Méthanisation de la biomasse : mécanisme, enjeux et avantages

La biomasse désigne l'ensemble des matières organiques putrescibles, d’origine végétale et animale, à l'instar des déchets de bois et des résidus verts. Le processus biochimique – communément appelé méthanisation de la biomasse – se distingue de la chaîne gazière traditionnelle, mais poursuit les mêmes objectifs : fournir aux consommateurs l’énergie d’origine renouvelable nécessaire à la production d’eau chaude et de chauffage. Zoom sur les grands principes de ce procédé et ses atouts pour l'environnement.

 

Méthanisation de la biomasse : mécanisme, enjeux et avantages Méthanisation de la biomasse : mécanisme, enjeux et avantages

Méthanisation de la biomasse : définition et fonctionnement 

La méthanisation de la biomasse consiste à isoler en milieu fermé les matières organiques qui composent la biomasse, de manière à ce qu’elles se décomposent sous l'action de bactéries – dont l’action suppose une absence totale d'oxygène. On parle également de fermentation anaérobie pour évoquer le procédé. 

La méthanisation de la biomasse permet d’obtenir : 

  • un combustible du nom de biogaz qui contient du dioxyde de carbone (CO₂), du méthane (CH₄) et du sulfure d'hydrogène (H₂S),
  • du digestat, un résidu valorisable comme compost fertilisant dans le domaine de l'agriculture. 

Le biogaz produit par ce procédé s’emploie pour les mêmes usages que le gaz naturel. Il alimente les chaudières avec en prime la possibilité de produire de l’électricité et de servir de carburant automobile.

Que peut-on méthaniser ? 

Nous l'avons évoqué plus tôt, la biomasse englobe un large éventail de matières organiques d’origine végétale ou animale, issues de la filière des déchets. Par exemple, il est possible de méthaniser : 

  • des déchets d'origine industrielle (secteur animal et végétal),
  • des déchets solides d'origine agricole : déjections des animaux d'élevage, substrats végétaux, etc.,
  • du bois, de la sciure de bois et autres dérivés,
  • des journaux,
  • des emballages,
  • des déchets textiles. 

Il est également possible d’exploiter des effluents liquides, c'est-à-dire les eaux usées, comme les lisiers, les boues d'épuration et les effluents d'origine agro-alimentaire.

Les déchets constituant la biomasse sont collectés à l'intérieur d'une cuve cylindrique : le méthaniseur, également appelé digesteur. Le méthaniseur est hermétiquement fermé. C’est cette absence d'air, et plus précisément d'oxygène, qui active les réactions biologiques, autrement dit l'action des bactéries. 

En quoi consiste le processus de méthanisation ?  

On identifie trois étapes distinctes au cours du processus de méthanisation de la biomasse : 

  • Hydrolyse et acidogénèse : les macromolécules complexes comme les protéines et les lipides se transforment en éléments plus simples comme des acides aminés et des acides gras.
  • Acétogénèse : des micro-organismes (bactéries) transforment les éléments obtenus par acidogénèse en acide acétique.
  • Méthanogénèse : l'acide acétique subit une nouvelle transformation pour devenir du méthane et du gaz carbonique. 

Au terme de ce processus complexe, il ne reste plus que le digestat, qui peut être directement valorisé ou stocké. 

Attention : il ne faut pas confondre méthanisation et méthanation. Le second procédé vise à la production de méthane seul. 

 

Les enjeux de ce procédé 

Les préoccupations d’ordre écologique plaident en faveur de l’exploitation des déchets de biomasse pour produire de l’énergie.

La méthanisation de la biomasse favorise le système de circuit court : le système d'exploitation des déchets permet de maîtriser intégralement la production énergétique en local. Le type de gaz qui en résulte se substitue parfaitement à toute autre source d’énergie – au gaz naturel par exemple. 

La méthanisation de la biomasse est une option écologique, et représente une solution performante tant pour le secteur de la production d’énergie que pour celui du traitement des déchets. Le système, basé sur le recyclage, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et le niveau de pollution atmosphérique. 

En outre, la méthanisation de la biomasse permet de combattre l'inconfort visuel et sanitaire occasionné par le stockage des biodéchets et des matières organiques, et permet de contourner la problématique du manque d’espace pour les décharges au sol. 

Quelques chiffres clés pour mieux comprendre son potentiel 

15 000 tonnes de déchets organiques traitées en une année par une unité de méthanisation pourvoient à des besoins énergétiques considérables : 

  • l’approvisionnement de 60 bus urbains(1) en carburant,
  • l’alimentation en chauffage de 700 logements ou la production d'eau chaude sanitaire pour 3 500 logements(1),
  • les besoins électriques spécifiques de 1 300 logements (par cogénération) et la production d’eau chaude sanitaire pour 2 000 autres logements(1)

L'avenir de la méthanisation 

La méthanisation de la biomasse vise, outre l’utilisation des énergies renouvelables pour produire chauffage et eau chaude, la valorisation des déchets. Il s’agit d’un volet central de la politique gouvernementale actuelle en matière d’environnement, l’avenir du procédé s’annonce donc reluisant. 

Le ministère de la Transition écologique et solidaire se déclare lui-même confiant quant à l'avenir de cette filière. Des appels à projets ont d'ailleurs été lancés entre 2014 et 2017 dans l'optique de créer 1 500 méthaniseurs en France en 3 ans(2)

À noter que la qualité du tri des biodéchets à la source détermine la qualité du digestat et du biogaz qui résultent de la méthanisation de la biomasse. Cette étape de tri constitue donc un levier central pour assurer la pérennité du procédé.

 

1 https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/methanisation

2 http://www.centre.developpement-durable.gouv.fr/1500-methaniseurs-en-3-ans-a2010.html