Etapes de la production de charbon de bois

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RESSOURCES NATURELLES

La couverture végétale de la partie Est au niveau de la Mandraka est composée essentiellement de forêts naturelles. A l’Ouest se trouvent les plantations d’Eucalyptus. C’est une des premières régions de Madagascar reboisées en Eucalyptus et où il y a une importante activité d’exploitation de bois. La partie Anjozorobe se distingue par son milieu naturel où prédominent les roseaux, « zozoro » en malgache, se trouvant dans les marais. Le corridor forestier d’Anjozorobe-Angavo bénéficie depuis décembre 2005 du statut d’aire naturelle protégée. Il sert de lit aux fleuves qui débouchent sur la côte. Son paysage accidenté a créé les chutes d’Ambohimanga sur le fleuve Mananara.
La plus importante zone de prédilection d’Eucalyptus robusta se situe dans l’axe AnjozorobeManjakandriana-Tsiazompaniry » (RANDRIAMBOLA et al.,2012).

Notions générales sur la carbonisation

Carbonisation

La carbonisation du bois consiste en une dégradation de trois polymères végétaux à savoir la cellulose, l’hémicellulose et la lignine (LEJEUNE, 1995). Les produits qui en sont issus sont le charbon de bois, une fraction pyroligneuse et une fraction gazeuse qui constituent respectivement 25 à 30%, 40 à 55% et 10 à 15% en poids soit 45 à 55%, 30 à 35% et 10 à 15% en énergie (RAMILSON, 2004).

Types de carbonisation

– Carbonisation par combustion partielle : l’énergie nécessaire à la carbonisation est fournie par une partie de la charge. C’est le plus utilisé surtout dans les pays en voie de développement en raison de sa simplicité et du faible coût de matériels.
– Carbonisation par chauffage externe : l’énergie nécessaire est fournie à la charge par un foyer de chauffe externe par l’intermédiaire d’une surface chargée (vase clos, cornue).
– Carbonisation par contact de gaz chaud : l’énergie nécessaire à la carbonisation est fournie par des gaz chauds provenant d’un foyer externe et mis en contact direct avec la charge. Le foyer est alimenté par les gaz de pyrolyse.

Charbon de bois

C’est un résidu solide obtenu par carbonisation, distillation, pyrolyse ou torréfaction du bois ; un combustible de couleur noire, solide friable et hygroscopique (RABESANDRATANA 2004), et formé essentiellement de carbone (75 à 85%), de matières minérales et de matières volatiles (BRIANE et al., 1985).

Pourquoi améliorer la technique de carbonisation ?

Avec l’accroissement démographique des centres urbains, les demandes en charbon de bois ont connu une forte augmentation. L’affinité de la population par rapport à l’utilisation du charbon de bois s’est de plus en plus démarquée. Ainsi, la consommation moyenne urbaine a été évaluée à 520 000tonnes de charbon de bois en 2001 soit 4,5millions de tonnes de bois verts ou l’équivalent de 100 000 ha de forêts (VAN DER PLAS, 2003). Cette consommation a atteint 8,58millions de m3 équivalent bois en 2006 soit 1,7 m3/personne/an. Or la technique traditionnelle a un faible rendement (en moyenne 10%), c’est-à- dire que pour produire10kg de charbon de bois, il faut carboniser 100kg de bois. Alors qu’avec une technique améliorée, ces 100kg de bois peuvent produire le double c’est-à-dire 20kg de charbon de bois. Conséquemment, une amélioration de la technique de carbonisation permettrait à la fois de réduire de moitié l’exploitation des forêts tout en assurant un approvisionnement durable et satisfaisant pour couvrir les besoins de la population urbaine en charbon de bois.

PROBLEMATIQUE ET HYPOTHESES

Problématique

L’offre énergétique à Madagascar est dominée par le bois énergie (AIDES, 2012) et il fournit près de 90 % de l’énergie totale utilisée (MONTAGNE et al., 2009). Le charbon de bois est la source d’énergie domestique la plus adaptée car il est moins onéreuse, et reste le type d’énergie le plus accessible. La consommation continue de croître sur le continent africain (FAO, 2009). Pour la grande île, elle est estimée à 17,5 millions de m3/an de bois pour une population de 17,1 millions d’habitant (VERHAEGEN et al., 2014) dont 110 kg de charbon de bois/habitant/an en milieu urbain (RANDRIANJAFY, 1993). Le bois énergie est donc un produit de première nécessité au même titre que le riz et indispensable à la vie quotidienne des ménages malgaches.
A cause de la forte croissance démographique, l’approvisionnement en bois-énergie de la ville d’Antananarivo est devenu responsable de près de 90 % des prélèvements ligneux (GTZ, 2008). Jusqu’à trois quarts du bois destiné à la carbonisation provient des plantations, le reste est coupé illicitement dans les forêts naturelles (EUEI PDF, 2014). Les prévisions de MEYERS et al. en 2006 démontrent que la production totale durable de bois énergie arriverait à subvenir aux besoins de consommation jusqu’aux environs de 2010, date à partir de laquelle l’offre serait déficitaire. A l’échelle nationale, la différence entre production durable et consommation annuelle en charbon de bois est de -1 683 638 m3 (GTZ, 2008). Cette source d’énergie traîne une image passéiste, et est couramment accusée de conduire à la dégradation des forêts (GIZ, 2014), discours, qui, à Madagascar, sert la promotion d’énergies alternatives modernes et celle de conservation de la nature. Les études estiment que la production durable diminuera d’environ 100 000 m3 par an au cours des 20 prochaines années (GTZ, 2008). Cette évolution de l’offre en charbon de bois est inquiétante car le déficit sera forcément couvert par des productions non durables de charbon de bois, et le bilan globalement négatif signifie la disparition inexorable des ressources forestières existantes. La diminution du rythme de coupe des taillis d’Eucalyptus vient aussi renforcer ces inquiétudes (FAO, 2010 ; RANDRIANJAFY, 1999). Ces taillis ne devraient pas être exploités à moins de six ans mais la pauvreté conduit les propriétaires des plantations à les exploiter suivant des rotations de plus en plus courtes. Il est fréquent de voir des rejets de deux à quatre ans exploités, parfois même d’un an et demi (TRENDELENBURG, 2008). En 2014, il n’existe plus de taillis âgés de six ans ou plus dans un rayon de 50 km autour d’Antananarivo (VERHAEGEN et al., 2014), situation qui compromet fortement leur durabilité.
Sur un autre plan, des expériences sur l’évaluation de la technique de carbonisation en meule par rapport aux techniques modernes, dans plusieurs régions du monde, ont montré que la technique traditionnelle affiche toujours un rendement faible et même médiocre (RASAMINDISA, 2010).
Dans la région Boeny, par exemple, la meule traditionnelle a un rendement de 10,61%% contre 19,72% pour la meule améliorée (RASOANAIVO, 2010).
D‘ores et déjà, ce type de production d‘énergie constitue l‘un des problèmes majeurs de la planète, car il a de graves implications sur l‘environnement (GTZ, 2008).Mais aussi, les combustibles ligneux fournissent des revenus et des ressources à un grand nombre de population pauvre. La production de charbon de bois, en monde rural, est une activité dynamique et reste une stratégie de diversification des activités qui permet aux paysans d’acquérir des bénéfices financiers que l’agriculture ne suffit pas à fournir. Cependant, l’ ampleur de la contribution du commerce aux moyens d’existence est sous- étudiée (ARNOLD & PERSSON, 2003; ARNOLD et al., 2006). Or, ce sont ces producteurs, acteurs de base, qui sont les plus concernés.
La problématique bois énergie n’a pas été considérée à sa juste importance jusqu’ici (ARNOLD et al., 2003). Perçu comme un sous-produit de l’exploitation forestière, le bois énergie a été marginalisé par rapport aux autres produits forestiers ligneux faisant l’objet d’échanges économiques plus visibles comme le bois d’œuvre. L’administration ne peut pas assurer un contrôle efficace de tout le territoire. Seules les aires protégées sujets au transfert de gestion font l’objet de suivis. Les autres espaces forestiers sont laissés au libre usage de la population locale. Davantage d’attention doit être accordée aux questions de production durable de bois énergie et de gestion efficace des ressources naturelles ainsi qu’aux modes de subsistance se rattachant à cette activité. Plusieurs questions émergent alors de ces constatations : la technique de carbonisation pratiquée dans les zones de Manjakandriana et d’Anjozorobe a-t-elle une bonne productivité ? La production de charbon de bois est-elle responsable de la dégradation des ressources forestières de ces zones ? Comment se présente les potentialités disponibles en surface forestière pour la production de charbon de bois et celles devant être sujettes à des conservations ? Produire du charbon de bois est-elle rentable économiquement pour la population paysanne qui en dépend ? En considération de ces faits, cette étude se propose de se focaliser sur la question centrale suivante: la technique de carbonisation pratiquée actuellement dans ces zones est-elle efficiente et permet-elle d’assurer une gestion efficace des forêts et de procurer des bénéfices importants pour les producteurs ?

Hypothèses de recherche

Hypothèse 1 : la technique de carbonisation pratiquée par les charbonniers est une technique traditionnelle à rendement inférieur à 10%
La technique de carbonisation utilisée détermine le rendement et le rendement obtenu influe le taux de prélèvement de bois, et le prélèvement impacte sur la gestion spatiale des ressources naturelles. Le but de cette hypothèse est donc de démontrer que la technique de carbonisation pratiquée par les charbonniers dans la zone d’étude n’est pas performante et ne permet pas, en conséquence, d’assurer une gestion durable des plantations d’Eucalyptus.
Hypothèse 2 : la potentialité en surface forestière est en régression et la production de charbon de bois en est la principale cause
Un des objectifs de cette étude est de connaitre l’état des ressources naturelles et qui sont les objets d’exploitation à vocation de production de charbon de bois. Si la surface forestière régresse d’année en année, ceci démontre une mauvaise gestion de celles-ci ce qui compromettra leur durabilité. Certes, les raisons de l’exploitation de ces forêts peuvent être diverses et autre que la production de charbon: production de bois COS, agriculture, … mais à partir de cette hypothèses, on veut vérifier si c’est la production de charbon de bois qui est à l’origine de cette dégradation.
Hypothèse 3 : la production de charbon de bois dans ces zones procure peu de bénéfice pour les producteurs
Il doit y avoir une certaine proportionnalité entre temps, effort, conditions de travail et bénéfice obtenu. Savoir comment se présentent ces rapports conduirait certainement à une évaluation de la rentabilité du travail des charbonniers et à tirer des conclusions sur la rentabilité économique même de la pratique de ce métier. Voir si les producteurs de charbon de bois tirent peu ou beaucoup d’avantages à partir de cette activité est le but de cette dernière hypothèse.

Méthodes

Etudes préliminaires

Choix des zones d’intervention

Cette étude a été axée sur la zone d’Anjozorobe-Manjakandriana car c’est la plus importante zone de prédilection d’Eucalyptus notamment E. robusta. Recouvrant au total 140 000 Ha de surfaces reboisées (VERHAEGEN et al., 2014), ce grand massif assure à lui seul près de 70% des besoins énergétiques de la capitale. L’enjeu est grand : trouver un réel compromis entre approvisionnement durable, gestion rationnelle des ressources forestières et conditions économiques viables pour les producteurs de la région. Rien de plus intéressant que de faire l’étude dans une zone à grande potentialité forestière et où les activités d’exploitation de bois et de carbonisation sont très importantes.

Elaboration du plan de recherche

Toute recherche débute toujours par un état de connaissance sur le sujet afin de l’orienter vers une problématique précise et qui mérite d’être abordée. Le plan de recherche a donc servi de guide pour les travaux de terrains : Où aller ? Quoi relever ? Comment procéder ?
Cette phase a permis de structurer la recherche afin d’arriver à des résultats concluants : hypothèses à vérifier, indicateur à prélever et à analyser, méthodes d’analyse à établir.

Visite de reconnaissance

Lors de cette investigation, des enquêtes ont déjà été faites au niveau des institutions concernant les informations générales sur les communes d’intervention. De surcroit, le questionnaire a pu être testé auprès de 10 charbonniers dans le but de valider leur efficacité à relever toutes les informations nécessaires à l’étude. Le plan de recherche, le questionnaire et le guide d’entretien ont pu être corrigés et réajustés en fonction de la réalité sur terrain, grâce à cette première descente.

Travaux de terrain

La méthodologie de terrain s’est concentrée sur des observations directes, une consultation d’archives, des entretiens semi-directifs, des enquêtes et enfin des mesures et pesages de bois et de charbon de bois.

Observations directes

Il s’agit d’une méthode basée sur l’observation visuelle des phénomènes au moment où ils se passent. Les points sur lesquels se sont orientées ces observations sont :
– la présence ou non de forêts naturelles : un des enjeux de cette étude car il s’agit d’analyser l’origine de leur dégradation
– l’estimation à vue d’œil de l’état de dégradation des surfaces forestières, entre autre la hauteur d’abattage et le plan de coupe.
– la conversion des terres forestières naturelles en terrain de culture
– importance des activités de production de charbon dans la zone (indicateur: présence de meules)

Consultation d’archives

L’analyse des aspects administratifs des activités de production de charbon de bois a pu être réalisée grâce à la consultation d’archives (annexe 6) auprès du secrétariat de chaque commune dans le but d’avoir des éléments plus concrets pour compléter les données des enquêtes et entretiens. Ainsi les points suivants ont pu être obtenus et réalisés :
– Nombre d’autorisations de coupe
– Inventaire des surfaces exploitées inscrites dans les demandes d’autorisations de coupe
– Consultation des documents nécessaires à l’exploitation de parcelles forestières.

Entretien semi-directif

C’est une technique qualitative qui permet de centrer les discours des personnes interrogées autour de différents thèmes définit préalablement par l’enquêteur. Les questions ne sont ni entièrement ouvertes, ni totalement précises afin que l’interviewé puisse parler ouvertement.
Des entretiens ont donc été réalisés sur la base d’un guide d’entretien (annexe 7) auprès des personnes ressources au niveau local : responsable du cantonnement, maire ou adjoint au maire, chef fokontany.
Ils visaient essentiellement à avoir des informations générales sur chaque commune (superficie, nombre de population, moyens de subsistance,) ; à savoir le rôle de chaque institution dans la gestion du secteur bois-énergie, à être en connaissance des règlementations qui régissent cette filière, et à discuter des avantages et problèmes rencontrés à ces différents niveaux.

Enquête par questionnaire

Elle consiste à poser à un groupe de personnes ou échantillon, une série de questions relative à leur situation par rapport à un thème donné, avec l’aide d’un questionnaire dans laquelle les possibilités de réponses ont été préalablement codées. Les enquêtes ont été effectués auprès des charbonniers n’ayant pas encore reçu de formation sur la technique améliorée de carbonisation avec comme outil des fiches préparées d’avance à cette intention (annexe 8). Elles avaient pour but de caractériser ces charbonniers et d’en déduire une typologie basée sur des critères comme la fréquence de leurs activités ou leur statut par rapport aux terres exploitées, et la conduite générale de la carbonisation. Ces enquêtes ont aussi pu permettre aux charbonniers de s’exprimer sur les difficultés qu’ils rencontrent dans l’accomplissement de leur tâche. Une méthode statistique d’échantillonnage a été élaborée (annexe 9). A remarquer que l’échantillonnage consiste essentiellement à tirer des informations d’une fraction d’un groupe ou d’une population, de façon à en tirer des conclusions sur l’ensemble de la population.

Vérification de la deuxième hypothèse

L’aspect spatial concerne particulièrement l’analyse de la dynamique des surfaces de forêts naturelles et de plantations présentes dans les zones d’étude. Les images utilisées pour cette étude sont des images satellites landsat 7 pour l’année 2003 et landsat 8 pour l’année 2015.

Prétraitements d’images

C’est une phase importante car elle permet d’avoir une image plus nette en enlevant toutes les imperfections comme l’existence de nuages afin que celle-ci ne viennent porter confusion à la classification proprement dite. Le module DOS (Dark Object Substraction) a été utilisé dans le logiciel ENVI. Après le prétraitement, on obtient une image plus nette qui met plus en évidence les différentes occupations du sol à classifier ultérieurement.

Classification sous ENVI

La cartographie des zones d’étude part d’une classification semi-supervisée. Elle consiste à chevaucher une classification supervisée par une classification non supervisée. L’évaluation de la classification a été faite par l’intermédiaire de la matrice de confusion et de l’indice de kappa.
La matrice de confusion permet d’évaluer la précision de la classification. Elle a été obtenue en comparant les données issues de la classification avec les données de référence acquises sur terrain qui doivent être différentes de celles ayant servi à la réalisation de la classification. Elle consiste à déterminer le nombre de pixels affectés à chaque classe à partir d’un résultat statistique et permettant de déterminer les erreurs omises par le classificateur.
L’indice kappa est le produit de la comparaison de la carte obtenue à une carte de référence. Il permet de calculer le niveau de concordance entre les deux. Se rapprochant de la valeur 0,75 ; l’indice indique un niveau de concordance élevé entre les deux et la carte est donc utilisable.

Etude de la dynamique avec IDRISI

Les cartes issues de la classification ont été ensuite traitées dans le logiciel IDRISI pour pouvoir en sortir l’évolution de l’occupation du sol plus précisément la dynamique des surfaces forestières. L’indicateur ayant été soumis à cette méthode est la différence de surface entre les années 2015 et 2003. Les contraintes ayant été utilisées pour l’analyse sont les routes et les zones d’habitations. Le module LCM (Land Change Modeler) a été utilisé pour illustrer cette dynamique. A partir de ces contraintes, l’augmentation ou la diminution du nombre de pixels affectés à chaque classe ont pu être déterminées, ce qui indique théoriquement une augmentation ou une diminution de la couverture forestière. L’étude de la dynamique permet aussi de détecter le changement entre les pixels c’est-à-dire la transition entre une classe vers une autre.

Aspect technico-spatial

L’impact de la technique de carbonisation sur les forêts naturelles et les plantations a été déduit à partir de l’étude de corrélation entre le taux d’exploitation de ces forêts et le rendement massique des meules objets de pesage dans les 4 Communes d’intervention. Vu le nombre limité des échantillons, le test de corrélation de Spearman a été choisi pour en venir au résultat attendu. Les deux hypothèses à vérifier sont alors :
Hypothèse nulle H0 : il n’y a pas de corrélation significative des rangs entre le taux d’exploitation des forêts et le rendement massique des meules.
Hypothèse alternative H1 : il y a une corrélation significative des rangs entre le taux d’exploitation des forêts et le rendement massique des meules.
Le choix entre ces deux hypothèses dépend de la valeur de trois variables qui sont le p-value, le coefficient de détermination et la valeur observée (tableau 11).

Vérification de la troisième hypothèse

Statistique descriptive

La statistique descriptive a servi à présenter graphiquement la typologie des charbonniers, base de l’analyse économique de la carbonisation dans les zones d’études. Ces valeurs ont été présentées sous forme de diagramme hiérarchique afin de faciliter leur compréhension.

Calcul et interprétation de quelques ratios économiques

Ces différents ratios seront la base du calcul pour l’évaluation des bénéfices économiques générés par la pratique de carbonisation adoptée par les charbonnie

Analyse qualitative

Choix du site de carbonisation

Le choix du site de carbonisation est primordial pour un charbonnier non salarié c’est-à-dire, ceux qui achètent du bois sur pieds ; s’il veut réduire le coût de transport des bois à carboniser, faciliter le suivi de la cuisson mais aussi l’évacuation du charbon de bois. Cependant, pour le cas de Manjakandriana et d’Anjozorobe, le choix se porte surtout sur la facilité d’évacuation de produits d’une part, et la configuration du terrain d’autre part. En effet, sur pente, le bois des Eucalyptus est plus dense et produit du charbon plus dense alors que sur les bas-fonds, le bois est beaucoup trop léger pour produire du charbon de bonne qualité.
Néanmoins, ces critères ne sont pas des freins à la production de charbon de bois dans ces zones pour la raison que les charbonniers ne peuvent pas être trop sélectifs en matière de site de carbonisation. Dans la majorité des cas, ce sont des parcelles héritées, ou alors la concurrence sur l’achat des bois sur pieds les pousse à primer l’opportunité de faire du charbon plutôt qu’une accessibilité facile. Pour les charbonniers salariés, le choix est imposé par le propriétaire de la parcelle à exploiter.
Abattage Séchage Ebranchage
Piquetage de la meule Empilage/Recouvrement Cuisson
Contôle-suivi du four Refroidissement Défournement
Mise en sac
En ce qui concerne la configuration du terrain, les meules sont montées sur pente et non sur terrain plat. Ce type de configuration ne permet pas d’uniformiser l’exposition de toutes les faces de la meule au vent, ce qui aura pour conséquence de rendre la carbonisation des bois moins homogène.

Préparation du bois

Abattage

Les exploitants utilisent soit une hache soit un coupe-coupe pour abattre les arbres. Les règles préconisent un plan de coupe oblique pour favoriser les rejets et préserver la souche restante pourtant les charbonniers ne prennent pas ces précautions en compte. En effet, ils coupent le bois à hauteur variable et n’applique pas un plan de coupe horizontale. Quoi qu’il en soit, ces charbonniers pensent que leurs techniques favorisent l’apparition des rejets néanmoins, il n’y a pas de soucis d’économie de bois.

Séchage

Avant de carboniser, les bois sont séchés pendant une durée moyenne de 15 jours mais qui peut varier de 7 jours à 30 jours sous l’influence de facteurs externes comme l’urgence de la commande des clients ou l’accomplissement des tâches agricoles plus importantes.
Après l’abattage, les bois restent allongés sur le sol pour être séchés. Ils conservent toujours leurs branches et feuilles car ces dernières sont des indicateurs du degré de séchage du bois, très pratique pour les charbonniers puisque l’assèchement des feuilles peut être observé de loin. Et c’est le signe que le bois a été suffisamment exposé au soleil et probablement bien sec.
Le problème avec cette technique de séchage est que la position allongé ne permet pas d’éliminer facilement l’humidité du bois vert. De plus, avec les feuilles toujours présentes et qui s’entremêlent entre elles, celles-ci se présentent comme un obstacle à l’évaporation de l’eau du bois.

Construction de la meule

Forme

Les meules utilisées par les charbonniers sont généralement de forme rectangulaire, presque carrée dans certains cas où il y a défaut de délimitation. Elles sont construites sur pente terrassée de façon à ce que le terrain prenne directement la forme souhaitée. Certains cas, ont été observés notamment dans la CR de Ranovao où une partie de la meule est enfouie dans la terre à une profondeur de 0,5m à 1m dont le principal but est de minimiser la quantité de matériau de recouvrement. Quoi qu’il en soit, ce mode de construction a pour conséquence un mauvais contrôle de l’air, une fois la cuisson amorcée.

Table des matières

INTRODUCTION
METHODOLOGIE DE TRAVAIL
I. Etat de connaissance
Caractéristiques générales de la zone d’étude
II. Ressources naturelles
1.2. Notions générales sur la carbonisation
1.3. Pourquoi améliorer la technique de carbonisation ?
I. Problématique et hypothèses
1.1. Problématique
1.2. Hypothèses de recherche
1.3. Méthodes
5.1. Mode opératoire
RESULTATS
—- PARTIE I : ANALYSE TECHNIQUE —-
1.1. Etapes de la production de charbon de bois
1.2. Analyse qualitative
1.3. Analyse quantitative
1.4. Conclusion partielle
—- PARTIE II : ANALYSE SPATIALE —-
2.1. Résultats de la classification des forêts
2.2. Potentialité des Communes
2.3. Mode de gestion spatiale actuel
2.4. Etude de la dynamique des plantations
2.5. Aspect technico-spatial
2.6. Conclusion partielle
—- PARTIE II : ANALYSE ECONOMIQUE —-
2.1. Caractérisation des charbonniers
2.2. Fonctionnement du maillon transformation
2.3. Caractéristiques des ressources de production
2.4. Productivité de travail
2.5. Rentabilité du travail de la carbonisation
2.6. Comparaison du revenu des employeurs et des charbonniers salariés
2.7. Conclusion partielle
DISCUSSIONS ET RECOMMANDATIONS
I. Discussion sur la méthode
Indisponibilité de certaines données
1.2. Erreur de classification lors de l’étude spatiale
1.3. Faiblesse de la taille des échantillons
II. Discussion sur le résultat
2.1. Rendement de la technique traditionnelle médiocre
2.2. Producteur de charbon de bois : un salaire au-dessous des normes
III. Analyse FFOM
3.1. FORCES
3.2. FAIBLESSES
3.3. MENACES
3.4. OPPORTUNITES
IV. RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 

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