| Le biogaz, une énergie d’avenir ?

Le biogaz est le produit de la dégradation de matières organiques par des micro-organismes anaérobies (sans oxygène). Le gaz des marais, les produits gazeux de la fermentation des ordures ménagères et le gaz de fumier sont différents exemples de biogaz. Le point commun est la présence de méthane CH₄ (1) [3] à des teneurs comprises entre 35% et 75%. On sait aussi que le méthane est un gaz à effet de serre qui a un forçage radiatif 25 fois plus élevé que le gaz carbonique CO₂ (2) [4]. C’est pourquoi on impose aux décharges d’ordures ménagères fermées et recouvertes d’être munies d’un réseau de captage du gaz, soit brûlé en torchère, soit valorisé pour le chauffage urbain ou pour produire de l’électricité (3) [5]. En France il existe 243 installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) dont le potentiel énergétique annuel est estimé à 7 TWh, mais seules 68 valorisent le gaz pour une production inférieure à 4 TWh.

À côté de ces installations existent des méthaniseurs de fermentation industrielle (4) [6]. Ils mettent en œuvre la méthanisation des boues des stations d’épuration (STEP) (5) [7], des effluents organiques des industries agro-alimentaires, des effluents et des déchets agricoles. Ces digesteurs industriels utilisent plusieurs types de bactéries, les mésophiles actives entre 30°C et 40°C, les thermophiles qui travaillent entre 50°C et 65°C. Les réactions commencent par la dégradation des sucres, des protéines, des lipides par des enzymes hydrolytiques (6) [8]. Elles se poursuivent avec la production d’acides gras et d’acide acétique par les bactéries acidogènes (7) [9]. Les bactéries méthanogènes prennent le relais et à partir de CH₃-COOH, CO₂ et H₂ produisent le méthane CH₄. Ces réactions sont très fragiles, elles nécessitent un contrôle soigné des intrants car des variations brutales peuvent bloquer la réaction et empêcher sa reprise.

En France, plusieurs freins, souvent économiques, ont été des obstacles à leur développement. Sur 19 500 stations d’épuration, seules 4000 sont de taille suffisante justifiant l’investissement d’un digesteur (8) [10]. La purification (9) [11] et l’élimination du CO₂, de H₂S et des siloxanes (qui sont à l’origine de la formation de SiO_2, véritable abrasif catastrophique pour les moteurs et turbines) pour obtenir 98% de méthane plombe la rentabilité. Malgré cela, la nouvelle loi de transition énergétique prévoit la création de 30 usines de méthanisation et 1000 méthaniseurs d’ici 2020 avec les subventions du fonds chaleur et du fonds déchets.

Pr Jean-Claude Bernier
avril 2016

Quelques ressources pour en savoir plus :

1) Méthane (produit du jour de la SCF) [3]
2) Le dioxyde de carbone la molécule-clé de la chimie du développement durable [4]
3) Le biogaz : un avenir pour les déchets ménagers ? [5]
4) Faire du déchet une ressource, un enjeu pour l’industrialisation des filières et territoires en France [12]
5) Biochimie naturelle et traitement de l'eau : de la chimie des écosystèmes et des cocktails… [7]
6) Un exemple de réaction biochimique : les enzymes mènent la danse [8]
7) Étude sur les mycodermes. Rôle de ces plantes dans la fermentation acétique [9]
8) Responsable de production en biotechnologie [10] (vidéo, 2:19)
9) Charbon actif et traitement des eaux [11]