Du neuf dans le biogaz, clé de voûte de l’économie circulaire

La pro­duc­tion indus­trielle du biogaz reste mar­ginale, hormis en Alle­magne et en Chine. Un des obsta­cles reste le coût de pro­duc­tion. L’évo­lu­tion en cours porte soit sur des nich­es, soit sur des solu­tions de petite taille pilotées numérique­ment et qui per­me­t­tent de val­oris­er soi-même ses déchets organiques. 

Jusqu’à présent, la cap­ta­tion du biogaz pro­duit naturelle­ment par la décom­po­si­tion de la matière organique ou sa pro­duc­tion dans des diges­teurs sont restées mar­ginales dans le mix énergétique. 

L’Allemagne et la Chine font excep­tion, avec pour la pre­mière env­i­ron 9 000 méthaniseurs de taille semi-indus­trielle (650 kWe en moyenne) qui pro­duisent env­i­ron 6 % de l’électricité du pays et pour la sec­onde 40 mil­lions de microméthaniseurs dans des fer­mes famil­iales et aus­si près de 30 000 méthaniseurs de taille industrielle. 

UN AVENIR INCERTAIN

Ces excep­tions ont visé la mobil­i­sa­tion du prin­ci­pal gise­ment de biogaz en vol­ume, à savoir les lisiers et les pro­duc­tions agri­coles. Mais elles ont un avenir incer­tain et n’ont pas fait école. 

Elles se heur­tent en effet à trois obsta­cles majeurs : 

“ Le coût de production du biométhane est de 3 à 4 fois le prix du gaz naturel ”

• le manque d’acceptabilité sociale pour mobilis­er une pro­duc­tion agri­cole à des fins énergétiques ; 
• la maîtrise tech­nique du méthaniseur dans la durée qui reste per­fectible (1 acci­dent par semaine et seule­ment 6 500 heures de fonc­tion­nement en moyenne en Alle­magne après quinze ans de développement) ; 
• enfin, une absence de com­péti­tiv­ité de la pro­duc­tion du biogaz pour une util­i­sa­tion énergétique. 

Le coût de pro­duc­tion du bio­méthane (biogaz épuré) varie de 50 à 80 €/MWh selon les con­traintes régle­men­taires et la taille des instal­la­tions en Europe, soit 3 à 4 fois le prix du gaz naturel ; pour la bioélec­tric­ité (cogénérée avec du biogaz), le coût varie de 80 à 150 €/MWhe, ce qui est plus élevé que les coûts aujourd’hui démon­trés par les autres EnR, certes inter­mit­tentes, mais aus­si sans con­trainte finan­cière et logis­tique pour l’approvisionnement et sans incer­ti­tude d’exploitation.

NOUVEAUX MODÈLES DE DÉVELOPPEMENT

De nou­veaux busi­ness mod­els appa­rais­sent, qui utilisent la tech­nolo­gie biogaz pour une créa­tion de valeur prin­ci­pale dif­férente de la pro­duc­tion d’énergie. Il n’y a pas de cas général, mais des nich­es pour lesquelles ces mod­èles sont viables. 

La val­ori­sa­tion du lac­tosérum, com­muné­ment appelé petit-lait, sous-pro­duit de l’industrie fro­magère, est un pre­mier exem­ple. La crois­sance de la pro­duc­tion est con­tin­ue, d’environ 5 % par an selon la FAO. Une fro­magerie de taille moyenne, celle qui pro­duit de l’AOC, ne peut pas rejeter ce sous-pro­duit très chargé en matière organique dans l’environnement.

Seules des instal­la­tions de séchage, de taille indus­trielle, avaient une solu­tion pour récupér­er les pro­téines du lait dont la valeur nutri­tive est très élevée, mais au prix d’une con­som­ma­tion énergé­tique élevée. La méthani­sa­tion cou­plée à des tech­nolo­gies d’ultrafiltration per­met aujourd’hui de sépar­er les pro­téines et d’approvisionner la fro­magerie en énergie verte. 

Le revenu généré par les pro­téines est 5 à 10 fois supérieur à celui généré par la val­ori­sa­tion énergé­tique. Ce type de solu­tion per­met de faire prospér­er des PME dans la fro­magerie à côté d’acteurs de taille industrielle. 

DES MÉTHANISEURS PLUS COMPÉTITIFS

Les inno­va­tions tech­nologiques vont per­me­t­tre d’améliorer la com­péti­tiv­ité des méthaniseurs. Le pre­mier exem­ple est le développe­ment de la métha­na­tion. Il s’agit d’ajouter une étape sup­plé­men­taire à la méthani­sa­tion et de com­bin­er de l’hydrogène avec le CO₂ issu du méthaniseur. 

“ Il faut s’attendre à une industrialisation de la production du biogaz dans les prochaines années ”

La méthani­sa­tion clas­sique de la bio­masse pro­duit 50 % de méthane et 45 % de CO₂. Dans la méthani­sa­tion opti­misée, on injecte de l’hydrogène obtenu par élec­trol­yse. L’hydrogène se com­bine avec le CO₂ et il ne reste que 5 % de ce gaz. 

On peut porter la teneur en CH₄ à 90 % et ain­si dou­bler la con­ver­sion car­bone de l’installation. Autre avan­tage : cela per­met de stock­er l’énergie pho­to­voltaïque ou éoli­enne excédentaire. 

Pre­mière unité d’injection de bio­méthane dans l’Ouest à Mortagne-sur-Sèvre. © ENGIE / SIPA PRESS / SALOM-GOMIS SEBASTIEN

CHANGEMENT D’ÉCHELLE

L’innovation tech­nologique entraîne aus­si l’émergence de solu­tions de petite taille, pilotées numérique­ment et con­tainérisées. Plus d’une cen­taine d’acteurs sont aujourd’hui en com­péti­tion sur ce nou­veau type d’offre.

Les marchés visés sont soit les sites ter­ti­aires qui veu­lent val­oris­er les déchets de restau­ra­tion, soit les sites agro-indus­triels qui n’ont pas de matière en con­tinu ou pas la taille per­ti­nente pour une méthani­sa­tion clas­sique, ou encore les agricul­teurs qui préfèrent une solu­tion à la ferme. 

Le pilotage numérique per­met de relever le défi de la com­plex­ité d’exploitation. Ces solu­tions per­me­t­tent de val­oris­er les déchets organiques de façon décen­tral­isée, avec un coût qui se rap­proche de celui des solu­tions his­toriques de traite­ment cen­tral­isé des déchets, en redonnant la valeur con­tenue dans le déchet au pro­duc­teur et, surtout, en sup­p­ri­mant les trans­ports en camion qui sont de plus en plus contestés. 

Men­tion­nons aus­si le développe­ment rapi­de de solu­tions d’épuration du biogaz et de con­di­tion­nement (liquéfaction/compression) du bio­méthane à petite échelle. Cela ouvre la voie à des offres de mobil­ité verte à par­tir des déchets organiques. 

DE NOUVELLES SOURCES DE REVENUS

Pour con­clure, il faut s’attendre à une indus­tri­al­i­sa­tion de la pro­duc­tion du biogaz dans les prochaines années poussée par la recherche d’autonomie des acteurs économiques et l’émergence de solu­tions tech­niques minia­tur­isées et pilotées à dis­tance, en rup­ture avec les sché­mas his­toriques de sub­ven­tion d’un com­plé­ment de revenu énergé­tique pour les agricul­teurs ou de traite­ment cen­tral­isé des déchets.

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