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RÉSUMÉ
La méthanisation possède différents atouts : valorisation de déchets, production locale d’énergie peu carbonée, économie circulaire… Afin d’améliorer la rentabilité globale de la filière et son bilan environnemental, un coproduit peut être valorisé : le CO2. Bien que la faisabilité technico-économique de valoriser le CO2 issu de la méthanisation soit dépendante des conditions locales de production, de transport, de marché, d’utilisations…, les possibilités sont nombreuses. Parmi celles-ci, les usages agricoles - culture d’algues, cultures sous serres - ou la méthanation présentent de réels intérêts.
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Anaerobic digestion has various advantages: waste recovery, low-carbon energy, local production, circular economy... In order to improve the profitability of the sector, a co-product can be reused: CO2. Although the technical and economic feasibility of reuse of CO2 from anaerobic digestion depends on local conditions of production, transport, market, uses... the possibilities are numerous. Among these, agricultural uses - cultivation of algae, greenhouse cultivation - or methanation are of real interest.
Auteur(s)
-
Laurent DUMERGUES : Chef de projet évaluation impacts environnementaux APESA, Montardon, France
-
Christine PEYRELASSE : Cheffe de projet biomasse et effluents APESA, Montardon, France
INTRODUCTION
Dans l’optique d’atteindre les objectifs nationaux de neutralité carbone en 2050, la méthanisation présente différents atouts. 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 (maîtrise des émissions de GES, économie circulaire, augmentation des revenus agricoles…), la filière de méthanisation a intérêt à valoriser les émissions d’un de ses coproduits : le CO2 issu du biogaz. Plusieurs perspectives de valorisation du CO2 existent notamment avec les usages agricoles ou la méthanation biologique.
Après un rappel des enjeux et de l’aperçu des émissions de GES en méthanisation, cet article traitera des principales voies de valorisation viables et des conditions d’applications (réglementaires, techniques, économiques…).
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MOTS-CLÉS
CO2 méthanation Méthanisation power to gas valorisation culture d’algues culture sous serre
KEYWORDS
CO2 | methanation | anaerobic digestion | power to gas | reuse | cultivation of algae | greenhouse culture
DOI (Digital Object Identifier)
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Récupération des émissions directes de CO2 (en méthanisation)
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2. Méthanisation et gaz à effet de serre
2.1 Principe de la méthanisation
La méthanisation est un procédé de digestion anaérobie utilisé pour convertir la matière organique en biogaz et digestat (figure 4). Elle est réalisée par un consortium de micro-organismes en condition anaérobie (– 300 à – 330 mV/ENH), à un pH proche de la neutralité. Différentes plages de température peuvent être appliquées, de 52 à 56 °C, en mode thermophile, de 35 à 40 °C en mode mésophile et de 10 à 20 °C en mode psychrophile.
Le biogaz est composé majoritairement de méthane (50 à 65 %) et de dioxyde de carbone (35 à 50 %) avec une faible proportion de composés minoritaires dont l’hydrogène sulfuré (H2S). Il peut être valorisé par des chaudières (production de chaleur, eau chaude, vapeur), par combustion en chaleur et électricité (cogénération), injecté dans le réseau de gaz naturel ou utilisé comme biocarburant après épuration et compression.
Le digestat est généralement valorisé par retour au sol soit par épandage direct soit après séparation de phases. La fraction liquide, concentrée en azote ammoniacal, est assimilable à un engrais tandis que la fraction solide, riche en matières organiques, est représentative d’un amendement organique.
Différentes étapes de transformation de la matière sont nécessaires pour produire le biogaz (figure 5).
L’hydrolyse de la matière est la première étape de la digestion anaérobie. Elle génère des monomères, à partir des glucides, lipides et protéines, qui sont par la suite dégradés (principalement en acides gras volatils dont l’acétate, alcools, hydrogène, dioxyde de carbone) au cours de l’acidogénèse. Les bactéries acétogènes utilisent ces sous-produits de dégradation pour générer de l’acétate, de l’hydrogène et du dioxyde de carbone. Le méthane est finalement généré par des archées méthanogènes acétotrophes et hydrogénotrophes.
Les sites de méthanisation qui valorisent le biogaz par injection sont équipés d’épurateur pour séparer le CO2 du méthane....
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Méthanisation et gaz à effet de serre
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - JOURNAL OFFICIEL - Loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte. - JORF n° 0189 du 18 août 2015, 17 août 2015.
-
(2) - GOUTY (F.) - « Fit-for-55 » : la Commission européenne renforce l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables. - Actu Environnement, juill. 2021.
-
(3) - CIUCCI (M.) - Énergies renouvelables. Fiches thématiques sur l’Union européenne. - s.l. : Parlement européen, oct. 2021.
-
(4) - ADEME - Facteur d’émission : « Biométhane – Injecté dans les réseaux – Mix moyen ». - V20.2 Base Carbone (2020).
-
(5) - MARSAC (S.) et al - ELBA – Un outil de référence pour l’évaluation de ressource en biomasse agricole en France. - Expertises, ADEME, p. 33 (2018).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Carbon Dioxide food and beverages grade, source, qualification, quality standards and verification. Rev 1 - Doc 70 / 17 - 2017
ANNEXES
Journal officiel
Loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte. JORF n° 0189 du 18 août 2015, 17 août 2015.
Loi n° 2020-105 du 10 février 2020 relative à la lutte contre le gaspillage et à l’économie circulaire. JORF du 11 février 2020.
Ordonnance n° 2020-920 du 29 juillet 2020 relative à la prévention et à la gestion des déchets. JORF n° 0186 du 30 juillet 2020.
Ministère de la Transition écologique
Label bas-carbone : récompenser les acteurs de la lutte contre le changement climatique. [En ligne] 16 juillet 2021. [Citation : 31 juillet 2021] https://www.ecologie.gouv.fr/label-bas-carbone
Journal officiel de l’Union européenne
Directive 2008/98/CE du Parlement européen et du Conseil du 19 novembre 2008 relative aux déchets et abrogeant certaines directives. JOUE du 22 novembre 2008.
Union européenne
Règlement (UE) n° 231/2012 de la Commission du 9 mars 2012 établissant les spécifications des additifs alimentaires énumérés aux annexes II et III du règlement (CE) n° 1333/2008 du Parlement européen et du Conseil. s.l. : Journal officiel de l’Union européenne, 22 mars 2012
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