La nouvelle voie pour démocratiser la méthanisation à la ferme

Près de 72% des Français pensent que les agriculteurs peuvent notamment agir dans la transition écologique grâce à la méthanisation⁽¹⁾. Alors les agriculteurs et éleveurs français et européens peuvent-ils tous se mettre à produire du biogaz à l’heure actuelle ? Quelles sont les perspectives techniques et économiques pour que la méthanisation se diffuse dans les territoires ?

Histoire récente d’une méthanisation incomplète 

La découverte du principe de méthanisation n’est pas récente. On la doit au physicien italien Alessandro Volta, qui observait, dès 1776, un gaz inflammable issu de zones marécageuses. C'est l’histoire contemporaine de la méthanisation qui doit attirer notre attention. La valorisation des gaz renouvelables issus de méthanisation se faisait jusqu’à présent principalement de deux manières intéressantes mais imparfaites. 

Le premier modèle appelé cogénération, apparu dans les années 2000, consiste à fabriquer de l’électricité et de la chaleur par la combustion du biogaz. Elle porte souvent mal son nom car la chaleur produite est généralement peu utilisée, voire pas du tout dans certaines exploitations, faute de besoins suffisants de chaleur à proximité. De ce fait, le rendement énergétique du système est faible (60% de perte). Par ailleurs, l’entretien régulier des moteurs prend beaucoup de temps aux éleveurs et agriculteurs, ce qui a pu décourager certains de commencer ou même continuer la méthanisation. 

La deuxième voie de valorisation est apparue en 2015 à travers l’injection du biométhane dans les réseaux gaziers. Elle est coûteuse pour deux raisons principales. D’une part, elle nécessite un investissement important dans une unité d’épuration, car seul le biométhane peut être injecté et valorisé dans les réseaux. Le bioCO₂, quant à lui, est généralement rejeté dans l’atmosphère, faute de valorisation. D’autre part, le site de production doit se trouver à proximité du réseau de gaz, car le raccordement à celui-ci représente un coût également très élevé (plus de 100 000 € le km de raccordement supporté par les agriculteurs et le gestionnaire de réseau avec le soutien de l'État). Or, la grande majorité des exploitations agricoles se trouvent sur des communes rurales dépourvues de réseau de gaz⁽²⁾. Ainsi, l’injection peut être rentable mais seulement pour les installations très bien situées géographiquement et produisant d’importantes quantités de biogaz, privant ainsi de ce modèle les agriculteurs en possession d’une quantité de biomasse limitée. 

La découverte d’une nouvelle technologie : la liquéfaction du biogaz

Pour impliquer l’ensemble des agriculteurs et éleveurs dans la production de biogaz, il faut que la méthanisation se dote d’une nouvelle solution technologique et d’un nouveau modèle économique : en bref, d’une nouvelle filière. Une troisième solution est en train de voir le jour, grâce à la liquéfaction du biogaz qui permet de transporter de l’énergie densifiée. 

C’est l’esprit de la tournée du laitier qui va reprendre dans les fermes, mais sous la forme de la tournée du biogaz. Des camions parcourent plusieurs fermes mises en réseau pour collecter leur biogaz liquéfié sur place afin de le transporter vers un hub central où la séparation du bioCO₂ et du biométhane est mutualisée. Cette première mondiale sera réalisée par l’entreprise SUBLIME Energie dont le pilote à la ferme sera mis en service cette année dans les Côtes-d’Armor⁽³⁾. 

Concrètement, il y aura deux types d'endroits sur lesquels se trouveront des installations. D’abord sur ferme, ou l’on retrouvera une brique pour réaliser le pré-traitement et une brique pour la liquéfaction. Puis, sur hub, sur lequel il y aura deux colonnes de distillations et deux cuves.

Si la liquéfaction n’avait pas été réalisée plus tôt, c’est en raison d’une barrière technique. En effet, si on savait jusqu’ici liquéfier le biométhane d’une part et le bioCO₂ de l’autre, il était impossible de faire les deux en même temps pour des raisons thermodynamiques : le bioCO₂ cristallise lorsque le biométhane devient liquide. C’est dans les laboratoires de l’École des Mines de Paris - PSL qu’a été réalisée la toute première liquéfaction de l’ensemble du biogaz grâce à la dissolution de celui-ci dans un agent de portage qui fait l’objet d’un brevet. 

Cette technologie s’adresse en priorité à des agriculteurs-méthaniseurs éloignés des réseaux et/ou au plus faible débit de biogaz produit. Le profil-type d’une ferme qui participe à ce type de projet est un élevage bovin d’une centaine de vaches (pour une centaine d'hectares de surface agricole utile) mais il s’applique également à d’autres types d’élevages et d’exploitations agricoles aux profils et tailles variés.

Le marché du bioGNL et du bioCO₂

SUBLIME Energie convertira son biométhane en bioGNL pour profiter du fait qu’il se trouve déjà à l’état liquide à la sortie du processus technologique, et parce que cela répond au besoin du marché. 

En effet, les transports terrestres, et maritimes ainsi que les engins agricoles s’intéressent au bioGNL pour ses vertus écologiques (- 85% d’émissions de GES par rapport au diesel) et parce qu’il offre une autonomie supérieure à l’électrique et des coûts plus intéressants que l’hydrogène vert. 

Dans un premier temps, c’est le marché des transports terrestres qui est le plus concerné puisque de nombreux camions (1,3 million en circulation en Europe) sont déjà dotés de moteurs GNV (sous sa forme comprimée, le GNC et sous sa forme liquéfiée qui nous intéresse ici, le GNL). Le marché continue son expansion en France et en Europe tout en cherchant activement, comme tous les autres carburants, à se défossiliser rapidement⁽⁴⁾. Cet intérêt pour le bioGNV est également présent chez les collectivités locales pour les bus/bennes à ordures (10% roulent déjà au GNV) et les autocars. 

Dans un second temps, d’autres marchés s'ouvrent pour le bioGNL qui sont ceux du maritime et des engins agricoles. Ces deux secteurs sont très difficiles à électrifier, le rétrofit bioGNV pourrait donc être très profitable puisqu’il s’agit de moteurs à explosion.

La conversion au bioGNL permettra de prolonger la durée de vie des bateaux et sera moins coûteuse pour les compagnies que de faire de nouvelles constructions. D’autant plus que la filière note une augmentation massive des navires au GNL de 300% depuis deux ans. Pourront ainsi être intéressés les grands bâtiments qui font du fret, mais également les navires de pêche côtière et de transport de personnes vers les îles. Côté agricole, la logique de l’économie circulaire est accomplie si les tracteurs roulent avec de l’énergie issue de  déchets provenant de la même exploitation. 

Enfin, concernant le bioCO₂, coproduit de la phase de méthanisation, il est associé au bioCH₄ dans le processus industriel de fabrication de e-fuel recherché pour remplacer le kérosène fossile dans l’aviation. Il y a également des besoins croissants en CO₂ à défossiliser pour les serristes (aide à la croissance des plants de tomates par exemple), la chimie, l’agroalimentaire, la restauration (sous forme de glace sèche). 

Une nouvelle économie circulaire aux multiples impacts positifs sur le plan écologique et social 

Au-delà de l’aspect technique et économique, il faut souligner l’ensemble des avantages qui plaident en faveur du développement de la petite méthanisation. L'utilisation du gaz de fumier comme source d'énergie a connu deux périodes charnières : une première dans les années 1940, lorsque les fermes ont commencé à l'adopter en raison de difficultés d'approvisionnement énergétique, et une seconde dans les années 1970, marquée par la reconstruction de digesteurs en contexte de chocs pétroliers⁽⁵⁾.

Ce sont toujours les baisses du prix du pétrole et du gaz qui ont freiné le développement de la filière. Nous sommes désormais dans une nouvelle crise énergétique puisqu’il nous faut à la fois défossiliser et sécuriser l’approvisionnement en énergie. La méthanisation à la ferme répond à ces deux défis à la fois. Elle produit de l’énergie renouvelable, bas carbone à partir de matières disponibles localement. 

Les projets seront d'autant plus facilement acceptables socialement qu'ils permettent de ne plus transporter de déchets mais seulement de l'énergie...

La méthanisation à la ferme permet également de produire du digestat, un ensemble constitué des résidus, ou déchets « digérés », une fois la matière organique méthanisée. Le digestat possède une grande valeur fertilisante qui permet de remplacer les engrais fossiles, approfondissant l’intérêt de la filière dans une démarche de défossilisation et de souveraineté. En effet, l’azote est mieux absorbé par les plantes⁽⁶⁾ que celui contenu dans le lisier et le fumier, ce qui permet d’améliorer le rendement des cultures et de reprendre en main la gestion de la qualité de l’eau, notamment dans les territoires où l'élevage est régulièrement pointé du doigt. 

Les impacts positifs environnementaux de cette technologie, et de la nouvelle filière de valorisation du biogaz qu'elle ouvre, ne doivent pas faire oublier l’impact social au service des territoires et des parties prenantes qui les composent et notamment des agriculteurs. D’abord, c’est une opportunité pour ces derniers de générer un complément de revenu stable et d’assurer la pérennité de leur exploitation. C’est un argument d’autant plus important pour convaincre les plus jeunes générations agricoles de maintenir, voire de développer leurs activités d’élevages en valorisant des effluents qu’ils sont désormais obligés de couvrir tout en contribuant à la nouvelle économie circulaire et locale que cherchent à mettre en œuvre leurs territoires dans les prochaines années. Les projets portés par cette technologie seront d'autant plus facilement acceptables socialement qu'ils permettent de ne plus transporter de déchets mais seulement de l'énergie en réduisant par conséquent le facteur transport. Aussi, les produits seront commercialisés localement.

Enfin, les projets portés par SUBLIME Energie créeront des emplois locaux et non délocalisables qui auront en charge l’ensemble de la partie valorisation du gaz afin que le métier agricole ne s’éloigne pas de sa fonction principale et essentielle de nourrir la population. En effet, il y a chez SUBLIME Energie l’ambition de ne pas mettre en concurrence les enjeux de sécurité alimentaire et de souveraineté énergétique en travaillant avec des agriculteurs et éleveurs sur un modèle de production de biogaz qui valorise principalement des effluents d’élevages (ceux-ci bénéficient de bonus grâce aux émissions de GES évitées par leur captation) complétés par des cultures intermédiaires à vocation énergétique et des biodéchets le tout en évitant au maximum d’incorporer des cultures principales. 

Si la méthanisation n’est pas encore accessible à la totalité des agriculteurs et des éleveurs aujourd’hui elle pourrait très prochainement en intéresser de nombreux nouveaux, notamment grâce aux nouvelles technologies de biogaz porté comme celle de liquéfaction du biogaz développée par SUBLIME Energie. 

C’est une future contribution, non négligeable, à l’effort de souveraineté et de défossilisation énergétique du pays puisque le potentiel de biométhane, issu de la biomasse agricole, qui ne peut être injecté dans les réseaux est estimé à 26 TWh en 2050, soit environ 20% du potentiel global de production de biométhane à cet horizon. Un potentiel que l’on ne peut pas laisser de côté.