Tout savoir sur le Biogaz et comment l'utiliser

Le biogaz présente plusieurs avantages non négligeables ainsi que de nombreux avis favorables à son utilisation.

1. Le biogaz : une énergie verte peu polluante 

Le biogaz est une énergie renouvelable qui a un avantage important pour la planète : depuis sa production (en passant par son achat) et jusqu’à sa consommation finale, il émet beaucoup moins de gaz à effet de serre (GES) que le gaz naturel.

L’ADEME et GRDF ont coréalisé une étude pour mesurer l’impact de la filière biométhane dans la lutte contre le réchauffement climatique. Cette étude révèle que la substitution du biométhane au gaz naturel permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre de l’équivalent de 188 grammes de CO₂ pour chaque kWh produit, injecté et consommé.

Sur la base d’une production de biométhane estimée à 4 TWh (Térawatt-heure) en France en 2020, cela pourrait représenter une économie de gaz à effet de serre équivalent à environ 750 000 tonnes de CO₂ pour l’année à venir !

Lorsqu’il est utilisé comme carburant sous la forme de biométhane, le biogaz préserve également l’environnement et la qualité de l’air : il n’émet pas de particules fines et a une très faible présence d’oxydes d’azote, ce qui le rend beaucoup moins polluant que le diesel notamment.

2. Le biogaz contribue à la valorisation des déchets et des effluents

Avec plus de 685 unités de production installées à la fin de l’année 2018, la méthanisation est la première source de production de gaz renouvelable à ce jour.

Tant qu’il y aura de la vie, il y aura des déchets organiques… Et le biogaz fabriqué par méthanisation contribue aujourd’hui à une gestion intelligente de ces déchets que nous produisons chaque jour : ceux du secteur agricole, et aussi ceux issus de la restauration collective, de l’industrie agroalimentaire, des collectivités et des ménages, jusqu’aux boues des stations d’épuration.

Leur exploitation comme matière première pour la production de biogaz permet de valoriser leur potentiel énergétique, et ce n’est pas tout : la méthanisation offre aussi une excellente alternative à la combustion et à l’enfouissement des déchets, ce qui contribue à réduire la pollution de l’air et des sols !

Et cela d’autant plus que, grâce aux progrès technologiques en cours, il sera bientôt possible de produire du biogaz à partir de déchets de plus en plus variés, dont certains déchets considérés jusqu’alors comme très polluants et difficiles à valoriser : bois traité, plastiques, pneus, etc.

3. Le biogaz : une énergie locale et bientôt 100 % made in France ?

La production de biogaz a encore un autre avantage de taille : son développement peut permettre à la France de réduire ses importations de gaz naturel et d’augmenter son indépendance énergétique !

Car la France est plutôt pauvre en gisements de gaz naturel, cette ressource fossile qui constitue 99 % de notre consommation de gaz actuelle. Le gaz naturel utilisé sur notre territoire est ainsi quasi intégralement importé depuis la Norvège (41 %), la Russie (25%), l’Algérie (15%) ou encore les Pays-Bas (11%).

Si elle est encore faible aujourd’hui, la capacité de production de biogaz est en plein essor chez nous. La filière se développe rapidement grâce à la mobilisation citoyenne et à la Loi sur la transition énergétique et pour la croissance verte de 2015, qui établit l’objectif de 10% de gaz renouvelable consommé en France à l’horizon 2030.

Selon une étude publiée en janvier 2018 par l’ADEME, GRT et GRDF, la France pourrait même disposer d’un potentiel de production de gaz renouvelable susceptible de couvrir la totalité de ses besoins d’ici… 2050 ! Car de nouveaux procédés de fabrication de gaz vert émergent, et ils viendront rapidement s’ajouter au biogaz issu de la méthanisation : pyrogazéification, Power to gas, gazéification des algues, etc. Ces technologies se développent vite, et vous pouvez compter sur ekWateur, fournisseur d’énergie renouvelable, pour suivre ces avancées de près et vous aider à vous faire votre propre avis 😉.

D’ici là, la production de biogaz contribue efficacement au développement d’une énergie décentralisée. En donnant une deuxième vie aux déchets organiques, le biogaz permet aussi aux agriculteurs, aux industriels ou encore aux collectivités de devenir acteurs d’une économie locale et circulaire.

Des initiatives se multiplient un peu partout en France, au niveau local voire même au niveau micro-local, à l’instar du modèle innovant proposé par la société Tryon environnement. Cette start-up propose une solution clé en main qui permet de traiter et valoriser les biodéchets à petite échelle avec un bilan carbone optimal. Grâce à des micro-méthaniseurs modulaires installés au plus près des lieux de production ou de gestion des déchets et pour éviter la pollution liée à leur transport, les matières organiques sont transformées en biogaz injecté dans le réseau ainsi qu’en fertilisant naturel redistribué localement.

La filière biogaz propose ainsi à différentes échelles des solutions efficaces pour soutenir l’économie circulaire, la valorisation des déchets et l’attractivité des territoires.

Tout d’abord, pour produire du biogaz ou biométhane, il faut des déchets organiques. En effet, ces derniers représentent la matière première indispensable à la production de gaz vert. Cependant, le déchet seul ne suffit pas.

Pour obtenir du biogaz, ces matières organiques, une fois privées d’oxygène, devront fermenter pendant plusieurs jours/semaines. C’est un processus naturel, qui ne nécessite pas l’intervention de l’homme et qui se produit dans toutes les décharges possédant des déchets organiques.

Néanmoins, l’intervention de l’homme est essentielle quand il s’agit de produire d’importantes quantités de biogaz. En effet, dans ce cas-là, la fermentation doit être provoquée artificiellement. De plus, l’homme doit aussi intervenir dans le stockage du biogaz au même titre qu’il intervient dans le stockage du gaz.

Enfin, la filière biogaz est décomposée en trois sous filières selon l’origine et le traitement des déchets, car ces derniers peuvent se retrouver à différents endroits :

• La méthanisation de déchets non dangereux ou de matières végétales brutes soit les déchets agricoles, déchets ménagers ou encore les déchets industriels, principalement agroalimentaires ;
• La méthanisation de boues de stations d'épuration des eaux usées (STEP) : très riches en méthane, les boues et graisses de stations d’épuration fermentées permettent de produire du biogaz ;
• Le biogaz des installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) : il s'agit du biogaz produit naturellement dans des méthaniseurs ou capté dans des décharges. En 2016, 68% du biogaz produit en France provenaient de ces installations.

Comme nous venons de le voir, la création du biogaz passe par un processus de fermentation. C’est un phénomène de dégradation des substances organiques. Quand celle-ci se déroule en présence d’air on dit qu’elle est « aérobie ». C’est le cas du compostage. En revanche, il est aussi possible de faire de la fermentation sans oxygène et c’est ce procédé qui nous intéresse. On l’appelle alors « anaérobie ». Ce type de fermentation s’appelle aussi la méthanisation. Elle peut être naturelle ou contrôlée et elle nécessite l’intervention de bactéries contribuant à produire du méthane, du gaz carbonique (CO₂) et de l’hydrogène sulfuré (responsable des odeurs désagréables).

Comment faire de la méthanisation ?

Ce type de fermentation peut être rendu efficace à 95% avec l’aide de méthaniseurs, c’est-à-dire des enceintes fermées dans lesquelles les déchets sont homogénéisés mécaniquement et mis en contact avec les micro-organismes appropriés pour un meilleur résultat. En clair, on provoque, à l’aide de matériel, le processus naturel de fermentation. À la fin de ce processus, nous obtiendrons alors du biogaz qui passera par une étape d’épuration afin d’obtenir du biogaz ou biométhane alors compatible avec notre réseau de gaz français. Nous pouvons ensuite procéder à des injections de biométhane au sein de notre réseau.

Selon l’observatoire du biométhane dont les chiffres les plus récents datent de mai 2020, voici un état des lieux du marché : 

• En 2019, la quantité de biométhane injectée dans les différents réseaux de distribution des différentes énergies en France a atteint 1235 GWh. Une augmentation de 73% par rapport à 2018
• Du côté du BioGNV (le Gaz Naturel pour Véhicule renouvelable) la France figure parmi les marchés les plus dynamiques d’Europe surtout au niveau des poids lourds. Le nombre de véhicules au GNV circulant en France est de 21 500 et la quantité de BioGNV consommée s’élève à 250 GWh
• La filière biométhane possède actuellement 860 installations sur le sol français
• Sur ce total de 860 installations, 123 procèdent à des injections de biométhane dans les différents réseaux de distribution soit une augmentation de 62%
• 738 installations (soit 86% du total des installations françaises) produisaient de l’électricité et de la chaleur fin 2019
• Actuellement, 1085 projets d’injection de biométhane sont à différentes étapes de réalisation. Ces projets représentent une production potentielle de 24TWh par an. Une augmentation de 10TWh par rapport à 2018 soit l’équivalent de 106 000 bus ou camions roulant au BioGNV.
• 200 projets d’installations de biométhane sont actuellement à l’étude et prévus pour 2020. Néanmoins, la crise sanitaire liée au Covid-19 pourrait faire baisser ce nombre. En effet, l’arrêt des chantiers en raison du confinement, le retard pris dans les démarches administratives ainsi que la diminution des matières organiques disponibles (liée à la fermeture des restaurants entre autres), compliquent grandement l’atteinte de cet objectif. Le gouvernement tente, par ailleurs, de proposer des mesures de soutien à la filière pour limiter ces conséquences.

La production de biogaz et de biométhane en France se base principalement sur la valorisation des déchets et de sous-produits agricoles, industriels ou municipaux. De plus, contrairement à l’Allemagne, elle limite drastiquement les cultures réservées à la production d’énergie.

Il peut servir à deux choses : la production de biocarburant et d’électricité ! Et dans les deux cas, le biogaz devra être épuré avant de pouvoir être mis dans un réservoir de véhicule ou dans un réseau de distribution de gaz naturel. L’épuration signifie éliminer le dioxyde de carbone, l’eau et l’hydrogène sulfuré afin d’obtenir une substance qui se rapproche du gaz naturel pour véhicule (GNV) ou du méthane comprimé.

Et ce n’est pas tout ! il peut également être valorisé via la combustion qui permet de produire de la chaleur (sous forme de vapeur) que l’on peut ensuite intégrer dans les chaudières et qui sera consommée aussitôt après avoir été élaborée. Il peut également servir à la cogénération qui permet de créer simultanément chaleur et électricité. La chaleur est utilisée sous forme d’eau chaude ou de vapeur (de la même façon que pour la combustion). 

Rassurez-vous, les cours d’histoire barbants, c’est pas notre tasse de thé non plus. Nous allons donc nous contenter de vous donner les étapes importantes de l’avènement du biogaz 😉.

Le biogaz : plus vieux que votre arrière arrière arrière grand-père

Premièrement, il faut savoir que la production spontanée de biogaz et de « gaz de fumier » à partir de matières organiques animales est aussi vieille que l’élevage lui-même (pour le coup nous n’étions certainement pas né-e-s 😉).

La vie suit alors son cours jusqu’en 1884, année durant laquelle l’agronome Ulysse Gayon observe la présence de « gaz carburés forméniques » et démontre leur pouvoir énergétique pour des applications au chauffage et à l’éclairage.

En 1897, un premier digesteur est construit par les Anglais en Inde avec pour objectif de produire du carburant pour véhicule. C’est le premier projet d’installation qui associe la digestion anaérobie à la valorisation énergétique du biogaz produit. La digestion anaérobie est jusqu’alors exclusivement utilisée pour traiter les pollutions. Cependant, ce projet sera remplacé en 1907 par un petit moteur destiné à produire de l’électricité et de la chaleur.

L’entre-deux-guerres : un moment propice pour l’évolution de la méthanisation

Faisons un saut dans le temps jusqu’à l’entre-deux-guerres où de nombreux travaux font progresser la digestion anaérobie des boues des stations d’épuration notamment en Angleterre, en Allemagne et aux USA. C’est suite à ces travaux que plusieurs digesteurs commencent à entrer en service dans les années 30-40 avec le souci d’optimisation énergétique du biogaz produit. Cette optimisation fait suite à de nombreuses études menées sur la réinjection du méthane en réseau.

Parallèlement à cela, dans les années 1930 en France, les enseignants Isman et Ducellier mettent au point un digesteur basé sur un système rechargeable avec une pré-fermentation aérobie afin d’éviter l’acidogénèse lors du démarrage de la réaction biologique. Ils font breveter leur digesteur.

Quelle méthode est utilisée aujourd’hui pour produire du biogaz ?

Et c’est donc sur la base de ce brevet que, dans les années 80, les premiers essais de digestion anaérobie des ordures ménagères furent conduits en France par la société Valorga.

Aujourd’hui, il existe trois méthodes pour produire du biogaz :

• L’extraction de gaz de décharge des ordures ménagères
• La fermentation anaérobie de matières organiques diverses
• La gazéification des matières premières organiques et production catalytique de syngaz

Pour commencer, sachez que le biogaz ne date pas de 2020. En réalité, la réaction qui permet de créer le biogaz a toujours existé dans la nature ! En effet, il provient de la décomposition de matière organique d’où le préfixe bio qui signifie vivant. Lors de leur décomposition, les matières organiques libèrent ce biogaz via un processus de fermentation. Le biogaz se nomme également « gaz des marais » au fond duquel se décomposent des matières végétales et animales.

Petite anecdote amusante, c’est ce fameux biogaz qui est à l’origine des feux follets dans les cimetières ou encore de l’embrasement spontané des décharges non contrôlées.

Non, le biogaz ne sent pas mauvais et les méthaniseurs non plus. En effet, une unité de méthanisation correctement construite ne peut émettre des odeurs. Il faut savoir que la méthanisation prive les déchets d’oxygène et tout se fait à l’intérieur du digesteur. Il ne doit donc pas y avoir d’odeurs. En revanche, la valorisation de déchets en extérieur est une autre méthode différente de la méthanisation et qui peut produire des odeurs.

Néanmoins, lors de la construction d’une structure isolée et sans élevage à côté, l’import de déchets sera donc obligatoire et peut, en effet, produire ponctuellement des odeurs. Il est donc préférable, dans ces cas-là, de s’équiper d’un bâtiment avec un traitement de l’air ou avoir des réserves de déchets les plus faibles possibles pour éviter les désagréments.

Le biogaz en tant que tel subit les mêmes traitements que le gaz naturel. En effet, étant inodore, une molécule lui donnant une odeur de soufre lui ait ajouté avant de l’intégrer dans le réseau de gaz français. Cette odeur lui permet d’être détecté et de diminuer les accidents liés au gaz.

Non, le biogaz n'est pas un combustible fossile, il s'agit d'un biocombustible autrement dit un combustible non fossile. Ces combustibles sont issus des matières organiques présentes en quantité abondante sur la planète. Les biocombustibles émettent également très peu de gaz à effet de serre et ont donc un bilan carbone assez faible.

Le biogaz ou biométhane a le même comportement que le gaz naturel qui sillonne notre réseau de gaz. Il transite par les mêmes canaux et possède des caractéristiques très similaires à son homologue fossile. Il n’est donc pas plus dangereux pour la cuisine que notre bon vieux gaz naturel.

Le biogaz est un gaz pauvre dont la composition peut fortement varier et être incompatible avec notre méthode de transport du gaz actuelle. C’est pourquoi le biogaz doit être filtré ou, plus exactement, épuré afin de pouvoir nous servir aussi bien que le gaz naturel 😉.

Pour cela, le biogaz passe par trois étapes :

• La déshydratation : le biogaz étant saturé de vapeur, il est primordial de retirer l’eau qu’il contient lorsqu’il sort du digesteur
• La décarbonisation : qui permet d’éliminer le CO₂
• La désulfuration : pour enlever le sulfure d'hydrogène

Vous êtes désormais un expert sur le biogaz, nous n’avons plus rien à vous apprendre 😉. On espère avoir éclairé votre lanterne et vous avoir donné envie de vous tourner vers cette filière en plein essor que l’on soutient depuis la première heure ! 😊