Gaz

Les combustibles gazeux organiques sont des gaz obtenus à partir de matière première végétale. Nous pouvons par exemple citer :

Le Biométhane

La filière de production de biométhane est une filière d’économie circulaire, qui assure à la fois des fonctions de production d’énergie renouvelable, mais aussi de gestion des déchets (agricoles, ménagers, STEP…) et de production de digestat utilisé comme fertilisant.

"Mix Moyen"

L’Analyse de Cycle de Vie réalisée par QUANTIS et ENEA Consulting pour le compte de GRDF propose un aperçu de la filière biométhane et des facteurs d’émissions associés[143] .

La filière d’injection de biométhane est analysée au travers de l’étude de quatre filières de production de biométhane :

• Filière Ordures Ménagères (OM) – (sans tri à la source et avec tri à la source)

Dans cette étude, l’approche retenue pour certaines filières de production de biométhane intègre des émissions évitées par une extension des frontières. Son objectif : évaluer l’impact sur le climat lié au développement de la filière de méthanisation et injection, et ainsi quantifier la contribution de cette filière aux objectifs de réduction des émissions de GES. Un facteur d’émission global d’une valeur de 23,4 gCO2e / kWh PCI, a été obtenu, intégrant à la fois les émissions de GES liées à la production du biométhane, mais également les émissions GES évitées par la méthanisation au sein des secteurs agricoles et des déchets (par exemple, par la réduction des émissions liées au traitement des effluents d’élevages, ou par la réduction des émissions liée à l’utilisation du digestat à la place d’engrais industriels).

Pour des questions méthodologiques, cette approche n’est pas compatible avec la logique de construction des facteurs d’émissions de la Base Carbone® et ne peut être utilisée pour la réalisation d’un bilan d’émissions de GES. Ainsi, des travaux complémentaires ont été menés aboutissant à une mise à jour de l'Analyse de Cycle de Vie en 2020 [144] et à un facteur d’émissions de 44,1 gCO2e / kWh PCI. Cette dernière valeur traduit l’impact GES induit par la production d’un kWh de biométhane, contrairement à la valeur de 23,4 gCO2e / kWh PCI issue de la précédente étude, qui traduit l’impact global de la filière de méthanisation et injection, intégrant impacts induits et réductions d’émissions de GES apportés par cette filière.

Ce FE se base sur un mix de filières de production de biométhane, basé sur le mix représentatif 2018 : territoriale et agricole (71%), ISDND (10%), STEU (10%) et OM (9%)

Les principales étapes prises en compte sont : le prétraitement / tri des intrants, la méthanisation, le torchage et traitement de l'air, l'épuration et l'injection dans le réseau ; le périmètre étant détaillé pour chacune des filières.

Différentes technologies de méthanisation (digesteur en voie sèche, digesteur en voie humide et post digesteur), de traitement de l’air (bio-filtres, laveur physico-chimique), et d’épuration du biogaz en biométhane (épuration membranaire, lavage à l’eau, PSA, cryogénie) ont été considérées, en fonction des filières de production de biométhane décrites.

D’un point de vue méthodologique, la mise à jour réalisée dans l’étude 2020 apporte les modifications suivantes :

- Un changement de méthodologie pour la gestion de la multifonctionnalité pour les deux filières "Agricole et Territoriale" et "OMR". L’étude a ainsi consisté en la réalisation d’une ACV « par allocation » conforme aux règles de la Base Carbone®, plutôt qu’une approche dite « d’extension des frontières » et de substitution réalisée en 2017 pour l’évaluation de la filière. Les facteurs d’allocation utilisés sont basés sur une règle d’allocation économique. Les données utilisées dans ce cadre ont été collectées dans différentes études existantes, auprès d’experts de la filière ainsi que par le biais d’entretiens auprès d’un panel de producteurs de biométhane.

Pour les filières STEU et ISDND, le périmètre de l’étude ACV menée en 2017 se limitait déjà à la seule fonction de production du biométhane et n’intégrait pas de substitution. Il a donc été conservé ainsi que les valeurs des impacts induits obtenus (respectivement, 16,4 g CO2eq/kWh PCI et 17,2 g CO2eq/kWh PCI).

- La mise à jour des données d’émissions fugitives de méthane à l’étape de méthanisation. Cette mise à jour s’appuie sur une campagne de mesures menée en 2019-2020 par le CRIGEN pour le compte de GRDF. Elle est cohérente avec la mise en place de la démarche qualité Qualimétha® par les acteurs de la filière, qui prévoit notamment un contrôle de l’absence de fuites à la mise en service des installations de production de biométhane.

BioGNC – Biométhane comprimé pour véhicule routier – Mix Moyen

Le BioGNC est du Biométhane utilisé en tant que carburant. Il est délivré aux utilisateurs sous forme comprimée en station GNC, laquelle peut être raccordée aux réseaux de distribution ou aux réseaux de transports de gaz.

Le facteur d’émission calculé pour la distribution en station sous forme comprimé comptabilise :

-les émissions de gaz à effet de serre de la production amont et de combustion du gaz (en se basant sur le facteur d’émission du « biométhane – Mix moyen »)

-les émissions amont spécifiques qui interviennent en « Station » sous forme de consommation énergétiques pour la compression du GNC et sous forme d’émissions fugitive de méthane .

-La consommation électrique moyenne d’une station estimée à 0.267 kWh par kilogramme de GNC distribué en France.

La valeur des émissions fugitives est issue de l’étude « PumpTo-Wheels (PTW) methane emission from the heay-duty (HD) transportation sector » [146] consultable ici :

Ces valeurs ont été confortées par une campagne de mesure d’émissions fugitives réalisée entre 2017 et 2020 (Source : étude complémentaire commanditée par GRDF auprès du CRIGEN et de Bureau Veritas). Les mesures réalisées auprès de 4 stations, avant et après maintenance pour certaines, montrent des taux de fuites compris entre 0,0094% et 0,987% avec une moyenne de 0,0568%.

A titre indicatif, la mesure des émissions fugitives à fait l’objet d’une étude de sensibilité dont les résultats sont présentés ci-dessous :

Scenario de % d’émissions fugitives	A	B	C	D
Valeur testée (% d’émissions fugitives)	0.05%	Valeur retenue : 0.09%	0.18%	0.27%
Résultat : Impact sur le FE GNV - BIoGNV	-1g CO2eq/kWh PCI	-	+2g CO2eq/kWh PCI	+3g CO2eq/kWh PCI

Biométhane issu de la filière STEU

Le facteur d’émission calculé pour la filière STEU comptabilise les émissions de gaz à effet de serre liées à l’épuration et l’injection du bio-méthane, c’est-à-dire une fois le biogaz produit, soit après la méthanisation. Ce périmètre de comptabilisation est schématisé ci-dessous.

Le but premier d’une STEU est de traiter des eaux usées en vue de limiter l’impact des rejets; elles ne sont pas construites dans l’objectif de valoriser du biogaz. Ainsi, l’étape de traitement des eaux usées n’est pas attribuée à la production de biogaz, celui-ci étant considéré comme un déchet. Dans le futur, avec le développement de la filière biométhane, il est possible que de plus en plus de STEU mettent en place l’étape de méthanisation dans un objectif de production d’énergie. Dans ce cas, le biogaz produit par la STEU ne sera plus considéré comme un déchet et le périmètre de comptabilisation sera à revoir.

D’après les caractéristiques du biométhane et du biogaz brut, la production de 1 kWh de biométhane injecté dans les réseaux de gaz correspond à 0,149 Nm3 de biogaz brut valorisable, dans la filière STEU. Cette valeur tient compte de l’ensemble des pertes enregistrées sur le système de production et d’injection du biométhane.

Le mix de technologie considéré pour l’épuration du biogaz en biométhane est le suivant :

Ces valeurs sont issues d’une analyse fondée sur la capacité nominale des 25 premiers sites d’injection en France (ReX GRDF, 2016). Les technologies d’épuration par lavage aux amines et cryogénie n’ont pas été considérées.

In fine, on retiendra une valeur de 0,016 kgCO2eq/kWh PCI de biométhane issu de la filière STEU.

Le Biopropane « HVO »

Le biopropane HVO est un co-produit de la production de biocarburants issus du procédé HVO. Il est produit à partir d’huiles végétales, déchets et résidus (huiles de cuisson usagées, graisses animales, …) hydro-traités.

Le biopropane relève des conditions d’utilisation classiques équivalentes à celles du propane, indépendamment de son mode de distribution (réseau indépendant, citerne ou bouteille).

Les facteurs d’émissions du biopropane « HVO » ont été calculés par une analyse de cycle de vie réalisée en 2020 sur un périmètre allant de la culture des intrants agricoles (ou de la récupération de matières grasses usagées) jusqu’à la combustion du biopropane. Une allocation énergétique a été réalisée pour isoler les co-produits.

Huit facteurs d’émissions sont disponibles : des facteurs d’émissions par type d’intrants et un facteur d’émission correspondant au mix annuel 2020 d’intrants.

Les intrants du biopropane concernent les huiles et matières grasses nécessaires à la production de biodiesel et de biopropane lors du processus HVO. Ils peuvent être de deux catégories :

-Déchets et résidus d’origine organique issus de l’industrie ou de l’agriculture, dont notamment

oApprovisionnement du marché français du biopropane par la bioraffinerie de la Mède

Depuis le démarrage de la bioraffinerie de la Mède de Total en juillet 2019, elle est devenue le fournisseur majeur du biopropane distribué sur le marché français. Le biopropane distribué par Primagaz est entièrement produit sur le site de la bioraffinerie La Mède, localisée à Châteauneuf-les-Martigues (13220). Cette étude est donc basée sur des données spécifiques de Total La Mède, qui sont certifiées par le système de certification européen ISCC (International Sustainability & Carbon Certification). Ce système de certification a comme objectif de garantir la traçabilité et l’application des critères de soutenabilité (performance carbone, limitation du risque de déforestation, …) pour les chaînes de valeurs de production et d’utilisation de la biomasse. Cette certification ISCC implique des contrôles par des tiers indépendants à chaque étape de la chaîne de valeur (culture agricole, transport, production et distribution) garantissant la traçabilité et la transparence des approvisionnements.

Les facteurs d’émissions de la phase amont, exceptée la distribution, sont représentatifs du marché français. La distribution est basée sur les données spécifiques de Primagaz, que l’on peut également considérer comme représentatives du marché français.

Le procédé HVO nécessite un approvisionnement en hydrogène et les conditions de production de cet hydrogène ont un fort impact sur le facteur d’émission de cette phase du cycle de vie. La bioraffinerie de la Mède bénéficie de deux sources d’approvisionnements bas carbone de cet hydrogène (en interne et en externe), ce qui permet de réduire l’impact carbone de cette phase.

Le changement d’affectation des sols définit le changement d’un statut d’occupation des surfaces émergées. Il peut être direct (CASd) ou indirect (CASi). L’analyse suit les principes et règles de calcul de la directive européenne RED II qui définit les critères de durabilité des énergies renouvelables et notamment des bioénergies. Les huiles végétales sont particulièrement encadrées dans cette directive. Si la surface en culture était déjà en culture avant le 1er janvier 2008, on considère que le CAS direct est nul. En ce qui concerne le CAS indirect il est beaucoup plus compliqué à estimer de manière quantitative et la directive européenne RED II a fait le choix de préférer à ce calcul un principe de plafonnement des bioénergies issues des cultures alimentaires humaines et animales à 7%, associé à une décroissance rapide (objectif 0% en 2030) des cultures à fort risque de déforestation (l’huile de palme étant à ce jour la seule culture identifiée à haut risque).

Pour mémoire, des facteurs d’émission « estimatifs et provisoires », considérés comme ayant un fort facteur d’incertitude, sont disponibles en annexe de la Directive avec une valeur de 55gCO2e/GJ pour les cultures oléagineuses de manière générale. A titre d’exemple, si ces facteurs étaient rajoutés (ce qui n’est pas recommandé dans le calcul RED II), le facteur d’émission du biopropane à base d’huile de palme serait de 74,5 kgCO2eq/GJ, et celui à base d’huile de colza de 94,5 kgCO2eq/GJ.

	CO2f	CH4f	CH4b	N2O	Autre gaz	TOTAL
Biopropane, à base d’huile de palme (avec capture de méthane)	14,031	0,548	0,013	4,734	0,207	19,5
Biopropane, à base d’huile de palme (sans capture de méthane)	11,989	0,465	6,619	4,006	0,175	23,3
Biopropane, à base d’huile de colza	21,098	0,918	0,024	17,008	0,459	39,5
Biopropane, à base d'huile de tournesol						26,8
Biopropane, à base d’huiles de cuisson	4,393	0,149	0,001	0,028	0,038	4,6
Biopropane, à base de graisses animales	13,456	0,491	0,003	0,063	0,123	14,1
Biopropane, à base de distillat d’acides gras d’huile de palme comme résidu	3,782	0,113	0,001	0,027	0,028	4,0

Le facteur d’émission « Biopropane, mix moyen 2020 » a été calculé à partir du mix d’intrants utilisés en 2020 à la bioraffinerie de la Mède, pour produire le biopropane distribué sur le marché français.

Année	Huile de palme	Huile de colza	Huile de tournesol	Distillat d’acides gras d’huile de palme (PFAD)	Huile de cuisson (UCO)	Graisses animales	Acides gras de Tall Oil (TOFA)
2020	65%	10%	3%	9%	8%	3%	2%

Ce facteur d’émission annuel a vocation à être actualisé sur une base régulière en fonction de l’évolution du mix d’intrants de la bioraffinerie de la Mède.

[141] Etude Primagaz, étude GreenFlex / « Proposition de facteurs d’émissions de GES associés au biopropane issu d’huiles végétales hydro-traitées (HVO) à la Base Carbone® de l’ADEME » Sept 2017 actualisé en 2021

[143] Vargas, M. ; Maurice, E. ; Graveaud, F. ; Faure, M. (2017) « Evaluation des impacts GES de l’injection du biométhane dans le réseau de gaz naturel - rapport intermédiaire du 16 mai 2017

[144] Vargas, M. ; Maurice, E. ; Le Gars, L. ; Laffargue, T. « Evaluation des impacts GES de l’injection du biométhane dans le réseau de gaz naturel en appliquant une approche d'allocation (2020).

Gaz

Description

Le Biométhane

"Mix Moyen"

BioGNC – Biométhane comprimé pour véhicule routier – Mix Moyen

Biométhane issu de la filière STEU

Le Biopropane « HVO »