LE MARC DE CAFE, CET OR NOIR

Publié le 6 septembre 2018 

Nous connaissons tous dans notre entourage, un fervent amateur de café (qahweh en arabe signifiant « revigorant »). Boisson subtile, raffiné, complet et équilibré pour certains, acre, amer et astringent pour d’autres, chacun a sa propre opinion à ce sujet et au niveau des variétés, il y en a pour tous les goûts, de l’Espresso au Cappuccino en passant par le Latte et le Macchiato. Toute une gamme de boisson en partant d’un seul type d’arbuste, le caféier. Mais depuis quand le café est -il consommé et comment ?

Du fruit à la torréfaction

Apparu vraisemblablement au Yémen autour du XVième siècle et originaire d’Ethiopie, ce serait, selon la légende, l’observation qu’un berger fit après la consommation de baies rougeâtre d’un arbuste, que ses chèvres devinrent vives et dynamiques.  Le berger décida donc d’aller parler des effets produits par ces fruits rouge aux prêtres du couvent voisin. Ses derniers décidèrent par la suite d’en préparer une infusion à base des fruits de l’arbuste leur permettant de rester éveillés durant de longues nuits de prières. La consommation de cette boisson rentre alors dans les habitudes des prêtres comme simple décoction. La légende raconte qu’un jour, alors que l’un des hommes d’église se prépara, comme à son habitude, cette infusion en laissant sécher une branche de l’arbuste, l’homme de foie oublia un instant cette branche la laissant carboniser involontairement et s’en alla un instant. De retour, l’homme prépara sa boisson, mais cette fois-ci, avec des fruits grillés et fit le constat que son breuvage était encore meilleur que ceux préparés jusqu’alors. C’est le début de la torréfaction…

Baies rouges de caféiers arrivées à maturité. Le grain de café se trouve au centre de chaque baie

Cette boisson apparue en France, à Marseille dès 1644, à une place de premier ordre dans l’économie nationale puisqu’aujourd’hui, c’est le second produit le plus importé derrière le pétrole et le premier marché alimentaire. Ce produit fait vivre plus de 25 millions de personnes dans le monde dont les premiers pays producteurs sont le Brésil, la Colombie, l’Indonésie, le Mexique, la Côte d’Ivoire et le Kenya. Pays se situant entre les tropiques du Cancer et du Capricorne soit, proche de l’équateur afin d’en tirer les meilleures conditions de développement, variant entre 13 et 26 degrés Celsius [1], de production soit, dans un climat subtropical, quasi-tempérée et géographiquement, sa production se limite aux 30° Sud – 25°Nord du globe.

Une offre qui ne suit pas la demande

En termes de quantité, dans l’univers du café, l’unité de référence est le sac de 60kg de café vert. En juillet 2017, l’Organisation International du Café publiait un rapport sur la production mondiale de café atteignant 154 millions de sacs ce qui représente plus de 9,2 milliards de kilos de café produit dans le monde, soit 292kg de café toutes les secondes. Quantité comprenant 97 millions de sacs d’Arabica et 57 millions de sacs de Robusta. Cette production se fait uniquement dans les pays du sud alors que les étapes de transformation et de commercialisation se font majoritairement dans les pays du nord. Malgré une surproduction de café, cette dernière ne sera pas suffisante pour combler la demande de consommation du breuvage.

Production de café en milliers de tonnes -FAO-

Il faut savoir que le café est la seconde boisson la plus consommées dans le monde après l’eau et devant le thé. Sur la planète, deux habitants sur trois en consomment, ce qui équivaut à plus de 2,5 milliards de personnes. En effet, selon l’OIC [2], en 2017, notre consommation annuelle mondiale de café s’élevait à 9,4 milliards de kilos, soit 300 kg de café consommé toutes les secondes. En ce qui concerne la production annuelle de café, et cela, pour la troisième année de suite, est inférieur à la consommation mondiale et oblige à puiser dans les réserves qui s’élèvent à 14 semaines de consommation mondiale. Il devrait manquer 1,2 millions de sacs soit 72 millions de kilos de café.

Ce marché fait vivre 125 millions de personnes dans le monde dont près de 25 millions de petits producteurs dans plus de 50 pays en voie de développement.

Equilibre mondial de l’offre et la demande de café (en millier de sacs de 60kg) selon l’OIC

Le « p’tit noir », un simple produit à consommer ou un élément écosystémique ?

Normalement, la culture du café s’effectue dans un environnement particulier, en forêt, sous l’ombre des arbres, dans une zone riche en biodiversité favorisant des relations complexe entretenue par différents composants des agrosystèmes de caféier. Afin de combler la demande mondiale de café, la production a dû s’intensifier en ouvrant de nouveaux territoires de production souvent initié par la déforestation. Ces zones déboisées de cultures intensives annoncent une perte de 35% des espèces de vertébrés menacés avec, en complément, de fortes émissions de CO² selon l’institut des écosystèmes terrestres de l’école polytechnique fédérale de Zurich. D’ici 2050, en raison du réchauffement climatique, les zones de cultures d’arabica vont nettement diminuer selon une étude de l‘ EPFZ qui se sont eux même basé sur les scénarios du GIEC comparé au robusta qui, comme son nom l’indique, est beaucoup plus robuste et ne nécessitera pas de déforestation supplémentaire.

Selon le centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement, un système de production diversifié aura de faible rendement de café avec des maladies et des ravageurs alors qu’un système intensif de monoculture sera associé à des ravageurs et maladies susceptible d’altérer les rendements. Une diversification en zone de production permet d’augmenter les services écosystémiques en incorporant par exemple des arbres d’ombrages favorisant le développement des baies de café en améliorant le microclimat et la fertilité du sol [3]. De plus, une diversification des systèmes de cultures permettrait d’augmenter le nombre de services écosystémiques rendus tout en compensant les maladies et ravageurs afin d’améliorer le revenu des producteurs. Le tout est de s’assurer d’un bon équilibre entre la production diversifiée de café économiquement rentable et les services écosystémiques engendrés grâce à cette diversification.

Service permettant également de réduire la prolifération du scolyte des baies de caféier, redoutable ennemi ravageant les productions de café. Cette invasion de coléoptère risquant de se répandre davantage sur les plantations et réduire les récoltes, serait due au réchauffement climatique. La polyculture en production favorise l’apport de grands arbres, qui feront de l’ombre aux caféiers et, qui accueilleront des oiseaux friands de scolytes comme la paruline jaune ou à calotte rousse. Il a été démontré que les oiseaux insectivores pouvaient réduire les populations de scolytes de 50%

En Haïti par exemple, il y a 3 ans, leur récolte représentait 7 à 8 conteneurs composé de 250 sacs de café vert de 60 kilos. Ils ont vu baisser leur récolte d’année en année pour atteindre la faible récolte de 2 conteneurs il y a un an selon la plateforme nationale des producteurs de café d’Haïti. Cette baisse de production est, en grande majorité due aux changements climatiques, à la rouille qui est une moisissure et aux scolytes qui peuvent ravager en moyenne 40% des cerises de café d’une production causant des pertes de près de 15%.

{À gauche] Feuille de caféier affectée par la rouille orangée, un champignon causant de fortes défoliations {à droite] une baie de café perforée par un scolyte.

Un bilan d’émissions corsé !

En 2013, une étude (Carbon Footprint Across the Coffee Supply Chain) fut menée pour chiffrer l’impact de GES d’un kilo de café produit au Costa Rica et consommé en Europe sous forme de café en filtre. Un résultat de plus de 4,9 kg d’équivalent CO² par kilo de café vert soit, l’état avant la torréfaction. Résultat incluant 1,9kg en production et transport et 3,5kg en Europe pour la torréfaction, la distribution et la consommation.

Selon l’Öko-Institut, la culture du café représente l’impact le plus important en termes de GES, près de 55% des émissions totales de CO² [4]. En 2006, The International Journal of Life Cycle Assessment, publia une étude « Environmental Profile of Brazilian Green Coffee » réalisée sur une cinquantaine de plantations au Brésil afin d’en mesurer la consommation liée à la culture du café et plus précisément, l’impact écologique d’une tonne de café vert [5]. Il en était ressorti qu’une utilisation d’énergie de plus de 10 670 mégajoule, plus que l’objectif de consommation annuelle d’énergie pour un bâtiment basse consommation (en France pour 100m², 50kw/h/an/m²), l’utilisation de 11 437 litres d’eau soit, l’équivalent en besoin pour la production d’un seul jean, 10 kilos de pesticides, 622 kilo d’amendement et 911 kilo d’engrais ont été nécessaire à la production d’une tonne de café vert soit, un café qui n’a pas encore été torréfié.

A cela s’ajoute le second facteur contribuant à l’effet de serre, l’étape qui suit la torréfaction, la mouture et même la consommation, le marc de café, matières restantes de la mouture, suite à la préparation du café. En effet, le marc de café est, soit brûlé, soit laissé sur place à pourrir au fil du temps, ce qui dégage énormément de méthane, qui est vingt-cinq fois plus puissant que le gaz carbonique en PRG. Mais le méthane n’est pas un déchet et cela, les personnes se chauffant au gaz pourront le confirmer lors de leurs factures de gaz.

Emissions annuelles de GES de 2 tasses de café par jour – étude de BCO² Ingénierie habilité par l’ADEME

Empreint hydrique d’une tasse de café – étude de BCO² Ingénierie habilité par l’ADEME

Le marc de café ! Simple déchet ou véritable chaîne de valeur en cascade ?

Chaque année, notre consommation de café augmente principalement dû à nos modes de vie et de consommation. Un système qui nous incite à produire toujours plus de déchets. Torréfié, moulu, consommer puis jeter ou brûler ! Un modèle simpliste, consumériste qui ne demande qu’à évoluer.

En effet, selon l’IIC, chaque kilo de café torréfié génère environ 1,2 kilo de déchets, de marc de café qui est la matière résiduelle de l’infusion du café [6]. Il contient du magnésium, du potassium, du phosphore et de l’azote. Donc pour 9,2 milliards de kilos de café produit chaque année, nous produisons en réalité 11,4 millions de tonnes de marc de café par an. Heureusement, le marc de café n’est plus un déchet, nous savons quoi en faire.

Il faut savoir qu’en consommant une tasse café dès le matin, nous consommons en réalité seulement 0,2% de toute la biomasse du processus du café. De plus, à la fin de la chaîne de production, le marc est soit jeté, soit brûlé dégageant de grande quantité de dioxyde de carbone et de méthane. Ce déchet ne peut pas être utilisé dans sa forme pure en compost, car tout seul, il peut être très toxique pour la culture.  Il faudra donc le couper avec d’autres substances pour faire un bon compost. Différentes applications issues de ce déchet sont envisageables aujourd’hui et notamment la solution la plus simple, car accessible à tous et facile à mettre en œuvre, le champi-compost. Différentes variétés peuvent y pousser, champignons de Paris, pleurotte, maitaké, shiitaké ou autres. De plus, certains champignons vont aller jusqu’à pousser trois fois plus vite.

Sur le marché, le compost de champignons coûte assez cher. Cela peut aller jusqu’à être des copeaux de chêne pasteurisés donc on utilise un bois noble à laquelle s’ajoute la pasteurisation qui coûte cher également. Le marc de café lui, est naturellement pasteurisé et deux fois en plus ! À la sortie du percolateur et à la torréfaction du café.

Et bien sûr, pour être complétement ancré dans une démarche d’économie circulaire, ce déchet va encore plus loin. Une fois passé l’étape de culture de champignons mélangés au marc de café, ces derniers développent un réseau racinaire appelé le « mycélium » qui va avoir comme bénéfice de filtrer les toxines présentes. Ce procédé rendra le marc de café consommable pour le bétail et les animaux domestiques, car une fois les toxines du marc de café ingérées par le mycélium de champignons, là, le marc devient le fourrage le plus compétitif du marché. Une fois les toxines absorbées par les champignons, la matière devient riche en lysine qui est un acide aminé dont on a beaucoup de mal à se procurer en agriculture. Et tout cela dû aux modifications chimiques apportées par les champignons se nourrissant des toxines du marc de café.

On utilise les déchets de café également pour le mélanger au textile à l’ordre de quatre ou cinq microns. Du polyester mélangé à des résidus de marc de café permet d’aspirer les odeurs ce qui a intéressé plusieurs entreprises comme Patagonia ou Timberland.

Veste « Cycling Falmouth 61407 » contenant 42 grammes de marc de café, soit 16% du poids de la veste

Veste « Cycling Falmouth 61407 » contenant 42 grammes de marc de café, soit 16% du poids de la veste

Royal déchet !

Au-delà de l’aspect de culture et de production par les champignons et le textile, ce résidu offre également la possibilité d’augmenter drastiquement le potentiel des sites de méthanisation. En effet, le marc de café mélangé aux graisses habituelles insérées dans les méthaniseurs, augmente significativement l’apport calorifique par le dégagement de méthane en surplus des résidus de cafés dégageant un fort pourcentage de méthane.  Une autre méthode de méthanisation issue du recyclage du marc de café développé au PSI s’ajoute. Chauffé à 450°C et, sous une pression de 300 bars, le marc de café est traité de la sorte dans une installation ad hoc. Ainsi, l’eau contenue dans le marc de café passe par un état dit « supercritique » où l’eau ne devient ni liquide, ni gazeux.

Courbe d’état de l’eau de l’IAPWS : gaz, liquide, supercritique

Eau à l’état « supercritique » dans le but de tester ses capacités de transporter la chaleur, la dissolution du sel ou la combustion de substances différentes.

Dans ce cas, les sels nutritifs contenus dans le marc de café ne se dissolvent pas et peuvent être facilement séparés. Puis, un catalyseur permet de produire du méthane grâce aux résidus de marc de café.  Ce procédé a permis d’obtenir une forme de méthanisation avec un résultat énergétique de 60% contenu dans le marc de café [7].

Schéma représentatif de production de méthane issu des résidus de café humides – Institut Paul-Scherrer

Un cas fait…. Pour se chauffer

Le marc de café peut être également valorisé sous forme de bûches (de pellets, granulats). Servant de bio combustible pour chaudières et poêles, et même dans le secteur industriel.  Le marc de café à un potentiel énergétique 3 à 5 fois supérieur au bois avec un pouvoir calorifique supérieur à 5 000 kW/h par tonne contre 4 500 kW/h par tonne pour le bois [8].

Nestlé l’a d’ailleurs adopté aux Etats-Unis en collaborant avec un producteur de bûches de cheminées utilisant du marc de café pour produire et commercialiser des Bûches de café destiné aux foyers domestiques.

Pellets de marc de café & Pellets utilisé en bio combustible

Seul bémol, le pourcentage de cendres de granulats de marc de café est proche de 1,5% alors que ceux en bois sont à 0,70% de cendres. Cette alternative est intéressante même pour les industriels du moment qu’ils soient équipés d’un système de décendrages sur site. De plus, ce ne sont pas les seules ressources que ce produit peut apporter. L’université du Nevada a récemment mis en avant une découverte intéressante pour le secteur des biocarburants.  Le marc de café contient une huile riche en anti-oxydant pouvant être extraite, à hauteur de 15%, par un procédé d’estérification.  Cette huile de café possède également l’avantage d’être très stable pouvant se conserver facilement plus d’un mois dans un environnement ambiant. D’ailleurs, Londres en a fait le pari en collaborant avec la start-up BioBean afin d’alimenter les bus en biocarburant de café [9].  La strat-up récupère les déchets de café auprès de bars et restaurants et sont transformé en huile en usine. Puis, un producteur de biocarburant se charge de mélanger l’huile de café à d’autres carburants d’origine animale ou végétale pour être ensuite acheminé dans les pompes à essence des bus de la ville. Ces alternatives de carburant permettraient, selon BioBean, de réduire de 10 à 15% les émissions de carbone des bus de Londres.

Selon l’American Chemical Society, en 2010, nous avions généré plus de 7 millions de tonnes de marc de café pouvant être synthétisé à hauteur d’un million de mètres cube. Aujourd’hui, nous produisons plus de 14 millions de tonnes de déchets issus du café. Ce qui représenterait près de 2 millions de mètres cube de biodiesel, un résultat non-négligeable au vu de la production mondiale de biodiesel.

Purifiée eau café !

Schéma résultant du marc de café incorporé à la mousse bio élastomère retenant 99% d’ions de plomb et de mercure sur une durée de trente heures dans une eau stagnante – ACS “American Chemical Society“ – Sustainable Chemistry & Engineering

Inscrit dans une démarche totalement circulaire, et même de Blue Economie, le marc de café, en plus de toutes ses applications qui en découlent, peut aussi servir de filtre afin de purifier l’eau. Des chercheurs de l’IIT ont rapporté, dans la revue ACS Sustainable Chemistry & Engineering [10], un moyen innovant pour pallier au gaspillage et aux problèmes environnementaux. L’opération consistant à fixer de la poudre de marc de café dans une mousse bio élastomère agissant comme un filtre (dans l’eau stagnante pendant une durée de trente heures) retenant ainsi 99% des ions de plomb et de mercure. Sur un autre test plus pratique, de l’eau polluée a été versée dans un récipient avec la mousse bio élastomère au-dessus du contenant pour filtrer l’eau. Résultat, l’eau filtrée à l’éponge de marc de café a retenu 67% des ions de plomb.

Le café, ce subtil déchet

Bien évidemment, le marc de café, ce déchet rentre totalement dans une démarche d’économie circulaire favorisant ainsi la réduction du gaspillage, la valorisation d’un déchet jusqu’alors jeté ou brûler nous augmentant le pourcentage de toxicité dans l’air dû aux émanations de dioxyde de carbone et de méthane. Le développement d’application innovante grâce au marc de café permet de transformer considérablement notre vision face aux déchets avec un grand “D“. Nous avons pu voir d’innombrable solutions avec le marc de café, de véritables chaînes de valeurs en cascade très prometteuses pour l’avenir. Mais cette vision de valorisation ne serait-elle pas le déclic qui nous permettrait à tous d’avoir un nouveau regard sur les déchets, sur le potentiel inexploité jusqu’à présent, nous condamnant à un réchauffement global ou à un impact environnemental critique.

Car oui, toutes ces solutions sont propres au café, mais d’autres solutions existent, toutes aussi performantes et innovantes, avec d’autres déchets. Alors ne gaspillons plus nos connaissances en jetant ou en brûlant des objets que beaucoup considère comme en fin de vie alors que vous, connaîtrez désormais l’importance d’un tas d’ordures mis sur le côté.

GLOSSAIRE

OIC : Organisation intergouvernementale créée en 1963 regroupant 44 pays exportateurs et 7 pays importateurs de café, représentant 98% de la production et 83% de la consommation mondiale

EPFZ : Ecole Polytechnique Fédérale de Zurich

GIEC : Groupe d’Expert Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat

CIRAD : établissement public spécialisé dans la recherche agronomique appliquée aux régions chaudes

PNPCH : La Plateforme Nationale des Producteurs de Café d’Haïti est composée de six plateformes régionales engagées dans la lutte de défendre, promouvoir et commercialisé le café d’Haïti

Öko-Institut : institut allemand de recherche sur l’environnement reconnu d’utilité publique

PRG : Potentiel de Réchauffement Global

IIC : Institut International de caféologie

PSI : Institut Paul-Scherrer

IIT : Istituto Italiano di Tecnologica

Source :

[1] FAO – Types of soil and ideal conditions for growing coffee : http://www.fao.org/soils-2015/news/news-detail/fr/c/333994/

[2] International Coffee Organization: http://www.ico.org/

[3] CIRAD : Systèmes caféiers au Costa Rica : https://www.cirad.fr/nos-recherches/resultats-de-recherche/2016/systemes-cafeiers-au-costa-rica-trouver-le-juste-equilibre-entre-ravageurs-maladies-rendements-et-services-ecosystemiques

[4] Öko Institut – treibhausgasemissionen durch erzeugung und verarbeitung von lebensmitteln, 2007: https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/etude-cas-impact-carbone-regimes-alimentaires-differencies-2011.pdf

[5] The International Journal of Life Cycle Assessment – « Environmental Profile of Brazilian Green Coffee », – Leda Coltro, , vol. 11, no 1,‎ 2006, p. 16-21

[6] Institut International de Caféologie : http://institut-cafeologie.com/traitement-de-biodechets-de-cafe-vert-et-torrefie/

[7] Institut Paul-Scherrer : https://www.psi.ch/media/lavenir-dans-le-marc-de-cafe

[8] Le Progrès – Brignais  “Le marc de café peut être recyclé et servir à se chauffer“ –: dimanche 4 janvier 2015, numéro 69, page 17. http://www.entreprendredanslaccvg.com/wp-content/uploads/Le-Progr%C3%A8s_Egelys_4janv2015.pdf

[9] BBC News : https://www.bbc.co.uk/news/uk-england-london-42044852

[10] Istituto Italiano di Tecnologica : https://phys.org/news/2016-09-coffee-infused-foam-contaminated.html