Définitions de la méthanisation
Quel lien entre « méthanisation » et « biogaz » ?
La méthanisation est un processus biologique de dégradation de la matière organique végétale ou animale par des micro-organismes qui produit un gaz sans odeur appelé biogaz. La méthanisation est une réaction naturelle qui existe depuis toujours et que l’être humain a pu observer notamment dans l’estomac des vaches ou dans les marais (Lire Histoire de la méthanisation).
Extraits de « Solix enquête sur les énergies renouvelables », de CHOPLIN & RIMKA, ID SOLAIRES, octobre 2008, sixième édition.
Aujourd’hui, l’être humain est capable de reproduire cette réaction naturelle de méthanisation, en conditions contrôlées, à une température idéale et en absence d’oxygène (milieu dit anaérobie).
Cette réaction de méthanisation peut avoir lieu dans différents types d’installations :
- Dans des installations dites de méthanisation qualifiées d’ « agricole », d’ « industrielle », de « territoriale » ou de « déchets ménagers et autres biodéchets », en fonction de la nature des matières organiques traitées par ces installations.
- Dans des installations de méthanisation associées à un processus de traitement des eaux usées dans les stations d’épuration (STEP).
Attention : dans le cas des installations dites de méthanisation, le processus biologique de méthanisation donne également son nom à la technologie qui les caractérise.
- Dans des Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND), qui sont des sites d’enfouissements de déchets, où un processus de méthanisation « spontanée » se produit via la dégradation de la partie organique des déchets qui y sont stockés.
Qu’est-ce que le digestat ?
Le digestat est un co-produit de la réaction biologique de méthanisation qui accompagne la production de biogaz. Il s’agit de la fraction de matières organiques qui n’a pas été digérée par les bactéries. Le digestat se caractérise par une forte teneur en matières organiques et minérales et en eau. Qu’il soit liquide ou solide, le digestat peut être utilisé, sous certaines conditions, comme fertilisant naturel organique pour les sols ou comme amendement pour les cultures, en remplacement d’engrais chimiques d’origine fossile.
En transformant des résidus agricoles et des déchets organiques en biogaz et en digestat, la méthanisation constitue ainsi à la fois une solution pour la valorisation de ces matières et une source d’énergie renouvelable qui permet de limiter la consommation de ressources naturelles.
Pourquoi le gaz renouvelable représente-t-il une alternative au gaz naturel fossile ?
Le gaz naturel, qu’est-ce que c’est ?
Le gaz naturel est un combustible fossile, donc disponible en quantités limitées et non renouvelable à l’échelle d’une vie humaine, produit par la dégradation/transformation d’anciens organismes vivants, au fil des temps géologiques (ce qui est également le cas du pétrole et de la houille). Il se place en troisième position mondiale des sources d’énergie thermique utilisées, après le pétrole et le charbon. Le méthane, dont il est composé à 90%, est une molécule présente à l’état naturel sur notre planète, incolore et inodore.
Et le gaz renouvelable ?
Un gaz est dit « renouvelable » lorsqu’il est produit à partir d’une source elle-même renouvelable, c’est-à-dire qui se régénère à l’échelle d’une vie humaine. Aujourd’hui, le gaz renouvelable est majoritairement produit à partir de matières organiques (biomasse) qui peuvent avoir diverses origines : agricole, industrielle, agro-alimentaire, ou encore urbaine. Ce gaz renouvelable est également composé de méthane en proportion variable.
Ces matières organiques proviennent notamment des effluents d’élevage, des déchets de cultures, des cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE), des coproduits et déchets des industries agro-alimentaires, des déchets verts, des biodéchets (de restauration et des particuliers), de boues de station d’épuration, etc.
Le terme de gaz renouvelable recouvre principalement :
- le biogaz
- le biométhane
Mais d’autres gaz renouvelables existent et vont se développer à l’avenir, tels que : le gaz de synthèse (aussi appelé syngas) produit par pyrogazéification, l’hydrogène renouvelable et le gaz de synthèse produit à partir d’électricité renouvelable.
Qu’est-ce que le biogaz ?
Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques en l'absence d'oxygène (réaction biologique de méthanisation). Il est composé essentiellement de méthane (50 à 70 %) et de dioxyde de carbone. Il peut être brûlé pour produire de la chaleur et de l’électricité ou purifié pour obtenir du biométhane utilisable comme gaz naturel pour véhicules ou injectable sur le réseau de distribution de gaz naturel.
Qu’est-ce que le BioGNV ?
Le BioGNV, aussi appelé biométhane carburant, est un carburant renouvelable composé à 86 % de méthane (selon la norme ISO 15403) et qui présente les mêmes caractéristiques que le Gaz Naturel pour Véhicules (GNV). Le BioGNV sert alors de substitut renouvelable au GNV d’origine fossile.
La méthanisation a-t-elle un impact sur la biodiversité ?
La méthanisation a-t-elle un impact sur la biodiversité ?
L’impact de la méthanisation sur la biodiversité a pour le moment été peu étudié. Certaines études allemandes ont étudié l’impact de l’épandage des digestats sur la population des vers de terre. Mais les études ne sont pas toujours représentatives de l’impact réel sur les sols agricoles. Des essais conduits en France par l’INRA ont cependant montré une mortalité accrue pour une faible partie de la population des vers anéciques après épandage de digestat ; mortalité toutefois compensée à moyen terme par une augmentation de la population due aux apports de matière organique du digestat. Ce digestat est riche en carbone stable, qui se dégrade plus lentement. Ses impacts, en particulier sur les populations de micro-organismes du sol reste à étudier. Le respect de bonnes pratiques associées à la gestion des digestats est indispensable pour éviter les comportements non vertueux parfois observés, lesquels peuvent avoir ponctuellement des impacts sur la biodiversité.
La méthanisation a-t-elle un impact sur la biodiversité ?
La méthanisation a-t-elle un impact sur la biodiversité ?
L’impact de la méthanisation sur la biodiversité a pour le moment été peu étudié. Certaines études allemandes ont étudié l’impact de l’épandage des digestats sur la population des vers de terre. Mais les études ne sont pas toujours représentatives de l’impact réel sur les sols agricoles. Des essais conduits en France par l’INRA ont cependant montré une mortalité accrue pour une faible partie de la population des vers anéciques après épandage de digestat ; mortalité toutefois compensée à moyen terme par une augmentation de la population due aux apports de matière organique du digestat. Ce digestat est riche en carbone stable, qui se dégrade plus lentement. Ses impacts, en particulier sur les populations de micro-organismes du sol reste à étudier. Le respect de bonnes pratiques associées à la gestion des digestats est indispensable pour éviter les comportements non vertueux parfois observés, lesquels peuvent avoir ponctuellement des impacts sur la biodiversité.
La méthanisation implique-t-elle des risques de pollutions de l’eau, de l’air, des sols ?
La méthanisation implique-t-elle des risques de pollutions de l’eau, de l’air, des sols ?
Le digestat étant riche en azote, son épandage peut induire un apport excessif en azote non assimilé par les plantes et pouvant se diluer dans le sol. Pour éviter cela, le plan d’épandage doit être validé par l’administration et il faut contrôler en continue les dates et les volumes d’épandage. De l’azote peut s’évaporer lors de l’épandage du digestat et ainsi conduire à l’émission de protoxyde d’azote N2O, un gaz à effet de serre 210 fois plus puissant que le CO2. C’est pourquoi le digestat est stocké pour éviter cette réaction. Les digestats présentent parfois des quantités variables d’éléments traces métalliques (ETM). Les digestats provenant d’effluents agricoles en contiennent en quantité négligeable. Les digestats provenant de la méthanisation de boues de station d’épuration présentent des teneurs plus élevées en ETM, notamment en cuivre et zinc. Dans le cas précis des installations avec tri mécanico-biologique (TMB), les digestats provenant de la méthanisation d’ordures ménagères peuvent contenir des ETM et des déchets inertes (verre, plastique). Pour ces raisons, il est donc primordial de contrôler leur qualité. Les digestats ne respectant pas les critères d’épandage sont incinérés ou placés en Installations de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND). De plus, en fonction des intrants utilisés, le digestat nécessite un plan d’hygiénisation ou non afin d’éliminer 99 % des microorganismes pathogènes potentiellement présents.
Par ailleurs, il est interdit de rejeter du biogaz dans l’atmosphère selon l’arrêté du 10 novembre 2009. L’installation de méthanisation est équipée de dispositifs de contrôle de la production de biogaz en continue. Dans le cas où la production de biogaz deviendrait trop importante à gérer pour des raisons techniques (moteur de cogénération en panne, etc.) ou contractuelles, le biogaz est éliminé par destruction thermique à l’aide d’une torchère.
La méthanisation entre elle en compétition avec l’alimentation humaine ?
La méthanisation entre elle en compétition avec l’alimentation humaine ?
En France, l’usage de cultures alimentaires et de cultures destinées essentiellement à de la production d’énergie pour la méthanisation est limité afin de ne pas favoriser la concurrence entre la production d’énergie et l’alimentation. Selon le décret n° 2016-929 du 7 juillet 2016, au maximum 15 % des tonnages entrants pour la méthanisation peuvent venir de telles cultures. Cela sécurise également l’apport d’intrants d’origines différentes (déchets verts, tontes, déchets d’industries agroalimentaires). Par ailleurs, les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE) sont des cultures intercalaires implantées et récoltées entre deux cultures principales dans une rotation culturale. Les CIVE peuvent être récoltées pour être utilisées en tant qu’intrant dans une unité de méthanisation. Les CIVE n’ont pas pour but la production alimentaire. D’après le Collectif Scientifique National Méthanisation (CSNM, 2018), la surface totale des CIVE représenterait une superficie de 18 800 km², soit 0,06 % de la surface agricole totale de la France.