TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Energie – environnement

42. Accélération de la dégradation des déchets fermentescibles et valorisation énergétique

Description

Les traitements biologiques ont pour objectif de transformer les matières fermentescibles contenues dans les déchets. La fraction solide issue du traitement peut ensuite être valorisée sous forme d'amendement de culture, sous réserve de la conformité du produit à la réglementation (teneurs maximales en polluants, exigences sanitaires ...). Ces traitements s'appliquent aux déchets verts, aux déchets des industries agroalimentaires, aux boues de stations d'épuration ... ainsi qu'aux déchets ménagers, dès lors que ceux-ci contiennent une fraction organique suffisante.

On distingue deux types de traitement biologique : le compostage (traitement en présence d'oxygène) et la méthanisation (traitement en l'absence d'oxygène). Cette dernière permet la production d'une fraction gazeuse à teneur élevée en méthane, le biogaz, valorisable comme combustible après épuration. La fraction solide résiduelle, appelée digestat, peut être utilisée en agriculture, éventuellement après une étape supplémentaire de compostage.

Les procédés de méthanisation, utilisés de longue date pour traiter les boues de stations d'épuration, sont aujourd'hui maîtrisés, mais restent relativement complexes, en raison de la multiplicité des opérations successives : tri préliminaire des déchets, pré fermentation, valorisation du biogaz (dans des chaudières spécifiques ou des moteurs thermiques résistant à la corrosion), stabilisation du compost ... De plus, l'étape de méthanisation proprement dite dépend de nombreux paramètres.

L'amélioration de ces procédés passe par l'augmentation du taux de « conversion » des matières fermentescibles et l'accélération de la méthanisation. Un des objectifs est de mieux maîtriser la production de biogaz, dont la valorisation énergétique, sous forme de chaleur mais aussi d'électricité éventuellement livrée au réseau, peut conditionner la rentabilité économique de l'installation.

Enjeux, Impact

La méthanisation, qui permet d'allier valorisation énergétique et agronomique, est bien adaptée aux déchets organiques, ou, plus généralement, à la fraction organique des déchets. Elle respecte les principes de la loi du 13 juillet 1992 sur les déchets, participe au bilan énergétique national grâce à la production de biogaz et permet une réduction du volume des boues de stations d'épuration. Toutefois, dans la majorité des cas, elle est assez mal adaptée aux déchets ménagers, à moins d'envisager un tri préliminaire, ou de procéder à un traitement conjoint déchets ménagers-déchets organiques.

Marché

Alors que le compostage s'est développé en France durant les années 90 (233 plates-formes de compostage des déchets verts recensées en 2002), la méthanisation appliquée aux déchets ménagers et assimilés reste très marginale, avec seulement deux unités en activité (contre une soixantaine en Europe en 2001). Les multiples difficultés rencontrées par un des premiers projets français de ce type en sont la raison principale. La méthanisation est plus répandue dans l'industrie, l'agriculture, les stations d'épuration où elle concernerait environ 250 sites en France.

Acteurs

Disciplines scientifiques : biochimie, biologie des organismes, énergétique, génie des procédés.

Compétences technologiques : chimie organique, biotechnologies, procédés techniques, environnement - pollution, procédés thermiques.

Liens avec (technologies) : biotechnologies industrielles.

Principaux acteurs français

Centres de compétences : Inra

Industriels : Arm, Fama, Proserpol, Suez, Valorga, Veolia, Vinci Environnement, Vor Environnement ... ; Club biogaz (www.biogaz.atee.fr)

Exemples d'acteurs dans le monde : Ows (Belgique), Linde (Allemagne), Schmack Biogas (Allemagne) ...

Commentaires

La pertinence thermodynamique du « recyclage court » des déchets organiques grâce à la méthanisation doit être affirmée. Au-delà de nombreuses activités de R&D et de mise en œuvre de pilotes, l'industrialisation est aujourd'hui la difficulté principale à résoudre : quelles tailles de méthaniseurs par rapport à quels marchés ? Comment maîtriser et réguler les réactions de méthanisation, constamment menacées par les variations de nombreux paramètres (composition des déchets entrants, conditions climatiques, etc.) ?

De nouvelles solutions techniques émergent, qui répondent aux besoins de nouveaux marchés. On observera certainement, au cours des prochaines années, un développement régulier de la méthanisation des déchets fermentescibles, en particulier couplée à une valorisation énergétique généralement combinée (chaleur et électricité).

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006