La méthanisation : du biogaz dans nos déchets
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Le est produit naturellement par la de nombreuses matières organiques, animales ou végétales. De nouvelles centrales biogaz, ou plus simplement des décharges, exploitent cette énergie secrète de nos déchets. La des déchets fournit ainsi , ou encore .
© THINKSTOCK - L'Allemagne a développé de puissantes unités de méthanisation.
Un phénomène naturel
La méthanisation des déchets est un processus de fermentation
: une décomposition de matières putrescibles par des bactéries qui agissent en l’absence d’air. Ce phénomène se produit naturellement dans les marécages (gaz des marais). La méthanisation produit du biogaz qui comporte, entre autres, du méthane (CH4), le même que celui contenu à plus de 90 % dans le gaz naturel fossile.
La méthanisation des déchets s’applique à toute matière organique fermentant naturellement (papiers et cartons, déchets de cuisine et restes de repas, déchets agricoles, fumiers et lisiers d’animaux domestiques, boues de stations d’épuration des eaux). Développée dans les années 80, la méthanisation est un procédé en pleine expansion dans toute l’Europe. En 2013, en Europe, la masse de déchets ménagers traités par méthanisation était d’environ 7 millions de tonnes.
La composition du biogaz de méthanisation des déchets est la suivante :
- 55 à 70 % de méthane CH4 ;
- 30 à 45 % de CO2 ;
- de petites quantités d’ammoniac NH3 et de sulfure d’ H2S ;
- des résidus solides de la méthanisation ou : il peut être séché et utilisé comme engrais.
Une production industrialisée
Une unité de méthanisation des déchets comprend une grande cuve surmontée d’un couvercle dans laquelle on place les déchets à traiter. Ces cuves, appelées réacteurs, fermenteurs ou digesteurs fonctionnent à une température de 35 °C ; pour cela on utilise une partie du biogaz produit. Dans les réacteurs les plus récents, la méthanisation des déchets dure quelques jours et produit du biogaz à hauteur de 1 à 10 mètres-cubes par jour et par mètre-cube de déchets.
La taille des unités de production de biogaz est variable. Un petit digesteur agricole dans une ferme a une capacité d’environ 100 mètres-cubes. En revanche, la centrale de Penkun, en Allemagne, a une capacité de 20 MW avec ses 40 énormes digesteurs.
Des décharges très énergétiques
L’autre voie principale de production de biogaz est la récupération du gaz des décharges.
En effet, sur de longues périodes de temps, celles-ci dégagent spontanément du méthane.
Dans les centres de stockage des déchets, les ordures sont compactées puis déposées dans des fosses appelées casiers (pour de meilleurs résultats, ils peuvent être étanchéifiés). Ces casiers sont ensuite recouverts de plusieurs mètres de terre. Ils sont parcourus par un système de drains horizontaux, qui collectent le biogaz produit, et verticaux, qui l’amènent à la surface. Cette fermentation en sous-sol peut durer 25 ans.
La récupération du méthane, puissant gaz à , est capitale pour éviter sa dispersion dans l’atmosphère. Dans les cas où il n’est pas valorisé, le méthane des décharges est brûlé. Le CO2 ainsi produit a un effet beaucoup moins néfaste pour le climat que le méthane.
Les nombreuses applications du biogaz
Avant toute utilisation, le biogaz doit être débarrassé de ses traces de sulfure d’hydrogène, un puissant corrosif des métaux. Très toxique, ce dernier brûle en dégageant du dioxyde de soufre (SO2), ennemi des forêts (pluies acides) et de nos poumons.
Le biogaz peut être brûlé pour produire de la chaleur, de l’électricité, ou les deux en
(170 kWh électriques + 340 kWh thermiques par tonne de déchets méthanisés). Après avoir été débarrassé de toutes ses impuretés (dont le CO2), il peut aussi être injecté dans le réseau de gaz de ville. Il sert encore de carburant aux véhicules GNV (gaz naturel véhicules) et plusieurs pays européens ont mené à bien des projets de production de biogaz-carburant pour les transports en commun.
Le biogaz, une ressource pour les exploitations agricoles
Particulièrement développés au Danemark et en Allemagne, les digesteurs "à la ferme" permettent de produire localement de l'énergie à partir des lisiers. Il en existait 5 800 unités en Allemagne en 2010. En France, le plan de développement EMAA (Energie Méthanisation Autonomie Azote) a été lancé en mars 20131, avec pour objectifs une meilleure gestion des fumures azotées. Ainsi, à l'horizon 2020, on devrait atteindre les 1 000 méthaniseurs à la ferme (pour seulement 90 à fin 2012). En Chine, en Inde et au Népal, des millions de digesteurs sont d'ores et déjà en fonctionnement.
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