Biogaz, biométhane, gaz vert : énergie renouvelable

Le gaz naturel constitue aujourd'hui l'une des énergies les plus consommées de France. Pourtant, bien que moins polluante que la plupart des énergies (comme le fioul par exemple), il ne faut pas oublier qu'il s'agit d'une énergie fossile, c'est-à-dire non renouvelable. Il existe une alternative plus écologique : le biogaz. La capacité de production de biogaz en France est encore faible, mais elle est en plein essor - une bonne nouvelle pour la planète ! Explications...

🌍 Biogaz définition

Lorsqu'on parle d'énergies renouvelables, on fait le plus souvent référence à l'électricité verte, issue de sources inépuisables comme l'énergie solaire, éolienne, hydraulique ou encore la biomasse, etc. Cependant, il faut savoir qu'il existe aussi du gaz vert, provenant de ressources renouvelables, dont le biogaz.

Pour donner une définition simple du biogaz, il s'agit d'un gaz vert et renouvelable issu de matières organiques (soit essentiellement des déchets industriels, d'origine animale, végétale ou encore des déchets ménagers). Il s'agit en fait d'un gaz libéré par ces matières organiques lors de leur décomposition, selon un processus de fermentation, aussi appelé méthanisation (car le biogaz est composé de 50 à 70 % de méthane). La production du biogaz a ainsi pour principe la valorisation des déchets organiques combinée à une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre.

Le biogaz est encore peu exploité en France, mais cela peut très vite changer. En effet, en réponse à la Loi sur la transition énergétique pour la croissance verte, 10% du gaz consommé en France devra être d'origine renouvelable d'ici 2030, selon précisément la loi n°2015-992 du 17 août 2015. Les premiers efforts dans ce sens pointent déjà leur nez : plus de 650 nouveaux projets d'installation sont en cours d'étude chez GRT (gestionnaire de transport) et GRDF (gestionnaire de réseau), ayant pour but d'alimenter en biogaz l'équivalent de plus d'un million de foyers français (selon le Panorama du gaz renouvelable 2018 de GRT). Et selon une étude publiée par l'ADEME en 2018, la capacité de production de gaz renouvelable en France pourrait couvrir la totalité de ses besoins à l'horizon 2050 !

Quelle est la différence entre le biogaz et le biométhane ? En résumé, le biométhane est une version épurée du biogaz. Le biogaz doit être filtré et épuré (donc transformé en biométhane) avant d'être injecté dans le réseau de distribution.

🏭 Comment est produit le biogaz ?

Les déchets organiques constituent la matière première du biogaz, ce qui en fait une énergie renouvelable. Plus en détail, le biogaz se produit par la fermentation de ces matières organiques en absence d'oxygène. Ce processus est naturel, c'est-à-dire que la fermentation se produit dans toutes les décharges contenant des déchets organiques, sans même l'intervention de l'homme. En revanche, là où l'homme est essentiel dans ce processus, c'est dans la production d'importantes quantités de biogaz où il est nécessaire de provoquer artificiellement la fermentation, et aussi dans le stockage du biogaz produit.

Les matières organiques peuvent se retrouver à différents endroits, ce pourquoi la filière biogaz est décomposée en trois sous-filières selon l'origine et le traitement des déchets :

1. La méthanisation de déchets non dangereux ou de matières végétales brutes : on parle ici de déchets agricoles, déchets ménagers ou encore de déchets industriels, principalement agroalimentaire ;
2. La méthanisation de boues de stations d'épuration des eaux usées (STEP) : le gaz est alors produit par la fermentation de boue et graisses de stations d'épurations, qui sont des déchets organiques très riches en méthane ;
3. Le biogaz des installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) : il s'agit du biogaz produit naturellement dans des méthaniseurs ou capté dans des décharges. En 2016, 68% du biogaz produit en France provenaient de ces installations.

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🍎 Qu'est-ce que le processus de méthanisation ?

La méthanisation est la décomposition des matières organiques par des bactéries en absence d'air, d'où aussi son appellation fermentation anaérobie. Généralement, une fois que les intrants arrivent au site de méthanisation, ils sont triés, stockés, conditionnés et introduits dans le digesteur ou le méthaniseur. Les premières quantités de biogaz vont alors apparaître sous 40 à 60 jours (source : le projet de méthanisation de GRDF).

Ensuite vient la méthanisation. Le processus est relativement complexe, mais on peut citer ses quelques grandes étapes :

1. L'hydrolyse : transformation des molécules complexes de matière organique en composés plus simples comme les sucres, acides aminés et acides gras ;
2. L'acidogénèse : transformation des sucres acides gras volatils ;
3. L'acétogénèse : les produits de l'acidogénèse sont transformés en acide acétique ;
4. La méthanogénèse : l'acide acétique est converti en méthane et en gaz carbonique.

Une fois le biogaz produit, il est stocké. Puis, s'il doit être injecté dans le réseau de distribution, il devra d'abord passer par les étapes d'épuration afin d'être transformé en biométhane, puis odorisé afin de lui donner la même odeur caractéristique du gaz naturel et assurer la sécurité des consommateurs.

Bon à savoir La méthanisation se développe dans de nombreux pays européens, comme l'Autriche ou encore le Danemark, mais surtout en Allemagne, qui est aujourd'hui le plus avancé dans ce secteur avec près de 7000 sites de méthanisation en 2011 (c'est d'ailleurs l'Allemagne qui génère près de la moitié du biogaz produit en Europe). C'est aussi dans ce pays que se trouve la plus grande usine de méthanisation au monde.

🌿 Le biogaz une énergie verte peu polluante

Il convient d'abord de noter que le biogaz peut assurer exactement le même rôle que le gaz naturel. Il peut être utilisé pour le chauffage, l'eau chaude ou encore la cuisson. Mais, le gros plus, c'est que son exploitation et son origine en font une énergie beaucoup plus propre. En France, c'est une énergie en plein essor. Selon GRDF, 140 sites injectent aujourd'hui du gaz en France, et parmi eux, 119 y injectent du biométhane (en avril 2020). Selon toujours le gestionnaire, à ce rythme il est possible d'atteindre 30% de gaz renouvelable dès 2030 (alors que l'objectif est initialement de 10%).

Mais alors, quels sont réellement les avantages de ce gaz vert pour la planète, mais également pour les consommateurs ?

🔎 La constitution du biogaz

La composition du biogaz varie selon l'origine des intrants et leur traitement. Chaque type de biogaz a donc sa propre composition. Mais il est essentiellement composé de :

• Gaz carbonique (CO2) inerte ;
• Méthane (CH4) (50 à 70%) ;
• Sulfure d'hydrogène (H2S) ;
• Eau (H2O) ;
• Des impuretés diverses.

🔆 L'utilisation du biogaz

Le biogaz peut être brûlé pour produire de la chaleur, de l'électricité ou encore les deux combinées (chaque tonne de déchets méthanisés peut générer 170 kWh électriques + 340 kWh thermiques). Il peut également être épuré pour être injecté dans le réseau et alimenter les foyers se chauffant au gaz. Il existe donc différents usages possibles du biogaz :

• La production d'électricité : le biogaz peut servir pour produire de l'électricité. On compte environ 10 centrales de ce type en France actuellement. L'avantage d'utiliser le biogaz dans la production d'électricité est qu'il permet un meilleur rendement (pouvant même être supérieur aux rendements des éoliennes et des panneaux photovoltaïques), tout en générant 50% de rejets de dioxyde de carbone en moins qu'une centrale électrique au charbon ou au gaz par exemple ;
• La production de chaleur : le biogaz peut également être utilisé pour produire de la chaleur. Il peut par exemple être brûlé dans une chaudière pour produire de la chaleur sous forme d'eau chaude ou de vapeur, mais peut également être utilisé pour le chauffage de toute sorte d'infrastructures (piscines, serres, bâtisses dédiées aux récoltes agricoles, etc.) ;
• Le carburant écologique : le biogaz peut être utilisé comme carburant une fois transformé en biométhane. On l'appelle alors bio-GNV (Gaz naturel pour Véhicules). Là aussi, il présente une alternative beaucoup plus propre que le diesel, car il n'émet pas de particules fines et émet moins de CO2. Le bio-GNV est déjà très répandu en Suisse. En France, le biocarburant sert pour l'instant à alimenter principalement les véhicules du service public, comme les transports en commun, les véhicules de collectes d'ordure, etc. A savoir que la communauté urbaine de Lille a commencé à expérimenter les bus roulant au biogaz depuis 1994.

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👍 Les avantages écologiques du biogaz

Le biogaz est un gaz vert, classé parmi les énergies renouvelables catégorie "biomasse énergie". Cette énergie peut en effet présenter de nombreux impacts positifs sur l'environnement, entre autres :

• La valorisation des déchets : comme déjà vu plus haut, le processus de fermentation se fait naturellement. Pourtant, notre société de consommation génère une très grande quantité de déchets, qui produiront à leur tour du biogaz. Le biogaz est, lui, composé pour deux tiers de méthane, un gaz qui engendre un effet de serre 25 fois plus puissant que le CO2. En d'autres mots, ces déchets provoquent une quantité alarmante de gaz toxique pour la planète. C'est pourquoi il est primordial de récupérer ce biogaz. De plus, cette action de recyclage est non seulement dépolluante, mais aussi source d'énergie pouvant répondre aux besoins de nombreux foyers ;
• La réduction des émissions de CO2 : selon une étude de l'ADEME et de GRDF, "la substitution du biométhane au gaz naturel permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre de l’équivalent de 188 grammes de CO₂ pour chaque kWh produit, injecté et consommé". Cela équivaut à environ 750 000 tonnes de CO2 de moins pour l'année à venir, si l'on estime à 4 TWh la production de biométhane en France en 2020 ;
• Une solution pour la production agricole : la filière agricole fait partie de celles qui génèrent le plus de déchets, pouvant causer des soucis d'assainissement, de santé ou encore de pollution. En recyclant ces déchets pour produire du biogaz, les agriculteurs sont débarrassés d'un gros poids. De plus, le processus de production de biogaz permet d'obtenir du gaz bien sûr, mais aussi du digestat. Ce digestat peut servir d'engrais de très bonne qualité. Le biogaz, dans le secteur agricole, repose donc sur un cycle : l'agriculture génère une grande quantité de déchets, qui seront ensuite utilisés comme engrais, à leur tour utilisés pour favoriser la production agricole ;
• Les avantages économiques : la production de biogaz permet le développement de nouvelles entreprises, le plus souvent locales, ainsi que la diversification des entreprises existantes (entreprises de transport, de transformation, etc.). Cela peut être créateur de très nombreux emplois.

🧐 Quelle différence entre le gaz naturel et le biogaz ?

Le gaz naturel et le biogaz peuvent avoir les mêmes usages. Un élément important permet Cependant, de les différencier : leur origine. Le gaz naturel est une énergie fossile, qui a été produite il y a des millions d'années sous la surface de la terre. Cette énergie n'est pas renouvelable, au même titre que le pétrole, et a de grande chances de s'épuiser d'ici quelques dizaines d'années. Cela dit, le gaz naturel est tout de même considéré comme le plus propre des combustibles fossiles. Aujourd'hui, le gaz naturel représente 99% de notre consommation de gaz.

De l'autre côté, le biogaz provient de déchets organiques, une ressource pour le moment inépuisable compte tenu des déchets que nous générons, mais aussi gratuite. Aussi, il est beaucoup moins émetteur de CO2. Il faut aussi savoir que la France importe encore une grande partie de son gaz naturel, depuis la Norvège (41 %), la Russie (25%), l’Algérie (15%) et les Pays-Bas (11%). Tandis que le biogaz, du fait de sa matière première facile à trouver, voit déjà de nombreuses initiatives locales, surtout du côté des agriculteurs, des industriels et des collectivités.

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🏅 Quels sont les meilleurs fournisseurs de biogaz ?

Naturellement, les fournisseurs d'énergie sont des acteurs importants dans la valorisation du biogaz. De nombreux fournisseurs proposent ainsi des offres vertes, comportant généralement 5%, 10% ou 100% de gaz vert. Ekwateur, apparu en 2016, est le premier fournisseur à avoir proposé une offre composée de biométhane en France. Total Direct Energie et Engie ont ensuite lancé leurs offres en 2017, suivis de ilek qui s'est lancé sur le marché du biogaz début 2019. Voici les caractéristiques de chaque offre.

🍂 FAQ Biogaz énergie renouvelable

Peut-on fabriquer du gaz méthane à la maison ?

Il est effectivement possible de produire du biogaz chez soi, à partir de ses propres déchets. Il n'est toutefois pas envisageable de couvrir 100% des besoins énergétiques d'un foyer avec du biogaz domestique. En effet, la méthanisation est un processus soumis à de nombreuses contraintes, comme les conditions météorologiques. Cela dit, cela reste une bonne solution pour valoriser ses déchets et produire une partie de son énergie (généralement pour la cuisson) afin de faire des économies.

Comment fabriquer du biogaz domestique ?

Comme expliqué plus haut, il est possible de produire du biogaz à son domicile. Il faudra en revanche faire installer les bons équipements, notamment un biodigesteur, aussi appelé méthaniseur domestique. C'est cette machine qui est capable de transformer les déchets en biogaz. Il suffit ensuite d'y déposer vos déchets régulièrement (ce qui constitue également une solution pour limiter le poids des poubelles). L'appareil produira du biogaz sous 20 à 45 jours.

Comme pour ceux qui choisissent de faire installer des panneaux solaires pour produire leur propre électricité, ceux qui produisent leur biogaz peuvent également vendre l'énergie produite à un fournisseur d'énergie, ou mettre en place un système permettant l'injection du surplus de production dans le réseau de distribution.

Pour ceux qui se connaissent en low-tech, il est également possible de fabriquer soi-même son biodigesteur. À savoir qu'il s'agit principalement de gros bidons en plastique.

Comment filtrer le biogaz ?

Avant d'être injecté sur le réseau de gaz, le biogaz doit être filtré, ou plus précisément épuré, car il s'agit d'un gaz pauvre dont la composition peut fortement varier. Le filtrage du biogaz s'effectue en différentes étapes :

• La déshydratation : pour retirer l'eau, car le biogaz est saturé de vapeur d'eau à sa sortie du biodigesteur ;
• La décarbonisation : pour éliminer le CO2 ;
• La désulfuration : pour enlever le sulfure d'hydrogène.

Comment produire de l'électricité avec du biogaz ?

Depuis 2013, selon le dispositif réglementaire de soutien à la production de biogaz publié au Journal Officiel, les producteurs de biogaz peuvent bénéficier à la fois du dispositif de soutien à la production d'électricité à partir de biogaz (tarif d'obligation d'achat) et du dispositif de soutien pour la production de biométhane injecté dans le réseau (tarif d'achat garanti d'origine). Cela signifie que les distributeurs d'électricité ont pour obligation de racheter l'électricité produite à partir d'énergies renouvelables, dont le biogaz.

Ainsi, le biogaz est désormais une véritable source d'électricité. La production d'électricité se fait grâce à un système à base de moteur à gaz, d'alternateur et de récupération de la chaleur perdue dans le bloc-moteur et les fumées. Avec ce système, 35 à 40% du biogaz est en fait converti en électricité.