Imaginez que les restes alimentaires, le lisier, les déchets de l’industrie agroalimentaire ou les boues d’épuration ne soient pas « un problème à gérer » mais une matière première permettant de produire de l’énergie renouvelable en plus de restituer des nutriments au sol. C’est l’objectif de la biométhanisation : convertir les déchets organiques en biogaz et en une matière digérée exploitable, tout en évitant qu’ils ne finissent dans des décharges et en bouclant les cycles.
Vous découvrirez ici ce qu’est exactement la biométhanisation, comment elle fonctionne, étape par étape, et pourquoi elle est considérée comme un élément très utile pour l’économie circulaire.
Qu’est-ce que la biométhanisation ?
La biométhanisation (également appelée digestion anaérobie ou production de biogaz) est un processus biologique se déroulant en l’absence d’oxygène au cours duquel des micro-organismes décomposent la matière organique pour la transformer en :
- Biogaz : un mélange de gaz composé principalement de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂).
- Digestat (matière digérée) : le résidu stabilisé du processus, qui peut être valorisé (par exemple comme amendement ou engrais, selon traitement qu’il a subi et la réglementation en vigueur).
En d’autres termes, la biométhanisation accélère et contrôle la décomposition naturelle, mais elle le fait dans des conditions optimales afin de récupérer de l’énergie (sous forme de biogaz) et de mieux gérer les déchets organiques.
Comment fonctionne le processus de biométhanisation ?
Bien qu’il soit susceptible de varier en fonction des types de déchets et de la technologie de l’usine, le procédé général repose sur quatre points essentiels : préparer les déchets, les digérer sans oxygène, exploiter le gaz et valoriser le digestat.
1) La réception et le prétraitement des déchets
Les déchets organiques requièrent généralement des opérations préalables, comme le tri des matières impropres (plastiques, sables), la trituration ou homogénéisation, et l’ajustement de l’humidité. Le type de substrat a une grande influence sur le rendement et la composition du biogaz.
Pour la digestion anaérobie, on parle également de voie humide ou de voie sèche en fonction du taux de matière sèche (il existe par exemple des solutions qui différencient les plages types).
2) La digestion anaérobie (le « cœur » de la biométhanisation)
À l’intérieur du digesteur, différents groupes microbiens agissent en cascade jusqu’à produire du méthane. À des fins de vulgarisation, ce processus est généralement expliqué en plusieurs étapes :
- Hydrolyse : les grosses molécules (graisses, protéines, sucres) sont décomposées en composés plus simples.
- Acidogénèse et acétogénèse : des acides gras volatils et d’autres précurseurs sont générés.
- Méthanogénèse : les bactéries méthanogènes transforment ces composés en méthane et en CO₂.
Afin que le processus soit stable, des variables comme la température, l’humidité et le pH sont contrôlées et maintenues à des niveaux proches des plages optimales.
3) Que fait-on du biogaz ? (utilisation directe ou « upgrading »)
Le biogaz peut être utilisé tel quel pour produire de la chaleur et/ou de l’électricité. Mais si l’on souhaite obtenir un gaz renouvelable équivalent au gaz naturel, on applique un processus de purification ou d’upgrading : le CO₂ et les impuretés sont éliminés afin d’augmenter la concentration en méthane.
À titre indicatif, le biogaz contient généralement un pourcentage important de méthane (on cite régulièrement par exemple des concentrations allant de 50 à 75 % de CH₄), en plus du CO₂ et de traces d’autres composés. Le résultat de l’upgrading est le biométhane, dont les caractéristiques sont très similaires à celles du gaz naturel, mais d’origine non fossile.
4) La gestion et la valorisation du digestat
Le digestat est l’autre gros produit du processus. Bien géré, il permet de récupérer des nutriments et de la matière organique, contribuant ainsi à réalimenter le sol (toujours conformément aux traitements et aux exigences réglementaires applicables en fonction de l’origine et de l’utilisation).
Avantages et bienfaits de la biométhanisation
La biométhanisation est souvent qualifiée de technologie à « double emploi » car elle agit à la fois sur les déchets et sur l’énergie.
Elle réduit l’impact environnemental et les émissions
- Elle évite qu’une partie de la fraction organique ne finisse en décharge, où sa dégradation génèrerait des gaz de manière incontrôlée.
- Dans les usines de biométhanisation, la production et la capture du biogaz sont contrôlées, et le méthane peut être récupéré et utilisé à des fins énergétiques.
Elle produit une énergie renouvelable et gérable
Contrairement à d’autres énergies renouvelables qui dépendent du soleil ou du vent, le biogaz/biométhane peut être produit en continu (en fonction de la disponibilité du substrat et des opérations), contribuant ainsi à fournir une énergie « distribuable » et utilisable dans de multiples applications. Le passage au biométhane par upgrading est particulièrement intéressant si l’on recherche un gaz de haute qualité.
Elle améliore la gestion des déchets organiques
La biométhanisation s’intègre bien avec les déchets de l’agriculture d’élevage, agro-industriels, urbains (fraction organique) et les boues d’épuration, entre autres, à condition qu’elle soit proposée à la suite d’une collecte et un prétraitement adéquats. Au niveau institutionnel, elle est décrite comme faisant partie des traitements biologiques des déchets.
Elle redonne de la valeur au système : nutriments et matière organique
Après avoir subi le traitement approprié, le digestat peut permettre de recycler les nutriments plutôt que de dépendre exclusivement d’apports externes, ce qui correspond précisément à la logique circulaire.
Biométhanisation et économie circulaire
L’économie circulaire vise à réduire les déchets, maintenir les matériaux en usage et régénérer les systèmes. La biométhanisation apporte une valeur ajoutée à ces trois domaines :
1) Elle transforme les « déchets » en « ressources ».
La fraction organique cesse d’être un coût inévitable et est transformée en énergie (le biogaz/biométhane) et en un sous-produit (le digestat) potentiellement valorisable.
2) Elle boucle les cycles locaux (énergie et nutriments).
Dans de nombreuses régions, les déchets organiques sont générés à proximité des lieux présentant à la fois une demande en énergie et en nutriments pour les terres agricoles. Cet accent mis sur la proximité réduit les transports, favorise les chaînes de valeur locales et sert de pont entre les secteurs (urbain, agricole, agroalimentaire).
3) Elle réduit la dépendance aux ressources fossiles et externes
Le biométhane est considéré comme un moyen de disposer d’un gaz renouvelable aux performances équivalentes à celles du gaz naturel, mais sans être d’origine fossile. De même, en récupérant les nutriments à l’aide du digestat, l’idée d’une utilisation intégrale des déchets est également renforcée.
4) Elle favorise des modèles de gestion plus efficaces
En Espagne, la bonne gestion de la fraction organique est un sujet très présent dans le débat sur les déchets. La biométhanisation apparaît régulièrement comme un outil permettant d’améliorer cette gestion et d’évoluer vers un modèle plus circulaire et à faibles émissions de carbone.