait de Avant que les lumières ne s'éteignent: surmonter la crise de l'énergie avant qu'elle ne nous conquière, publié en avril 2012 par John Wiley & Sons, Inc. Maggie Koerth-Baker est l'éditeur scientifique de boingboing.net.
