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Focus : Méthanisation

Dernière mise à jour : avril 2015

Quelques explications

Unité de méthanisation
Unité de méthanisation, SCEA Bois-Brillant à Saint-Sigismond (49)

C’est un processus biologique qui permet d’obtenir du gaz, appelé aussi biogaz (composé principalement de méthane) à partir de la fermentation de la matière organique. Le biogaz peut être valorisé de différentes façons. La plus courante est sa combustion dans un moteur de cogénération qui produit de l'électricité et de la chaleur. Il est également possible d'épurer le biogaz en biométhane, on passe alors d'environ 60 % de méthane à plus de 95 %. Le biométhane est équivalent au gaz naturel et peut être injecté dans les réseaux de gaz naturel et utilisé comme carburant.

Plus précisément, les matières organiques utilisables, appelées substrats, proviennent des effluents d’élevage, des résidus de cultures, de la production industrielle, des boues des stations d'épuration, de la fraction fermentiscible des ordures ménagères (FFOM), des déchets de restauration, des tontes de pelouse...

Les digestats, matières issues de la méthanisation, sont ensuite utilisés comme fertilisants agricoles (engrais). De la méthanisation de 100 tonnes de substrats il résulte environ 90-95 tonnes de digestats. Dans ce processus, la production de biogaz varie suivant la composition et le pouvoir méthanogène des substrats. Par exemple, les substrats composés de tourteaux, résidus de séchage de céréales, ou de graisse usagée de l’industrie agro-alimentaire, permettent, ceteris paribus, d’obtenir des quantités de biogaz relativement plus importantes que les déjections animales.

 

La méthanisation en Pays de la Loire

En Pays de la Loire : 26 installations et 130 072 MWh d’électricité produite.

Au 1er janvier 2013, la région compte 26 installations. Celles-ci peuvent traiter près de 383 000 tonnes de matières par an (y compris les décharges, qui valorisent le biogaz en produisant de l'énergie). Le développement des installations se poursuit avec par exemple l'inauguration le 15 octobre 2012 de l'usine de méthanisation d'Issé (44) qui traite 58 600 tonnes de déchets par an.

Graphique : Évolution du nombre de sites de production recensés 

Les données pour plusieurs unités et les Installations de Stockage des Déchets Non Dangereux (ISDND) sont issues de SINOE.

Le biogaz, produit par ces installations, a une capacité de production d’énergie estimée à environ 31 kTep (unité utilisée pour estimer l’énergie primaire, c'est-à-dire le potentiel énergétique du biogaz avant transformation en chaleur, en électricité ou biométhane). À titre de comparaison, la production d’énergie primaire à partir d’énergie renouvelable est évaluée, en Pays de la Loire, à 296 kTep pour l’année 2007.

La puissance électrique installée est de 17 MWe et la puissance thermique installée est de 24 MWth (chaudières et cogénération).

L’essentiel des productions thermiques et électriques en Mayenne s’explique par les décharges (installation de stockage de déchets non dangereux) de Changé et de Saint-Fraimault-de-Prières, celles du Maine-et-Loire par les unités de méthanisation de la station d'épuration et du Biopole (FFOM) d’Angers et l'installation industrielle de Combrée. La Vendée compte deux installations industrielles importantes aux Herbiers et à Benet et une installation agricole importante à Maché. En Loire-Atlantique, c'est l'installation industrielle d'Issé qui fournit l'essentiel des productions thermiques et électriques.

Tableau : Production d'énergie par département (au 01/01/2013)
  44 49 53 72 85 Total
Nombre d'installations 5 8 5 4 4 26
Énergie primaire du biogaz (tep) 3 982 8 713 13 028 2 015 3 081 30 819
Production de biogaz (en milliers m3) 7 826 17 123 28 903 3 952 6 210 64 014
Puissance électrique installée (kWe) 2 601 3 224 8 000 435 3 015 17 275
Puissance thermique installée (kWth) 3 281 7 561 8 711 942 3 189 23 684
Production électrique (MWhe) 17 079 24 916 61 078 3 367 23 631 130 071
Production thermique totale (MWhth) 24 306 45 657 54 905 7 412 25 085 157 365
Source : Aile
* Les kWh thermiques comptabilisent les entités qui valorisent leur biogaz en cogénération et en chaudière.

L’essentiel des substrats utilisés pour la méthanisation en Pays de la Loire provient des déchets de l’agro-alimentaire, des collectivités et services.

Tableau : Matières utilisées par département, en tonnes (au 01/01/2013)
  44 49 53 72 85 Total
Effluents élevages 14 560 10 350 2 750  - 13 597 41 257
Matières végétales agricoles 200 1 350 200  - 3 050 4 800
Matières végétales non agricoles -
 - -
-
375 375
Autres matières (principalement de l’agroalimentaire) 46 930 174 180 51 220 -
63 970 336 300
Sous total substrats 61 690 185 880 54 170 - 80 992 382 732
Effluents liquides (dont effluents vinicoles) 4 107 144 -   -
4 251
Source : Aile

Les volumes de déchets mis en décharge ne sont pas des données publiques d'où l’absence d’informations sur les déchets dans ce tableau. Par ailleurs, ces sites ne cherchent pas à produire du biogaz mais valorisent cette production qui découle du stockage de matières organiques.

Production d’électricité par méthanisation : un rendement qui montre un potentiel de développement pour la filière.

Le rendement de la production d’électricité par rapport à la puissance installée montre qu’il existe un potentiel de développement. Avec la méthanisation, l’électricité est produite de façon continue contrairement à d’autres formes d’énergie renouvelable (éolien et photovoltaïque).

Aujourd’hui, les substrats utilisés correspondent à moins de 10 % du potentiel mobilisable qui est estimé au niveau régional à 211 kTep. Le gisement potentiel se répartirait de la façon suivante : 77,5 % de déjections animales, 5 % de biomasse végétale et 17,5 % de déchets de collectivité, services et industries agro-alimentaires.

(Source : données issues de l'étude menée dans le cadre du SCRAE Pays de la Loire en 2011 et commanditée par la DREAL).

Opportunités et freins au développement de la méthanisation

Les facteurs favorables au développement de la méthanisation

La région des Pays de la Loire est, de manière structurelle, une région où l’agriculture et l‘industrie agro-alimentaire sont relativement plus développés. Il en résulte une production de déchets utilisables pour la méthanisation relativement importante. À l’horizon 2020, 1,9 million de tonnes de substrat pourrait être utilisé soit 81 ktep (estimation Aile).

La méthanisation permet de produire de l’électricité en continue. L’électricité ainsi produite est utilisable en période de consommation normale mais aussi en période de pic de consommation.

Le cadre juridique favorise le développement de la méthanisation :

  • au 1er janvier 2012, les gros producteurs de bio-déchets (exploitants agricoles, industries agro-alimentaires…) ont l’obligation de traiter ces déchets.

  • l’électricité et le bio-méthane produits à partir du biogaz bénéficient d’un tarif de rachat. Les prix sont fixés par l’État (décisions du mois de mai 2011 pour l’électricité et de novembre 2011 pour l’injection dans le réseau de gaz naturel du bio-méthane - source : Aile).

  • des aides de l'Ademe, de l’État et des collectivités locales peuvent soutenir l’investissement dans une installation de méthanisation et/ou de réseau de chaleur.

Il existe en région, une expertise et des compétences dans ce domaine.

Depuis 2007, l'Ademe et les Régions Bretagne et Pays de la Loire soutiennent le développement de la filière et ont confié l'animation du Plan Biogaz à AILE. Dans le cadre du Plan Biogaz, les porteurs de projet sont suivis et accompagnés tout au long de leur projet, lors de la réalisation et lors de son fonctionnement ; des échanges et formations sont mis en place pour qu'ils partagent et montent en compétences. Des actions sont aussi menées à l'intention des entreprises via des réunions d'information, des groupes de travail... pour développer la filière biogaz et son savoir-faire dans l'Ouest.

Les freins au développement de la méthanisation

La concurrence sur l’utilisation de substrats existe avec d'autres filières déjà en place qui peuvent être complémentaires à la méthanisation (compostage, épandage…).

Les projets de méthanisation sont complexes et relèvent de plusieurs domaines : gestion de matières organiques, production d’énergies, diversification des activités agricoles... Sécuriser l’approvisionnement en substrats ainsi que les débouchés pour l’énergie produite et les digestats est nécessaire et implique des démarches administratives. Le montage d’un projet de méthanisation prend du temps (2 à 3 ans a minima).

Bien souvent, les tarifs d'achat de l'électricité ou du bio-méthane ne suffisent pas à eux seuls à garantir la rentabilité des installations. Aujourd’hui, les projets peuvent bénéficier d'un soutien public via des aides à l'investissement, mais à l'avenir la volonté est que les projets soient viables sans aides.

La mise en place d’une unité a un impact sur son environnement (intégration paysagère, possible trafic de camions, création/maintien d'activités...). L’acceptabilité sociale du projet peut être un frein mais aussi un atout moteur pour le développement d'un projet et de son territoire via les activités économiques et sociales qu'il génère. Les échanges entre les acteurs locaux sont l'une des clefs de réussite des unités de méthanisation.

Carte :  Production de biogaz en m3 par installation, 2012
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Pour aller plus loin

Biogaz de méthanisation : la méthanisation est un processus de fermentation de la matière organique par une flore microbienne. A titre de comparaison, un mètre cube de méthane correspond à la teneur énergétique de 1,15 litre d’essence, 1,3 kg de charbon, 9,7 kWh d’électricité.

Biogaz de décharge : le biogaz fatal est le biogaz qui est naturellement produit par les décharges. A terme, la diminution de déchets organiques dans les décharges devrait diminuer cette production.

Les substrats les plus générateurs de méthane sont les matières les plus riches en matières lipidiques (graisses) et/ou en protéines (résidus de cultures, graisses d'abattoirs, graisses de station d'épuration, huiles et graisses usagées, tontes de pelouse...). Afin que les bactéries dégradent correctement la matière, le mélange de substrats doit être « équilibré » et respecter un certain nombre de contraintes techniques : acidité, rapport carbone/azote, taux d’acides gras volatils…

Le biogaz peut être valorisé de plusieurs manières : la combustion pour générer de la chaleur, le moteur à cogénération pour produire de l'électricité et de la chaleur, en bio-méthane pour pouvoir l’injecter dans le réseau de gaz, ou l’utiliser comme le carburant. Afin d’optimiser l’installation d’une usine de méthanisation, plusieurs contraintes doivent être intégrées : le périmètre de collecte des substrats (rapport entre l’énergie utilisée pour aller collecter le substrat et l’énergie produite, les émissions de gaz à effet de serre liées au transport), la proximité des établissements qui utilisent la chaleur produite par l’usine de méthanisation.

Voir aussi la présentation de la production de biogaz en Allemagne.

Consulter le site de l'association AILE.