Valorisation agronomique et énergétique des déchets biodégradables : un duo gagnant pour le climat.
En 2012, la température moyenne de la planète a augmenté de 0,89°C par rapport à la moyenne du XXème siècle. Si nous ne maîtrisons pas nos émissions de gaz à effet de serre, elle pourrait augmenter de 1,3 à 5,3°C d’ici à la fin du XXIème siècle. L’objectif de la COP21 qui se réunit à Paris en décembre 2015 est de limiter à + 2°C, l’augmentation de la température sur terre.
Il est possible de lutter contre le changement climatique en réduisant nos émissions de gaz à effet de serre. Depuis la signature du protocole de Kyoto, en 1997, la France a atteint ses objectifs puisqu’elle a réduit de 13% ses émissions de gaz à effet de serre par rapport à la valeur plafond de 564 millions tonnes (Mt) . Ceci ne l’empêche pas de poursuivre ses efforts et d’explorer ou de renforcer toutes les pistes qui peuvent contribuer à éviter les émissions. Le traitement des déchets organiques et leur retour au sol, en fait partie.
Guillaume Bastide, ingénieur chargé de la méthanisation à l’Ademe
« Si en traitant les déchets, on diminue en plus notre impact climatique, tant mieux ! »
Le traitement des biodéchets par méthanisation permet de dégager un bilan positif en termes d’émissions de gaz à effet de serre, à condition de bien maîtriser les processus de traitement. Explications avec Guillaume Bastide de l’Ademe.
En quoi la méthanisation et le compostage peuvent-ils contribuer à lutter contre le changement climatique ?
Tous les déchets d’origine biologiques sont susceptibles de dégager lors de leur décomposition du méthane et du protoxyde d’azote, deux puissants gaz à effet de serre. C’est le cas par exemple lorsque les effluents d’élevage sont stockés sous forme de fumier. Le fait de traiter les biodéchets dans un méthaniseur, permet d’éviter ces deux sources d’émissions. Mais si a priori, le bilan de la méthanisation est positif vis-à-vis des émissions de gaz à effet de serre, il faut veiller à ce que les processus soient bien maîtrisés et à éviter les fuites de gaz tout au long de la chaine de traitement. La méthanisation a en plus l’avantage de produire de l’énergie qui se substitue aux énergies fossiles, un autre élément qui participe à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Méthanisation et compostage fournissent-ils également des éléments fertilisants au sol ?
Les digestats qui sont produits par la méthanisation, retournent au sol sous la forme de fertilisants et se substituent alors à des engrais minéraux ou de synthèse. Ils contribuent donc de cette façon aussi, à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Mais attention à ce que ce bénéfice ne soit pas gommé par l’énergie supplémentaire nécessaire à leur épandage dans les champs. Ils sont souvent liquides ou pondéreux, ce qui nécessite l’utilisation de moyens d’épandage spécifiques et donc plus de passages.
Pourriez-vous citer des exemples de calcul de bilan de gaz à effet de serre ?
Des bilans gaz à effet de serre réalisés avec l’outil « Diges » de l’Irstea, montrent par exemple qu’une unité agricole de méthanisation d’une puissance de 100 kW électriques, qui traite 5100 tonnes par an de lisier et fumier, de biodéchets et de déchets d’industries agro-alimentaires, permet une économie de 420 t équivalent CO2 par an. L’injection du biométhane (biogaz épuré) produit dans le gaz de ville a un meilleur bilan de gaz à effet de serre, qu’une cogénération d’électricité et de chaleur, car elle valorise mieux l’énergie. Une unité de méthanisation de ville beaucoup plus importante, qui traite 15 000 t de boues de stations de traitement des eaux usées et 15 000 t de boues de stations d’industries agro-alimentaires, permet d’économiser 4000 t équivalent CO2 avec injection de biométhane dans le réseau de gaz de la ville, alors qu’elle n’en économiserait que 3500 t en cogénération.
Et concernant le compostage ?
On a moins de références en ce qui concerne le compostage. La transformation des déchets en compost ne bénéficie pas d’un volet « économie d’énergie » mais permet par contre de séquestrer plus de CO2 dans le sol.
Marilys Pradel, Ingénieur d’études Evaluation environnementale à l’Irstea
Lutte contre le changement climatique : « L’intérêt des boues varie selon les procédés retenus »
Les boues issues des stations de traitement des eaux usées contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre, mais de façon variable selon leur mode de traitement et leur valorisation. Marilys Pradel qui a mis au point GestaBoues, un outil qui permet d’évaluer le bilan environnemental des boues, nous explique pourquoi.
En quoi les boues issues des stations de traitement des eaux usées contribuent à la lutte contre le changement climatique ?
Le fait d’apporter des boues comme amendement organique sur des sols agricoles permet de séquestrer le carbone qu’elles contiennent. Mais pour évaluer le bilan environnemental des boues, il faut prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre tout au long de la filière. Le traitement des boues en lui-même entraîne de faibles émissions directes de gaz à effet de serre. Mais la fermentation des boues lors de leur stockage avant épandage, peut émettre du méthane. Lors du stockage ou du traitement des boues, il peut également se produire des émissions de CO2 qui ne sont pas comptabilisées dans l’impact changement climatique, étant donnée l’origine biologique de ce CO2. En fait, les émissions de gaz à effet de serre liées au traitement des boues proviennent surtout de la fabrication des consommables et de l’énergie utilisés pour leur traitement. Le choix des réactifs et des procédés employés est prépondérant pour obtenir une filière avec un faible impact environnemental. La méthanisation, par exemple, qui repose sur une digestion en milieu anaérobie des boues, peut réduire l’impact de la filière sur le changement climatique, à condition de valoriser le biogaz et de limiter au maximum les fuites de méthane.
Existe-t-il de grandes différences de bilan gaz à effet de serre entre les différentes façons de traiter ou de valoriser les boues ?
Il en existe selon la façon de traiter les boues. L’épaississement des boues qui nécessite peu d’énergie et peu de réactifs, génère peu de gaz à effet de serre. Alors que la déshydratation, par exemple, du fait de l’usage de chaux et de chlorure ferrique et d’une consommation électrique plus élevée, a un impact plus important, avec une différence entre les procédés utilisés pour la déshydratation.
Il est plus difficile de comparer les impacts liés à la valorisation des boues. L’épandage, selon le lieu et la période où il est effectué, peut générer plus ou moins de N2O, un puissant gaz à effet de serre. L’incinération ou la co-incinération avec des ordures ménagères, émet également du N2O si la combustion n’atteint pas 850°C. Le compostage peut aussi émettre des gaz à effet de serre, notamment du méthane et du N2O. Ce sont ces différents éléments qui doivent être pris en compte lorsque l’on établit un bilan gaz à effet de serre. Sans compter que le choix d’une filière de valorisation ne dépend pas que de son bilan environnemental, mais aussi de contraintes socio-économiques.
Quel est l’objectif de l’outil GestaBoues ?
Il a pour objectif d’évaluer les émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre, liées aux différents procédés de la filière « boue » qui peuvent être mis en place. Le logiciel GestaBoues permet de modéliser une ou plusieurs filières de traitement et de valorisation des boues de stations de traitement des eaux usées, et de calculer le bilan gaz à effet de serre de ces filières. Il permet également de présenter sous forme graphique, ces résultats de manière individuelle ou de comparer plusieurs filières. Il s’agit d’un outil gratuit, simple à utiliser et accessible à tous. Il peut être utilisé par toutes les personnes qui s’intéressent aux boues, concepteurs ou gestionnaires de stations de traitement, services de recherche et développement, etc.
Guy Allemand, président du SEVADEC
« Produire de l’énergie et rendre à la terre ce qui provient de la terre »
Le Sevadec, Syndicat d’Elimination et de Valorisation des Déchets du Calaisis, a investi depuis 2007 dans une unité de biométhanisation pour traiter ses biodéchets. Après huit ans de fonctionnement, son président tire un bilan très positif de son installation, aussi bien sur le plan énergie et lutte contre les gaz à effet de serre, que sur le plan économique.
Vous avez investi dans une installation de méthanisation. Pourquoi ce choix ?
A l’échelle du territoire du Sevadec, une politique de tri sélectif avec quatre bacs chez les particuliers a été engagée depuis 1999, dont un bac pour les matières fermentescibles. Notre objectif était de garantir un taux de recyclage des déchets le plus élevé possible. Nous voulions absolument éviter l’enfouissement. Nous aurions pu opter pour l’incinération, mais nous avons préféré investir dans la biométhanisation car elle permet une meilleure valorisation des déchets. A l’époque, nous étions des pionniers en France, il existait très peu d’installations de méthanisation. Nos prédécesseurs ont dû se rendre à l’étranger et notamment en Allemagne, pour étudier de près, les différents process existants. L’usine de biométhanisation fonctionne depuis mars 2007, elle produit à l’aide d’un système de cogénérationdu biogaz, de l’électricité et de la chaleur.
Quels types de déchets traitez-vous dans cette installation ?
Notre syndicat regroupe aujourd’hui 52 communes pour 156 223 habitants et nous traitons dans notre méthaniseur, l’ensemble des déchets fermentescibles collectés. Nous pouvons y associer les déchets des jardins et déchets verts collectés dans les déchetteries car en parallèle, nous recueillons des déchets de tiers, huiles et graisses alimentaires, issus des gros producteurs que sont les restaurateurs, les cantines scolaires, la restauration collective, les grandes surfaces et les industries agro-alimentaires. Ces gisements complémentaires permettent d’assurer le bon équilibre biologique au sein du digesteur et de booster la production de biogaz. Nous réceptionnons 25 000 t de déchets par an, ce qui permet à l’usine de fonctionner toute l’année de façon optimale.
Avez-vous mesuré l’impact de votre installation en matière d’économies d’énergie et de réductions des gaz à effet de serre ?
Nous consommons pour faire tourner l’unité de méthanisation, 1 400 mégawattheures (MWH) par an, et avons produit en 2014, 5 000 MWH d’électricité et 6 300 équivalent MWH sous forme d’eau chaude, air chaud et vapeur, ce qui équivaut, électricité et chaleur confondues, à la consommation électrique, hors chauffage, de 6 000 logements individuels. Le bilan énergie est largement positif puisque nous dégageons un solde positif de 10 000 MWH/an, qui ne doivent pas être produits à partir d’énergie fossile. Notre usine de méthanisation fournit également 5 700 tonnes de compost à la norme NFU 44051, qui sont directement valorisées par des agriculteurs à proximité de l’usine. Ce compost constitue un amendement très intéressant pour le sol, il contient 232 kg/tonne de matière organique, 8 kg d’azote, 9 kg de phosphore, 5,8 kg de potasse, 45 kg de calcium et 3,8 kg de magnésium, ce qui permet aux agriculteurs de réduire d’autant les quantités de fertilisants de synthèse qu’ils apportent à leurs cultures sur environ 280 ha. Notre digesteur fonctionne avec des matières premières locales, ce qui là encore réduit fortement, la consommation de carburant. Nous sommes vraiment très satisfaits du bilan environnemental de notre outil. Il permet de laisser un territoire propre, de fournir de l’énergie renouvelable et de rendre à la terre, ce qui provient de la terre. Le bilan économique est aussi largement positif.
