Biogaz
Le biogaz, qui s’obtient à partir de la méthanisation de la biomasse, est utilisé dans le monde entier dans diverses applications entrant dans le cadre de l’approvisionnement énergétique : via un processus de combustion dans les centrales de cogénération produisant de l’électricité par l’utilisation de la chaleur (production combinée électricité/chaleur), sous forme de biométhane approvisionnant le réseau de gaz, après avoir traité le biogaz, sous forme de carburant pour les véhicules roulant au gaz ou encore directement pour cuisiner.
L’industrie allemande du biogaz joue un rôle précurseur dans les secteurs de la production et de la valorisation du biogaz. L’Allemagne s’affiche aussi bien comme leader du marché et de la technologie, plus particulièrement dans le domaine de la gazéification à base de déchets organiques et de matières premières renouvelables. Les entreprises allemandes de l’industrie du biogaz couvrent l’ensemble de la chaîne de création de valeur de la technique de biogaz, de la planification à la mise en service, et aussi jusqu’à la maintenance d’installations biogaz, en passant par leur financement. Elles disposent d’une expertise, acquise au cours de nombreuses années, dans le domaine de la biologie de processus et des prestations de service de laboratoire correspondantes. Les produits proposés sont des produits parfaitement au point dans les domaines des centrales de cogénération, des installations de stockage et de réserve, ainsi qu’en matière de technique d’analyse du biogaz.
BioConstruct GmbH
Cette installation de méthanisation à Linne, en Allemagne, fonctionnera à 90 % avec du lisier. Après la fermentation, les résidus de fermentation seront utilisés dans les champs, comme engrais de haute qualité.
Technologies et applications
Le biogaz est produit à partir de ressources variées : éléments organiques provenant de déchets (gaz de décharge), eaux usées communales (gaz d’égout), déchets organiques industriels, déchets ménagers et issus de la branche commerciale, mais également résidus et plantes énergétiques provenant de l’agriculture. Le biogaz résulte du processus de fermentation de substances organiques en l’absence d’air ou d’oxygène, à laquelle sont associées diverses bactéries anaérobies, dont la composition dépend des matières premières organiques et des conditions propres au processus (températures et pH). La productivité d’une installation de méthanisation dépend indiscutablement des processus microbiologiques intervenant pendant la fermentation.
Les installations de méthanisation agricoles utilisent généralement du lisier comme matériau de base. Pour un meilleur rendement du gaz produit, des matières premières renouvelables sont ajoutées (par ex., maïs, plantes céréalières entières et plantes énergétiques variées telles que le tournesol, le sorgho du Soudan, la betterave sucrière, le radis oléifère, le sorgho sucré, etc.). De leur côté, les installations commerciales travaillent également sur la base d’eaux usées (stations d’épuration), mais aussi de déchets provenant de la production vivrière, restes de repas, séparateurs à graisses et déchets d’abattage. Le biogaz obtenu est un mélange se composant entre 50 % et 75 % de méthane, entre 25 % et 45 % de dioxyde de carbone, ainsi que de faibles proportions d’eau (de 2 % à 7 %) et de gaz à l’état de traces, tels que le sulfure d’hydrogène, l’oxygène, l’azote, l’ammoniaque et l’hydrogène. Parallèlement au biogaz, il existe un résidu de fermentation formé à partir d’un mélange à base d’eau, de composants minéraux et d’une substance organique non éliminée. Ce résidu peut être utilisé, pour fermer le cycle nutritif, dans le cadre de la culture énergétique en tant qu’un engrais d’excellente qualité ou encore, être vendu comme substitut à l’engrais minéral.
- Utilisation de méthanisation pour produire de l’électricité et de la chaleur.
L’utilisation stable du biogaz dans les centrales de cogénération pour produire de l’électricité et de la chaleur permet d’obtenir des rendements extrêmement élevés. L’électricité produite peut être injectée dans le réseau public ou servir à approvisionner les zones industrielles et commerciales ou encore les régions rurales éloignées du réseau. L’exploitation conjointe de la chaleur résiduelle offre par ailleurs la possibilité de produire davantage d’électricité par l’intermédiaire de groupes électrogènes, mais peut aussi entrer dans le cadre du chauffage, du séchage ou de l’exploitation de groupes frigorifiques. Afin d’obtenir de meilleurs rendements électriques que dans une centrale de cogénération, les chercheurs réalisent actuellement des essais pour utiliser le biogaz dans une pile à combustible, permettant de transformer directement l’énergie chimique du biogaz traité, en courant électrique. La pile à combustible reste certes onéreuse de nos jours, mais elle opère silencieusement et peut atteindre des rendements électriques allant jusqu’à 50 %.
Schmack Biogas GmbH
Centrale de traitement de biogaz à Schwandorf, Allemagne
Si le lieu d’exploitation ne comprend pas de puits thermiques, il peut être particulièrement conseillé d’injecter le biogaz dans le réseau de gaz naturel, après l’avoir préalablement traité pour le transformer dans la même qualité que le gaz naturel (biométhane, taux de méthane jusqu’à 98 %). Le biogaz peut, de cette manière, être utilisé là où les besoins en chaleur sont importants et permettre d’obtenir, par le biais d’une production d’électricité conjointe (cogénération), des rendements optimaux. La dissociation de la production et de l’utilisation permet généralement d’utiliser également le biogaz comme carburant pour les véhicules roulant au gaz naturel. Dans les pays en voie de développement et les pays émergents, le biogaz obtenu dans des installations de méthanisation rudimentaires, en tant qu’alternative économique à l’électricité, au gaz naturel ou au bois, est principalement utilisé pour la cuisine.
