1.1 Généralités

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Le biogaz est un gaz issu d’un processus naturel de dégradation de matières organiques animales et/ou végétales, en milieu anaérobie (en l’absence d’oxygène). Le processus de dégradation biologique naturel de matières organiques en biogaz, qui se produit spontanément dans les marais, peut être reproduit dans le cadre d’une production contrôlée, appelée méthanisation.

D’un point de vue règlementaire (ICPE), cette dégradation des déchets organiques se réalise 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.

Les déchets organiques ou « intrants » préalablement triés qui alimentent régulièrement le méthaniseur (digesteur), sont brassés et chauffés à température et pH constants (38°c et pH 7 à 8), dans une enceinte privée d’oxygène. La digestion des matières organiques génère 2 produits : un gaz appelé biogaz ainsi qu’un résidu plus ou moins pâteux appelé digestat.

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 minérale plus facilement assimilable par les plantes. Les germes pathogènes sont nettement réduits à cause de la température (38°C) et du temps de digestion (40 à 60 js).

Le biogaz est composé de méthane (CH4), de 50 à 70%, 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.

Valorisation du Biogaz :

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

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)

Nombreux avantages de la méthanisation :

• Une production d’énergies renouvelables (chaleur, électricité, biométhane, gaz carburant) avec un apport en gaz naturel pour les territoires ruraux disposant d’un faible maillage du réseau gazier
• Une action sur le climat et l’environnement avec la diminution des émissions de gaz à effet de serre (GES) par substitution à l’usage d’énergies fossiles, réduction d’engrais chimiques, de pesticides, et une meilleure gestion des effluents (stockage, pilotage plus fin de l’épandage)
• Une gestion durable et de proximité des déchets territoriaux
• Une vitalité économique des territoires ruraux qui s’inscrit dans une économie circulaire (création d’emplois directs ou indirects, non délocalisables), et qui conforte l’économie agricole du territoire
• Une démarche durable, de transition agro-écologique, et d’autonomie de l’exploitation agricole avec :
  • une opportunité de diversification de cultures (couverts végétaux, CIVE)
  • un apport d’un engrais naturel (Bio et conventionnel) (stockage du C) 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
  • une diversification de revenu pour l’agriculteur avec un revenu complémentaire liée à la vente d’énergie, à la redevance de traitement de déchets de l’industrie agro-alimentaire et parfois, à la vente d’engrais minéraux homologués ou normalisés.

Nature des déchets concernés (intrants) :

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.

Origine des déchets méthanisés :

• Agricole : déjections animales (lisiers, fumiers), résidus de culture (pailles, spathes de maïs ...), cultures intermédiaires (CIVE), 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...)
• Collectivités : 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) en infiniment mélangé.

Pour plus d’information, consulter la fiche méthanisation ADEME.