BiogazLe gaz qui sort du digesteur
Méthaniser déjections animales, déchets verts et boues de STEP : une voie locale, circulaire, qui transforme des coûts de traitement en ressource énergétique.
1Définition
Le biogaz est un gaz produit par la fermentation anaérobie (méthanisation) de matières organiques par des bactéries méthanogènes. Composé majoritairement de méthane (CH₄, 50-70 %) et de CO₂ (30-50 %), il constitue une énergie renouvelable issue de déchets.
- Méthane (CH₄) : 50-70 %
- Dioxyde de carbone (CO₂) : 25-45 %
- Hydrogène sulfuré (H₂S) : 0,1-3 % (à éliminer, corrosif)
- Eau, azote, traces de siloxanes
2Production & méthanisation
La méthanisation est un processus biologique en quatre phases, se déroulant sans oxygène à 35-55°C dans un digesteur fermé :
- Hydrolyse — les polymères (cellulose, protéines, lipides) sont brisés en monomères (sucres, acides aminés).
- Acidogenèse — formation d'acides gras volatils.
- Acétogenèse — production d'acétate, H₂, CO₂.
- Méthanogenèse — les archées méthanogènes produisent le méthane.
| Mode | Température | Durée | Rendement |
|---|---|---|---|
| Psychrophile | 5-20°C | 60-90 j | Faible |
| Mésophile | 30-40°C | 20-40 j | Bon compromis |
| Thermophile | 50-60°C | 10-20 j | Élevé, coûteux |
3Substrats valorisables
- Déjections d'élevage — lisier de porc, fumier bovin (base de la plupart des méthaniseurs agricoles).
- Résidus de cultures — menues pailles, tiges de maïs, issues de silos.
- Cultures dédiées (CIVE) — cultures intermédiaires à vocation énergétique, sans concurrencer l'alimentation.
- Biodéchets urbains — restes alimentaires, déchets verts depuis la loi AGEC.
- Effluents industriels — brasseries, laiteries, industries agroalimentaires.
- Boues de STEP — stations d'épuration urbaines (depuis les années 1970).
- ISDND — installations de stockage : captage du biogaz de décharge.
- Lisier porc : 10-15 Nm³
- Fumier bovin : 20-30 Nm³
- Maïs ensilé : 200-220 Nm³
- Graisses alimentaires : 800-1000 Nm³
4Usages énergétiques
Le biogaz brut peut être valorisé de trois manières :
- Cogénération — combustion dans un moteur thermique produisant simultanément électricité (rendement 35 %) et chaleur (50 %).
- Combustion directe — chaudière, séchoir agricole, serre.
- Épuration et injection dans le réseau de gaz (biométhane).
Un méthaniseur agricole type (300 kWe) consomme 10 000 tonnes de matières/an, produit 2 GWh d'électricité et autant de chaleur. Il alimente l'équivalent de 700 foyers.
5Biométhane & réseau de gaz
Le biométhane est obtenu après épuration du biogaz brut pour atteindre les spécifications du réseau (> 97 % de CH₄). Il est alors indistinguable du gaz naturel fossile et peut être injecté dans les canalisations.
- Lavage à l'eau (water scrubbing) — élimination du CO₂ par dissolution.
- Adsorption PSA (pression swing adsorption) — tamis moléculaires sous pression alternée.
- Perméation membranaire — séparation sélective CH₄/CO₂.
- Lavage aux amines — absorption chimique.
En France fin 2023, 652 sites injectent du biométhane, pour une capacité de 12 TWh/an (soit 3 % de la consommation de gaz). Objectif loi climat-résilience : 20 % de gaz vert en 2030, 100 % en 2050.
6Modèles de méthaniseurs
- À la ferme — 100-500 kWe, matières locales, gestion simple.
- Territorial — 500 kWe-5 MWe, plusieurs agriculteurs + biodéchets municipaux.
- Industriel — > 5 MWe, déchets agroalimentaires concentrés.
- STEP — stations d'épuration, boues.
- Micro-méthanisation — 10-50 kWe, très petites exploitations.
7Enjeux agricoles & climat
Le biogaz est généralement considéré neutre en carbone : le CO₂ émis lors de la combustion correspond à celui capté par la biomasse au cours de sa croissance.
- Fuites de méthane — une fuite > 3 % annule tout bénéfice climatique.
- Concurrence sol-aliment — les cultures dédiées (maïs) inquiètent les agronomes. Plafonnées à 15 % en France.
- Pollution des sols — épandage de digestat mal maîtrisé, nitrates.
- Acceptabilité locale — odeurs, camions, modifications paysagères.
Le digestat, résidu solide et liquide après méthanisation, est un fertilisant de qualité riche en azote, directement assimilable par les plantes. Il remplace partiellement les engrais de synthèse.