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Méthanisation : le potentiel des déchets organiques

L’approche systémique est un pilier fondateur de l’économie circulaire. Elle implique de considérer l’ensemble des acteurs avec leurs interactions et leurs dépendances, et non plus comme des entités cloisonnées les unes par rapport aux autres. L’exemple pur en est l’écosystème, dans lequel l’interdépendance des territoires et le maintien du cycle alimentaire stabilisent l’activité biologique.

L’agriculture et l’ensemble de la filière agroalimentaire sont tributaires du maintien des écosystèmes, et des initiatives globales se développent prenant exemple sur cette circulation permanente des ressources. C’est ainsi que s’est développée, ces dernières années, la méthanisation. Ce nouveau bioprocédé permet de traiter les sous-produits et les déchets des industries agricoles et alimentaires à des fins de production de biogaz, en repensant la filière existante qui se résumait à l’enfouissement ou à l’épandage systématique.

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1. Une multitude de sous-produits et de déchets est concernée par la collecte à des fins de méthanisation. On distingue les déchets de fibres végétales, la grande majorité des déchets d’abattoir, les déjections animales issues de l’agriculture mais aussi les ordures ménagères organiques ; et bien d’autres peuvent être envisagés dans le futur. La mutualisation des intrants dans des unités à usage collectif permet des économies d’échelle et un meilleur rendement : c’est le résultat du projet Biodecol lancé en 2009 par le Cemagref de Rennes. Les seules déjections animales représentent un potentiel trop faible pour une commune : il est plus intéressant d’organiser la collecte de déchets plus divers vers un site de traitement commun. Cela va de pair avec la loi Grenelle II : depuis janvier 2012, les entreprises agroalimentaires et de la restauration produisant plus de 120 T de déchets par an (à terme 10 T par an en 2016), sont obligés d’organiser leur tri et leur valorisation.

2. La méthanisation est l’étape majeure de ce processus, mais aussi la plus délicate. Elle fait appel à des microorganismes qui, placés dans des digesteurs et sous l’influence de certains paramètres physicochimiques, pratiquent la « digestion anaérobie ». En l’absence d’oxygène, une fermentation de la matière organique (que sont les déchets et sous-produits) s’opère libérant du méthane et de la chaleur. Une fois purifié, le méthane devient biogaz et représente une source d’énergie renouvelable conséquente. Ce biogaz peut par la suite être réinjecté dans le réseau de gaz naturel, ou utilisé pour produire de la chaleur et de l’électricité par cogénération. Dès lors, on comprend bien l’opportunité que peut représenter la méthanisation et la valorisation biologique des sous-produits en tant qu’alternative aux énergies fossiles. D’ici 2020, près de 1300 nouvelles installations devraient voir le jour en France, alimentant l’équivalent de 800 000 foyers en énergie renouvelable.

3. Une fois le biogaz extrait du digesteur, il reste une grande partie des matières organiques : le digestat. Ce produit brut a conservé la quasi-totalité de ses éléments minéraux majeurs (N – azote, P – phosphore, K – potassium) et de ses oligo-éléments, deux des principales sources de fertilisants utilisés en agriculture. Afin de stabiliser et d’augmenter l’efficience d’utilisation de cet engrais néoformé, il peut être opérer une séparation de phase aboutissant à l’isolation de trois fractions : deux parties liquides et une partie solide destinée au compostage.

4. Les deux phases liquides se répartissent comme suit : un engrais liquide contenant plus de 80% de l’azote initial, désormais sous forme biodisponible pour les cultures, et une eau ammoniacale avec plus de 90% du potassium. Facilement épandables et mieux absorbés par les plants, ces engrais peuvent être appliqués par les agriculteurs sur leurs cultures en remplacement des engrais issus de l’industrie chimique, gourmands en énergie fossile et producteurs de GES. Cette approche doit s’accompagner d’une démarche prenant en compte l’apport des éléments pertinents au bon moment, en fonction de la fourniture initiale du sol et des besoins de la culture. Ceci dans un souci de développement des techniques de fertilisation ayant comme objectif une utilisation durable et pérenne des ressources.

5. La phase solide obtenue après séparation de phase est riche en matière organique et en phosphore. Cependant, ce résidu va subir une dernière opération à l’air libre –le compostage– afin d’optimiser son stockage et l’enrichir en humus stable, nécessaire à l’amendement du lieu de culture. Une fois épandu, ce compost participe de la préservation de la structure (prévention de l’érosion) et de la qualité des sols en garantissant un bon retour au sol de la matière organique.

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Parmi les autres avantages, nous pouvons citer la réduction des volumes initiaux de déchets mais aussi l’absence d’odeurs (contrairement aux déchets bruts), toutes éliminées lors la phase de méthanisation. Il faut aussi voir dans ce processus une opportunité pour les entreprises agricoles de diversifier leur économie, en développant leur propre unité de traitement comme cela se fait en Allemagne ou en Scandinavie. Ce document développé par le Comité Biogas Régions fait état des différentes initiatives développées au sein de l’Union Européenne.

Le danger soulevé par certains est l’excès néfaste d’éléments minéraux dans les différentes phases issues du digestat. Une étude préliminaire réalisée pour le compte de l’ADEME par Fabienne Muller prévoit que ces engrais n’émettent pas plus d’ammoniaque que les engrais traditionnels ; par ailleurs, une application en profondeur de ces engrais limite grandement les émissions d’ammoniaque et de nitrate. La viabilité de cette méthode n’est donc pas remise en cause.

Néanmoins, les exemples existants d’unités de méthanisation soulèvent des problèmes qui concernent tous les acteurs de ce processus. Les mesures en champs réalisées par l’équipe de Fabienne Muller suite à l’épandage de ces engrais issus de la méthanisation, révèlent des taux de polluants organiques (dioxine, pesticides, PCB…) et de métaux lourds (mercure, plomb…) importants.

Ce point préoccupant ne doit pas être un obstacle au développement de cette technique d’avenir, au contraire : il soulève la nécessité de repenser les produits à l’origine des déchets intrants, dès leur conception afin qu’ils n’incorporent pas ces éléments nocifs. Il en va de la circularité de la filière mais aussi plus largement de la santé publique et des dommages encourus par les consommateurs.

Conclusion

La méthanisation représente un réel potentiel de production d’avenir. La circulation infinie de ces ressources étroitement liées aux problématiques d’alimentation et de conservation des territoires garantit la longévité de cette industrie latente.

Ce processus encore peu exploité est doublement gagnant. Il permet l’exploitation de sous-produits autrefois considérés comme des déchets, en allongeant leur cycle de vie et en les valorisant à un haut niveau de valeur ajoutée. Le résultat est là : une production d’énergie renouvelable avec le biogaz, et une production d’énergie biologique avec les engrais naturels. La mise en place d’une telle filière nécessite un processus de normalisation accru afin d’encadrer l’exploitation des déchets des industries agricoles et alimentaires.

Bibliographie

- ADEME. Le cadre réglementaire et juridique des activités agricoles de méthanisation et de compostage : Guide pratique. 2010, 77 pages.

- ADEME. Qualité agronomique et sanitaire des digestats. 2011, 250 pages.

- Jean-François DESESSARD. Un biogaz de qualité issu de la mutualisation des déchets Disponible en ligne (consulté le 8 juin 2012)

- Comité Consultatif Biogas Régions. La méthanisation, le biogaz : bien plus qu’une opportunité pour nos territoires ! 2009, 12 pages.

- Ministère de l’Ecologie, du Développement Durable et de l’Energie. Le biogaz : présentation générale Disponible en ligne (consulté 8 juin 2012)

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