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Méthaniseur, digesteur et poste d'injection des gaz Comment ça marche ?

La méthanisation, une source d’énergie et de fertilisant

30 décembre 2015

La méthanisation attire de plus en plus les feux des projecteurs, notamment depuis que Ségolène Royal a annoncé le 4 septembre 2014 l’objectif de mettre en place 1 500 unités d’ici 2017 et le plan EMAA (Energie, Méthanisation, Autonomie Azote, 2013) de Stéphane le Foll. Mais quels sont les tenants et aboutissants de ce processus ? Quel intérêt a priori pour les agriculteurs ?

La méthanisation désigne le processus de dégradation de la matière organique (substrat) par des micro-organismes, dans un milieu sans oxygène (conditions anaérobies). Le méthane est l’un des principaux éléments obtenu à la fin du processus, d’où son appellation. Ce gaz peut ensuite être utilisé pour produire de la chaleur, de l’électricité voire des carburants.

Diverses sources de substrats

Les substrats utilisés peuvent être d’origine animale tels que les lisiers et fumiers, ou d’origine végétale tels que les résidus de récolte, les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE)… Il peut s’agir également de déchets issus des Industries agro-alimentaires ou des collectivités. Ce sont ces derniers substrats qui sont essentiellement visés par les programmes de développement mais des concurrences d’usage se font déjà sentir.

Figure 1 : Exemples de potentiel méthanogène de divers substrats
(source : Methasim 2010)

Certains substrats ne sont pas adaptés à la méthanisation : bois, branchage, plastiques, verre, substances phytosanitaires, antibiotiques…, soit parce qu’ils ne possèdent pas les propriétés pour être dégradés, soit parce qu’ils peuvent perturber le processus et la qualité du digestat.

Un processus sous contrôle thermique

Le substrat utilisé est placé dans une grande cuve fermée – le digesteur – chauffée en continu et régulièrement brassée afin d’assurer l’homogénéité et de favoriser la production de gaz. Il y reste en général entre 30 et 40 jours, à une température de 38°C environ (procédé mésophile). Il est possible d’accélérer le processus en augmentant la température à 60°C (procédé thermophile), mais cela entraîne des contraintes supplémentaires en termes de conduite et de coût.

Figure 2 : Fonctionnement d’un digesteur

Biogaz et digestat : les deux produits de la méthanisation

Sous l’action des bactéries méthanogènes, les substrats vont être transformés en deux types de produits :
- le biogaz avec 50 à 70 % de méthane (CH4), 20 à 50 % de gaz carbonique (CO2) et d’autres gaz à l’état de trace (SO2…) ;
- le digestat, une matière noire composée de matière organique non biodégradable, de matière minérale (azote/carbone) et d’eau.

Le biogaz peut être utilisé pour la production de chaleur et/ou d’électricité, injecté dans le réseau de distribution, ou encore de carburant (GNV). Tous les minéraux qui entrent dans le digesteur se retrouvent dans les digestats, utilisés comme fertilisant des cultures. Au-delà des éléments minéraux, ils contiennent une partie de carbone non transformé en méthane et gaz carbonique qui revient au sol. Cette source de fertilisants organiques est clairement identifiée dans le plan EMAA pour développer l’autonomie azotée des exploitations. La valorisation de la chaleur est aussi un axe non négligeable pour les exploitations d’élevage. De telles unités de méthanisation individuelles ou collectives sont aussi sources de revenus pour les agriculteurs qui participent à l’aménagement du territoire avec le développement de nouvelles activités.

ARVALIS – Institut du végétal conduit différents projets de recherche dont l’objectif est de préciser l’intérêt technico-économique et environnemental des divers substrats et digestats. Les premières conclusions se dégagent et feront l’objet de prochaines publications.

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