Valoriser au mieux le CO2 : le cas de la méthanisation

Un extrait de « Valorisation du coproduit CO2 issu de la méthanisation » par Laurent DUMERGUES, Christine PEYRELASSE

Véritable cas d’économie circulaire, la méthanisation permet de valoriser des déchets organiques en énergie renouvelable (biogaz) et en engrais/amendements agricoles (digestats). Cette activité, sobre en carbone fossile, permet de dynamiser l’activité économique locale et contribue à limiter les émissions de gaz à effet de serre liées aux productions délocalisées (énergie, fabrication d’engrais, etc.). Afin de renforcer ces atouts, la filière de méthanisation a intérêt à valoriser les émissions d’un de ses coproduits : le CO₂ issu du biogaz. Plusieurs perspectives de valorisation existent, notamment avec les usages agricoles ou la méthanation biologique. Elles peuvent être classées de différentes façons : directement sans transformation, par transformation chimique ou par transformation biologique.

Une valorisation basée sur de nombreux critères

Le dioxyde de carbone (CO₂) peut ainsi être utilisé comme matière première ou réactif. Sa transformation chimique est réalisable suivant diverses techniques : minéralisation, synthèse organique, hydrogénation, reformage sec, électrolyse, thermochimie… Les produits obtenus trouvent des applications dans les filières énergétiques, chimiques, du bâtiment, etc. Les voies de valorisations biologiques, quant à elles, utilisent le CO₂ – même sous forme de fumées de combustion – comme source de carbone par les organismes chlorophylliens. Parmi toutes ces voies de valorisation, certaines sont dites industrialisées, avec un TRL (Technology readiness level, ou degré d’avancée technologique) supérieur à 7. On peut y trouver la récupération de pétrole, les utilisations industrielles directes de CO₂, les synthèses chimiques organiques de certains produits (urée, carbonates cycliques), le reformage ou la culture de microalgues. D’autres voies, au stade préindustriel – TRL 5 à 7 –, génèrent de nombreuses attentes compte tenu de leur potentiel de séquestration de CO2 (minéralisation), de stockage et de production énergétique (méthanation, hydrogénation, culture d’algocarburant) ou de production chimique (synthèses chimiques). Enfin, certaines technologies de valorisation du CO₂ sont en phase R&D et pilote – TRL 5 et au-dessous – telles que la récupération de la chaleur géothermique profonde, la thermolyse, l’électrolyse, la photo-électrolyse ou la bio-catalyse.

Le choix de la voie de valorisation pourra se baser sur plusieurs critères comme :

• le degré d’avancée technologique qui, selon la rentabilité économique, rend possible ou non la production et la valorisation ;
• le type de CO₂ utilisé, qui peut être favorable économiquement (CO₂ avec un minimum de prétraitement) ou défavorable (CO₂ de qualité alimentaire) ;
• la proximité de l’usager et la disponibilité des intrants et installations nécessaires à la valorisation du CO₂ ;
• les paramètres environnementaux, l’acceptabilité sociale, la réglementation actuelle ou à venir, le potentiel du marché, etc.

En termes de quantité produite de CO₂, la méthanisation offre des possibilités de valorisations préférentielles directes (régulation du pH d’eaux usées), chimiques (méthanation) ou biologiques (culture sous serre). D’autres voies de valorisation seront difficilement adaptées à celle du CO₂ issu de la méthanisation compte tenu des volumes importants nécessaires (récupération assistée de pétrole, récupération géothermique, minéralisation à grande échelle). D’autres applications encore peuvent être intéressantes selon les conditions technico-économiques locales et saisonnières : gazéification et refroidissement dans l’industrie agroalimentaire, usage en chimie (bicarbonate et autres composés), utilisation directe sans transformation…