Qu’est-ce que la méthanisation ?

La protection de l’environnement est un enjeu majeur de notre société actuelle et concerne tous les secteurs d’activité, y compris l’agriculture. Face à ce défi, de plus en plus d’acteurs se tournent vers la méthanisation, une technique qui permet de transformer les matières organiques en énergies renouvelables. Explorons en détail cette pratique et son impact positif sur notre environnement.

Définition de la méthanisation

La méthanisation, également connue sous le nom de biométhanisation, est un processus naturel de recyclage de la matière organique en l’absence d’oxygène (anaérobie). Il est rendu possible grâce à l’action de micro-organismes qui transforment la matière organique en biogaz et en digestat.

Bien qu’il se produise naturellement dans certains milieux, comme les marais, l’homme peut également le mettre en œuvre dans des installations spécifiques appelées « digesteurs », dans des conditions contrôlées telles que la température à 38°C, l’étanchéité, une basse pression et bien sûr, l’absence d’oxygène.

Le biogaz obtenu peut être utilisé en tant que carburant comme le biométhane dans les véhicules qui fonctionnent au gaz naturel véhicule (GNV/BioGNV) ou pour produire de l’électricité, de la chaleur… Quant au digestat, il peut être utilisé en agriculture dans le cadre d’un plan d’épandage.

Principe de la méthanisation

La méthanisation est un procédé qui repose sur la fermentation naturelle de matière organique pour produire du biogaz et du digestat. Les matières premières utilisées, telles que les déchets organiques provenant de l’agriculture (résidus de cultures, lisiers, fumiers…), de l’industrie agroalimentaire ou des collectivités (fauches de bords de routes, boues d’épuration, biodéchets de restauration collective…), doivent entrer pour cela dans une unité de méthanisation.

À l’intérieur de cette unité se trouve une grande cuve appelée digesteur, où les intrants (déchets) subissent un processus de digestion anaérobie. Sous l’action de bactéries et de micro-organismes en absence d’oxygène, les déchets sont chauffés et dégradés, produisant ainsi du méthane de manière naturelle.

Le biogaz produit par méthanisation peut être utilisé directement pour générer chaleur et électricité. Il peut également être injecté dans le réseau de gaz naturel pour contribuer à la consommation de gaz renouvelable à l’échelle locale et nationale. Dans ce cas, le biogaz doit être purifié afin d’avoir des caractéristiques similaires à celles du gaz naturel, et il prend alors le nom de biométhane.

Quant au digestat, un produit humide riche en matière organique, provenant du processus de digestion anaérobie des déchets organiques, il peut être utilisé pour retourner au sol après une éventuelle phase de maturation par compostage. Cette maturation supplémentaire permet de garantir une décomposition plus complète des résidus organiques, assurant ainsi une meilleure qualité du digestat utilisé comme fertilisant naturel.

Pour produire du méthane « vert », il est possible de gazéifier du bois, qui, sous l’effet de la chaleur, se transforme en méthane, un mélange de gaz de synthèse et de CO2. On parle alors de méthanation, pas de méthanisation.

Fonctionnement d’un méthaniseur

Un réservoir cylindrique retient les déchets organiques où, privés d’oxygène, ils sont attaqués par des bactéries. On peut distinguer trois étapes cruciales dans le processus de méthanisation :

• L’hydrolyse et l’acidogénèse : à ce stade, toutes les protéines, lipides et polysaccharides, éléments organiques complexes, sont réduits en composés plus simples tels que les acides gras, peptides et acides aminés.
• L’acétogénèse : les substrats de la phase précédente subissent une transformation supplémentaire et se convertissent en acide acétique.
• La méthanogénèse : l’acide acétique se transforme en méthane et en gaz carbonique.

Le résidu obtenu à la fin de ce processus est le digestat, qui est lui-même conservé afin d’être utilisé comme compost.

Comment transformer les déchets en énergie ?

Le biogaz généré par méthanisation est principalement composé de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2). Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour valoriser ce biogaz et en tirer de l’énergie.

Par cogénération

Le biogaz est utilisé pour alimenter un moteur qui entraîne un alternateur, ce qui permet de générer de l’électricité. Cette électricité est ensuite injectée dans le réseau électrique général, contribuant ainsi à la diversité du mix énergétique français qui alimente chaque foyer.

Lorsque le moteur fonctionne, il génère de la chaleur. Il est possible de récupérer cette chaleur et de l’utiliser localement, par exemple pour le chauffage des bâtiments d’élevage ou l’alimentation d’un séchoir.

Les installations de plus grande envergure peuvent fournir de la chaleur renouvelable aux bâtiments publics et aux logements environnants par le biais d’un réseau de chaleur.

Par injection

Le biogaz est purifié pour ne conserver que le méthane, devenant ainsi du biométhane, également connu sous l’appellation « gaz vert ». Un point d’injection est installé à proximité de l’unité de méthanisation pour injecter ce biométhane dans les réseaux de gaz naturel.

En remplacement du gaz fossile importé, ce gaz biologique produit localement est utilisé pour répondre aux besoins des foyers, des collectivités et des industries, que ce soit pour la cuisson, le chauffage, la production d’eau chaude ou d’autres utilisations.

Le biométhane peut également être utilisé comme carburant pour alimenter les véhicules fonctionnant au BioGNV.

Quels sont les déchets pouvant être utilisés ?

Tout déchet composé de matière organique peut être valorisé par méthanisation. Pour déterminer si un déchet est méthanisable, demandez-vous s’il se dégraderait naturellement. Par exemple, les déchets plastiques ne peuvent bien entendu pas être utilisés. On distingue ainsi quatre grandes catégories : les biodéchets, les effluents d’élevage, les matières végétales agricoles et les déchets de l’industrie agroalimentaire.

Méthanisation humide ou sèche ?

Il existe deux types de méthanisation : la méthanisation par voie humide et la méthanisation par voie sèche, chacune adaptée en fonction de la nature des intrants utilisés. Les systèmes par voie sèche peuvent accueillir une plus grande proportion de matières sèches, tandis que les systèmes par voie humide permettent un meilleur brassage des matières. Le choix de la technologie dépend donc principalement des déchets organiques à traiter.

La méthanisation humide est plus adaptée pour le traitement des déchets agricoles et industriels et concerne principalement les rejets liquides tels que les boues de station d’épuration. Elle nécessite une technologie plus complexe et coûteuse en raison de la teneur en eau élevée des substrats.

La méthanisation sèche est utilisée pour traiter les déchets organiques ménagers, comme la nourriture non consommée dans les restaurants et les supermarchés. Elle peut être effectuée à une échelle centrale ou individuelle, avec des installations plus petites pouvant être installées directement sur le site de production des déchets.

Les avantages environnementaux

La méthanisation a un impact positif sur l’environnement à plusieurs niveaux. Tout d’abord, elle permet de valoriser les déchets organiques qui seraient autrement enfouis ou incinérés, ce qui contribue à réduire la quantité de déchets et donc leur impact sur l’environnement. De plus, en produisant du biogaz qui peut remplacer les énergies fossiles telles que le gaz naturel, la méthanisation contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) et donc à la lutte contre le changement climatique. Enfin, elle permet également de produire des engrais naturels à partir du digestat, qui peut remplacer les engrais chimiques et ainsi limiter la pollution de l’eau et des sols.

Des avantages économiques pour les agriculteurs

En plus de ses bienfaits environnementaux, la méthanisation offre également des avantages économiques aux agriculteurs. En effet, en valorisant les déchets organiques issus de leurs activités, ils peuvent réduire leurs coûts liés au stockage et à l’élimination de ces déchets. De plus, la production d’énergies renouvelables grâce à la méthanisation peut leur apporter un revenu complémentaire non négligeable. Enfin, l’utilisation du digestat comme engrais bio permet aux agriculteurs de limiter leurs dépenses en engrais chimiques et ainsi d’améliorer leur rentabilité.

Les limites de la méthanisation

Bien que la méthanisation présente de nombreux avantages, elle n’est pas sans limites. Tout d’abord, l’installation et la maintenance des unités de méthanisation peuvent être coûteuses et complexes, en particulier pour les installations par voie humide nécessitant un équipement spécifique pour gérer les effluents liquides, sans compter la nécessité d’une expertise approfondie pour prévenir tout risque de pollution des sols et des eaux. De plus, la disponibilité des déchets organiques nécessaires peut être un challenge dans certaines régions ou périodes de l’année, ce qui peut limiter le développement de la méthanisation.

Enfin, bien que la production de biogaz contribue à réduire les émissions de GES, elle ne permet pas de les éliminer complètement et nécessite toujours une utilisation responsable des terres agricoles pour réduire l’empreinte carbone globale. Malgré ces limites, la méthanisation reste une solution intéressante et prometteuse pour valoriser les déchets organiques et fournir une énergie alternative, contribuant ainsi à la transition vers une économie circulaire et bas-carbone. L’innovation continue dans ce domaine et le soutien des politiques publiques pour le développement de la méthanisation peuvent aider à surmonter ces limites et à maximiser les avantages environnementaux, économiques et sociaux de cette technologie.

Pour conclure, la méthanisation est une solution efficace pour valoriser les déchets organiques et produire de l’énergie renouvelable. En plus de ses avantages environnementaux tels que la réduction des émissions de gaz à effet de serre et la production d’engrais naturels, elle offre également des bénéfices économiques aux agriculteurs. Malgré ses limites, la méthanisation reste une technologie prometteuse pour contribuer à la transition écologique. Son développement nécessite cependant un soutien politique et une innovation continue pour surmonter les obstacles techniques et maximiser ses atouts à long terme.