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La méthanisation ou fermentation des déchets pour produire du biogaz / biométhane

La méthanisation consiste à effectuer la fermentation de déchets organiques en absence d'oxygène (condition anaérobie) dans le but d'obtenir un biogaz très riche en méthane. Celui-ci pourra ensuite être utilisé notamment pour le chauffage ou la co-génération. Ce procédé a été développé dans les années 80 et est particulièrement actif en Allemagne. En 2013, en Europe, 7 millions de tonnes de déchets ont été traités par le processus de méthanisation.

 

Le principe

 

À l'échelle industrielle, on place les déchets organiques dans une cuve en absence d'oxygène. Par un processus de fermentation, les micro-organismes vont dégrader les composés organiques et produire un biogaz très concentré en méthane composé de :

- 55 à 70% de méthane CH4

- 30 à 45% de dioxyde de carbone CO2

- des traces de gaz comme NH3, H2S et N2

10 à 15% de ce gaz est utilisé pour réchauffer la cuve qui est maintenue à 35°C environ. Le reste peut être ensuite valorisé. Le résidu des déchets est appelé digestat et peut lui aussi être valorisé par ailleurs en tant que compost.

 

De nombreux déchets organiques sont utilisables :

- Déchets agricoles : lisier, résidus de récolte...

- Déchets industriels : déchets provenant de fromageries, abattoirs, caves vinicoles...

- Déchets ménagers fermentescibles.

Les déchets les plus adaptés au processus de méthanisation sont les produits organiques riches en eau qui pourtant être facilement pompés (en cas de processus continu) et dégradés.

 

Les procédés

 

Il existe différents procédés de traitement des déchets organiques. Les paramètres ayant une incidence sur le procédé sont le type de déchet utilisé, la température du réacteur et le mode d'alimentation des déchets.

 

- Les types de déchets

 

On distingue deux types de déchets organiques donc deux procédés : le procédé par voie humide (moins de 15% de matière sèche) ou par voie sèche (entre 15 et 40%). Le procédé le plus favorable à la production de biogaz est le procédé par voie humide. Cependant les contraintes techniques sont plus importantes car le volume à traiter est plus élevé qu'en voie sèche (réacteur plus volumineux, flux plus important).

 

- La température du réacteur

 

Le réacteur peut être utilisé à deux gammes de températures pour avoir une méthanisation mésophile (35-40°C) ou thermophile (50-60°C). La réaction thermophile est plus rapide et plus poussée mais la réaction mésophile est plus stable, plus maîtrisée et consomme moins du gaz produit. Actuellement c'est cette dernière technique qui est utilisée à l'échelle industrielle.

 

- Le procédé d'alimentation

 

La production de biogaz peut se faire par un processus continu, semi-continu ou en mode batch. Le procédé le plus utilisé est le processus continu car il demande moins de maintenance et est adapté aux déchets liquides.

 

La valorisation

 

Il y a différentes manières de valoriser le gaz produit par la méthanisation. Le principe général restant une valorisation dans le domaine de l'énergie. La valorisation la plus intéressant est la co-génération. Cela consiste à utiliser une partie du gaz produit pour entraîner un moteur et produire de l'électricité tandis que l'autre servira de chauffage. L'électricité peut ensuite être revendue à un tarif réglementé. On peut ainsi produire pour une tonne de déchets méthanisés 170 kWh électriques et 340 kWh thermiques.

Ce n'est pas encore beaucoup le cas en France, mais des pays comme le Danemark et l'Allemagne utilisent régulièrement des digesteurs "à la ferme" : le lisier est utilisé comme déchet organique pour produire du gaz, qui est lui-même consommé pour produire de l'électricité qui alimentera la ferme et de la chaleur qui réchauffera les habitations. Le surplus d'électricité produit est ensuite revendu à EDF (qui a l'obligation de l'acheter).

Si le gaz est purifié, il peut aussi être réinjecté dans le circuit du gaz naturel. Une voie de valorisation possible qui est encore en cours de développement est la fabrication de biocarburant à partir de biogaz.

 

La méthanisation est un procédé intéressant à la fois sur le plan économique et écologique qui mériterait d'être davantage connu et développé, particulièrement en France.

 

Sources :

http://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/la-methanisation-du-biogaz-dans-nos-dechets

 

http://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/expertsie_dechets_-_fiche_technique_methanisation.pdf

 

 

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