Tout ce que vous devez savoir sur la méthanisation
par Jean Fromentin, le 23 octobre 2020
La consommation énergétique mondiale ne cesse d’augmenter. Avec une progression de + 0,7 % à pour les pays du G20 en 2019 (-2,9 % en charbon ; +0,7 % en pétrole ; +3,2 % en gaz ; +0,7 % en électricité), cette hausse va de pair avec un accroissement des émissions de gaz à effet de serre [1]. Avec une tendance politique clairement orientée vers le verdissement de la consommation énergétique française, la loi de transition énergétique pour une croissance verte (TECV) indique dans l’intitulé de son Titre V qu’il est nécessaire de « favoriser les énergies renouvelables pour diversifier nos énergies et valoriser les ressources de nos territoires » [2].
La méthanisation s’inscrit tout à fait dans cette logique de production d’énergies renouvelables. Cet ensemble de technologies permet en effet une valorisation de la biomasse sous forme d’énergie, tout en réutilisant le digestat qui en est issu.
Un procédé admettant des intrants naturels variés
La digestion anaérobie peut être mise en place pour traiter des rejets organiques aussi divers que des eaux usées, des boues de station d’épuration, des effluents d’élevages, de la biomasse végétale, des déchets d’industries agro-alimentaires, des ordures ménagères, des déchets d’espace verts, etc. Ainsi, la méthanisation n’admet que des matières d’origine naturelle.
Un procédé lui-même naturel
La fermentation anaérobie implique la conversion de matière organique en méthane et en dioxyde de carbone en l’absence de composés oxydants (appelés accepteurs d’électrons) d’origine exogène à des températures modestes (typiquement comprises entre 15 et 50 °C), à pression ambiante et à un pH presque neutre [3].
La matière organique, présente dans les intrants est d’abord déconstruite (décomposée en fragments plus petits) par des microorganismes, au cours de l’hydrolyse, puis transformée en monomères, et enfin convertie en méthane (CH4) et en dioxyde de carbone (CO2)selon un rapport d’environ 55 % / 45 % en volume (Figure 1) [4].
Par analogie, il est possible de comparer ce processus à la déconstruction d’un mur (comparé ici à la biomasse) en briques (monomères) puis en cailloux (CH4 et CO2).
Les différentes étapes de méthanisation sont effectuées par des Bactéries et Archées possédant la machinerie cellulaire suffisante pour permettre les réactions de chaque processus :
- Hydrolyse et acidogenèse : microorganismes fermentaires et hydrolytiques
- Acétogenèse : bactéries acétogènes, homo-acétogènes et sulfatoréductrices
- Méthanogenèse : bactéries acétotrophes, hydrogénotrophes et méthanogènes
Une filière, diverses technologies
La méthanisation peut s’adapter au projet de chacun. Voie solide, liquide, pâteuse, valorisant des petits ou des gros tonnages …
Ainsi, restaurateurs, agriculteurs, collectivités et particuliers peuvent mettre en place un projet à leur échelle permettant de valoriser leurs déchets. Nous aurons l’occasion d’y revenir lors d’un pronchain article.
Une filière aux nombreux atouts
Les bénéfices des procédés de méthanisation sont nombreux et permettent de construire tout un pan d’économie circulaire à l’échelle locale et d’amener une filière [5] :
- Productrice d’énergies renouvelables valorisées sous forme de biométhane épuré (injectable dans le réseau de gaz national), d’électricité et de chaleur (cogénération, valorisable dans le réseau d’électricité et en réseau de chauffage) et/ou biocarburant (bioGNV), et d’engrais (digestat).
- Valorisatrice de déchets et d’effluents agricoles (fumiers, lisiers, etc.) contribuant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) des élevages en captant les gaz pour une valorisation énergétique, évitant ainsi de les rejeter à l’atmosphère.
- Porteuse de projets généralement locaux, ou à petite échelle, combinant traitement des déchets et des effluents, favorisant une boucle énergétique locale et la création d’emplois, ce qui fait de la méthanisation un maillon important de l’économie circulaire.
- Amenant une évolution des pratiques culturales et des assolements permettant d’augmenter l’autonomie en azote et d’apporter un carbone stabilisé au sol (digestat) mais également d’augmenter le taux de couverture des sols à l’intersaison, tout en valorisant potentiellement ces cultures en énergie (CIVEs).
[1] CHARRIAU, Pascal, CRENES, Morgan et LAPILLONNE, Bruno, 2020. Bilan énergétique mondial Edition 2020. 2 juin 2020.
[2] JOURNAL OFFICIEL DE LA RÉPUBLIQUE FRANÇAISE, « LOI n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte », août 17, 2015. https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000031044385.
[3] KLASS, D. L., 1984. Methane from Anaerobic Fermentation. Science. 9 mars 1984. Vol. 223, n° 4640, pp. 1021‑1028. DOI 10.1126/science.223.4640.1021.
[4] CRESSON, Romain, 2006. Etude du démarrage de procédés intensifs de méthanisation. UNIVERSITE MONTPELLIER II. https://www.researchgate.net/publication/342001821
[5] CHAMBRES D’AGRICULTURE FRANCE, 2020. La méthanisation agricole. [en ligne]. 16 septembre 2020. [Consulté le 29 septembre 2020]. Disponible à l’adresse : https://chambres-agriculture.fr/exploitation-agricole/developper-des-projets/economie-et-production-denergies/la-methanisation-agricole/