Le biogaz est composé principalement de dioxyde de carbone (CO₂) et de méthane (CH₄), et est issu d’un processus naturel de dégradation de matières organiques animales et/ou végétales, dans un milieu sans oxygène. Ce processus de dégradation par des micro-organismes se produit par exemple spontanément dans les marais. Il a ainsi été reproduit dans le cadre d’une production industrielle.

Quel que soit le procédé utilisé, le biogaz obtenu doit être épuré de ses composants indésirables, tels que le dioxyde de carbone, l’hydrogène sulfurisé (H₂S) ou l’eau (H₂O) par exemple. Sa teneur en méthane est alors plus élevée et il atteint une qualité similaire à celle du gaz naturel.

Une forte croissance de la filière

La filière Française est déjà bien structurée, avec près de 498 centrales de méthanisation comptabilisées à fin 2014. « On est dans une phase d’accélération, avec un contexte légal précis et ambitieux : la loi biodéchets de 2012, qui oblige à partir de 2016 au traitement des déchets matières pour toute production supérieure à 10 tonnes par an. Qui plus est, l’existence de tarifs d’achat réglementés et garantis pendant quinze ans ainsi que d’un système de garanties d’origine assurant la traçabilité du biométhane du point d’injection au point de consommation, sont également deux éléments favorables à la croissance de la filière. » précise Frédéric Flipo, directeur général délégué d’Evergaz, société spécialisée dans la production de biogaz.

« On va ainsi passer d’une logique de destruction ou stockage des déchets à une approche de valorisation par le recyclage des déchets, et actuellement, seuls, 3 % des déchets organiques sont recyclés » poursuit-il.

Par ailleurs, depuis 2014, avec la loi Grenelle 2 « tout producteur de biogaz peut conclure avec un fournisseur de gaz naturel (…) un contrat de vente de biogaz produit sur le territoire national ».

Le gaz issu de la méthanisation peut être utilisé de trois façons différentes, souligne Frédéric Flipo de Evergaz :

• pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur, avec un rendement énergétique de l’ordre de 83 %, grâce à la cogénération. Nécessitant le plus souvent un réseau de chaleur, ce système permet de fournir les besoins du site ou de chauffer des habitations aux alentours.

• Ensuite, il peut être comprimé ou liquéfié pour, par exemple, alimenter des véhicules roulant au biogaz. Enfin, il est également possible d’épurer le biogaz avec un rendement énergétique de l’ordre de 90 % et de produire du biométhane. Une fois odorisé et contrôlé par le gestionnaire de réseau, le biométhane peut être injecté dans le réseau de gaz naturel, de façon à en exploiter les bénéfices en dehors du site de production avec les mêmes usages que le gaz naturel, poursuit l’expert.

Ainsi 17 sites d’injection sont d’ores et déjà  en production fin 2015, mais avec une répartition très contrastée sur le territoire : Île-de France, Grand-Est, et Hauts de France ont le « vent biogaz » en poupe, avec près de la moitié des sites d’injection en production, et un bon tiers des 200 projets à l’étude cette année.

L’enjeu est donc de taille sur l’injection de biogaz et les objectifs sont désormais fixés par la loi de transition énergétique : 10 % de gaz renouvelable injectés dans le réseau de gaz naturel d’ici 2030, à partir de près de 1 500 sites, soit 5,5 millions de tonnes de gaz à effet de serre évités.

Un processus adapté selon les types de déchet

Les sources de la matière organique servant à la méthanisation sont très variées : agriculture, industrie ou encore déchets ménagers sont les principales.

« Pour faire simple, notre métier c’est de faire de la soupe ! Et avec un même outil, nous pouvons traiter jusqu’à 1 200 déchets différents. Évidemment à l’entrée, les déchets peuvent être solides, liquides, pâteux, voire emballés, ce qui nécessite des traitements particuliers par nature et dans ce dernier cas il y a nécessité préalable d’une unité de déconditionnement, et ce peut être par exemple pour des produits défectueux ou des poubelles des hypermarchés ».

Le process de traitement sera donc adapté en fonction du type de déchet, et les micro-organismes chargés de la décomposition des déchets organiques travailleront à différentes phases de température : une phase dite mésophile pendant laquelle l’activité des micro-organismes mésophiles provoque une élévation de la température aux environs de 45° C ; une phase thermophile avec des micro-organismes, dits thermophiles actifs, à des températures ne dépassant pas plus de 55 °C.

Légende : Unité de méthanisation et d’injection de biométhane d’Épaux-Bézu – capacité d’injection de plus de 10 GWh

« Globalement, le cycle biologique de production est d’environ 60 jours, ce qui veut dire que si l’on décide d’arrêter la production il y a un effet d’inertie mais aussi une production d’électricité avec un taux de disponibilité élevé, aux environs de 91 %, bien supérieur aux autres énergies (éolien 25 %, solaire 12,5 %, nucléaire 85 %) » ajoute Frédéric Flipo.

La méthanisation réduit les émissions de gaz à effet de serre.

Quelle que soit sa valorisation, l’intérêt environnemental du biométhane réside dans la valorisation énergétique d’un processus naturel. En effet, le méthane étant produit naturellement par la dégradation des déchets organiques, il contribue largement à l’effet de serre lorsqu’il est émis sans être récupéré.

« Avec la méthanisation, comme il n’y a pas de fermentation à l’air libre des déchets organiques et que le gaz est capté, l’impact est très positif sur le bilan carbone d’une entreprise ou d’une collectivité territoriale : un projet de 1 MW c’est environ 3 500 tonnes de CO₂ économisé par an » souligne Frédéric Flipo.

Par ailleurs, l’injection du biométhane dans le réseau de gaz naturel réduit la dépendance au gaz naturel d’origine fossile dont l’extraction a un bilan environnemental négatif.

Enfin, le processus de production du biogaz puis du biométhane valorise également les déchets organiques qui sont à la base du processus : ainsi le résidu solide issu de ces déchets peut ensuite être utilisé comme engrais et limite le recours aux engrais d’origine chimique.

Pour approfondir le sujet biogaz

• Le tableau de bord du biogaz du ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/Le-tableau-de-bord-du-biogaz-pour.html

• Un appel pour le développement de projets de méthanisation jusqu’au 4 septembre 2017 : agriculteurs, industriels et collectivités territoriales peuvent y faire appel pour leur projet de méthanisation et obtenir des aides financières pour l’étude de faisabilité, un accompagnement particulier des services de l’État et un engagement sur les délais d’autorisation et de raccordement.

http://www.developpement-durable.gouv.fr/Appel-a-projets-pour-le.html

• Un site pour aider les producteurs de biométhane à établir l’injection dans le réseau gaz :

http://www.injectionbiomethane.fr/accueil.html

• Et enfin le Club Biogaz qui a réalisé un recensement des structures régionales ou territoriales qui accompagnent les projets sur le terrain par leur expertiseet/ou leur

Des projets rentables et des emplois à la clé

Des emplois sont à la clé : pour exemple, le Club Biogaz de l’ATEE (Association technique énergie environnement) estime le potentiel à plus de 10 000 emplois de développement/construction de sites de méthanisation, et à plus de 4 800, le nombre d’emplois permanents d’exploitation/maintenance à créer entre 2014 et 2020. Cet ensemble intégrant également de l’ingénierie pour les systèmes de supervision et de conduite de process.

Côté retour sur investissement, les petites installations auront un TRI plus long. Ainsi la collecte à l’échelon territorial prend tout son sens. « Pour prendre un exemple avec une centrale de méthanisation où les collectivités sont coactionnaires : pour 30 000 tonnes de déchets recyclés par an, 1 MW électrique de production et 7 M€  d’investissement, le retour sur investissement prendra environ sept ans » illustre Frédéric Flipo.

Enfin d’autres sujets sont dans le prolongement de la filière méthanisation : le « power to gaz », la méthanisation à partir des micro-algues… Nous y reviendrons dans un prochain article. À suivre donc.