La biométhanisation publié le 23/05/2022

Le biogaz est reconnu comme une énergie renouvelable au titre de la directive CE (2001/77/CE) depuis septembre 2001.
La biométhanisation consiste en une dégradation biologique contrôlée des déchets dans des réacteurs hors-sol en conditions anaérobies.
La digestion anaérobie consiste en une succession de réactions chimiques au cours desquelles la matière organique contenue dans les déchets est dégradée et on obtient, en fin de traitement, un digestat stabilisé dont la charge polluante a été minimisée, tout en produisant du biogaz. Le digestat, de volume moindre que les déchets de départ, peut alors être enfoui ou encore faire l’objet d’un retour au sol après compostage. Le biogaz, lui, peut être utilisé notamment pour produire de l’électricité à travers un générateur alimenté par ce biogaz. Le biogaz est composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone.

Dans cet article, une première partie va être consacrée aux enjeux économiques et sociétaux de la méthanisation ainsi que de la place grandissante en France, pour cette technologie. Dans un second temps, les aspects théoriques et biotechnologiques de la synthèse de biogaz seront développés notamment la biochimie et la microbiologie associées. Il est à noter que les études microbiologiques de ces bioprocédés ne sont pas classiques, et sont maintenant de plus en plus enrichies par des études métagénomiques utilisant des techniques de biologie moléculaire. En effet, le développement de ces dernières a permis d’avancer considérablement dans l’étude des communautés microbiennes complexes présentes dans l’environnement.

1. Place de la méthanisation en France

La méthanisation est un secteur de l’activité agro-industrielle dont l’objectif est de valoriser les déchets organiques venant de diverses activités humaines en produisant du biogaz et du digestat.
Le biogaz, composé majoritairement de méthane et de dioxyde de carbone, va être utilisé soit sur son lieu de production afin de produire de la chaleur et de l’électricité pour les systèmes en cogénération, soit, après purification en biométhane, injecté dans le réseau classique de distribution du gaz domestique ou bien utilisé comme biocarburant pour véhicule (BioGNV = BioGaz Naturel pour Véhicule). L’activité est soutenue en France, par des tarifs de rachat pour l’énergie et encadrée par les réglementations ICPE (=Installation Classée pour la Protection de l’Environnement).
Dans un contexte de développement durable, la méthanisation répond à de nombreuses problématiques :

• Dépollution : baisse de la quantité de déchets et réduction des nuisances olfactives,
• Production d’énergie : le méthane engendré servant à la production d’électricité et/ou de chaleur
• Valorisation des résidus de digestion : le digestat (sous-produit de la digestion) stabilisé est utilisé comme amendement en agriculture.

La provenance de ces ressources organiques est multiple. Cela peut être des déchets urbains, des résidus d’activités agricoles ou bien encore des rejets agro-industriels.

1.1 Évolution de la production de biogaz

La France était le 6ème producteur de biogaz en Europe en 2019 mais le développement est tel que sa progression devrait la positionner au 4ème rang européen dès 2022. Toutefois, elle se situe encore largement derrière l’Allemagne et le Royaume-Uni, qui produisent plus de trois quarts du biométhane en Europe. En France, la majorité des unités de méthanisation se trouvent dans des fermes agricoles.

1.2 Consommation en gaz en France et conséquences

La France consomme près de 500 térawattheures (TWh) de gaz naturel par an. Les usages principaux sont observés dans le secteur résidentiel pour 30 %, dans le secteur industriel pour 25 %, dans le secteur tertiaire pour 20 % et pour la production d’électricité pour 20 % (Ministère de la Transition Écologique (MTE), Les chiffres clés de l’énergie, édition 2020).
La France produit moins de 1,5 TWh et donc importe la quasi-totalité du gaz dont elle a besoin. Notre dépendance est d’ailleurs, très récemment, mise en avant avec le démarrage du conflit armé entre Russes et Ukrainiens qui génère entre autres, de nombreuses tensions sur l’approvisionnement des ressources énergétiques.
C’est pourquoi la production de Biogaz présente un intérêt tout particulier pour notre souveraineté énergétique.

1.3 Bilan en unités de méthanisation

De plus, la production de gaz par biométhanisation de déchets organiques apparait comme une source d’énergie très intéressante pour décarboner et relocaliser notre consommation de gaz.

Au 15 février 2022, on dénombrait en France 1087 unités de méthanisation dont 216 réalisent l’injection de biogaz dans un réseau et 871 en cogénération (chaleur et électricité).
Au 31 décembre 2021, l’injection dans le réseau de gaz naturel correspond à une production de 5 TWh sur un an (2,2 TWh fin 2020 et 1,2 TWh fin 2019). 5 TWh représente l’équivalent de la consommation annuelle de plus de 1 500 000 logements neufs ou plus de 24 000 bus roulant au BioGNV (Gaz Naturel pour Véhicule).
L’impact positif sur l’environnement se traduit par plus de 450 000 tonnes d’émissions de gaz à effet de serre évitées grâce au biométhane injecté dans le réseau.

Les trois régions les plus développées pour cette production sont le Grand Est (20 %), la Bretagne (15%), la Normandie (9,5 %) (chiffres de février 2022)