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Les solutions de valorisation énergétique

« La méthanisation est un processus naturel biologique de dégradation de la matière organique (MO) par des micro-organismes en l’absence d’oxygène (anaérobie). Ce processus permet de produire du biogaz, composé principalement de méthane, et un digestat, matière non digérée par les micro-organismes anaérobies. L’objectif des unités de méthanisation est alors de reproduire cette réaction naturelle au sein de cuves fermées sans contact avec l’air extérieur, appelées digesteurs, en la contrôlant et en l’optimisant. »

Source : Guide pour comprendre, analyser et agir – Méthanisation en région Provence-Alpes-Côte d’Azur, Métha’Synergie, 2020.

Pour en savoir plus sur la méthanisation, consulter le site Métha'Synergie !

    

Une très grande majorité des biomasses résiduelles sont susceptibles de produire du biogaz. On méthanise notamment :

  • les matières d’origine agricole(déjections d’élevage, résidus de cultures, déchets de céréales, cultures intermédiaires à vocation énergétique, etc.),
  • les matières d’origine industrielle(effluents de process, petit lait, déchets issus des industries agroalimentaires (IAA),effluents vinicoles),
  • des matières gérées par les collectivités(partie fine des déchets verts, déchets de restauration collective, boues de station d’épuration, biodéchets ménagers collectés, etc.),
  • des matières des grandes et moyennes surfaces, de la restauration, des petits commerces(déchets de restauration et invendus, de pâtisseries, etc.)

Le biogaz est composé principalement de 50 à 70 % de méthane (CH4), de 20 à 50 % de dioxyde de carbone (CO2) et d’autres gaz comme l’ammoniac (NH3), le diazote (N2) et l’hydrogène sulfuré (H2S). A noter que les proportions peuvent varier en fonction des intrants utilisés, de la typologie des projets et de la technologie utilisée.
Point de repère : Le gaz naturel est composé de 82 à 98 % de méthane, de 0 % à 2 % de dioxyde de carbone et de 1 à 13 % d’azote.

Le biogaz produit peut être valorisé :

  • Sous forme de chaleur par combustion directe dans une chaudière.
  • De chaleur et d’électricité par le biais d’un procédé appelé cogénération.

Une épuration poussée permet d’obtenir du biométhane qui peut alors être valorisé :

  • En injection dans les réseaux de distribution ou de transport de gaz naturel : une fois injecté dans le réseau, le biométhane présente une composition similaire à celle du gaz naturel et peut être utilisé pour les mêmes usages (cuisson, chauffage, froid, etc.).
  • Sous forme de bioGNV, utilisé en tant que carburant. De nombreuses stations de bioGNV ont vu le jour en France ces dernières années et permettent d’alimenter des flottes de véhicules (bus, voitures, poids lourds, tracteurs agricoles).

Source : Guide pour comprendre, analyser et agir - Méthanisation en région Provence-Alpes-Côte d'Azur, Métha'Synergie, 2020

La méthanisation présente de nombreux avantages pour le territoire :

Source : Guide pour comprendre, analyser et agir - Méthanisation en région Provence-Alpes-Côte d'Azur, Métha'Synergie, 2020

Et en région...?

  • Actuellement, la région compte 19 unités de méthanisation : cigale.atmosud.org/methazoom.php
  • Le  consortium Métha’Synergie accompagne le développement de la filière. Il est composé d’acteurs institutionnels, techniques et associatifs, qui mettent leurs compétences au service des porteurs de projets et des territoires, que ce soit pour un accompagnement, la mise à disposition d’outils ou la formation

Documentation :

La pyrogazéification est un procédé qui s’appuie sur les procédés de pyrolyse et de gazéification qui imitent en accéléré le procédé à l’origine de la formation des énergies fossiles. Cette technologie permet de valoriser des intrants variés tels que : la biomasse sèche, les CSR (Combustibles Solides de Récupération), le bois-énergie, les déchets agricoles, le bois-B et les DAE (Déchets d’activité économiques), les plastiques non recyclables, boues de STEP digérées et non digérées.

La pyrogazéification vise particulièrement la valorisation de la biomasse lignocellulosique et des déchets résiduels d'origines variées, souvent en manque d’exutoire. Elle est complémentaire à la filière méthanisation, qui vise les déchets fermentescibles.
Cette filière pyrogazéification est cohérente au regard du respect de la hiérarchie de traitement des ressources territoriales, elle n’encourage pas la production de déchets mais se place comme une alternative innovante et vertueuse à l’enfouissement et à l’incinération pour valoriser les déchets lignocellulosiques.

Les intrants sont chauffés à des températures comprises généralement entre 800 et 1 400 °C en présence d’une faible quantité d’oxygène.

Il y a production d’un gaz appelé «gaz de synthèse» ou «syngaz» et d’un résidu solide (fraction minérale du déchet et petite quantité de carbone « fixe » non converti).

Le gaz de synthèse est constitué principalement de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2) et quelques pourcentages de méthane (CH4).

Le procédé de méthanation va faire réagir le dioxyde de carbone (CO2) ou le monoxyde de carbone (CO) avec l’hydrogène du syngas pour produire du méthane (CH4).

Avant d’être injecté dans les réseaux gaziers, le gaz est mis aux spécifications : il va être mis aux normes en teneur d’oxygène, de dioxyde de carbone et d’autres gaz.

Les produits de la pyrogazeification :
Le gaz de synthèse a les mêmes propriétés que le gaz naturel. Il aura donc les mêmes usages : Chauffage – eau chaude sanitaire - cuisine – process industriels – carburant pour véhicules (bioGNV)

La chaleur fatale générée par procédé de pyrogazeification peut être valorisée localement (usage industriel, réseau de chaleur, etc.).

Les co-produits tels que l’huile, les biochars (sorte de charbon de bois utilisé comme fertilisant) et les vitrifiats inertes (routes, constructions) peuvent aussi être valorisés.

L’énergie produite via la pyrogazéification se substitue aux énergies fossiles, permettant ainsi de réduire les impacts environnementaux. Des bénéfices sont également observés sur la qualité de l’air puisqu’il y a suppression partielle ou totale des rejets de fumées par rapport à l’incinération et réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES).
Le processus de pyrogazéification permet une grande flexibilité des intrants valorisables (notamment des déchets non valorisables par les procédés présentés précédemment). Il constitue une alternative au recours à l’enfouissement ou à l’incinération de ces déchets difficiles à valoriser tout en assurant une création d’emplois locaux non délocalisables.

Et en région ...?

En 2018, une étude de potentiel de production de biométhane de 2nde génération en région SUD Provence-Alpes-Côte d’Azur a été réalisée par le cabinet S3D (Comité de pilotage composé des représentants de Geres, ADEME, Région SUD-Provence-Alpes-Côte d’Azur, GRDF, GRTgaz, DREAL, et la Chambre d’Agriculture).

Le potentiel de déchets sur le territoire est estimé à 2 millions de tonnes par an de déchets non fermentescibles et un potentiel mobilisable en région dépassant les 7 TWh/an.

Actuellement, un projet est en cours sur Istres.

Documentation :

Les combustibles ligneux aujourd’hui majoritairement utilisés en chaufferies ou chaudières sont issus de bois forestiers sous formes de plaquettes ou buches.

Or, de nombreux résidus agricoles peuvent être orientés vers une valorisation énergétique via combustion avec un pouvoir calorifique intéressant (4 000 kWh/t MB pour les résidus de l’arboriculture, 3900 kWh/t MB pour les ceps de vignes, ou encore 4700 kWh/t MB pour les noyaux d’olive de moulins contre 2 300 kWh/tonne pour les plaquettes forestières de résineux et 2 200 kWh/tonne pour les des plaquettes forestières des feuillus). Sources : SBR 2017.

Le potentiel en combustion des résidus agricoles ont été évalué dans le SRB avec par exemple un potentiel énergétique des pailles disponibles évalué à 419 GWh et un potentiel énergétique en combustion de 334 GWh pour les résidus de lavandes, de vignes ou de vergers.

Malgré cela, pour les résidus n’ayant pas déjà trouvé de valorisation organique, des pratiques de brûlage à l’air libre pour certains restent courant. L’orientation vers des filières de combustion rencontre des difficultés d’ordre technique, logistique et économique.

Il existe aujourd’hui des opérations test de broyage de résidus ligneux générés par les activités agricoles (exemple : bois de taille et d’arrachage en viticulture), et destinés à une valorisation comme biocombustible pour des chaudières industrielles. Ces actions permettent d’éviter le brûlage de ces déchets en plein air dans les champs, qui est une cause de pollution importante de l’air.

Aujourd’hui, il est pertinent d’approfondir les pistes pour développer ce type de solutions adaptées aux résidus ligneux provenant de l’entretien des espaces verts publics et privés, et des jardins.

Et en région...?

L’IRAEE : Inter-Réseau Agriculture, Energie et Environnement

Créé en 2019, l’IRAEE rassemble neuf têtes de réseau de la filière agriculture en région Provence-Alpes-Côte d’Azur avec pour objectif de conseiller, accompagner et développer des projets ayant attrait au changement climatique, notamment en développant la filière bois-énergie.

www.jediagnostiquemaferme.com/inter-reseau-agriculture-energie-environnement/

Deux exemples d’initiatives en région :

  • Alternative au brûlage en pépinière-viticulture en Provence-Alpes-Côte d’Azur, IRAEE
  • Alternative au brûlage en arboriculture en Provence-Alpes-Côte d’Azur grâce au projet Agr’Air IRAEE

Documentation :

 

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