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TERUPE EIRAMA LP3 ERME Projet Tutoré : Biomasse (Méthanisation) Définition de l

TERUPE EIRAMA LP3 ERME Projet Tutoré : Biomasse (Méthanisation) Définition de la méthanisation : La méthanisation est un processus de décomposition de matières pourrissables (putrescibles) par des bactéries de type méthanogène qui agissent en l’absence d’air. On nomme ce processus de décomposition « fermentation anaérobie ». Ce procédé permet de générer une énergie renouvelable, du biogaz qui comporte entre autres du méthane (CH4, dans des proportions de 50% à 70%, et du dioxyde de carbone (CO2) ainsi que du compost (un « digestat » utilisé comme fertilisant) . Le biogaz peut être transformé en chaleur, en électricité et en carburant pour véhicules. Le phénomène de méthanisation se produit naturellement dans les gaz des marais, lieu de décomposition de matières végétales et animales où l’on peut observer la formation des bulles à la surface de l’eau. Déchets qui sont susceptible d’être méthaniser :  les effluents liquides :  les eaux résiduaires, urbaines ou industrielles  les effluents d'élevage (lisiers)  les boues d'épuration qui sont souvent des boues mixtes composées des boues primaires et des boues biologiques. Les boues primaires sont les dépôts récupérés par une simple décantation des eaux usées et les boues biologiques sont principalement constituées de corps bactériens et de leurs sécrétions  les effluents agro-alimentaires.  les déchets solides organiques :  les déchets industriels : déchets de transformation des industries végétales et animales  les déchets agricoles : substrats végétaux solides, déjections d'animaux  les déchets municipaux : journaux, déchets alimentaires textiles, déchets verts, emballages, sous-produits de l'assainissement urbain.  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). Fonctionnement technique : La méthanisation est un procédé complexe. Le principe est le suivant : les déchets organiques sont stockés dans une cuve cylindrique et hermétique que l’on appelle « digesteur » ou « méthaniseur » dans laquelle ils sont soumis à l’action de micro- organismes (bactéries) en l’absence d’oxygène. Les réactions biologiques mises en jeu par la méthanisation sont complexes mais globalement on repère trois grandes étapes :  l’hydrolyse et l’acidogénèse : les chaînes organiques complexes (protéines, lipides, polysaccharides) sont transformées en composés plus simples (acides gras, peptides, acides aminés) ;  l’acétogénèse : les produits de l’acidogénèse sont convertis en acide acétique ;  la méthanogénèse : l’acide acétique est transformé en méthane et en gaz carbonique. Une fois méthanisée, la matière résiduelle (digestat) est stockée. Il existe également un procédé physique, la méthanisions, qui, par gazéification de biomasse sèche, généralement du bois, sous l’effet de la température, conduit à la production de méthane, de gaz de synthèse et de CO2. Ce procédé, dont une version primitive était à la base des gazogènes utilisés pour la traction automobile pendant la Seconde Guerre mondiale, est en cours de développement pour la production de méthane « vert ».  Biogaz procédé : Du biogaz, mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur et composé d’environ 50 % à 70 % de méthane (CH4), de 20 % à 50 % de gaz carbonique (CO2) et de quelques gaz traces (NH3, N2, H2S). Le biogaz a un pouvoir calorifique inférieur (PCI) de 5 à 7 kWh/Nm3. Cette énergie renouvelable peut être utilisée sous forme combustive pour la production d’électricité et de chaleur, de production d’un carburant, ou d’injection dans le réseau de gaz naturel après épuration. Enjeux économiques de la méthanisation : Le biogaz produit par méthanisation est une énergie dont les sources sont assez uniformément réparties dans le monde. Le biogaz peut se substituer au gaz naturel dans tous ses usages actuels : production de chaleur, production d’électricité et carburant pour véhicules. Par ailleurs, la matière digérée restante après le processus de méthanisation appellée « digestat » est majoritairement recyclable, notamment sous forme d’engrais. Elle peut donc permettre aux agriculteurs de réaliser des économies substantielles. Le biogaz peut également leur apporter un complément de revenus par la vente de l’électricité issue de sa combustion à des tarifs de rachat préférentiels. Enjeux environnementaux : Si le biogaz est une énergie renouvelable, sa production et son utilisation engendrent toutefois des rejets polluants dans l’atmosphère. Ceux-ci restent moins importants que ceux des énergies fossiles. Une fois retraité, le digestat est un produit fertilisant à haute valeur agronomique. Il est très facilement assimilable par les plantes car il est majoritairement constitué d’ammoniac, produit de la transformation de l’azote qui y était contenu avant la gazéification. La méthanisation permet également, à l’échelle locale, de supprimer le problème du stockage des matières pourrissables (odeurs et concentration d’insectes). Chiffre parlant : La production énergétique d’une unité de méthanisation traitant 15 000 tonnes/an de déchets permet, en équivalence :  d’assurer la consommation de carburant de 60 bus urbains(2).  de garantir le chauffage de 700 maisons ou l’eau chaude sanitaire de 3 500 maisons.  de garantir par cogénération l’électricité spécifique de 1 300 logements, plus l’eau chaude pour 2 000 autres. Objectif selon L’ADEME : Exemple d’activité de méthanisation en France : Au niveau régional, la méthanisation est une filière dynamique. Environ 35 projets sont au stade d’études ou de maturation. De nombreux autres dossiers sont bien avancés. Ainsi, en 2018, 66 nouveaux dossiers d’aide à l’investissement pour la méthanisation avaient été déposés. À l’issue du premier semestre 2017, on en dénombrait déjà 55. Les différents types de méthanisation : 1. Méthanisation agricole : (autonome ou territoriale) Site de méthanisation agricole autonome :  porté par un ou plusieurs exploitants agricoles ou par une structure détenue majoritairement par un ou plusieurs exploitants agricoles,  méthanise plus de 90% de matières agricoles issues de la ou des exploitation(s) agricole(s). Site de méthanisation agricole territoriale :  porté par un agriculteur, un collectif d’agriculteurs ou par une structure détenue majoritairement par un ou plusieurs exploitants agricoles,  méthanise plus de 50% (en masse) de matières issues de la ou des exploitation(s) agricole(s), intégrant des déchets du territoire (industrie, stations d’épuration (STEP), autres). Exemples de sites :  En Seine-et-Marne, est porté par deux agriculteurs. La méthanisation des intrants de leur exploitation et d’exploitations voisines (Cultures Intermédiaires à Valorisation Energétique, effluents d’élevage, résidus de culture), soit 12 500 t/an, a permis un démarrage à 60 Nm3/h. Aujourd’hui le site est passé à une production de 130 Nm3/h.  A Liffré, en Ille-et-Vilaine, transforme des déchets issus d’exploitations en biométhane, gaz vert 100 % renouvelable, injectable dans le réseau de distribution de gaz par GRDF. Cette station de méthanisation est alimentée par les effluents bovins et porcins de quatre élevages et par des déchets végétaux et céréaliers. 2.Méthanisation de boues de STEP (Stations d’Epuration) Les boues de STEP sont le résidu organique solide obtenu lors du traitement des eaux usées. Les boues de STEP sont souvent incinérées, mises en mises en installation de stockage de déchets non dangereux (ISDND), épandues ou compostées. Le choix de la valorisation se fait en fonction des caractéristiques des traitements appliqués mais aussi des caractéristiques des boues et du digestat en sortie. Afin de diminuer leur impact environnemental, il est possible de les méthaniser. Il est aussi possible d’épandre le digestat après méthanisation, à condition d’un suivi agronomique pour contrôler ce qui retourne à la terre (notamment les matériaux lourds), de même que dans le cas de l’épandage direct de boues de STEP. Les boues de STEP sont relativement valorisables pour de la méthanisation si la conception de la station le permet (présence d’un traitement primaire). En effet, la méthanisation est la meilleure solution de valorisation pour les boues en termes environnementaux, puisqu’elle permet une valorisation énergétique et de la matière. Lors de la méthanisation, le volume des boues est diminué. Cela permet donc de diminuer le volume de déchets à traiter. Exemples de sites :  Mis en service en 2016, la STEP d’Aquapole à Fontanil-Cornillon (Isère) injecte le biométhane produit par la méthanisation des boues et des graisses issues du traitement des eaux usées. Cette STEP produit en moyenne 225 Nm3/h, soit l’équivalent de la consommation de gaz annuelle d’environ 3 000 logements neufs ou 80 bus.  Mise en service en 2018, la STEP de Perpignan (66) est la première d’Occitanie à produire du gaz renouvelable. Elle produit en moyenne 7 GWh/an, soit l’équivalent de la consommation de 1 200 logements neufs. 3. Méthanisation des déchets ISDND Dans les ISDND (installations de stockage des déchets non dangereux), les effluents liquides et gazeux doivent être récoltés et traités afin de limiter la pollution. En effet, le méthane (CH4) produit par l’ISDND a un pouvoir de réchauffement global sur 100 ans de 25, c’est-à- dire qu’une molécule de CH4 produit un effet de réchauffement climatique similaire à 25 molécules de CO2. Ainsi, l’effluent gazeux, peut être épuré et injecté dans le réseau de gaz afin de ne pas polluer. Exemple de site :  Dans l’Yonne, l’ISDND de Saint-Florentin exploitée par la société Coved a été équipée d’un système d’épuration cryogénique, la Wagabox, qui permet l’épuration du biogaz produit. Waga uploads/Industriel/ pre-sentation-me-thanisation.pdf