Forum Déchets 48


Le dossier FD48 "La méthanisation"

Méthanisation, la solution miracle pour les déchets organiques?

Tout comme le compostage, la méthanisation est une filière de traitement biologique des déchets d'origine organique. Certaines installations de compostage se mettent à la méthanisation. Est-ce la solution durable pour la gestion optimum de nos déchets verts? Bilan de la situation en Suisse romande, d'un point de vue technique, pratique, économique et bien sûr écologique pour cette technologie!

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Photo: Pierre-Alain Mouchet, SRVA

Depuis plus de vingt ans, on connaît le compostage et l'utilisation du produit obtenu, le compost, riche en humus, base de la fertilité des sols. On le sait, ce traitement biologique est similaire au cycle naturel effectué par les écosystèmes eux-mêmes.

Afin d'éviter l'incinération de déchets organiques, qui ne s'y prête guère vu leur taux d'humidité important, des solutions se sont mises en place: compostage par les particuliers, compostage en bord de champ par les agriculteurs, compostage centralisé au niveau communal ou régional, ou alors méthanisation centralisée.

Des micro-organismes pour un bilan énergétique positif avec le biogaz

Sous le terme de méthanisation, on entend la décomposition de matériel organique par des micro-organismes, dont plusieurs espèces bactériennes, en l'absence d'oxygène (anaérobie). Comme pour le compostage, on obtient un substrat intéressant, le compost ou digestat. Mais l'avantage primordial de ce mode de traitement est son bilan énergétique grâce à la production de biogaz (deux tiers méthane et un tiers gaz carbonique). C'est la différence fondamentale avec le compostage qui libère l'énergie sous forme de chaleur et de gaz, rarement récupérés.

Pour la Suisse, entre 1985 et 2000, le tonnage de déchets organiques compostés ou méthanisés dans les installations centralisées a plus que triplé pour atteindre 640'000 tonnes. On estime que 300'000 tonnes sont compostées par les petites installations et les particuliers. L'OFEFP évalue à25 % le potentiel de matières organiques contenues dans les déchets incinérables des particuliers, soit une quantité de 300'000 tonnes valorisables par traitement biotechnologique. A cela, il faut encore ajouter les gisements de déchets méthanisables du secteur privé comme les déchets agro-alimentaires et industriels. Un potentiel important reste par conséquent encore inexploité

Les déchets idéaux pour la méthanisation sont humides et peu fibreux, car les bactéries ont beaucoup de peine à dégrader la lignine (substance donnant au bois sa consistance). La valorisation des déchets tels que restes de repas, sous-produits agro-alimentaires, déchets de légumes (producteur, commerce, consommateur) sont particulièrement adaptés à ce traitement. Et les gisements possibles semblent infinis: déchets de transformation des subs-tances végétales (sucre, tabac, lait, café, etc.), ainsi que toutes les industries produisant des eaux usées fortement chargées en matières organiques.

Pour une usine de méthanisation centralisée, la quantité intéressante semble être au minimum de 10'000 t/an, mais des installations de type agricole avec des tonnages nettement plus faibles sont déjà économiquement viables. Le mélange de divers gisements de déchets organiques (codigestion), comme par exemple du lisier de bétail et d'autres sous-produits, permet d'obtenir un digestat plus stable, assurant la fiabilité du système. L'agriculteur équipé de la sorte devient un recycleur pour la société et gagne ainsi un revenu d'appoint intéressant. Mais attention à l'augmentation des transports amenant les déchets et à la qualité de ces derniers. Rappelons également que selon la législation suisse, la construction d'une installation traitant plus 1'000 t/an nécessite une étude d'impact sur l'environnement (EIE).

Technologie standardisée, mais suivi complexe

Ce mode de traitement fait un grand retour, car la technologie permet de s'adapter aux besoins des utilisateurs potentiels. De nombreux constructeurs proposent des procédés de méthanisation. Dans un premier temps, les déchets sont introduits dans une enceinte contrôlée où se déroule le processus de fermentation, appelée digesteur. Le biogaz produit est épuré, puis stocké dans un réservoir à gaz souple en matière synthétique, pour être finalement dans la majorité des cas converti en courant électrique par le couplage chaleur-force auquel il est raccordé.

Dans le digesteur, la gestion de l'activité des bactéries ne s'opère pas toujours sans mal, d'où l'importance de certaines connaissances préalables. A cause de la complexité des différents types de bactéries entrant en jeu dans le digesteur, le risque de blocage de la fermentation est relativement haut et son suivi nécessite des connaissances particulières. La variabilité de la nature des déchets méthanisables selon les saisons, voireselon les livraisons, ajoutent encore de la complexité au fonctionnement.

Le moteur d'une installation agricole produisant de la chaleur et de l'électricité avec un apport minimum de 2% de diesel pour simplement amorcer l'autocombustion du biogaz non purifié.
Photo: Pierre-Alain Mouchet, SRVA

Un agriculteur producteur d'énergie à Puidoux (VD)

En 2001, l'installation de M. Georges Martin a produit 120'000 m3 de biogaz qui a permis, grâce au couplage chaleur-force, de produire presque 260'000 kWh d'électricité. La moitié est consommée sur place et le reste est revendu au réseau comme courant vert. La chaleur sert de préchauffage à la digestion et permet de chauffer l'eau nécessaire à la boucherie de la ferme, la maison et prochainement également une porcherie.

La solution pour en finir avec les odeurs?

En travaillant en système fermé comme c'est le cas dans un digesteur, il semble logique d'éliminer le problème des éventuelles émissions malodorantes du compostage. On note également un gain de place conséquent pour le stockage des déchets à traiter vu la possibilité de travailler avec des enceintes de stockage. De nombreux centres de compostage des déchets organiques comme par exemple celui du Nant-de-Châtillon (GE) se sont décidés à construire une installation de méthanisation pour pallier les problèmes dus aux odeurs (plaintes du voisinage, allant jusqu'à la pétition des citoyens de la commune de Bernex), conséquence directe de l'augmentation considérable du tonnage à traiter. Selon l'expérience genevoise, la conduite de cette nouvelle installation ne se fait pas sans mal, car le chargement et le suivi biologique du digesteur demandent des efforts particuliers dans l'adaptation des déchets entrants et au niveau du personnel nécessaire (laboratoire, biologiste).

L'installation du site de Châtillon (GE) s'est équipé pour la méthanisation en 2000, suite à l'augmentation considérable du tonnage de déchets à traiter. La conduite de cette installation s'est avérée fortement tributaire du suivi biologique du digesteur. Photo: DIAE - Etat de Genève

 

Coûts de traitement plus élevés dus aux investissements

La technique de méthanisation pour une installation centralisée est relativement onéreuse. Par exemple, l'installation de méthanisation de Villeneuve (VD), couvrant une population de 125'000 habitants, est un projet à 13 mio CHF, qui de plus doit faire face à des travaux d'agrandissement, dont le but est l'élimination des nuisances olfactives persistantes et l'amélioration des rendements de l'installation, s'élevant à plus de 5 mio CHF. Dans ce cas précis, on fait face à trop de ligneux mélangés à des déchets méthanisables, à composter à l'air libre, et pas assez de produits méthanisables pour une usine ne fonctionnant pas à satisfaction. Vu cette situation, il a fallu augmenter la surface de l'aire de compostage. On projette principalement l'agrandissement de la halle de réception en vue de supprimer des déchets stockés à l'extérieur, l'installation d'un broyeur et d'un prétraitement pour séparer les produits méthanisables, les ligneux et les indésirables, une halle de compostage fermée pour y mélanger les boues du digesteur avec les ligneux.

Pour des installations de type agricole, l'investissement se monte en moyenne à 300'000 francs, qui peuvent être amortis par la vente de courant électrique en 8 à 12 ans. L'exploitant comptant plus de 60 unités de gros bétail a de fortes chances de s'en sortir économiquement et profite d'une énergie respectant l'environnement et d'un purin de meilleure qualité.

La Suisse romande est modestement dotée: 2 sites traitant les déchets organiques (11 pour la Suisse), 2 installations pour le traitement d'effluents industriels (sur 21) et une dizaine d'unités agricoles (sur 68).

 Les débouchés existent

Une tonne de déchets verts permet de produire environ 100 à 150 m3 de biogaz, valorisable sous forme d'électricité, de chaleur ou comme carburant automobile. 1 kg de masse méthanisable permet à une ampoule 60 W de briller pendant plus de 2 heures ou à une voiture de parcourir jusqu'à 1 km sans produire de gaz à effet de serre. Les véhicules fonctionnant par ce système sont réputés écologiques. Il y a actuellement 500 véhicules à gaz immatriculés en Suisse (0,02% du parc de véhicules). De nombreuses marques automobiles ont sorti ces dernières années des modèles écologiques roulant au biogaz. Il reste encore le développement d'un véritable réseau de stations-service permettant le remplissage des véhicules à gaz.

Issue d'un moteur fonctionnant au biogaz, l'électricité produite peut être injectée dans le réseau public. Cette énergie renouvelable est actuellement recherchée par les distributeurs d'électricité qui sont légalement tenus de la reprendre. Après une purification du biogaz, il est également possible de le réinjecter dans le réseau de gaz naturel.

Vu l'engorgement de certaines compostières, la méthanisation est une solution pertinente permettant de récupérer le méthane, gaz à fort potentiel de réchauffement climatique. Actuellement, en Suisse romande, des projets semblent se concrétiser, comme la méthanisation de fumiers et de cosubstrats permettant de couvrir les besoins énergétiques de la plus importante fromagerie de lait de chèvre.

Dans la perspective d'augmenter la part des énergies renouvelables, la méthanisation se profile donc comme une filière d'avenir.

Frédéric Schweingruber
BIRD, Prilly

  

Pour en savoir plus

Centre d'information sur la biomasse: http://www.biomasse-schweiz.ch

Communauté d'intérêt biomasse: http://www.biomasseenergie.ch

Schweizerischer Biogas Fachverband - Swiss association for anaerobic digestion (en allemand et en anglais uniquement): http://www.biogas.ch

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mis à jour le
16.06.17