La méthanisation est un processus de fermentation anaérobie, c’est-à-dire une décomposition de matières pourrissables (putrescibles) par des bactéries qui agissent en l’absence d’air. Ce procédé produit du biogaz qui comporte, entre autres, du méthane (CH4), le même que celui contenu à plus de 90 % dans le gaz naturel fossile. Ce phénomène se produit naturellement dans les marécages (gaz des marais).
On peut appliquer la méthanisation à toute matière organique qui peut fermenter naturellement :
- les papiers et cartons ;
- les déchets de cuisine (épluchures, fanes de radis…) et les restes de repas ;
- les déchets agricoles ;
- les fumiers et les lisiers d’animaux domestiques (les fumiers étant plutôt solides car ils contiennent beaucoup de litière, les lisiers étant essentiellement liquides) ;
- les boues de stations d’épuration des eaux.
La production de biogaz
Une unité de méthanisation comprend
une grande cuve surmontée
d’un couvercle, dans laquelle on place les déchets à traiter.
Ces cuves sont appelées réacteurs, fermenteurs ou digesteurs.
Une température de 35 °C est nécessaire pour que les
bactéries soient bien à leur aise. La fermentation anaérobie
produit très peu de chaleur, il faut donc souvent chauffer les
réacteurs. Pour cela, on utilise une partie du biogaz produit.
La méthanisation, dans les réacteurs les plus récents,
dure quelques jours et produit du biogaz à hauteur de 1 à 10
m3/j/m3 de réacteur.
La taille des unités de production de biogaz peut être très variable, d’un petit digesteur agricole dans une ferme (environ 100 m3) jusqu’à la méga-centrale de 20 MW, telle la centrale de Penkun en Allemagne (près de la ville polonaise de Szczecin) dont la construction vient de se terminer. 40 digesteurs de 500 KW utilisant chaque année 300 000 t de maïs (la plante et son épi), 50 000 t de céréales, 50 000 t de lisier et 100 000 t d’eau, pour produire 160 millions de kWh c'est-à-dire la consommation annuelle de 40 000 ménages ! En parallèle, la centrale produit aussi de la chaleur (cogénération) dont 30 % sert à chauffer les digesteurs et 70 % à fabriquer des engrais.
La composition du biogaz de méthanisation est la suivante :
- 55 à 70 % de méthane CH4 ;
- 30 à 45 % de dioxyde de carbone CO2 ;
- de petites quantités d’ammoniac NH3 et de sulfure d’hydrogène H2S ;
- les résidus solides de la méthanisation qu'on appellent le digestat . Celui-ci peut être séché et utilisé comme engrais.
L’autre voie principale de production de biogaz est la récupération du gaz des décharges, qui dégagent spontanément du méthane sur de longues périodes de temps. Dans ces centres de stockage des déchets, les ordures sont compactées puis déposées dans des fosses (qui peuvent être rendues étanches pour de meilleurs résultats) appelées casiers. 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 permettent de l’amener à la surface. Cette fermentation en sous-sol peut durer 25 ans.
La récupération du méthane issu des décharges est capitale pour éviter sa dispersion dans l’atmosphère car c’est un gaz avec un très puissant effet de serre. Dans les cas où il n’est pas encore valorisé, le gaz des décharges est d’ailleurs brûlé à la torchère, le CO2 ainsi produit ayant un effet beaucoup moins néfaste.
Avant de l’utiliser, le biogaz doit être débarrassé de ses traces de sulfure d’hydrogène, un puissant corrosif des métaux, toxique, qui brûle en dégageant du dioxyde de soufre SO2, ennemi des forêts (pluies acides) et de nos petits poumons.
Le biogaz peut être brûlé pour produire de la chaleur, de l’électricité ou les deux en cogénération (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. Ou encore servir de carburant aux véhicules GNV (gaz naturel véhicules), qui fonctionnent au méthane comprimé. |