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Présentation de la production de biogaz (méthanisation)

Le biogaz, composé principalement de dioxide de carbone CO2 et de méthane CH4, est un gaz issu d’un processus naturel de dégradation de matières organiques animales et/ou végétales, en milieu anaérobie (c’est-à-dire en l’absence d’oxygène). Ce processus de dégradation biologique se produit par exemple spontanément dans les marais. Il a été reproduit dans le cadre d’une production industrielle.

Cette dégradation des déchets organiques survient notamment dans les Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND anciennement appelées décharges). Le biogaz y est piégé puis récupéré par captage. Aujourd’hui, les trois quarts de la production de biogaz en France sont obtenus ainsi.

Lorsqu’elle s’inscrit dans le cadre d’une production contrôlée, on parle de « méthanisation ». Les déchets organiques (ou « intrants ») préalablement triés, sont brassés et chauffés à température constante dans une enceinte privée d’oxygène. La digestion des matières organiques produit un gaz appelé biogaz ainsi qu’un résidu plus ou moins pâteux appelé digestat.

Le biogaz est composé principalement de méthane (CH4) , de 50 à 70% et de dioxyde de carbone (CO2), de 20 à 50% et de quelques traces (NH3, N2, H2S). C’est le méthane contenu dans le biogaz qui lui octroie ses vertus énergétiques. Cette énergie renouvelable peut être actuellement valorisée sous différentes formes .

Le digestat, peut-être de valoriser en tant que fertilisant pour l’agriculture. Les éléments organiques (N, P, K) contenu dans les éléments de départ (intrants) se retrouvent sous une forme plus minérale

Valorisation du Biogaz :

  • combustion pour la production d’électricité et de chaleur (par cogénération)
  • production de chaleur qui sera consommée à proximité du site de production (en combustion dans une chaudière)
  • injection dans le réseau de gaz naturel après épuration pour le débarrasser (le biogaz devient alors biométhane)
  • production de carburant biologique après épuration sous forme de gaz naturel véhicule (GNV) appelé Bio GNV ou sous une forme liquéfiée appelé Bio GNL

Différents types d’unités :

  • agricole individuel (inférieur à 10 000T d’intrants/an) et collectif (entre 10 000 et 20 000Td’intrants /an)
  • Industrie agro-alimentaire (IAA)
  • territoriale (de 20 000 à 100 000T d’intrants/an)
  • Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND)
  • STEP : Station d’épuration des eaux usées (boues urbaines)

Avantages :
La méthanisation de déchets organiques présente de nombreux avantages, notamment :

  • une participation au développement des énergies renouvelables (chaleur, électricité, biométhane, gaz carburant)
  • une diminution des émissions de gaz à effet de serre par substitution à l’usage d’énergies fossiles ou d’engrais chimiques
  • récupération d’un engrais "renouvelable" avec permettant de réduire les achats d’engrais minéraux
  • une réduction de 10% des volumes d’effluents d’élevages à épandre
  • une double valorisation de la matière organique (énergétique et fertilisante)
  • une réduction des traitements phytosanitaires pour les agriculteurs utilisant les digestats de par la destruction des adventis (mauvaises herbes)
  • une capacité collective de stockage des effluents d’élevages
  • une diminution de la quantité de déchets organiques à traiter par d’autres filières
  • un traitement possible des déchets organiques graisseux ou très humides, non composables en l’état
  • une réduction des émissions d’odeurs
  • un revenu complémentaire liée à la vente d’énergie, à la redevance de traitement de déchets de l’industrie agro-alimentaire et probablement dans un futur proche, à la vente d’engrais minéraux homologués ou normalisés
  • une gestion durable et de proximité des déchets territoriaux
  • la possibilité de s’inscrire dans un projet territorial ou une économie circulaire
  • la création d’emplois directs ou indirects sur le territoire

Déchets concernés :
Toutes les matières organiques sont susceptibles d’être ainsi décomposées (excepté des composés très stables comme la lignine) et de produire du biogaz, avec un potentiel méthanogène toutefois très variable. La méthanisation convient particulièrement aux substrats riches en eau, contenant de la matière organique facilement dégradable, et facilement pompables pour permettre un fonctionnement en continu.

Les déchets méthanisés peuvent être d’origine :

  • Agricole : déjections animales (lisiers, fumiers), résidus de culture (pailles, spathes de maïs ...), cultures intermédiaires, eaux de salle de traite, etc...
  • Agro-industrielle : déchets des abattoirs (viande), caves vinicoles (vinasses, lie de vin, ...), laiteries, fromageries (petit lait, eaux de lavage), ou déchets d’autres industries agro-alimentaires (fruits et légumes, graisses, etc...)
  • Municipale : déchets verts, déchets de marchés ou de cantine, invendus des grandes surfaces, restaurants d’entreprises, fraction fermentescible des ordures ménagères triée à la source (biodéchets) ou non (TMB, boues et graisses de station d’épuration, matières de vidange) etc...

La co-digestion d’un mélange de déchets organiques (co-substrats) est à préconiser pour permettre des économies d’échelle et optimiser la production de biogaz

Différents types de méthanisation :

  • par voies humide ou infiniment mélangé(<15% de matières sèche) :
  • par voies sèches en continu (de 15% à 40% de matières sèche)
  • par voies sèches en discontinu (de 20% à 50% de matière sèche)
    En France, la plupart des digesteurs fonctionnement dans des conditions mésophiles (30 à 35°C)

Pour plus d’information, consulter la fiche méthanisation ADEME

Fiche de présentation élaborée à l’occasion des rencontres Nationales biogaz 2014 à Toulouse