Biogaz : qu'est-ce que c'est et comment est-il produit ?

Le terme « biogaz » désigne un combustible gazeux naturel, composé principalement de méthane et d'un mélange d'autres gaz, dont le dioxyde de carbone. Le biogaz est produit par un processus de digestion anaérobie, à savoir une fermentation en l'absence d'oxygène, à une température contrôlée des biomasses. Les biomasses sont des matières organiques d'origines diverses, comme par exemple les déjections animales, les boues d'épuration, la part organique des déchets solides urbains, les déchets agro-industriels, les sous-produits agricoles et les cultures dédiées.

La fermentation anaérobie a lieu grâce aux bactéries qui digèrent la part organique et la transforment en méthane selon un processus qui s'effectuent en plusieurs phases : tout d'abord, elles « décomposent » la substance organique en monomères puis elles enclenchent une fermentation acide, qui produit des acides, du gaz carbonique et de l'hydrogène, suivie d'une phase méthanogène, lors de laquelle les bactéries archées captent le CO₂ et le transforment en méthane. Le méthane est un produit à haute teneur énergétique qui, s'il est correctement utilisé, produit de l'énergie sous forme de force motrice (c'est le cas dans les automobiles) ou sous la forme d'énergie électrique (c'est le cas dans les centrales de cogénération).

Le processus de production de biogaz génère également un autre déchet, le digestat, riche en azote ammoniacal, qui peut être utilisé comme engrais renouvelable.

Actuellement, les installations de biogaz trouvent des applications dans une grande variété de secteurs, principalement l'agriculture, mais également dans les industries utilisant des déchets organiques (par exemple, les industries des boissons, de l'alimentation ou du papier).

La diffusion du biogaz domestique est actuellement limitée, d'autant plus qu'une réglementation spécifique sur le sujet fait encore défaut. Une installation de biogaz se compose de trois éléments principaux :

• Un ou plusieurs digesteurs où a lieu le processus de fermentation. Dans cet élément, différentes solutions technologiques sont possibles, qui dépendent des spécificités de chaque installation. Au nombre des principales, on peut citer la digestion humide, caractérisée par une teneur en matière sèche dans le digesteur d'environ 10 % et la digestion sèche avec une teneur en matière sèche de 30 % et plus ;

• Le système de cogénération, qui permet la production simultanée d'énergie électrique et thermique. Le moteur à cycle Otto produit de l'énergie mécanique et la transmet à un alternateur pour générer de l'électricité. L'eau de refroidissement du moteur, à travers un échangeur de chaleur à plaques, est transformée en eau à haute température. Proches de 400 °C, les fumées d'échappement peuvent être utilisées pour produire de l'eau chaude, de l'eau surchauffée, de la vapeur ou de l'huile diathermique au moyen d'une chaudière ou bien elles peuvent être utilisées telles quelles dans le processus de production ;

• Le système de valorisation du biogaz dans lequel le biogaz est purifié pour obtenir du biométhane, adapté à l'injection sur le réseau ou à l'alimentation de véhicules. La technologie la plus répandue et la plus performante en ce sens est le système à membranes, qui présente une perméabilité sélective utile à la séparation entre CH₄ et CO₂.

Par le passé, dans la production de biogaz, les problèmes liés au type de biomasses utilisées (le maïs par exemple) et à la gestion des mauvaises odeurs ainsi que les problèmes de transport des biomasses, du lieu où elles sont produites à l'installation (quand elles n'étaient pas produites sur place) étaient fréquents. Les technologies actuellement disponibles et les nouvelles réglementations ont permis de pallier tous les inconvénients du biogaz : l'utilisation des déjections animales est encouragée pour alimenter les installations et par ailleurs des systèmes dédiés sont disponibles sur le marché pour le traitement des émissions olfactives. L'utilisation du biogaz présente donc aujourd'hui de nombreux avantages :

• Circularité Le biogaz permet la valorisation des déchets agro-zootechniques et représente une solution efficace pour l'élimination des déjections animales, résolvant en amont les problèmes liés à l'épandage sur les terres et aux limites des quantités d'azote qui peuvent être libérées. En outre, le digestat représente un excellent engrais naturel qui peut être utilisé à la place des engrais chimiques ;

• Durabilité Le biogaz est un carburant renouvelable qui permet une plus grande autonomie en termes d'approvisionnement énergétique et il peut contribuer de manière significative à la transition énergétique ;

• Efficacité énergétique Le biogaz permet la fourniture d'énergie thermique et électrique en continu et fait ainsi office de base stable pour équilibrer l'approvisionnement discontinu des énergies renouvelables ;

• Retour sur investissement Le biogaz constitue un important complément de revenus pour les agriculteurs grâce aux mécanismes incitatifs ;

Le coût d'une installation de biogaz dépend de nombreux facteurs qui doivent être analysés lors de la phase de projet pour définir la rentabilité de l'investissement. Cette phase ne peut être confiée qu'à des professionnels du secteur, en mesure d'évaluer les particularités de chaque cas sur la base de différentes variables de projet, telles que :

• Le coût d'approvisionnement en biomasse ;

• Le coût de réalisation, d'exploitation et d'entretien de l'installation ;

• Le complément de revenus dérivant des mécanismes d'incitation ;

• La durabilité économique de l'installation passée la période d'incitation.