Introduction
Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.
Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).
Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (typiquement 50 à 70%) et de dioxyde de carbone, avec des quantités variables de vapeur d'eau, et de sulfure d'hydrogène (H2S). On peut trouver d'autres composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges.
L'énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est ainsi la forme renouvelable de l'énergie fossile très courante qu'est le gaz naturel qui lui contient essentiellement du méthane mais aussi du butane, du propane et d'autres éléments. On peut aussi utiliser le terme biométhane.
On distingue trois plages de production de biogaz en fonction de la température.
- 15-25 °C : psychrophile
- 25-45 °C : mésophile
- 45-65 °C : thermophile
Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à 38 °C) dans les zones tempérées.
La récupération du biogaz produit par les décharges est d'autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) produit par sa combustion.
Sources de biogaz
Le biogaz est le résultat de la méthanisation ou digestion anaérobie de déchets fermentescibles. Les sources les plus courantes de biogaz proviennent des stockages de matière organique volontaires ou involontaires :
- Les décharges : leur teneur en biogaz est plus ou moins élevée en fonction de l'étanchéité du mode d'exploitation. En France, la récupération du biogaz de décharge est obligatoire depuis des années. Sa valorisation énergétique devrait être une obligation. La simple destruction en torchère n'est qu'un pis-aller. C'est ainsi plusieurs milliers de m³/h de méthane qui pourraient être récupérés et utilisés sur les grandes décharges (1 m³ méthane = 1 litre d'essence !)
- La collecte sélective des déchets putrescibles permet une méthanisation plus rapide qu'en décharge en utilisant des bioréacteurs spécifiques (digesteurs).
- Les boues des stations d'épuration : la méthanisation permet d'éliminer les composés organiques et permet à la station d'être plus ou moins autonome en énergie.
- Les effluents d'élevages : la réglementation rend obligatoire les équipements de stockage des effluents (lisier, fumier) pour une capacité supérieure à 4 mois. Ce temps de stockage peut être mis à profit pour la méthanisation des effluents. Il s'agit des déjections animales mais aussi des autres déchets agricoles: résidus de culture et d'ensilage, effluents de laiteries, retraits des marchés, gazons etc.
- Les effluents des industries agroalimentaires peuvent aussi être méthanisés. Le but est principalement d'éviter le rejet de matières organiques trop riches, et peut s'accompagner d'une valorisation énergétique.
- le fond des lacs et marais : le biogaz y est produit naturellement par les sédiments organiques qui s'y accumulent. L'utilisation du biogaz du lac Kivu a été entrepris il y a plus de 40 ans et maintenant développé à grande échelle.