La méthanisation, c'est quoi?


La méthanisation en trois étapes:

Incorporation Digestion Valorisation




Le principe:

La méthanisation est un procédé naturel. Il s'agit d'une dégradation de matière organique en l'absence d'oxygène, grâce à des bactéries qui produisent du biogaz composé à 60% de méthane, environ. Le co-produit de la méthanisation est appelé le digestat. C'est ce qui n'est pas dégradé par les bactéries.
C'est en s'inspirant de ce procédé naturel qu'est née la méthanisation telle que nous la connaissons aujourd'hui.

Dans un contexte d'évolution des pratiques agricoles, d'une part, et de transition écologique et énergétique, d'autre part; la méthanisation agricole et territoriale fait partie intégrante des objectifs européens et français de développement des énergies renouvelables.

Les agriculteurs, les collectivités et les industriels l'ont bien compris : la méthanisation est une opportunité pour traiter des déchets ou effluents organiques afin de produire une énergie renouvelable et un engrais organique efficace.

Le digestat est en effet un produit pouvant s'apparenter à de l'engrais organique; riche en azote, phosphore et potasse;  pouvant servir à améliorer le potentiel agronomique des terres agricoles.

Le biométhane, obtenu après épuration du biogaz, peut être injecté dans le réseau de distribution de gaz naturel si un réseau existe sur le territoire. C'est l'injection directe.
En l'absence de point d'injection sur place, il est également possible de transporter le biométhane sous forme liquéfiée ou comprimée. C'est l'injection portée.

Le biogaz, s'il est impossible d'injecter et/ou si une valorisation importante de chaleur est possible sur le site de méthanisation, peut être brûlé dans un moteur de cogénération, qui va générer de l'électricité et de la chaleur. L'électricité, directement injectée sur le réseau Enedis, est achetée par EDF à un tarif réglementé pendant 15 ans et génère ainsi un revenu pour l'exploitant de l'unité. La chaleur, dans le cas d'un élevage porcin, avicole, de serres ou d'autres gros consommateurs, peut être valorisée sur site.

Le gisement:

Graphique pouvoirs méthanogènes

En fonction des matières introduites dans le méthaniseur, la production diffère. Certaines matières sont plus "méthanogènes", c'est à dire qu'elles génèrent plus de production de biogaz et donc de biométhane lorsqu'elles sont dégradées. C'est le cas, par exemple du fumier de volailles par rapport au lisier de porcs. Attention cependant, car la ration doit être équilibrée. le lisier est moins méthanogène, certes, mais il apporte le liquide nécessaire au bon fonctionnement de l'unité et renouvelle la population bactérienne indispensable à la dégradation. Les matières introduites sont interdépendantes.


La ration doit respecter des critères physiques et chimiques (pH, T°, etc.), être équilibrée et régulière. On ne peut pas changer du tout au tout en quelques jours. Il est impératif de maîtriser au mieux son gisement dès le montage de projet afin de le dimensionner en conséquence. Il est toujours possible d'adapter certains paramètres de la ration mais un méthaniseur nécessite un suivi très pointu des apports et son dimensionnement dépend du gisement.

Les technologies:

On rencontre différentes technologies en méthanisation. Le choix d'un process dépend du taux de matière sèche des matières introduites dans le méthaniseur.

VOIE LIQUIDE

La technologie la plus répandue et la plus connue à ce jour est la voie liquide, autrement appelée voie "infiniment mélangée".
La méthanisation en voie liquide s’applique à des ressources ou effluents plutôt liquides tels des lisiers, déchets verts, boues, etc. Le taux de MS est au maximum de 20%.
Une intervention de dépannage est facile en cas de dysfonctionnement biologique. Le digesteur est isolé, chauffé et brassé. Le mélange fermente 1 à 2 mois. La « ration » doit être équilibrée et régulière sur l’année.
A l’issue du process, le digestat est pompable. L’automatisation de l’installation est possible.
Attention ! Les déchets ligneux et les inertes sont indésirables.

Le biogaz non valorisé doit être brulé en torchère.

Nombreux exemples en France et à l'étranger.



VOIE SÈCHE


La méthanisation en voie sèche s’applique à des ressources ou effluents solides (taux de MS > 20%) tels des fumiers, déchets verts, bio-déchets alimentaires, menues pailles, etc.

Les chargements et déchargements peuvent être réalisés avec les outils déjà présents en exploitation.
Batch= silo ou garage. Plusieurs digesteurs fonctionnent en décalage.

Une recirculation des jus permet d’amener la partie liquide des intrants et de maintenir les micro-organismes en vie.
Ce système a de faibles besoins en chaleur et il n’y a pas d’agitation mécanique. De plus, la présence quotidienne n’est pas indispensable. La qualité des rations peut varier dans le temps. Le digestat est hygiénisé.

Les coûts d’investissements sont moins élevés et le risque de pannes moindre. Le système est modulable et extensible dans le temps. Le biogaz non valorisé doit être brulé en torchère.

Assez peu de retours d'expériences positifs.

LES VALORISATIONS:

Les produits de la méthanisation sont le biogaz et le digestat.
Comme mentionné précédemment, il existe différentes valorisations pour le biogaz produit.

  • l'injection directe
Elle nécessite l'épuration du biogaz pour garder uniquement le biométhane (55 à 60%). Ce biométhane est odorisé puis injecté dans le réseau. Il est ainsi vendu à un tarif réglementé par l'Etat et génère un revenu pour l'exploitant de l'unité de méthanisation. Plus d'infos sur les tarifs

  • l'injection portée
Elle nécessite le même équipement que l'injection directe mais implique en plus la liquéfaction du biométhane dans des cuves spécifiques et une logistique différente due au transport.

  • la cogénération
Le biogaz est directement brûlé dans un moteur de cogénération et produit de l'électricité et de la chaleur. L'idéal est de valoriser cette chaleur sur site afin d'optimiser la rentabilité du méthaniseur. L'électricité est directement vendu à EDF à un tarif réglementé par l'état. Plus d'infos sur les tarifs.

  • le bio-GNL et le bio-GNV
De nouveaux débouchés émergent aujourd'hui pour le biométhane issu de la méthanisation. Pour répondre aux objectifs de la France et de l'Europe, les transports routiers utilisent de plus en plus de GNV et de bio-GNV. C'est donc une nouvelle voie à explorer pour les porteurs de projets. Après épuration et liquéfaction, le biométhane peut servir de carburant.

  • A quand la valorisation du CO2?

Des process sont en cours de développement pour valoriser le dioxyde de carbone issu de la méthanisation, en plus du biométhane. A voir dans les années à venir...