La méthanisation

Définition :





La méthanisation est une digestion anaérobie, ou fermentation méthanique, qui transforme la matière organique en compost, méthane et gaz carbonique par un écosystème microbien complexe fonctionnant en absence d'oxygène. La méthanisation permet d'éliminer la pollution organique tout en consommant peu d'énergie, en produisant peu de boues et en générant une énergie renouvelable : le biogaz.





Les avantages de la méthanisation :





Le méthane, représentant 55 à 85% du volume de biogaz produit, est utilisable comme source d'énergie, ainsi 1m3 de méthane (soit 8 570 kcal) est l'équivalent d'un litre de mazout (cf. Figure).

Les quantités de boues obtenues sont faibles (5 à 10 fois moindre que par voie aérobie) dans le cas du traitement d'effluent. La biomasse active a des besoins limités et s'adapte à des effluents très divers. Le procédé nécessite peu d'énergie pour son fonctionnement. Le bilan carbone est neutre.

Les bactéries de la méthanisation

Les responsables de ce processus naturel sont les bactéries méthanogènes et sont strictement anaérobies.
Le processus de croissance microbienne est un processus endergonique, c'est à dire qu'il consomme de l'énergie. Pour obtenir cette énergie, les micro-organismes effectuent des réactions biochimiques d'oxydo-réduction. La méthanogénèse est le processus microbiologique au cours duquel des réactions d'oxydation des composés organiques, qui engendrent l'énergie requise par des micro-organismes, sont couplées à des réactions de réduction aboutissant finalement à la production de méthane.

Les voies métaboliques simplifiées, décrivant le processus de cette transformation, ont été exposées dans un modèle, aujourd'hui largement accepté. Le modèle fait intervenir plusieurs types de micro-organismes classés dans trois phases distinctes :
- les bactéries hydrolytiques et fermentatives (hydrolyse et acidogénèse)
- les bactéries acétogènes (acétogénèse)
- les bactéries méthanogènes (méthanogénèse)

Ces trois communautés doivent constituer un écosystème équilibré pour que l'essentiel des équivalents réducteurs produits comme déchets au cours de l'anabolisme bactérien se retrouve finalement dans le méthane.

Du potentiel pour le biogaz d’origine agricole

Un rapport publié par EurObserv'ER indique que le biogaz intéresse de plus en plus les pays de l'Union Européenne. La production de biogaz est en nette augmentation depuis 2005, avec une croissance de 13,1 %. La France , est le 4e pays producteur européen derrière l'Allemagne, le Royaume-Uni, l'Italie et l'Espagne.
Afin de booster la filière, la France a mis en place en 2006, des tarifs très attractifs pour l’électricité issue du biogaz: entre 7,5 et 9 c€/kWh, selon la puissance de l'installation, auxquels s'ajoutent une prime à l'efficacité énergétique allant jusqu'à 3 c€/kWh et une prime à la méthanisation de 2 c€/kWh, et ce, pour une durée de quinze ans.
Ces tarifs ont pour principal objectif de développer la filière de méthanisation agricole (biogaz à la ferme et centrales collectives de codigestion), encore peu représentée. Le rapport indique également qu' « au sein de l'Union européenne, le potentiel de production de biogaz agricole est sans doute le plus important.» Il est d'excellente qualité (riche en méthane et pauvre en polluants), ce qui facilite sa valorisation. D'après EurObserv'ER, « l'augmentation importante du prix des énergies conventionnelles, associée à des législations plus favorables à la filière biogaz, ouvre désormais la voie à une production énergétique basée en partie sur des cultures énergétiques (maïs notamment) et plus sur les seuls déchets.»

Des nouvelles techniques prometteuses

Les nouvelles techniques de production : L'hydropulpeur.

L'hydropulpeur est développé par une société allemande. Il s'agit d'une méthanisation après traitement liquide composé de trois étapes :

- un prétraitement mécanique au cours duquel les sacs papiers (le procédé est en vigueur en Allemagne, et les déchets fermentescibles sont collectés en sacs papiers) sont ouverts par un broyeur, et les plus gros éléments sont éliminés ;
- le passage dans l'hydropulpeur. Il s'agit d'une cuve métallique équipée d'une hélice centrale qui entraîne l'éclatement des cellules végétales. Les déchets sont mélangés à l'eau formant une pulpe liquide. Les déchets légers sont éliminés par flottation (plastiques, textiles), et extraits par peigne hydraulique. Les déchets lourds (verre, cailloux...) décantent au fond du " pulpeur " et sont évacués par un sas. Cette phase de " pulpage " et de décantation permet d'éliminer les indésirables. Les flottants sont pressés et incinérés. Les lourds inertes sont mis en décharge ;
- la digestion de la " pulpe ". Une fois débarrassée des indésirables, la pulpe alimente un " digesteur ", chauffé (35/37° C). La matière reste deux semaines, et permet de dégager deux sous-produits. Tout d'abord, la matière organique génère un biogaz qui peut être valorisé sous forme de production d'énergie (électricité et/ou chaleur) utilisée en autoconsommation (broyeur, chauffage du " pulpeur ") ou revendue. Ensuite, après deux semaines, la pulpe est retirée, puis renvoyée en centrifugeuse permettant de séparer l'eau (recyclée dans le process au niveau de " l'hydropulpeur "), d'une partie solide, le " digestat ". Ce résidu, mélangé avec des structurants (broyats de déchets verts, écorces...), est stabilisé, et forme un compost exempt de toute impureté d'excellente qualité.
Les " digesteurs" de seconde génération par " filtre anaérobie ". Il s'agit d'augmenter l'efficacité et la longévité des bactéries en leur permettant de se fixer sur des particules mélangées aux déchets. Selon ce procédé, la fermentation serait considérablement accélérée (quelques jours au lieu de deux semaines), et la productivité serait améliorée dans une proportion de 1 à 4.

Les recherches sur les utilisations nouvelles

Il s'agit, d'une part de l'injection de biogaz dans les réseaux de gaz naturel, d'autre part, de l'utilisation de biogaz en carburant. Le biogaz doit alors contenir au moins 50 % de méthane, il est épuré, stocké dans des bouteilles et alimente des pompes où viennent s'approvisionner les véhicules techniques des collectivités locales. Il ne s'agit encore que d'expérimentations qui doivent être confirmées.

c) Un marché émergent

La méthanisation émerge en Europe et même en France, notamment sous l'impulsion des Allemands, très actifs sur ce créneau. Valorga, société française qui a connu les déboires que l'on sait, a été rachetée, il y a cinq ans, par une société allemande. Depuis, deux usines ont été vendues aux Pays-Bas, une en Allemagne, une est en construction en Suisse, et une est en projet en Belgique. Même s'il n'existe toujours pas de responsable de la méthanisation à l'ADEME, l'agence s'est cependant engagée à soutenir financièrement la production de 10 MW (en 2000) et 50 MW (en 2002) d'électricité réalisée à partir de biogaz. Le groupe Vivendi vient d'acheter une licence allemande, et les appels d'offres commencent à sortir : Valence, Amiens, Dunkerque (mai 1999)... Quelques chiffres permettent de fixer les idées. L'investissement d'une unité complète de méthanisation représente environ 30 millions de francs. L'investissement de simple captage des gaz est de l'ordre de 2 millions de francs. L'investissement d'une unité complète de méthanisation est de l'ordre de 30 millions de francs (pour une unité traitant 20.000 tonnes). Le coût d'exploitation est de 250 francs/tonne (hors amortissement), soit 350 francs tout compris (en incluant l'amortissement et en déduisant les recettes). Sur le plan énergétique, une tonne de déchets méthanisés produit 300 kW utilisés en électricité, 300 kW en énergie thermique (la proportion entre valorisation thermique et valorisation énergétique dépendant évidemment du contexte local). Une usine traitant 110.000 tonnes produit 10.000 m3 de biogaz par jour, soit l'équivalent de 2,4 millions de litres de fuel par an. Le sort de cette technologie est totalement lié à la collecte sélective, séparative des fermentescibles. L'expérience Valorga a échoué parce que la société travaillait sur des produits bruts, avec trop d'" indésirables ". Une bonne collecte donnerait toutes ses chances au biogaz.

d) Le traitement : " mécano biologique "

Cette dernière piste n'est pas liée au biogaz et à la méthanisation. Elle concerne plutôt l'amont, c'est-à-dire la mise en décharge. Le recul et même l'arrêt donné aux mises en décharge sont liés à la nocivité induite par l'évolution (la fermentation) des matières organiques. L'idée est donc de rechercher à stabiliser la matière organique pour supprimer tout potentiel toxique. Le déchet organique, d'abord trié par traitement mécanique, puis en quelque sorte " inerté ", pourrait alors être dirigé vers la décharge sans inconvénient. Cette solution est très étudiée en Allemagne. Les Lander, qui se refusent à tout traitement thermique, mais qui sont inquiets devant la perspective de ne plus pouvoir mettre en décharge, cherchent en quelque sorte à réhabiliter la mise en décharge en essayant de limiter la toxicité des déchets et en travaillant sur le contenu (le déchet) plus que sur le contenant (la décharge).

Source : senat.fr

Qu'est-ce que la Biomasse ?

Le terme "biomasse" désigne au sens large l'ensemble de la matière vivante. Depuis le premier choc pétrolier, ce concept s'applique aux produits organiques végétaux et animaux utilisés à des fins énergétiques ou agronomiques.

A l'origine, la photosynthèse

L'énergie solaire est stockée sous forme d'hydrates de carbone par les végétaux qui utilisent le gaz carbonique atmosphérique.L'homme utilise cette biomasse, ainsi que les animaux qui la consomment, sous la forme d'aliments, de fibres, de matériaux et d'énergie.

Biomasse sèche

Le bois de feu est la plus ancienne source d'énergie.Les divers déchets ligneux constituent la "biomasse sèche" et sont également appelés "bois-énergie".

Biomasse humide

Les déchets organiques d'origine agricole (fumiers, lisiers…), agro-alimentaire ou urbaine (déchets verts, boues d'épuration, fraction fermentescible des ordures ménagères…) constituent la "biomasse humide", qui peut être transformée en énergie ou en engrais/amendement.

La biomasse, une solution d'avenir

La filière bois est en pleine mutation, en pleine phase d'organisation et d'industrialisation, avec un gros potentiel puisque la France est riche en bois.

La flambée des prix de l'énergie et la politique de protection de l'environnement ont remis au premier plan les atouts du bois.

Lutte contre l'effet de serre, développement des énergies renouvelables, soubresauts du marché mondial de l'énergie : en quelques années, le bois énergie a vu se multiplier les arguments en faveur de son utilisation. Si les installations sont déjà très répandues chez les particuliers, collectivités et industriels sont de plus en plus nombreux à réfléchir à cette solution avantageuse à bien des égards.
Comparativement à d'autres énergies, le bois énergie peut en effet revendiquer plusieurs atouts majeurs : son bilan écologique est neutre en matière de CO2 et d'effet de serre, le coût du combustible n'est pas sujet à des fluctuations, il crée ou maintient des emplois, enfin son exploitation est utile à la forêt.

Déjà 35 chaufferies bois pour Dalkia Est.

Avec sa ressource forestière abondante, l'Est de la France est l'une des premières régions à avoir pris le virage du bois énergie.
Dès 1983, l'office HLM du territoire de Belfort (Territoire Habitat) confiait à Dalkia Est l'exploitation d'une chaufferie bois de 2,5 MW pour desservir l'ensemble HLM de "La Voinaie". Vitry-le-François suivait l'exemple deux ans plus tard. En ajoutant la Fondation Hôtel Dieu (71 - Le Creusot), Dalkia Est gère aujourd'hui 35 installations de biomasse et de toutes tailles : de 0,6 MW au collège Clemenceau, à Epinal, à 8 MW, à Autun, où se trouve la chaudière la plus puissante de France sur un réseau de chaleur.De quoi faire de Dalkia Est la première région biomasse de France.

Source : dalkia.fr

Le Grenelle de l’environnement (2007)

Le Gouvernement a initié une démarche de consultation, le « Grenelle de l’environnement » (en référence aux accords de Grenelle signés le 27 mai 1968), afin de définir de nouvelles actions pour assurer un développement durable en France.Cette démarche comporte trois phases : une phase de dialogue et d’élaboration de propositions au sein de groupes de travail réunissant l’État et les représentants de la société civile, une phase de consultation avec le public sur internet et en régions, et, enfin, la phase de l’élaboration d’un plan d’action.

Après quatre mois de concertation, les conclusions du Grenelle de l’environnement ont été rendues le 25 octobre 2007. Elles devraient donner lieu à 15 à 20 programmes opérationnels, présentés à la mi-décembre. Une loi-cadre devrait être discutée au Parlement au premier trimestre 2008. Le Premier ministre a annoncé que la réalisation des programmes d’actions du Grenelle seraient la priorité du Gouvernement.

La démarche

Lancé officiellement le 6 juillet 2007, le Grenelle de l’environnement a associé l’État et la société civile afin de définir de nouvelles actions pour assurer un développement durable en France. Six groupes de travail, composés de représentants de l’État, des collectivités territoriales, des organisations patronales et syndicales, et des ONG, se sont réunis pour couvrir l’ensemble des thèmes du changement climatique et de l’énergie, de la biodiversité et des ressources naturelles, de la santé et de l’environnement, des modes de production et de consommation durables, de la démocratie écologique, des modes de développement écologique et de l’emploi et la compétitivité. Deux intergroupes, consacrés à la question des OGM et des déchets, ont également été constitués. Ils ont remis leurs propositions le 27 septembre 2007.

Parmi les nombreuses propositions des groupes de travail figurent notamment :

- la mise en place d’une fiscalité environnementale, en particulier sur les transports émettant des gaz à effet de serre,

- la constitution d’une « trame verte nationale », pour assurer la continuité entre les écosystèmes et permettre ainsi aux espèces de s’adapter au changement climatique,

- le passage à 6% des surfaces agricoles en agriculture biologique (1,8% actuellement),

- le renforcement de la recherche publique sur les effets des manipulations génétiques et la création d’une haute autorité indépendante chargée d’évaluer l’impact sur l’environnement et la santé, ainsi que l’intérêt agronomique et économique de chaque organisme génétiquement modifié (OGM).

Ces recommandations ont été soumises à un débat public sur internet et dans les régions. Neuf organismes consultatifs ont par ailleurs été saisis.

Les débats

Parmi les éléments de diagnostic partagés, les acteurs du Grenelle de l’environnement se sont accordés pour reconnaître un fort potentiel de croissance de certains secteurs d’activité, comme ceux des énergies renouvelables ou du bâtiment (42% de la consommation finale d’énergie en France). Un autre consensus s’est établi pour que la protection de l’environnement ne soit pas le prétexte à une hausse globale de la fiscalité. Enfin, pour inciter à un véritable changement des comportements de la société dans son ensemble, ils ont considéré qu’il faudra proposer des produits de qualité équivalente, mais à un moindre coût énergétique, et développer l’action territoriale, au plus près des réalités quotidiennes, comme le quartier, la ville ou l’agglomération.
L’absence de consensus s’est manifestée sur quelques grands dossiers. Le président du groupe « climat » a fait état d'un « constat de désaccord » sur la question du nucléaire. Les débats mettant aux prises agriculteurs et associations de défense de l'environnement au sein du groupe « production et consommation » ont également été vifs. Pour sa part, le rapport de l’atelier intergroupe sur les OGM indique, pour chacun des points de discussion, s’il y a eu consensus ou non. Ses travaux ont porté sur le renforcement des connaissances et de la recherche publique, sur les incidences des manipulations génétiques, sur la mise en place d'une haute autorité chargée des OGM et sur le contenu et le calendrier d’une future loi traitant des OGM. L’atelier sur les déchets a, quant à lui, proposé de réduire les quantités de déchets produites et d'instaurer une taxe plus équitable et incitative que l'actuelle taxe sur les ordures ménagères, mais n’a pu trouver un consensus sur la place de l'incinération.

Les principales conclusions

Après quatre mois de concertation, les conclusions du Grenelle de l’environnement ont été rendues le 25 octobre 2007. Le président de la République, qui doit arbitrer les différentes propositions, s’est exprimé le jour même. Il a notamment annoncé qu’un « grand plan national » d’investissement durable sera lancé sur quatre ans pour développer l’énergie, les « moteurs du futur », la biodiversité et la santé environnementale. Par ailleurs, la future loi transposant la directive européenne sur les OGM intégrera les principes de transparence, tandis que la culture commerciale des OGM sera suspendue en attendant les conclusions d'une expertise à conduire par une nouvelle instance, qui sera créée. En matière de transports, 2 000 km de lignes nouvelles TGV seront construites d’ici 2012, les voies ferroviaires ainsi dégagées seront affectées au fret, et les voies fluviales seront favorisées. La création d'une taxe écologique sur les véhicules neufs les plus polluants permettra de financer progressivement le renouvellement du parc automobile. Concernant l’habitat, avant 2012, les bâtiments neufs devront répondre aux normes dites de « basse consommation » et le nombre de bâtiments anciens rénovés sera doublé. Enfin, le Conseil économique et social sera réformé pour intégrer les partenaires environnementaux aux côtés des partenaires sociaux. Le code des marchés publics sera également revu afin de rendre obligatoires les clauses environnementales.Les conclusions du Grenelle de l’environnement donneront lieu à 15 à 20 programmes opérationnels, présentés à la mi-décembre. Une loi-cadre devrait être discutée au Parlement au premier trimestre 2008. Le Premier ministre a annoncé que la réalisation des programmes d’actions du Grenelle serait la priorité du gouvernement. Des comités de pilotage, comprenant tous les partenaires du secteur, seront installés le 15 décembre pour suivre ces programmes. Pour chaque programme, plusieurs points d’étapes sont déjà prévus pour 2008.

Source : Fiches concours Actualité de la Documentation française (novembre 2007).

Qu’est-ce que le développement durable ?

« Le développement durable a été défini comme “le développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs” par le rapport Brundtland (du nom du Premier ministre de Norvège), publié en 1987. Le processus vise à concilier l’écologique, l’économique et le social, en établissant une sorte de cercle “vertueux” entre ces trois piliers.

Ce concept est au cœur d’un nouveau projet de société permettant de remédier aux excès et aux dysfonctionnements d’un mode de développement dont les limites ont été fortement dénoncées dès le début des années 1970. Les effets de l’industrialisation (production de déchets en masse, pollutions, etc.) apparaissent alors et la désertification, la déforestation, le “trou” dans la couche d’ozone constituent, une décennie plus tard, de nouvelles sources d’inquiétude, bientôt suivies par l’érosion de la biodiversité et le réchauffement climatique.
Dans le même temps, on constate que les politiques économiques de la seconde moitié du XXe siècle n’ont guère amélioré la situation des plus pauvres. Les inégalités se sont même creusées, ce qui pose la question de la croissance et du développement.
Popularisé par le Sommet de la Terre de Rio de Janeiro en 1992, le développement durable s’est affirmé comme un concept à la mode. En France, il a acquis une place importante, dont témoignent l’instauration d’un ministère de l’Ecologie et du Développement durable, ainsi que la participation active du président de la République au Sommet de Johannesburg en 2002.

Le développement durable est désormais une préoccupation des Etats, des régions et des communes, il entre aussi dans les stratégies des sociétés industrielles et des acteurs du secteur tertiaire.
La notion est également devenue objet d’enseignement, de l’école primaire au lycée. Les médias s'en sont emparés, les publications sur le sujet sont nombreuses, émanant d’économistes, d’urbanistes, de politistes, de juristes, d’aménageurs ou de géographes.

Le développement durable, qui se veut une nouvelle manière de penser le monde et de le “gérer”, qui tente d’apporter des réponses aux inquiétudes relatives à la planète, renvoie en réalité à de très nombreuses questions. Néanmoins, en dépit du flou conceptuel et politique qui entoure cette notion, en dépit des doutes sur les instruments à adopter pour sa mise en pratique, de la difficulté d’articulation et de définition des échelles pertinentes à sa mise en œuvre, malgré la multitude d’acteurs et la prégnance des conflits qui caractérisent leurs relations, le développement durable a acquis une dimension mondiale dont il est nécessaire de souligner l’intérêt comme les contradictions ».

Source : Gérard Granier, Yvette Veyret, Développement durable, quels enjeux géographiques ?, Documentation photographique n° 8053, 2006.