Dossier : Le traitement des déchets

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Décryptages

La méthanisation : du biogaz dans nos déchets

Le biogaz est produit naturellement par la fermentation de nombreuses matières organiques, animales ou végétales. De nouvelles centrales biogaz, ou plus simplement des décharges, exploitent cette énergie secrète de nos déchets. La méthanisation des déchets fournit ainsi chaleur, électricité ou encore carburant.

L'Allemagne a développé de puissantes unités de méthanisation. © THINKSTOCK

Un phénomène naturel

La méthanisationLa méthanisation (ou digestion anaérobie) est un processus naturel complexe de dégradation de la matière organique... des déchets est un processus de fermentationLa fermentation est la transformation de certains composés organiques sous l'action d'enzymes sécrétées par des micro-organismes... anaérobie : une décomposition de matières putrescibles par des bactéries qui agissent en l’absence d’air. Ce phénomène se produit naturellement dans les marécages (gaz des marais). La méthanisation produit du biogazLe biogaz est l'un des produits de la méthanisation (digestion anaérobie) de déchets d’origine biologique... qui comporte, entre autres, du méthane (CH4), le même que celui contenu à plus de 90 % dans le gaz naturel fossile.

La méthanisation des déchets s’applique à toute matière organique fermentant naturellement (papiers et cartons, déchets de cuisine et restes de repas, déchets agricoles, fumiers et lisiers d’animaux domestiques, boues de stations d’épuration des eaux). Développée dans les années 80, la méthanisation est un procédé en pleine expansion dans toute l’Europe. En 2013, en Europe, la masse de déchets ménagers traités par méthanisation était d’environ 7 millions de tonnes.

La composition du biogaz de méthanisation des déchets est la suivante :

Une production industrialisée

La méthanisation des déchets se produit naturellement dans les marais ou les décharges de matières putrescibles

Une unité de méthanisation des déchets comprend une grande cuve surmontée d’un couvercle dans laquelle on place les déchets à traiter. Ces cuves, appelées réacteurs, fermenteurs ou digesteurs fonctionnent à une température de 35 °C ; pour cela on utilise une partie du biogaz produit. Dans les réacteurs les plus récents, la méthanisation des déchets dure quelques jours et produit du biogaz à hauteur de 1 à 10 mètres-cubes par jour et par mètre-cube de déchets.

La taille des unités de production de biogaz est variable. Un petit digesteur agricole dans une ferme a une capacité d’environ 100 mètres-cubes. En revanche, la centrale de Penkun, en Allemagne, a une capacité de 20 MW avec ses 40 énormes digesteurs.

Des décharges très énergétiques

55 à 70 % : le taux de méthane dans le biogaz de méthanisation

L’autre voie principale de production de biogaz est la récupération du gaz des décharges.
En effet, sur de longues périodes de temps, celles-ci dégagent spontanément du méthane.

Dans les centres de stockage des déchets, les ordures sont compactées puis déposées dans des fosses appelées casiers (pour de meilleurs résultats, ils peuvent être étanchéifiés). 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 l’amènent à la surface. Cette fermentation en sous-sol peut durer 25 ans.

La récupération du méthane, puissant gaz à effet de serrePhénomène naturel permettant un accroissement de la température de l'atmosphère d'une planète grâce à la présence de certains gaz..., est capitale pour éviter sa dispersion dans l’atmosphère. Dans les cas où il n’est pas valorisé, le méthane des décharges est brûlé. Le CO2Dioxyde de carbone. Avec la vapeur d'eau, c’est le principal gaz à effet de serre (GES) de l'atmosphère terrestre... ainsi produit a un effet beaucoup moins néfaste pour le climat que le méthane.

Les nombreuses applications du biogaz

Avant toute utilisation, le biogaz doit être débarrassé de ses traces de sulfure d’hydrogène, un puissant corrosif des métaux. Très toxique, ce dernier brûle en dégageant du dioxyde de soufre (SO2), ennemi des forêts (pluies acides) et de nos poumons.

Le biogaz peut être brûlé pour produire de la chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière..., de l’électricité, ou les deux en cogénération La cogénération consiste à produire en même temps et grâce à la même installation de la chaleur (énergie thermique) et de l’électricité... (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. Il sert encore de carburantUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... aux véhicules GNV (gaz naturel véhicules) et plusieurs pays européens ont mené à bien des projets de production de biogaz-carburant pour les transports en commun.

Le biogaz, une ressource pour les exploitations agricolesParticulièrement développés au Danemark et en Allemagne, les digesteurs "à la ferme" permettent de produire localement de l'énergie à partir des lisiers. Il en existait 5 800 unités en Allemagne en 2010. En France, le plan de développement EMAA (Energie Méthanisation Autonomie Azote) a été lancé en mars 20131, avec pour objectifs une meilleure gestion des fumures azotées. Ainsi, à l'horizon 2020, on devrait atteindre les 1 000 méthaniseurs à la ferme (pour seulement 90 à fin 2012). En Chine, en Inde et au Népal, des millions de digesteurs sont d'ores et déjà en fonctionnement.
 

 

Sources :

(1) Ministère de l’agriculture