d'hydrogène sulfuré (H2S), d'oxygène, d'aromatiques, de composés organo-halogénés (chlore et fluor) et des métaux lourds, ces trois dernières familles chimiques étant présentes à l'état de traces. Le biogaz est produit par un processus de fermentation anaérobie (en absence d'air) des matières organiques animales ou végétales, qui se déroule en trois étapes (hydrolyse, acidogénèse et méthanogénèse) sous l'action de certaines bactéries.

Ce processus est naturel et l'on peut l'observer par exemple dans les marais (" gaz de marais "). Il se déroule spontanément dans les centres d'enfouissement des déchets municipaux, mais on peut le provoquer artificiellement dans des enceintes appelées " digesteurs " où l'on introduit à la fois les déchets organiques solides ou liquides et les cultures bactériennes. Cette technique de méthanisation volontaire peut s'appliquer aux ordures ménagères brutes ou à leur fraction fermentescible, aux boues de stations d'éputation des eaux usées urbaines ou industrielles, aux déchets organiques industriels (Industrie agro-alimentaire (IAA), cuirs et peaux, chimie, parachimie,…), ainsi qu'aux déchets de l'agriculture et de l'élevage (fientes, lisier, fumier,…).

DEPOLLUTION ET PRODUCTION D'ENERGIE La méthanisation spontanée ou provoquée est donc avant tout un processus de dégradation des déchets organiques et participe de ce fait à la dépollution et à la protection de l'environnement. Exprimé en " demande chimique en oxygène " (DCO), le taux de réduction atteint 50 à 60% pour les déchets d'élevage et 75 à 99% pour les déchets des IAA. De même, le taux de dégradation de la matière sèche volatile se situe entre 6 et 85% pour les ordures ménagères et aux environs de 70% pour les boues de stations d'épuration des eaux urbaines.

Cette technique de traitement des déchets et effluents polluants présente la caractéristique très particulière de produire de l'énergie au lieu d'en consommer. Le méthane produit est évidemment le même que celui du gaz naturel et il possède donc la même valeur technique et commerciale. Mais le biogaz ne contient pas que du méthane. Le tableau ci-dessous indique la composition moyenne de trois sortes de biogaz issues de trois filières de production différentes : la fermentation spontanée au sein d'une décharge équipée d'une aspiration du biogaz (Biogaz 1), une installation de méthanisation d'ordures ménagères brutes, type Valorga (Biogaz 2), une installation de métahnisation d'effluents industriels, ici ceux d'une distillerie (Biogaz 3). BIOGAZ 1 BIOGAZ 2 BIOGAZ 3

CH4 45% 60% 68%

CO2 32% 33% 26%

N2 17% 1% 1%

O2 2% 0% 0%

H2O 4% 6% 5%

H2S 5-20 mg/m3 100-900 mg/m3 400 mg/m3

AROMATIQUES 1mg/m3 0-200 mg/m3 0

ORGANO-HALOGENES 0-100 mg/m3 100-800 mg/m3 0

PCI (kWh/(n)m3) 4,5 6,0 6,8

Comme on le voit, le biogaz est bien loin d'être du méthane pur. Mais après tout, le gaz naturel tel qu'il sort de terre ne l'est pas plus et doit être traité avant d'âtre injecté dans les gazoducs. Celui de Lacq, par exemple, contient moins de CO2 qu'un biogaz moyen, mais davantage de soufre.

Lorsque le biogaz est produit dans un digesteur, il en est captif et donc facilement récupérable et valorisable. Ce n'est pas le cas des décharges à ciel ouvert qui émettent spontanément du biogaz et le relâche dans l'atmosphère. Or, le méthane est un gaz à effet de serre 25 fois plus " nocif " que le gaz carbonique. C'est pourquoi le gouvernement français a renforcé la réglementation à cet égard.

L'arrêté du 9 septembre 1997 impose désormais aux exploitants de décharges de capter le biogaz et de rechercher des solutions de valorisation, ou à défaut de le brûler en torchère. Ainsi transformé en CO2, il rejoint le cycle naturel du carbone biologique et ne contribue pas, ou que très peu, à l'accroissement de l'effet de serre. La valorisation du biogaz a donc un double effet positif sur l'environnement, en amont en tant que traitement des déchets et effluents organiques, en aval pour réduire le risque climatique global.

LE PARTENARIAT ADEME-GDF L'effet potentiel sur l'emploi local et le " verdissement " toujours flatteur de l'image de marque étant tout autant positifs, les collectivités locales commencent à s'intéresser de près à la valorisation du biogaz produit dans leurs décharges et productible dans leurs stations d'épuration C'est notamment pour répondre à cette demande croissante que l'ADEME et GDF ont signé une convention de partenariat en octobre 1997 portant sur la valorisation du biogaz (et uniquement la valorisation). Cette convention prévoit cinq axes principaux d'action :

¨ Mise en œuvre d'un programme de recherche commun pour déterminer, en fonction des différents modes de valorisation du biogaz, les techniques d'épuration les plus appropriées, notamment en vue de la réinjection éventuelle dans les réseaux de distribution. Les expérimentations se poursuivent en particulier à la décharge de Montech, près de Toulouse, en liaison avec Sinerg, son exploitant.

¨ Des études technico-économiques de faisabilité de valorisation du biogaz sur des sites pilotes définis conjointement par l'ADEME et GDF. Pour l'instant, trois études, cofinancées par les deux partenaires, sont lancées. Elles concernent les décharges de Clermont-Ferrand, Bugnicourt et Aiguillon (près d'Agen). De nouveaux projets sont en cours d'étude, notamment dans la région Rhône-Alpes, pour de la combustion en chaudière avec transport du biogaz par canalisations dédiées.

¨ La rédaction conjointe d'un " guide méthodologique " des modes de valorisation du biogaz, destinés à l'information des collectivités locales. Ce guide sera diffusé à l'occasion de Pollutec 98 à Lyon.

¨ Des échanges et collectes d'informations d'origine française, européenne et internationale afin de mieux connaître les solutions techniques existantes, les aspects réglementaires, économiques et sociaux. Cette veille internationale, qui a donné l'occasion à GDF de visiter des sites aux Pays-Bas, en Suède, au Chili,… a fait l'objet d'un premier rapport de synthèse qui montre, selon Odile Le Cann, chef de marché à GDF, que bien des informations ayant circulé en France sur le biogaz étaient contradictoires, sans références adéquates ou sorties de leur contexte. Un exemple : on sait qu'à la décharge de Montech, GDF a demandé une assez longue période de tests pour vérifier l'efficacité du système d'épuration et contrôler la composition du biogaz qui doit être injecté dans le réseau. Certains ont fait remarquer que l'injection est couramment pratiquée en Allemagne, en Suisse et aux Pays-Bas sans problème et suggéré que les essais imposés par GDF révélaient des réticences cachées. Or, en Allemagne et en Suisse, le biogaz injecté provient exclusivement de stations d'épuration et ne contient pas de composés, organo-halogéné. Quant aux Pays-Bas, les exploitants de décharges donnent priorité à la production de chaleur et d'électricité (généralement autoconsommées) et n'injectent dans le réseau que le surplus de biogaz, à condition que sa composition soit correcte, sinon ils le brûlent en torchère. Ils sont confrontés à des problèmes délicats d'asservissement aux valeurs de consigne, différentes, et reconnaissent eux-mêmes que " si c'était à refaire, ils ne s'exposeraient pas à de telles difficultés ". On manque donc aujourd'hui en France d'un véritable " état de l'art ", exhaustif et objectif, à l'établissement du quel le " Club Biogaz ", en cours de création à l'ATEE, devrait contribuer.

¨ Une aide concrète aux collectivités, locales en établissant notamment la liste des organismes susceptibles de leur apporter une assistance technique et financière. GDF et l'ADEME ont ainsi lancé, à plusieurs reprises, des " appels à compétences ", avec des taux de réponse assez faibles qui illustrent bien l'atomisation actuelle de la filière industrielle.

Au printemps dernier, l'ADEME a en outre lis en place un système d'aides à la valorisation du biogaz issu des décharges de déchets municipaux, dans le cadre du Fonds de modernisation de la gestion des déchets (FMGD). On sait que la taxe sur la mise en décharge sera dès l'année prochaine fondue au sein de la Taxe générale sur les activités polluantes (TGAP) et que le FMGD, jusque là géré par l'Agence, disparaîtra en tant que tel. Mais l'ADEME devant recevoir un budget équivalent au montant de la taxe, cette modification du régime fiscal ne remet pas en cause le système d'aides.

GISEMENT : AUTANT QUE LACQ Voici donc la France à peu près armée pour exploiter son gisement de " gaz naturel renouvelable ". Mais quelle est son importance et quels sont les enjeux ? D'après deux sources internationales à peu près convergentes, la ressource récupérable en biogaz à l'échelle planétaire, tous types de production confondus, serait de l'ordre de 140 à 300 Mtep/an, soit en valeur médiane, environ 12% de la consommation mondiales de gaz naturel. L'estimation du gisement potentiel, qui ne tient compte ni de la concurrence avec les autre modes de traitement des déchets, ni des conditions technico-économiques, aboutit à un chiffre beaucoup plus élevé, de l'ordre de 1750 Mtep/an, soit, en valeur médiane, environ 12% de la consommation mondiale de gaz naturel. L'estimation du gisement potentiel, qui ne tient compte ni de la concurrence avec les autres modes de traitement des déchets, ni des conditions technico-économiques, aboutit à un chiffre beaucoup plus élevé, de l'ordre de 1750 Mtep/an, c'est à dire l'équivalent de la consommation mondiale de gaz naturel.

Pour la France, l'évaluation du gisement effectuée par l'association Solagro (Toulouse), aboutit à une conclusion du même ordre : la ressource effectivement valorisable à moyen terme équivaudrait à 11% de la consommation national de gaz naturel, soit 3,25 Mtep/an, à peu près autant que la production actuelle du gisement de Lacq. Cette ressource se répétait de la façon suivante :

Origine Nombre de sites Ressources (Tep/an) Stations d'épuration urbaines 200 150 000

Stations d'épuration industrielles400 80 000

Décharges : 140 300 000

Méthanisation des déchets solides

Urbains et assimilés 270 1 000 000

Digesteurs agricoles 1000 1 000 000

TOTAL 2 210 3 250 000

Pour l'instant, on en est loin. La même étude indique que seuls
150 000 tep/an de biogaz sont actuellement valorisées en France sont l'essentiel provient des stations d'épuration urbaines (plus de 150 unités, 65 000 tep) et industrielles (64 unités, 64 000 tep). Les décharges qui valorisent leur biogaz se comptent encore sur les doigts des deux mains et produisent environ 19 000 tep/an ; l'usine Valorga d'Amiens, qui méthanise les déchets urbains solides, est restée unique en France (1 900 tep/an) ; il ne subsiste qu'une dizaine de " digesteurs à la ferme " sur la centaine qui s'étaient construits dans les années 70 (production de 100 tep/an). Comme on le constate, tout est à refaire - ou à refaire.

Cet article a été publié dans ENERGIE PLUS n° 213 du 15 octobre 1998

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