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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