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Biogaz et cogénération : quels handicaps à surmonter pour
cette filière de valorisation des déchets, techniques ou économiques ?
Au cours de cette
conférence, cinq intervenants sur des sujets concernant le biogaz et la cogénération
sont intervenus.
Le biogaz, un
traitement des déchets organiques économique en énergie (Claude Servais -
Délégué Général du club biogaz de l'ATEE)
Le biogaz est un
gaz dont la source peut être naturelle (ruminants, déjections, tourbière) ou artificielle
(lisier issu de l'élevage intensif, déchets, CET…). La motivation principale à
l'heure actuelle du traitement du biogaz est de résoudre le problème de
pollution qu'il engendre. Il est produit par une fermentation anaérobie de
produits non ligneux, de déchets organiques, de papiers ou cartons, etc. Le
biogaz est composé de méthane (40 à 95 %), de CO2, de H2S et eau saturée avec
en plus des éléments en trace, du dioxygène, diazote, des métaux, du siloxanes
et des organochlorés. Il est possible d'en tirer de l'énergie lorsqu'il est
capté à la source (méthaniseur). La valorisation principale du biogaz de fait
en chaudière (chaleur) ou pour faire tourner des turbines (électricité). Une
solution reste marginale (législation) à ce jour : l'injection au réseau gaz
naturel.
Les avantages de
la méthanisation sont les suivants :
·
énergétique : énergie
renouvelable et stockage possible
·
agricole : bon engrais
organique, désodorisation (odeurs diminuées), lixiviation plus faible
(possibilité d'épandre près des cours d'eau) même si dans ce cas certaines
contraintes existent comme le maintient d'une teneur en azote et phosphore, la
réduction de volume de matière sèche de 30 à 99 %, le traitement complémentaire
des parties liquides et la nécessité d'avoir un digestat de qualité
·
environnemental :
désodorisation, lixiviation plus faible et limite de la production de gaz à
effet de serre
·
insertion en milieu
urbain ou rural : gain de place, possibilité d'implantation en centre ville et
pas de taille minimale.
L'utilisation du
biogaz se fait dans l'industrie, les stations d'épuration (séchage des boues
par une torchère) par l'intermédiaire de turbines à vapeur, de moteurs, de
piles à combustible, de turbines à gaz ou microtubines.
Mais la
production de biogaz n'est pas un objectif en soi, c'est une voie de traitement
des matières organiques qui s'insère plus globalement dans la politique de
protection de l'environnement. L'utilisation la plus simple est actuellement la
torchère car sa valorisation demande des investissements considérables.
Valorisation
des déchets ménagers (Christophe Jamet - Direction du développement du groupe
IDEX)
La grande
question du groupe IDEX est "De quelles manières va-t-on valoriser le
biogaz ?". C'est ce groupe qui a développer le procédé Valorga,
biométhanisation de déchets organiques.
Les objectifs de
la méthanisation sont divers : la valorisation agronomique fonction des
biodéchets, du procédé, de la maturation, de l'hygiénation, de l'affinage, de
la proximité; la valorisation énergétique optimale fonction de la quantité , de
la qualité du biogaz, du tarif de reprise de l'électricité, des besoins en
chaleur, des autorisations d'injecter au réseau existant et de la proximité; la
tenue des performances environnementales comme le bruit, les odeurs, les
envols, les rejets hydriques et gazeux.
Les paramètres
variables de la méthanisation sont les taux de matière sèche entrant (liquide
<15 % et solide > 25 %), la température de fermentation (mésophile ou
thermophile), la séparation des phases hydrolyse et méthanogenèse ainsi que la
préfermentation aérobie.
Les déchets les
plus favorables à la méthanisation sont les papiers cartons souillés, les
gazons alors que les ligneux sont limitants. La production de biogaz peut,
cependant, se trouver amplifiée suivant le procédé utilisé. La production de
biogaz peut varier de 10 à 15 % du poids de déchets entrants.
Le bilan
énergétique est simple : 1Nm3 de biogaz à 55 % de CH4 équivaut à 5,46 kWh ou,
encore plus simplement, 1Nm3 de méthane représente 10 kWh d'énergie gaz. Dans
ce cas, la valorisation de 3 millions de Nm3 de biogaz est envisagée sous forme
d'électricité et la répartition est la suivante : 20 % d'électricité
disponible, 11 % de consommation électrique, 18 % de pertes électromécaniques,
40 % de production de chaleur, 6 % de consommation process et 5 % de pertes en
torchère.
La valorisation
du méthane se fait selon les disponibilités et il sert aussi bien à alimenter
des chaufferies, qu'à produire de l'électricité en cogénération ou encore à
produire du méthane carburant.
Mais la
valorisation du biogaz sous forme de méthane carburant est à la fois par son
origine (traitement des déchets) et son utilisation (transport), le fruit d'une
politique ambitieuse conjuguant protection de l'environnement et propreté de
l'air.
Cette politique
est encouragée par les Pouvoirs Publics et incite les collectivités à
rechercher dans la méthanisation des biodéchets et la valorisation du biogaz
produit le point de fonctionnement entre réalité économique et développement
durable.
Méthanisation
des eaux résiduaires des caves vinicoles (Thierry Arnaud - Directeur commercial
ARM)
Mais la
méthanisation est aussi applicable aux eaux résiduaires des caves vinicoles
(très forte DCO très concentrée et facilement biodégradable), cette technique
nouvelle semble être une voie de traitement adaptée au contexte des effluents
vinicoles et, outre ses avantages techniques, permet de fortes économies
d'exploitation.
Développement
de la cogénération grâce à la loi sur le rachat des kWh (Guy Laroche - Délégué
général du club cogénération de l'ATEE)
Le but de la
cogénération est de limiter la consommation d'énergies primaires, la quantité
et la concentration de leurs émissions. La cogénaration représente depuis 10
ans la production de 4400 kWh soit l'équivalent de la production d'énergie de 4
centrales nucléaires de taille moyenne. La cogénération peut se faire par
turbines (et alternateur) ou par moteur (combustion directe).
Les
opportunités des moteurs en cogénération (Jacques Haushalter - Vice-Président
du GIGREL)
La cogénération
est une opportunité pour :
·
réduire les
consommations d'énergie primaires,
·
pour limiter les
émissions liées à la production d'énergie à partir d'énergie fossiles,
·
pour limiter la concentration
des émissions par la répartition des productions,
·
pour faire appel à des
énergies stockables ou de réseau actuellement disponible,
·
pour éviter les
stockages,
·
pour limiter la
construction ou le renforcement des lignes de transferts d'énergie du fait de
la décentralisation.
Pour les moteurs,
l'économie d'énergie primaire par rapport à des techniques performantes peut
atteindre 10 à 15 %. Par rapport aux installations substituées, les économies
d'énergie primaire s'élèvent à 15 ou 20 %.
Un des intérêts
des moteurs est que leur taille n'a pas de limite, ceci permet donc une grande
souplesse d'utilisation et de fonctionnement.
Les opportunités
techniques de la cogénération sont la réduction du coût de production par
l'augmentation du volume traité. Alors que les opportunités économiques sont
les nouveaux tarifs de rachat des kWh et le prix élevé de l'énergie primaire
comme le gaz naturel, les opportunités environnementales sont essentiellement
basées sur la réglementation et les normes d'émissions de plus en plus
strictes.
Le problème
principal de l'utilisation de moteurs est qu'ils doivent être robustes et le
gaz doit être purifié avant d'être brûlé (trop d'impuretés).