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La méthanisation - Partie 5 : Exemples, questions - réponses et perspectives

Lectures : 84019 février 2016

Exemple de méthanisation à la ferme

L’installation de méthanisation à la ferme du GAEC Oudet (Clavy Warby - Ardennes) traite 4 à 5 m3/jour de lisier de bovins laitiers (étable de 65 vaches laitières sur caillebotis) en codigestion avec des déchets de silos de stockage de céréales (1 700 tonnes entrantes par an dont 1 170 de lisier).

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Les 350 m3 de biogaz produits par jour (125 000 m3/an) alimentent un cogénérateur de 30 kW. La quantité d'électricité disponible (250 000 kWh/an) est supérieure à la consommation du GAEC et le surplus est revendu à EDF. La chaleur récupérée par le système de refroidissement du générateur (500 000 KWh/an) sert à maintenir le digesteur à sa température de fonctionnement mais aussi à chauffer les habitations des associés. L’investissement se monte à 180 600 €. Les associés du GAEC ont effectué, en plus de la maîtrise d'oeuvre, une partie non négligeable des travaux et aménagements. La construction des fosses de stockage des lisiers a été réalisée dans le cadre de la mise aux normes des bâtiments d’élevage. Le surcoût pour permettre la production de biogaz sera rentabilisé par la vente d’électricité et les économies de chauffage.

Autres exemples :

Questions réponses

Sur la technique

Brûle-t-on couramment du biogaz dans l’industrie ?

A chaque fois qu’un site de production de biogaz se trouve à proximité d’une industrie potentiellement utilisatrice, la voie de la combustion s’impose par sa simplicité, la modicité et le temps de retour rapide de l’investissement. Le biogaz sert avantageusement à la production d’eau chaude, de vapeur à moyenne ou haute pression ou bien alimente des fours de procédé (traitement thermique, cimenteries, briqueteries, séchage de luzerne…). La présence dans le biogaz de produits indésirables (hydrogène sulfuré, organo-halogénés ou traces de métaux lourds) en interdisent l’utilisation en chauffage ou séchage direct dans certains secteurs comme l’agroalimentaire.

Il existe aujourd’hui des expériences suffisamment nombreuses pour orienter un avant-projet : jusqu’où épurer le biogaz, comment le transporter, quelles modifications apporter aux installations de combustion existantes, quel investissement, quelle rentabilité, etc.

Le biogaz est-il efficace pour produire de l’électricité ?

Quand les besoins thermiques locaux sont faibles, mieux vaut transformer sur place le biogaz en électricité, nettement plus facile à transporter. Deux possibilités : consommer localement cette électricité, ou la vendre à EDF (une possibilité n’excluant pas l’autre). Dans certains cas, le procédé permettra de récupérer la chaleur des groupes électrogènes (cogénération), ce qui améliorera sensiblement le bilan de l’opération.

Le biogaz est-il prometteur en tant que carburant ?

Encore réputé en voie de développement, ce mode de valorisation commence à faire ses preuves en Europe. Le biogaz est pour l’instant principalement réservé à l’alimentation de véhicules des flottes captives des collectivités : camions de collecte des ordures ménagères et transports en commun. L’intérêt environnemental est démontré : très peu de rejets polluants pour ces moteurs à gaz destinés à tourner en centres urbains. L’intérêt économique devrait, à terme, se préciser grâce aux économies d’échelle et à la réduction des coûts indirects de la pollution.

Y-a-t-il des risques d’explosion ?

Il existe en France une réglementation très contraignante sur la sécurité des installations, le classement en zones ATEX (Atmosphères Explosives), les consignes de sécurité, les normes de construction, etc.

La réglementation stipule également que « les digesteurs sont implantés à plus de 50 m des habitations occupées par des tiers… », ce qui est étudié pour minimiser l’impact sur les habitations environnantes même dans le cas d’un accident. Un site de méthanisation n’est pas plus dangereux qu’une station-service qui contient aussi des éléments explosifs et inflammables. Les usines de méthanisation ne sont pas classées SEVESO.

Sur la méthanisation à la ferme

La méthanisation à la ferme est-elle rentable ?

La rentabilité dépend à la fois du tarif d’achat de l’électricité, de la quantité de chaleur valorisée, de la rémunération des déchets exogènes à l’exploitation. Depuis la hausse des tarifs d’achat en 2011, l’opération peut être bénéficiaire à condition de bien valoriser la chaleur disponible. Pour les bons projets, les temps de retour se situent entre 6 et 8 ans. Toutefois, il faut aussi considérer que la méthanisation peut permettre la mise aux normes de l’élevage, tout en produisant une énergie renouvelable et utilisable sur place en substitution aux énergies traditionnelles.

Quels sont les intérêts de la méthanisation pour les agriculteurs ?

  • Création d’activité, revenus complémentaires stables (vente d’électricité).

  • Couverture des besoins de chaleur dans un contexte d’augmentation du coût de l’énergie.

  • Amélioration des engrais de ferme (meilleure assimilation par les plantes, réduction des odeurs, réduction de la dépendance aux engrais minéraux).

  • Valorisation des équipements de stockage des effluents (fosse à lisiers).

  • Diversification des débouchés pour les cultures dérobées et résidus de cultures qui peuvent être méthanisés.

  • Renforcement du lien agriculture/territoire suite à la création de services pour la collectivité.

Sur les coûts

Pour qui valoriser le biogaz ?

Le préalable est évidemment de faire un inventaire des ressources et des besoins. Quel utilisateur le biogaz va-t-il intéresser ? Quelle en sera l’application ? En quelle quantité ? Dans l’état actuel de la technique, les utilisateurs auront intérêt à se trouver près du site de production de biogaz (pas ou peu de transport) et à récupérer l’énergie du biogaz par combustion directe (investissement raisonnable au niveau de la modification des brûleurs) ou production d’électricité. Concrètement, l’utilisateur sera souvent le producteur de biogaz lui-même qui s’en servira pour chauffer les fermenteurs, chauffer des locaux ou produire de l’électricité pour lui-même ou pour la revendre à EDF. Autre cas intéressant : une activité du tertiaire ou un industriel voisin utilisant des chaudières ou des fours, ou ayant des besoins en électricité.

Sur le devenir des digestats

Un compostage du digestat est-il indispensable ?

Non, dans la mesure où la valorisation agricole du digestat reste possible dans le cadre d’un plan d’épandage. Toutefois, le digestat, même après pressage, reste très humide et son stockage est délicat, car il peut induire des dégagements gazeux malodorants. Un compostage pallie ces difficultés car il assèche le produit et lui donne une structure aérée. De plus, si la norme NF U 44-051 est respectée, elle garantit une qualité plus élevée du compost et permet un épandage sans les contraintes administratives d’un plan d’épandage.

Perspectives

Une filière en expansion

Le nombre de projet de méthanisation en cours ne cesse d’augmenter. Il s’agit principalement d’unités à la ferme ou centralisées. La mise en place progressive de la réglementation concernant les gros producteurs de déchets organiques (sur la période 2012-2016) devrait également encourager de nouvelles initiatives, les biodéchets se prêtant bien à la méthanisation.

La méthanisation dans les visions énergétiques 2030-2050

En faisant l’hypothèse d’installation de 600 méthaniseurs par an d’ici à 2030 (soit presque deux fois moins qu’en Allemagne), le gisement accessible est de 6 Mtep primaire en 2030, avec environ 50 % pour usage final dans le réseau de gaz, 30 % pour la cogénération et 20 % pour usage direct de chaleur. Entre 2030 et 2050, en faisant l’hypothèse d’installation de 550 méthaniseurs par an, le gisement accessible peut être porté à 9 Mtep en 2050 en énergie primaire. Pour atteindre ces objectifs, il est nécessaire de renforcer la mobilisation du gisement, en mobilisant les politiques publiques. Le passage 2030-2050 nécessitera une forte augmentation du taux de gisement mobilisable pour les effluents d’élevage (passage de 40 à 60 %) et les résidus de récoltes (passage de 20 à 60 %). Concernant la valorisation du biogaz, la priorité est à donner (1) à l’injection de biogaz, (2) à la cogénération.

Pour aller plus loin :

Contribution de l’ADEME à l’élaboration de visions énergétiques 2030-2050 - Synthèse

Une évolution réglementaire ?

Si l’encadrement réglementaire des installations de méthanisation est dorénavant bien établi, des évolutions pourraient voir le jour concernant celui de la valorisation agronomique des digestats. Ces derniers sont en effet considérés pour le moment comme des déchets : leur valorisation agricole directe passe donc par le plan d’épandage (sauf lorsque le digestat est composté et qu’il répond à la norme Afnor NF U 44-051). Des démarches pour homologuer des digestats sont en cours, elles pourraient, lorsqu’elles auront abouti, conduire éventuellement à la création d’une norme spécifique.

Un besoin de références

Sur les performances technico-économiques des installations

Etant donné le faible nombre d’installations en fonctionnement actuellement, il est nécessaire de recueillir des références sur les performances technico-économiques afin de pouvoir plus efficacement encourager et accompagner la mise en place de nouvelles unités. Un bilan économique de la filière devrait être réalisé régulièrement.

Sur la valeur agronomique des digestats

De même il est pour le moment encore difficile de conseiller efficacement sur la valeur agronomique des digestats, notamment en raison de la multiplicité des déchets traités par méthanisation.

Nouvelles perspectives de valorisation du biogaz

La trigénération

Il s’agit de coupler à une cogénération une machine frigorifique à absorption pour produire du froid (eau glacée) à partir de la chaleur cogénérée. Il y a donc 2 machines en cascade : un cogénérateur et une machine à absorption. Les rendements ne sont pas encore très performants et les coûts d’investissement et de fonctionnement élevés. Néanmoins, plusieurs constructeurs s’intéressent à cette technologie ce qui devrait entraîner un élargissement de la gamme et une compression des prix à l’investissement.

La production d’électricité de pointe

Certaines régions de France, comme la Bretagne ou la Provence Alpes Côte d’Azur, considérées comme « péninsules électriques », sont concernées par des difficultés d’approvisionnement électriques. Le point critique se situe aux heures de pointe qui correspondent aux appels de puissance les plus élevés.

Afin de mieux gérer ces périodes de pointe, il faut disposer de moyens de production mobilisables à la demande, par exemple la cogénération avec du biogaz. Cette application est pratiquée au Pays-Bas et expérimentée en Allemagne.

La production de méthane carburant

La production de biométhane carburant après épuration est encore au stade expérimental en France. Les techniques et les véhicules existent mais les cadres juridique et fiscal limitent pour le moment son usage à des flottes captives. 

Biogaz carburant : http://www.biomethane.fr/biocarburant.html

Recherche et développement

Quelques exemples de travaux en cours :

  1. Développement de nouvelles filières de digestion anaérobie des boues urbaines et industrielles [ONDEO Degrémont].

  2. Etude et optimisation d’une unité de méthanisation des déchets ménagers [Centre de recherche de Véolia Environnement].

  3. Augmentation du taux de conversion des boues de station d'épuration urbaines en biogaz, par la mise en oeuvre d'un prétraitement de thermolyse [INRA Narbonne].

  4. Essai de méthanisation des déchets gras d’industries agro-alimentaires [ARITT Franche Comté].

  5. Etude du couplage de la méthanisation et du traitement biologique de l’azote (nitrification-dénitrification) pour la dépollution d’effluents agro-industriels, à l’aide de la technologie de lit turbulé inverse [INRA Narbonne].

  6. Optimisation du traitement d’un effluent d’IAA par méthanisation, par conversion de la DCO dure en DCO biodégradable à l'aide d'une ozonation catalytique [INRA Narbonne – partenariat industriel].

  7. Faisabilité d’un réacteur anaérobie rustique pour le traitement de petites sources de pollution [INRA Narbonne].

  8. Développement du programme de recherche et de développement « METHAVALORG » (étude des conditions de méthanisation et de valorisation agronomique de divers déchets organiques) [APESA].

Sites internet :

Association des Agriculteurs méthaniseurs de France : http://pardessuslahaie.net/agriculteurs-methaniseurs

ADEME : http://www.ademe.fr/

AILE : http://www.aile.asso.fr/

Rhône Alpes Energie : http://www.biogazrhonealpes.org/

Solagro : http://www.solagro.org/

TRAME : http://www.trame.org/

Club biogaz de l’ATEE : http://www.biogaz.atee.fr/

Biogaz carburant : http://www.biomethane.fr/biocarburant.html

Méthéor, Association pour la méthanisation écologique des déchets organiques : http://www.metheor.org/ GRdf :Site de GRdF

Découvrez tous les dossiers de cette série

  1. L’essentiel

  2. Description des procédés

  3. Cadre réglementaire

  4. Quels sont les impacts ?

  5. Des exemples, Questions réponses, Perspectives

Source : Adème (http://www.ademe.fr/) mise à jour Février 2015

Source : http://www.abc-eleveurs.net/materiel/dossiers/1676-la-methanisation-partie-5-exemples-questions-reponses-et-perspectives

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