La Recherche - Veolia Environnement

TECHNOLOGIE BIOGAZ
Des déchets
au gaz naturel
© PHOTOTHÈQUE VEOLIA-CHRISTOPHE MAJANI D’INGUIMBERT
Sahra Cepia
est journaliste
scientifique.
En se dégradant, la partie fermentescible des déchets génère du
biogaz. Une source de production naturelle de méthane de plus en plus
convoitée.
Alors que le gaz naturel d’origine fossile
est une source d’énergie limitée, il y aura
du biogaz tant que les hommes produiront
des déchets. « Avant, les décharges
avaient la mauvaise réputation de nuire à
l’environnement », témoigne René Chainay, directeur
général de la société Rep (Veolia Propreté). Ces sites
ont peu à peu évolué vers des centres d’enfouissement
technique (CET), en réponse aux contraintes
de protection de l’environnement dans un contexte
de développement technologique. Le biogaz qui
s’en échappe, issu de la dégradation anaérobie* des
déchets organiques, a d’abord été capté pour éviter les
impacts environnementaux et, notamment, limiter
les odeurs. « Au départ, il était brûlé en torchères.
Mais, aujourd’hui, compte tenu de sa valeur ajoutée
et des enjeux énergétiques, nous cherchons de plus
SOUS CETTE PRAIRIE :
UN SITE DE STOCKAGE DE
DÉCHETS (ÉTATS-UNIS).
UN TECHNICIEN MESURE
LES CARACTÉRISTIQUES
DU BIOGAZ RÉCUPÉRÉ
POUR ÊTRE VALORISÉ.
en plus à le valoriser », poursuit Christophe Aran,
directeur du centre de recherche sur la propreté de
Veolia Environnement.
Le biogaz est un puissant gaz à effet de serre composé
de 30 % à 40 % de dioxyde de carbone (CO 2 ) et surtout
de 45 % à 60 % de méthane, vingt et une fois
plus puissant que le CO 2 . Il contient également une
partie résiduelle d’oxygène, d’azote et d’éléments traces
polluants tels que de l’hydrogène sulfuré et des
composés organiques volatils (COV). Tout comme
le gaz naturel sortant de terre, le biogaz doit être
capté puis traité pour en extraire le méthane, seul
gaz valorisable. Sur le CET de Claye-Souilly, en
Seine-et-Marne, où 1 million de tonnes de déchets
sont traitées par an par la société Rep, plus de 95 %
du biogaz sont captés aujourd’hui, contre 30 % en
1992. « Auparavant, nous le récupérions par la pose
de drains verticaux au fur et à mesure du stockage des
déchets, explique René Chainay. Aujourd’hui, nous
plaçons un système de drains horizontaux dès l’arrivée
des déchets, ce qui nous permet de capter le biogaz
dès le cinquième mois de fermentation, et ce pendant
une trentaine d’années. »
Le méthane, dit « biométhane » parce que d’origine
non fossile, est extrait du biogaz soit par élimination des
autres composants, soit par capture sélective
des molécules de méthane. « L’extraction
de la partie résiduelle composée d’oxygène et
d’azote constitue encore un vrai challenge »,
précise Christophe Aran. L’hydrogène
sulfuré ayant un fort pouvoir corrosif et
certains COV, comme les siloxanes* , un fort pouvoir
agressif, il convient de les éliminer avant que le
biogaz n’atteigne les unités de valorisation. « Sinon,
poursuit-il, au cours de la combustion, les siloxanes
se transforment en oxyde de silice, et cette fine poudre
abrasive se dépose dans la chambre de combustion,
encrassant progressivement les pièces jusqu’à leur casse,
et acidifiant l’huile. » Les recherches se poursuivent
sur l’élimination de ces composés polluants.
Le biométhane, une énergie d’avenir
Après cette phase de prétraitement, le biométhane est
une ressource à part entière. Cette production est soit
externalisée, comme à Lille, où le biométhane sert de
carburant aux bus de transport en commun, soit mise
à profit sur site. À Claye-Souilly, la Rep le valorise
pour produire l’électricité nécessaire au fonctionnement
de ses installations et elle injecte le reste dans le
réseau EDF. En améliorant ses équipements (moteurs
thermiques, chaudières et turbines à vapeur) et en faisant
appel à un cycle combiné de cogénération (lire
« Pouquoi pas nous ? », p. 64), l’entreprise est passée
d’une production de 1,7 mégawatt (MW) d’énergie
électrique, en 1992, à 16 MW, en 2005. « Ces années
de recherche expérimentale nous permettent d’établir
que 1 mètre cube de biogaz équivaut à une puissance
de 5 kilowatts d’énergie thermique, témoigne René
Chainay. Aujourd’hui, nous cherchons à maîtriser
notre production de biogaz dans le temps, par la
réinjection d’eau ou de lixiviat* au fur et à mesure
de l’exploitation du site. »
Europe : peut mieux faire
La production de biogaz en Europe ne cesse de
croître, mais reste encore loin des objectifs fixés
par le livre blanc sur les énergies renouvelables* :
15 millions de tonnes d’équivalent pétrole (Mtep)
en 2010. La production atteignait seulement
5,35 Mtep en 2006, selon le dernier rapport de
l’Observatoire européen des énergies renouvelables,
EurObserv’er, et 0,227 Mtep, en France selon
la direction générale de l’Énergie et des Matières
premières (DGEMP). Ce biogaz provient toujours
en majeure partie des décharges, mais aussi de
l’industrie agro-alimentaire, de l’agriculture et
des stations d’épuration urbaines. Il est de plus
en plus valorisé pour produire de l’électricité,
grâce, en particulier, à la cogénération (production
combinée de chaleur et d’électricité), avec
une production européenne de 17,3 terawatt-
heures en 2006 et de 503 gigawattheures, en
France selon la DGEMP.
En France, l’électricité produite à partir de biogaz
fait l’objet d’un tarif de rachat par l’opérateur
national, depuis juillet 2006. Le biométhane n’est,
en revanche, pas autorisé à rejoindre le réseau gazier.
Selon l’Agence de l’environnement et de la maîtrise
de l’énergie, le biométhane produit en France (toutes
sources confondues, lire « Europe : peut mieux
faire », ci-dessous) pourrait pourtant couvrir 10 %
de la consommation, sachant que le pays est importateur
de gaz à plus de 90 %. Certains arguënt que
la ménagère ne verrait pas d’un bon œil l’arrivée
dans sa cuisine de gaz issu de déchets. Pourtant, en
Allemagne (premier producteur européen de biogaz
selon l’Observatoire européen des énergies renouvelables,
EurObserv’er), le biométhane est depuis
longtemps réinjecté dans le réseau de gaz. Les industries
connectées peuvent ainsi revendiquer l’utilisation
d’une énergie verte. « Lors de son utilisation
industrielle, la transformation du biométhane produit
un CO 2 “vert”, biogénique, non comptabilisé dans
l’effet de serre étant donné qu’il n’est pas issu d’une
énergie fossile, se réjouit Christophe Aran. À l’avenir, il
nous reste à piéger le CO 2 issu du biogaz, par exemple
dans les aquifères salins profonds, et, ainsi, atteindre
le zéro impact environnemental ! » ● S. C.
POUR EN SAVOIR PLUS
Veolia Environnement sur les CET et le biogaz :
www.ecomethaniseur.com
Biogaz de l’agence américaine de la protection de
l’environnement : www.epa.gov/lmop/ (en anglais).
Siloxanes in Landfill and Digester Gas Update, LMOP
8th Annual Conference and Project Expo,
E. Wheless, 2005.
TECHNOLOGIE BIOGAZ
Production de biogaz pour 1 million de tonnes de déchets
58 • LA RECHERCHE • OBJECTIF TERRE 2050 • JANVIER 2008 • N° 415 LA RECHERCHE • OBJECTIF TERRE 2050 • JANVIER 2008 • N° 415 • 59
2 500
2 000
1 500
1 000
500
Débit biogaz (mètres cubes par heure)
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Année
Le biogaz est produit pendant une trentaine d’années.
* Anaérobie
signifie
en l’absence
d’oxygène.
* Les siloxanes
sont des composés
organiques
volatils issus
de l’oxydation
des molécules
de silice provenant
des déchets
de produits
cosmétiques
et d’hygiène
(déodorants,
shampooings,
crèmes,
lessives…).
* Le lixiviat,
ou « jus de
décharge », est
la fraction liquide
produite par la
fermentation
des déchets.
* Le livre blanc
sur les énergies
renouvelables
appelle à
un doublement
de leur part
à l’horizon 2010,
de 6 % à 12 %.
© SOURCE : VEOLIA REP