LE CONTEXTE : bientôt une réglementation adaptée

Aujourd'hui, seules cinq installations de biométhanisation fonctionnent dans l'Hexagone. L'Administration a par conséquent peu d'expérience dans ce domaine, ce qui explique la longueur des démarches préalables à la concrétisation d'un projet. A l'heure actuelle, un projet demande au minimum deux ans de démarches administratives! Le gouvernement travaille actuellement à la simplification des étapes (voir l'article du même dossier relatif au plan de performance énergétique ).

COMMENT ÇA MARCHE : des déchets à l'énergie

Une installation de biométhanisation produit de l'énergie à partir de la fermentation de substrats organiques. Le choix des matières à introduire dans le digesteur détermine son rendement en méthane. Un digesteur doit recevoir des apports équilibrés et réguliers. Il s'agit donc de les prévoir sur l'année. En cas de changement de ration, il faut respecter une «transition alimentaire» pour ne pas mettre à mal la flore microbienne du digesteur. Les substrats doivent contenir des graisses, des protéines et des glucides, mais ne doivent pas être ligneux. Bien que peu fermentescibles, les déjections animales contiennent les bactéries nécessaires à la méthanisation. Le lisier est plus facile et moins cher à manipuler que le fumier. Les cultures ont quant à elles de bons potentiels méthanogènes. Cependant, s'il est rentable d'incorporer des cultures intermédiaires, ce n'est pas toujours le cas pour les céréales. Du fait de leurs hautes teneurs en carbone, les résidus de cultures sont de bons substrats pour la méthanisation. Enfin, la rentabilité d'une installation passe souvent par l'importation de substrats extérieurs. En effet, les quantités et les potentiels méthanogènes des matières issues de la ferme suffisent rarement. L'agriculteur peut utiliser des déchets d'industries agroalimentaires (déchets de fruits et légumes, huiles, graisses...), de collectivités (tontes, feuilles, boues de station d'épuration...), de restaurateurs ou encore de supermarchés.

Le biogaz issu de la fermentation entraîne un moteur qui produit de l'électricité et de la chaleur. L'objectif est qu'il tourne au moins 8.000 heures par an. Le rendement électrique est de l'ordre de 35 à 40% et le rendement global (après récupération de la chaleur) avoisine les 85%. L'électricité est vendue à EDF selon un contrat de quinze ans. La chaleur est en partie utilisée pour les besoins propres du digesteur, le surplus étant utilisé sur l'exploitation ou vendu.

LES AIDES : un prix de vente de l'électricité avantageux

C'est par le biais du tarif d'achat de l'électricité que les installations de biogaz sont soutenues financièrement. Des organismes comme l'Ademe ou les collectivités territoriales peuvent subventionner en plus une partie d'un projet. L'Espace info énergies de votre région pourra vous indiquer les aides auxquelles vous pouvez prétendre.

NOS BONS TUYAUX : favoriser les partenariats

La valorisation de la chaleur et la sécurité d'approvisionnement en substrats sont déterminantes pour la pérennité d'une installation de biogaz à la ferme. Il s'agit d'établir, pour ces deux postes, des partenariats sûrs et réguliers.

Valoriser au moins 75% de l'énergie brute produite assure l'octroi d'une prime de 3 centimes d'euros/kWh. Atteindre ce taux nécessite de trouver des débouchés capables d'utiliser régulièrement une grande quantité d'énergie thermique: séchage de compost ou de bois, chauffage de bâtiments collectifs ou de serres...

Concernant l'alimentation du digesteur, il faut veiller à ne pas trop dépendre des importations de matières organiques. Pour ce faire, les conseillers considèrent que les deux tiers des substrats doivent provenir de l'exploitation. Pour le tiers restant, il est recommandé de contractualiser une fourniture en déchets avec les industries agroalimentaires et les collecteurs de biodéchets. Les déchets sont à préférer aux matières premières payantes (du type de la glycérine). Le traitement des premiers apporte des recettes (de 10 à 100 euros par tonne), alors que le prix des secondes risque d'augmenter, parallèlement au développement de la filière du biogaz.

La localisation de l'installation doit être stratégique: à proximité des fournisseurs de biodéchets (à 50 km au maximum) et près des utilisateurs de la chaleur produite pour limiter les coûts d'acheminement (comptez environ 100 euros par mètre de réseau). Installer l'unité près d'une zone industrielle peut être une solution, mais l'inconvénient est d'être captif de quelques partenaires. Son implantation doit également être proche du réseau électrique, afin de limiter les frais de raccordement. Parmi les projets de méthanisation à la ferme, certains sont menés par plusieurs agriculteurs. Se regrouper entre exploitants permet de minimiser les risques en multipliant les quantités de substrats et en répartissant les frais. Par ailleurs, il faut avoir à l'esprit que l'importation de matières peut modifier le plan d'épandage. Le digestat peut être épandu chez des voisins intéressés ou vendu à d'autres agriculteurs s'il s'agit de grandes quantités.

Enfin, il est préférable de visiter plusieurs installations de biogaz avant de se lancer dans un projet. En effet, cela permet de collecter des informations techniques et d'échanger avec des exploitants qui ont acquis du recul sur cette production.

CE QUE NOUS EN PENSONS

Une activité complexe à mettre en oeuvre

POINTS FORTS

- Diversification des revenus. Une paie mensuelle est garantie pendant quinze ans.

- Autonomie en chaleur dans un contexte d'accroissement du coût des énergies fossiles.

- Economies en engrais minéraux par la valorisation et la transformation des effluents et des biodéchets en un produit devenu plus assimilable par les plantes.

- Suppression de nuisances comme les odeurs d'effluents et les insectes de la fosse de stockage.

POINTS FAIBLES

- Coûts d'investissement encore élevés.

- Activité conditionnée par des critères précis. La rentabilité du projet dépend d'un contexte à la fois technique, économique et géographique favorable.

- Démarches administratives encore non adaptées.

COMBIEN ÇA COÛTE

DépensesRecettes

Investissement: de 4.000 à 9.000 €/kWe (électrique) installé.

Entretien: 1,5 % du montant de l'installation + 0,015 €/kWhe pour la cogénération (annuel).

Frais de main-d'oeuvre (1 heure par jour pour 100 kW), d'électricité (5 % de l'énergie produite), de fioul, de charges liées aux cultures énergétiques, frais financiers divers.

Prix de vente de l'électricité (arrêté du 10/07/2006): dégressif selon la puissance, soit de 0,09 à 0,075 €/kWh + 0,02 € de prime à la méthanisation + de 0 à 0,03 € pour une valorisation de 40 à 75% de l'énergie totale.

Contratde quinze ans, paie mensuelle.

Rémunérationpossible pour le traitement des déchets (de 10 à 100 € la tonne).

Expert: CHRISTIAN COUTURIER, responsable du pôle Biomasse de Solagro

«Tout projet doit résulter d'une réflexion globale»

«Un projet de méthanisation à la ferme doit créer des synergies entre la production de biogaz et l'agronomie. En effet, cette activité modifie les flux des matières organiques et azotées à l'échelle de l'exploitation. Il faut de ce fait raisonner un projet à la fois en fin gestionnaire et en agronome averti. La rentabilité d'un projet dépend de la gestion de quatre critères principaux: la puissance de l'installation, la valorisation de l'énergie produite (électricité et chaleur), l'approvisionnement en cosubstrats et la logistique (matériel, possibilités de stockage et d'épandage du digestat). Il s'agit de trouver un équilibre entre ces paramètres, lequel variera d'un projet à l'autre. Par exemple, une forte puissance n'assure pas forcément la rentabilité d'une installation car les débouchés pour la chaleur et pour le digestat sont alors plus nombreux à trouver. Si la production de biogaz fait appel à des notions nouvelles pour les agriculteurs, sa conduite quotidienne sollicite des compétences acquises, comme la gestion d'une ration et l'entretien d'un moteur.»

Le même fonctionnement qu'un rumen

 Une installation de biométhanisation fonctionne comme un rumen de bovin. Le principe consiste à faire fermenter des déchets organiques sous l'action de micro-organismes naturellement présents dans les lisiers. Les substrats peuvent être des déjections animales, des cultures ou leurs résidus, des déchets d'industries agroalimentaires, de collectivités... Ils sont chauffés et brassés dans des conditions favorables à la vie microbienne (le plus souvent à une température de 38°C et à un pH de 7,5 à 8). Le biogaz, qui est issu de la digestion des substrats, est riche en méthane. Brûlé dans un moteur adapté, il sera converti en électricité et fournira en même temps de la chaleur par cogénération. Une fois digérés, les substrats laissent un digestat utilisable comme fertilisant.

Du matériel pour chaque étape

L'incorporation des substrats liquides (lisier, graisses) dans le digesteur s'effectue par un système de pompage. Pour les substrats solides, plusieurs solutions existent. La plus courante consiste à charger une trémie équipée d'une vis sans fin qui alimente le digesteur. Ils peuvent aussi être introduits via un piston, ou pompés après avoir été mélangés aux substrats liquides. Le biogaz est, dans la plupart des cas, valorisé par cogénération (production simultanée d'électricité et de chaleur). Le méthane entraîne un moteur qui génère de l'énergie électrique grâce à un alternateur. La chaleur est prélevée par un liquide caloporteur sur le circuit de refroidissement du moteur et des fumées. Un groupe de cogénération possède un rendement électrique de l'ordre de 35 à 40%. Avec l'utilisation de la chaleur, le rendement global avoisine les 85%. Deux types de moteurs peuvent être utilisés: à biogaz et «dual fuel». Les premiers permettent de se passer de fioul. Les seconds, qui n'en consomment qu'une petite quantité, ont un meilleur rendement électrique.

Témoignage: Nicolas delaporte, Gaec Oudet (Ardennes)

« Notre installation fonctionne depuis plus de trois ans »

«Produire du biogaz répondait à un souhait de diversification hors Pac de nos activités. La mise en place de l'installation nous a aussi permis d'accroître nos capacités de stockage d'effluents d'élevage. Nous méthanisons le lisier, le fumier et les résidus d'ensilage de l'exploitation, ainsi que 200 tonnes par an de pertes de récolte provenant d'une coopérative. Ces dernières rendent l'installation rentable. Depuis sa mise en route en 2005, cet atelier nécessite chaque jour 45 minutes de travail pour une personne. Celle-ci charge la préfosse au chargeur télescopique puis surveille et entretient le système. Selon moi, s'occuper d'un digesteur est moins compliqué qu'alimenter un troupeau de vaches. Seul bémol, il faut recourir à des techniciens allemands ou luxembourgeois en cas de panne électronique. Sur le plan financier, nous vendons l'électricité à 7,87 centimes d'euro/kWh (tarif antérieur au 10 juillet 2006). L'énergie thermique chauffe le digesteur et les habitations des associés. Notre investissement sera amorti en sept ans. Il en aurait fallu douze sans les subventions.»

Cultures: la recherche se poursuit

 Plusieurs semenciers travaillent actuellement à la sélection de plantes pour la production de biogaz. Le maïs demeure à ce jour la culture la plus étudiée. La sélection est menée afin d'augmenter le rendement en biomasse mais aussi en méthane à l'hectare, le but étant atteindre d'ici à quelques années 30 tonnes de matière sèche par hectare. Le travail porte notamment sur l'allongement de la phase végétative, car la phase de maturation, qui ne produit pas de matière sèche, n'est pas nécessaire. Les variétés combinant tardiveté et résistance au froid sont également recherchées. Vu la hauteur de ces plantes (près de trois mètres), il est nécessaire que ces hybrides garantissent une tenue de tige convenable. D'autres plantes telles que le sorgho, le seigle, le tournesol, la betterave, le switch grass semblent aussi de bonnes pistes pour le biogaz. On envisage même d'associer des algues au lisier (projet Morgane-Olmix à Ploërmel, dans le Morbihan)...

Choisir un digesteur adapté

La digestion peut se faire selon différentes techniques. La digestion infiniment mélangée est la plus courante. Elle a lieu dans des méthaniseurs dits «digesteurs fosses». Les matières en fermentation sont sous forme d'un liquide (12% de matière sèche) et sont brassées, le plus souvent par des pales. Le digesteur est une cuve cylindrique en béton ou en acier. Des tubes de chauffage l'entourent. Dans sa partie supérieure, une membrane imperméable stocke le gaz. Il existe également des digesteurs à piston. Les matières y circulent à l'horizontale. Des pales assurent le brassage du mélange, qui peut contenir jusqu'à 20% de matière sèche. Ce système peut notamment traiter des substrats à base de fumier. Assembler deux digesteurs en série maximise les performances de la méthanisation. Il est possible d'associer deux digesteurs infiniment mélangés ou un digesteur à piston avec un digesteur fosse, comme l'ont fait les frères Mineur à Etrépigny (Ardennes). Enfin, la méthanisation discontinue consiste à immerger du fumier dans des fosses recouvertes de bâches.

POUR VOUS GUIDER

Plusieurs organismes peuvent accompagner les porteurs de projet.

- L'Ademe (antennes régionales)

- L'association Aile (Bretagne et Pays de la Loire)

- Solagro

- Trame

- Les services en charge des énergies et de l'environnement de certaines chambres d'agriculture...

A consulter également :

 Sources bibliographiques pour le biogaz

 Fiche Biogaz d'une installation fonctionnant à partir de fumier (la seule en France)

 Liste des procédés de traitement des effluents

 Notice technique concernant le traitement des efflluents

(publié le 22 février 2008)