Méthanisation

La méthanisation est une technologie basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène (en milieu anaérobie). Cette dégradation aboutit à la production :

‒d’un produit humide, riche en matière organique partiellement stabilisée, appelé digestat. Celui-ci peut être utilisable brut ou après traitement (déshydratation et compostage, hygiénisation) comme compost ;

‒du biogaz, mélange gazeux saturé en eau à la sortie du digesteur et composé d’un mélange de méthane et de gaz carbonique ainsi que de quelques traces d’autres gaz (NH3, N2, H2S). Le biogaz, en raison de son pouvoir calorifique, peut être utilisé de différentes façons : combustion pour la production d’électricité et de chaleur, production d’un carburant, ou injection dans le réseau de gaz naturel après épuration

Toutes les matières organiques sont susceptibles d’être ainsi décomposées (excepté des composés très stables comme la lignine) et de produire du biogaz, avec un potentiel méthanogène toutefois très variable. La méthanisation convient particulièrement aux substrats riches en eau, contenant de la matière organique facilement dégradable, et facilement pompables pour permettre un fonctionnement en continu.

Description du facteur d’émissions

Composition et représentativité du gisement de déchets

Les travaux exploités pour établir le facteur d’émission proposé dans la Base Carbone® ont porté sur l’étude de déchets organiques de cuisine et de table des ménages. Ce FE peut également être utilisé comme approximation pour des déchets organiques issus des activités économiques de restauration.

Cette extrapolation n’est en revanche pas conseillée pour d’autres déchets organiques des activités économiques présentant des caractéristiques très différentes de celles des déchets de cuisine et de table (ex : composition, pouvoir méthanogène).

Périmètre

Pour le calcul des émissions générées, le périmètre pris en compte correspond :

‒A la collecte des déchets de cuisine et de table entrants dans l’unité de méthanisation

‒Aux besoins énergétiques (électricité, gaz naturel) nécessaires au fonctionnement de l’installation et aux émissions directes de CH4 et/ou N2O émises lors des phases de stockage, de digestion et d’épuration du biogaz (cas de l’injection)

‒Aux émissions directes de CH4 et/ou N2O lors de la phase de stockage des digestats

‒Au transport et à l’épandage des digestats (matériel et son fonctionnement)

Les émissions directes de N2O générées lors de l’application au sol des digestats sont comptabilisées dans le périmètre des émissions évitées, ceci étant dicté par les résultats disponibles dans l’étude à l’origine des données utilisées.

Pour le calcul des émissions évitées, les postes suivants sont pris en compte :

‒Les émissions directes de N2O générées lors de l’application au sol des digestats

‒Evitement de la production d’électricité et de chaleur (quand le biogaz est valorisé par cogénération)

‒Evitement de la production et de la combustion de gaz naturel (cas des installations réinjectant le biométhane dans le réseau de gaz naturel)

Origine des données utilisées

Différentes sources bibliographiques portant sur la méthanisation de déchets organiques sont à ce jour disponibles. Leur analyse a montré que les méthodes et valeurs obtenues divergent significativement, notamment en lien avec :

‒Le taux de fuite de biogaz au niveau du digesteur. Il s’agit d’un paramètre important qui peut notamment refléter la qualité de la maintenance et de l’entretien d’une installation, de son fonctionnement en conditions réelles dans le temps ;

‒Le mode de valorisation des digestats. Certains travaux prennent en compte un épandage direct, d’autres une valorisation avec compostage de la phase solide des digestats (émissions de CH4 et de N2O lors de la phase de compostage).

Revue bibliographique : émissions directes de CH4 et de N2O lors du processus de méthanisation

Pour la Base Carbone®, le GT Déchets a fait le choix de retenir les données issues de l’étude ACV réalisée pour le compte de l’ADEME par EVEA/S3D867. Dans cette étude, les auteurs ont considéré que les déchets organiques de cuisine et de table des ménages ont un potentiel méthanogène de 63 Nm3 CH4 par tonne de matière brute.

Représentativité

Représentativité technique

L’étude à l’origine des données exploitées pour la Base Carbone® a porté sur des installations de méthanisation répondant à trois types de configurations dont les résultats ont été moyennées (moyenne arithmétique) pour obtenir les facteurs d’émissions induites et d’émissions évitées :

oUne méthanisation à la ferme, avec valorisation du biogaz in situ par cogénération (production de chaleur et d’électricité)

oUne méthanisation à la ferme, avec purification du biogaz et injection du méthane dans le réseau de gaz naturel

oUne méthanisation centralisée, avec purification du biogaz et injection du méthane dans le réseau de gaz naturel

Concernant le digestat, il est considéré une séparation de celui-ci en une phase solide et une phase liquide, puis un épandage direct de ces deux phases (pas de compostage).

Les déchets de cuisines et de table pris en compte correspondent à des déchets triés à la source et non à des DCT issus des ménages après un tri mécano-biologique.

Point d’attention sur les taux de fuites

Des « fuites » de méthane peuvent survenir en cours de digestion et également lors de l’épuration du biogaz en cas d’injection ultérieure sur le réseau.

Ces taux de « fuites » sont des paramètres très sensibles. La prise en compte d’autres valeurs, à la hausse ou à la baisse, conduirait à modifier notablement la valeur du facteur d’émission. Ces taux varient d’une installation de méthanisation à une autre en fonction des modalités de conduite de l’installation, de la qualité de sa maintenance, etc.

Dans la Base Carbone®, les FE retenus considèrent un taux de « fuites » de 5% lors de la phase de digestion et de 2% lors de la phase d’épuration du biogaz, ces taux étant basés sur des données issues de la littérature technique et donc fonction de l’état actuel des connaissances.

Représentativité temporelle

Les données collectées et exploitées sont les plus récentes possibles à ce jour.

Représentativité géographique

Les données collectées et exploitées sont représentatives du contexte français, lorsque cela était possible.

[867] : ADEME, EVEA Évaluation et Accompagnement, S3D Ingénierie, Mélissa CORNELUS, Audrey ROUSSEAU EL HABTI, Impacts environnementaux de filières de traitement biologique des déchets alimentaires : compostages et méthanisations, 117 pages. 2019