La biométhanisation publié le 23/05/2022

2. Approche scientifique de la méthanisation

2.1 Présentation d’une unité de méthanisation

La méthanisation est un procédé complexe de transformation basée sur la dégradation de la matière organique par des microorganismes, en conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène de la matière organique en énergie (biogaz) et en fertilisant (digestat). Le principe général est schématisé ci-dessous.

1. Collecte des déchets et stockage
Les déchets organiques, appelés intrants, issus de diverses sources, comme les déchets ménagers, les déchets agricoles ou encore les déchets industriels (IAA, STEP, ISDND), sont réceptionnés et pesés à l’entrée du site de méthanisation. Selon leur nature et leur consistance, les matières organiques peuvent être prétraitées avant d’être envoyées vers les digesteurs. Dans ce cas-là, elles sont broyées et stérilisées par passage à la chaleur sous pression. Pour éviter les éventuelles émissions odorantes à l’extérieur du site, ces opérations se font à l’intérieur d’un hall de réception équipé d’unités de désodorisation (source Gicon-engineering).

2. Transformation et production
Les matières organiques sont ensuite introduites dans des cuves cylindriques et hermétiques, le digesteur et le post-digesteur, dans lesquels, elles sont soumises à l’action de microorganismes et ceci en l’absence d’oxygène (fermentation anaérobie). Un mélangeur/malaxeur permet l’introduction homogène de cette matière organique dans le digesteur. Le temps de séjour est d’environ 50 jours¹ à une à une température comprise entre 38°C et 40°C (fermentation mésophile). Le post-digesteur est surmonté d’un dôme à double membrane qui stocke le biogaz formé.
Le procédé de méthanisation est contrôlé par un système d’acquisition et de contrôle des données. Un grand nombre de paramètres, comme les débits, les pressions, les températures, les pH ou les caractéristiques du biogaz, sont surveillées en permanence et les valeurs sont enregistrées. Ces valeurs sont utilisées pour réguler les différentes unités du site de méthanisation (alimentation, agitation, épuration, injection...).

3. Valorisation
Deux produits vont être valorisés, le biogaz et le digestat.
Avant la valorisation, le biogaz peut être prétraité pour éliminer certains composés indésirables qui n’ont aucune valeur énergétique comme, par exemple, le sulfure d’hydrogène (H₂S) ou l’eau (H₂O). Pour éliminer le H₂S, des sels de fer sont ajoutés dans les fosses de réception, et une injection contrôlée d’air est faite dans le dôme du post-digesteur. Pour éliminer l’eau (H₂O) obtenue de la condensation, le biogaz est refroidi par un ventilateur. Le biogaz, une fois traité est comparable au gaz naturel (principalement du méthane).
Ce biométhane est récupéré pour être, soit stocké, soit consommé surplace par un groupe électrogène (cogénération). La combustion du méthane par le générateur produit de l’électricité et de la chaleur. L’électricité produite par un système de turbine/alternateur est envoyée dans le réseau de distribution d’électricité Enedis pour être consommé. La chaleur récupérée est transformée en eau chaude (85°C-90°C), par un échangeur de chaleur, et stockée dans un ballon, avant distribution aux consommateurs potentiels tels que des entreprises, des particuliers, ou bien des bâtiments publics situés à une distance raisonnable de la centrale. Le digesteur lui-même, ainsi que l’ensemble des installations de l’unité de méthanisation le nécessitant, sont auto-alimentés par cette source de chaleur.
Le digestat est évacué du digesteur pour être stocké dans une fosse pendant au moins 6 mois. Il peut être séparé en deux phases avec une presse à vis, pour donner un digestat liquide épandable sur les terres agricoles et un digestat solide épandable ou compostable. Le digestat a un bon pouvoir fertilisant, meilleur que le lisier simple par exemple. Suite à la séparation solide/liquide, le digestat liquide est considéré comme un engrais organique azoté. Il contient la majorité de l’azote initial sous forme minérale (ammonium NH₄⁺). Le digestat solide est riche, notamment en phosphore sous forme de pentoxyde de phosphore (P₂O₅) et en potassium. Il est à noter que le taux de germes pathogènes de ce digestat est réduit.