Biogaz : quand les déchets produisent de l’énergie renouvelable

Le biogaz est une énergie renouvelable provenant de la fermentation des déchets organiques. Issu d’un mode de production appelé la méthanisation, le biogaz peut être utilisé de plusieurs façons dans notre vie quotidienne. Comment est produit le biogaz en France ? Quelles sont les utilisations possibles du biogaz pour un particulier ? Pourquoi cette énergie renouvelable offre de réelles perspectives pour la France ? Suivez le guide de Choisir.com pour tout savoir sur le biogaz et ses multiples vertus.

publié le 23/04/2021 | mis à jour le 15/11/2021 | par L'équipe Choisir.com

Qu’est-ce que le biogaz ?

Composé jusqu’à 70 % de méthane (CH₄), mais aussi de dioxyde de carbone (CO₂), de sulfure d’hydrogène (H₂S), d’eau (H₂O) et d’autres éléments, le biogaz est une énergie renouvelable produite à partir d’un procédé de production industrielle que l’on appelle la méthanisation. Ainsi, le biogaz est le résultat de la fermentation de déchets organiques (déchets agricoles, déchets industriels, déchets ménagers, effluents d’élevage, boues de stations d’épuration). La composition chimique du biogaz varie en fonction du type de déchets utilisé. Ce processus de méthanisation produit du biogaz brut, un gaz volatil et combustible, qui peut être utilisé de différentes façons :

• en l’état brut, dans la production de chaleur ou d’électricité ;
• après transformation, pour un usage domestique (gaz vert ou biocarburant).

Comment est produit le biogaz ?

La production du biogaz est une transposition à l’échelle industrielle, d’un mode de production biologique naturel. En effet, le processus de méthanisation – soit la fermentation de déchets organiques – est déjà présent dans notre environnement. C’est notamment le cas dans les marais ou avec la dégradation des matières végétales, animales, etc.

L’Homme a reproduit de manière artificielle ce processus de méthanisation via la construction de méthaniseurs. Le biogaz est produit dans ces usines de méthanisation à travers différentes étapes :

• en premier, différents déchets organiques sont introduits dans les méthaniseurs pour la phase de fermentation. Placés dans un digesteur (« l’estomac » du méthaniseur) et privés d’oxygène (anaérobie), les déchets organiques sont maintenus à une température de 37 °C pendant plusieurs semaines (jusqu’à 60 jours). Pendant cette phase, la décomposition et transformation des matières s’accélèrent sous la prolifération des bactéries ;
• à l’issue du processus de méthanisation, deux éléments sont produits : le biogaz brut et le digestat, une sorte d’élément visqueux composé d’azote, de potassium et de divers nutriments ;
• le biogaz brut peut être utilisé en l’état, mais c’est en suivant plusieurs phases de transformation qu’il va révéler tout son potentiel d’utilisation. Le digestat va servir, quant à lui, de compost et être étendu sur les terrains agricoles comme fertilisant naturel.

Les utilisations du biogaz : gaz vert, carburant écologique et électricité verte

Au terme du processus de méthanisation, le biogaz brut produit est stocké dans le méthaniseur. L’utilisation future du biogaz peut suivre différents processus de valorisation énergétique :

1. à l’état brut, le biogaz est utilisé dans la production de chaleur et d’électricité pour alimenter les collectivités et les zones d’habitations environnantes aux sites de production ;
2. après transformation, le biogaz est utilisé en tant que gaz vert appelé aussi biométhane, ou en tant que biocarburant BioGNV (gaz naturel pour véhicules).

Le biogaz dans la production d’électricité et de chaleur

La valorisation du biogaz dans son état brut permet :

• la production d’électricité et de chaleur par des usines de cogénération. La majorité du biogaz produit est consacrée à ce type de production d’énergie couplée. Le rendement énergétique du biogaz est particulièrement élevé via la cogénération puisque 85 % du biogaz est utilisé pour produire de l’électricité verte (35 %) et de la chaleur (jusqu’à 50 % en eau chaude et vapeur). Les centrales de cogénération utilisent différentes technologies pour produire de l’électricité et de la chaleur : turbines à combustion, turbines à vapeur, centrales thermiques par cycles combinés, etc. L’électricité verte produite peut être soit consommée sur place par le site industriel (autoconsommation), soit revendue pour être injectée sur le réseau de distribution d’Enedis. La chaleur produite par cogénération est soit consommée pour les besoins de chauffage, soit consommée pour des usages industriels ;
• la production de chaleur dans des chaudières à gaz. Brûlé dans la chambre de combustion d’une chaudière à gaz, le biogaz sert à produire de la chaleur. Cette chaleur produite sert ensuite pour la consommation du site de production ou est transportée via des canalisations vers des bâtiments (résidentiels ou industriels) à proximité.

Du biogaz au gaz vert et carburant GPL

La valorisation du biogaz peut suivre différents processus de transformation consistant à l’épurer de certains composants (sulfure d’hydrogène, CO₂ et eau). Le biogaz devient alors du biométhane ou gaz vert. Ce gaz 100 % renouvelable possède de multiples atouts.

Le gaz vert

Le biométhane détient toutes les propriétés du gaz naturel, et peut être utilisé pour les mêmes usages (chaleur, cuisson, eau chaude). Le gaz vert est injecté dans le réseau de distribution du gaz géré par GRDF. Au préalable à cette injection, le biométhane est filtré puis suit une dernière étape, l’odorisation, afin qu’il soit facilement identifiable par les usagers en cas de fuite de gaz. Le biométhane est ensuite commercialisé sur le marché des particuliers et des professionnels par différents fournisseurs alternatifs.

Le carburant GPL

Le biométhane peut aussi être utilisé en tant que carburant pour les véhicules, en tant que bio-GNV (gaz naturel pour véhicules). Après le processus de méthanisation et d’épuration, le gaz vert ou biométhane est acheminé vers des stations bioGNV. Dans ces stations, le biométhane est comprimé à une pression de 200 bars pour être facilement transportable dans le réservoir d’un camion poids lourd.

Le bio-GNV est considéré comme un carburant alternatif plus écologique que les carburants disponibles sur le marché (diesel, essence sans plomb). Son empreinte carbone est intéressante pour certains types de véhicules (jusqu’à -80 % pour un véhicule utilitaire en comparaison d’un véhicule diesel, -50 % pour un véhicule utilitaire en comparaison d’un véhicule électrique).

Biogaz : les avantages et les inconvénients

La production du biogaz en France et ses multiples valorisations présentent des points positifs, mais aussi des points négatifs.

Les avantages du biogaz

Cette énergie dispose de nombreux atouts :

• la valorisation du biogaz participe à la transition énergétique et écologique en France : la filière du biogaz en général, et du gaz vert en particulier, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre en diminuant l’usage d’une énergie fossile (le gaz naturel et les carburants diesel par exemple) ;
• la valorisation des déchets organiques produits par les activités anthropiques permet de réduire la quantité de déchets rejetés dans l’environnement. Près de 13 millions de tonnes de déchets par an sont affectés à la filière du biogaz en France (Source : GRDF) ;
• la filière du biogaz développe l’économie circulaire dans les zones limitrophes aux sites de production biogaz. Des dizaines, voire des centaines, d’emplois sont créés dans les villes environnantes dans des usines de tri de déchets ;
• le développement du biogaz permet de réduire la dépendance énergétique du pays en réduisant les importations d’énergie fossile. Le gaz naturel commercialisé en France étant principalement issu d’importations d’autres pays, parfois lointains ;
• de ce fait, le biogaz permet de sécuriser le circuit de vente national. La France est moins dépendante des autres pays exportateurs de gaz naturel, et/ou à la situation géopolitique mondiale (crise économique, guerres).

Les inconvénients du biogaz

Le développement de la filière biogaz rencontre certaines réserves et ne fait pas l’unanimité partout en France. Quels sont les inconvénients du biogaz ?

• les sites de méthanisation, nécessaires à la production du biogaz, sont responsables de nuisances olfactives pour le voisinage. En cause, les déchets organiques utilisés et leur fermentation sur des périodes assez longues ;
• les méthaniseurs peuvent présenter des problèmes d’étanchéité libérant le gaz méthane. Le méthane contenu dans les méthaniseurs est un gaz à effet de serre dont l’évaporation dans l’atmosphère peut augmenter le réchauffement climatique ;
• le développement de la filière biogaz en milieu agricole peut inciter certains agriculteurs à surexploiter leurs terrains pour produire plus de déchets organiques, voire consacrer leur exploitation agricole exclusivement à la production de déchets pour le biogaz, au détriment de l’alimentation de leurs animaux.

Quels développements pour la filière biogaz en France ?

La filière du biogaz en France offre des perspectives intéressantes, dans un contexte de transition énergétique. Quelles sont les orientations des politiques publiques pour cette filière des énergies renouvelables ?

À la fin 2019, la France comptait près de 738 installations de production d’électricité à partir du biogaz, pour une capacité de production de 480 MW. Néanmoins, le poids du biogaz dans la consommation d’électricité globale est assez dérisoire : le ministère de la Transition écologique évalue la production d’électricité à partir du biogaz (issue d’usines de cogénération) à 1,7 TW, soit à peine 0,5 % de la consommation électrique en France.

Le développement de la filière biogaz s’est aussi concentré sur l’installation de sites de méthanisation en vue de produire du biométhane. En octobre 2020, plus de 195 sites d’injection de biométhane étaient installés en France. La production de biométhane injecté dans le réseau de distribution du gaz naturel est évaluée à 283 GWh fin 2019. Un chiffre timide au regard des objectifs ambitieux de la Loi de transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) qui fixe la part du biométhane injecté dans le réseau GRDF à 10 % en 2030. GRDF va plus loin dans cet objectif en estimant cette part du gaz vert à 30 % à 2030.