L'Ile-de-France est riche en biogaz

Si le biogaz est majoritairement produit de façon naturelle par décomposition en absence d'oxygène de la matière organique (par exemple biogaz produit par les marais), une partie non négligeable de sa production résulte de la dégradation peu ou mal contrôlée des déchets produits par les activités humaines (décharges, boues de stations d'épuration, fosses à lisier, ...).

Non récupéré et re-largué dans l'atmosphère, il constitue un gaz très nocif pour l'effet de serre (21 fois plus nocif que le CO2). La transformation en CO2 du biogaz par combustion en torchère avant re-largage dans l'atmosphère constitue un moindre mal, c'est d'ailleurs une obligation pour les décharges (centre d'enfouissement technique) soumises à la législation des installations classées par arrêté du 9 septembre 1997.

La valorisation énergétique du biogaz constitue donc un enjeu important en terme de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Le biogaz : une énergie de la biomasse

La matière organique issue des organismes vivants ou " biomasse " (végétaux notamment) peut être source d'énergie renouvelable.

Issu de dégradation en absence d'oxygène de la matière organique (ou appelée aussi fermentation méthanique) contenue dans les déchets, le biogaz est produit selon trois filières principales :

• le stockage des déchets en décharge,
• le traitement des déchets en digesteurs, usuellement appelée "méthanisation"
• le traitement des effluents d’assainissement ou industriels en stations d’épuration "anaérobie",

Le biogaz est un gaz composé principalement de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂).)

L'essentiel de la production mondiale de biogaz s'effectue de façon naturelle, c'est-à-dire non contrôlée, ni récupérée par l'homme. Un bel exemple de production naturelle de biogaz est le gaz de marais qui s'échappe régulièrement sous forme de bulles qui viennent crever à la surface de l'eau.

L'odeur d'oeuf pourri caractéristique émise par le biogaz est due à la présence, en quantité infime, de sulfure d'hydrogène (H₂S).

Les gisements de déchets, sources de biogaz valorisable .

Parmi les déchets organiques générés par les activités humaines, sont aptes à la fermentation anaérobie :

• la fraction organique (" fermentescible ") des déchets ménagers, déchets industriels banals (D.I.B) et commerciaux, papier, cartons, déchets de cuisine, déchets verts et organiques divers.
• les eaux usées et les déchets des industries agro-alimentaires, chimiques et papetières,
• les boues de stations d'épuration,
• les effluents d'élevage et sous-produits agricoles,

Pourquoi s'intéresser au biogaz ?

• Le biogaz est une énergie renouvelable dont l'utilisation contribue à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le biogaz est convertible en toutes les formes d'énergie utiles (chaleur, électricité, carburant)
• Le biogaz est une énergie locale qui peut participer à la production décentralisée d'énergie et notamment à la production d'électricité et contribuer à l'objectif pour la France de produire 21 % de son électricité conformément à la directive européenne du 27 septembre 2001 relative à la production d'électricité à partir d'énergies renouvelables.
• L'Ile-de-France présente un potentiel important de développement de la production et de la valorisation du biogaz (importance des Centres d'enfouissement technique, potentiel de biomasse méthanisable important notamment à partir de la fraction fermentescible des déchets ménagers..)
• Le traitement par méthanisation (par fermentation contrôlée) des déchets présente les avantages de réduire les nuisances olfactives, nécessite 3 fois moins de surface de terrain que le compostage, ce qui est particulièrement intéressant dans une région urbanisée comme celle de l'Ile-de-France.
  La méthanisation est par ailleurs une technologie en plein essor en Europe.
  15 ans après Amiens, la seule unité précédemment en fonctionnement en France, Le SIVOM de la Vallée de l'Yerres et des Sénarts (91) a choisi la méthanisation pour traiter ces déchets fermentescibles. L'unité, implantée à Varennes-Jarcy, a été mise en route fin 2002. Elle traitera à terme 100 000 tonnes de déchets organiques ménagers et déchets verts.
  
  
  

Un gisement potentiel important en Ile-de-France

1 / Gisement issu des décharges et de la méthanisation des déchets ménagers et assimilés

L'Arene en partenariat avec les délégations régionales de l'Ademe et de Gaz de France a évalué en 1999 (1) le gisement de biogaz valorisable en Ile-de-France à partir des CET (Centre d'enfouissement Technique) - L'Etude a été réalisée par l'association SOLAGRO et PLANETUDE.

Biogaz issu de décharges
Sur la base de certains critères, quantité annuelle de déchets stockés supérieure à 40 000 tonnes, sites fermés récemment ou encore en activité, l'étude Arene / Ademe / Gaz de France a examiné une quinzaine de sites pour lesquels la valorisation du biogaz est envisageable.

Le gisement de biogaz valorisable issu de décharges en Ile-de-France a ainsi été évalué à 90 00 à 100 000 tep par an.

60 % du biogaz de décharge francilien est déjà valorisé.

En 1999, quatre décharges faisaient déjà l'objet d'une valorisation énergétique du biogaz : Soignolles en Brie et Claye-Souilly (77), Vert le Grand (91) et Plessis-Gassot (95). Ces trois derniers sites sont les plus importants d'Ile-de-France et représentent à eux seuls près de 70 % du total de déchets stockés en Ile -de-France.

C'est plus de 60 000 tep qui étaient valorisées annuellement sur ces 4 sites, essentiellement pour la production d'électricité.

1.(*) Projet de valorisation complémentaire du biogaz en cours d’étude:

Sur 5 à 6 autres sites, une valorisation énergétique à mettre en oeuvre avait été identifiée correspondant à 10 000 à 15 000 tep/an de biogaz (l'équivalent du chauffage annuel d'environ 15 000 logements).

Ainsi en 2002, le CET de Vemars (95) s'est équipé de moteurs à biogaz pour la production d'électricité et les 2 centres de Claye-Souilly et Plessis-Gassot ont en projet l'extension des équipements de valorisation.

Biogaz issu de la méthanisation des déchets organiques
La méthanisation constitue une filière de traitement complémentaire à l'incinération et au compostage, tout à fait adaptée pour la partie organique (fermentescible) des déchets ménagers et assimilés, industriels et commerciaux. 75 % des ordures ménagères (O.M) sont fermentescibles (déchets de cuisine, papiers, cartons, etc...). Cependant, ce mode de traitement nécessite, en amont, un tri préalable, notamment par la mise en place de collectes sélectives.

Le processus de "méthanisation" consiste à réaliser la fermentation contrôlée des déchets en cuves étanches appelées digesteurs. Il produit du biogaz valorisable (constitué à environ 60 % de méthane) et un amendement organique stabilisé.

Un procédé ancien mais une technologie en plein essor
Le traitement des déchets par méthanisation est un procédé connu depuis plus d'un siècle notamment utilisé pour les boues de stations d'épuration. Il est, par exemple, utilisé sur l'usine d'épuration d'Achères construite en 1940 qui produit ainsi 33 500 tep /an de biogaz, autoconsommées pour la production d'électricité et de chaleur nécessaires aux process d'épuration des eaux.
Le procédé a ensuite été appliqué au traitement des déchets ménagers. C'est à Amiens, en France, qu'a été réalisé en 1986, la première unité de méthanisation des déchets ménagers (procédé français VALORGA). Ce procédé s'est largement développé en Europe (80 unités en fonctionnement à ce jour ) mais ce n'est que tout récemment (2002) que la France a vu l'implantation d'une deuxième unité à Varennes-Jarcy (91).

Un gisement important et renouvelable :
Les études menées par l'Arene (voir ci-dessous) évaluent le gisement de déchets organiques « méthanisables » sur le long terme (2020) en Ile-de-France à 3 millions de tonnes soit une production annuelle de biogaz de l'ordre de 300 ktep.
Une partie de ce potentiel se substituera au potentiel de biogaz de décharge puisque celles ci devraient accueillir de moins de moins de déchets organiques.
Contrairement au biogaz de décharge dont l'exploitation ne dure qu'environ 10 ans après l'arrêt de la décharge, le gisement de biogaz issu de la méthanisation est durable et renouvelable.

Gisement issu de la méthanisation (digestion anaérobie) des boues urbaines
En 2000, l'Arene a complété l'évaluation du potentiel de biogaz francilien en réalisant, en partenariat avec l'Agence de l'eau Seine-Normandie, Gaz de France et la délégation régionale de l'Ademe, l'état des lieux de la méthanisation des boues urbaines(1) dans les stations d'épuration franciliennes.

La méthanisation en digesteurs permet de réduire de moitié la matière organique des boues urbaines à traiter. Le résidu de méthanisation (constituant le digestat : ou boues résiduelles) est biologiquement stable, désodorisé, débarrassé en majeure partie des germes pathogènes - bactéries mais aussi virus et parasites - et facile à déshydrater.

Au final, la digestion anaéorobie permet ainsi de réduire les quantités de boues à envoyer en centre de stockage ou le cas échéant, en incinération.

• Bilan de la méthanisation des boues urbaines en Ile-de-France : téléchargez la fiche de synthèse couleur de l'étude 90 Ko
  
  

Actuellement, la digestion anaérobie des boues représente une capacité de 9 millions d'équivalent-habitant (EH), soit 80 % de la population. Ces 11 stations produisent 200.000 tonnes de matières sèches, dont 40 % sont transformées en biogaz.

Ce parc pourrait être augmenté de plus de 1,4 million d'EH en comptant les 5 autres stations susceptibles d'adopter la digestion anaérobie à l'avenir.

Sur l'ensemble des 11 stations, la production de méthane par an correspond à 46 000 tep = (équivalent du chauffage annuel d'environ : 60 000 équivalent-logement), pour une valorisation d'énergie finale de 85 %. (production thermique, électrique ou mécanique.

La station d'Achères représente à elle seule une production de 33 500 tep.

La plus grande partie (85%) du biogaz produit est utilisée pour le brassage et le chauffage des digesteurs, parfois pour le chauffage des locaux techniques. Le reste est brûlé en torchère.

Les 2 stations du SIAPP produisent en outre de l'énergie électrique (consommée par la station d'épuration), mécanique (production d'air comprimé) ou thermique pour le post-traitement des boues.

L'optimisation de la digestion anaérobie sur les 11 step qui utilisent ce procédé et la mise en oeuvre de ce procédé sur 5 step actuellement non équipées porterait le potentiel de production de biogaz issu de step à 60 000 tep./an

2 - Potentiel de méthanisation des déchets organiques en Ile de France

En 2002, l'Arene et l'ORDIF se sont associés pour compléter et approfondir les travaux réalisés depuis 1999 par l'Arene et ses partenaires (Ademe, Gaz de France, Agence de l'eau, Solagro).

L'étude co-pilotée par l'Arene et l'ORDIF confiée à Solagro et réalisée avec la participation du SIVOM de la vallée de l'Yerres et des Sénarts, de la région Ile-de-France, de l'Ademe, de Gaz de France, de la DIREN, de la DRE, du SYCTOM de paris, du SITOM 93, a permis d'évaluer la place de la méthanisation des déchets organiques en Ile-de-France.

Synthèse de l'étude Arene/ORDIF : « Quelle place pour la méthanisation des déchets organiques en Ile-de-France » :

La méthanisation constitue une filière de traitement complémentaire à l'incinération et au compostage, tout à fait adaptée pour la partie organique (fermentescible) des déchets ménagers et assimilés, industriels et commerciaux. 75 % des ordures ménagères (O.M) sont fermentescibles (déchets de cuisine, papiers, cartons, etc.). Cependant, ce mode de traitement nécessite, en amont, un tri préalable, notamment par la mise en place de collectes sélectives.

* Première approche d'évaluation du potentiel de méthanisation des déchets ménagers et assimilés (1999), bilan de la méthanisation des boues d'épuration (2001), réalisation document d'information Solagro/Arene/Ademe/gaz de France « la méthanisation des déchets ménages et assimilés »(2000).

Une unité de méthanisation en Ile de France

En 2002, Le SIVOM de la Vallée de l'Yerres et des Sénarts à mis en route une unité de méthanisation d'une capacité de 100 000 tonnes pour traiter les déchets ménagers et déchets verts produits sur le territoire des communes du SIVOM.

Cette unité produira 10 millions de m3 de biogaz soit l'équivalent de 5 000 tep environ.

Valorisation du biogaz

Pour éclairer les choix proposés au SIVOM, l'Arene, l'Ademe et Gaz de France se sont associés pour étudier les différentes solutions techniques de valorisation du biogaz et en évaluer aspects économiques et les avantages environnementaux.

L'action régionale de l'Arene 

Analyse des gisements : Avec la récente publication (août 2003) de l'étude Arene/ORDIF relative au gisement de méthanisation des déchets organiques en Ile de France, l'évaluation de l'essentiel des potentiels régionaux de biogaz est réalisé. L'Ile-de-France est la première région française en terme d'avancement d'analyse des potentiels. C'est aussi la première région en terme de biogaz produit et valorisé.

Information / sensibilisation / communication :

L'Arene a participé à l'édition (avril 2000) avec l'Ademe, GDF et l'association SOLAGRO d'un état de l'art de la méthanisation des déchets ménagers et assimilés en Europe. (contact : www. solagro.org)

La diffusion des résultats des études de gisement réalisées par l'Arene sont l'occasion de sensibiliser et d'informer les maîtres d'ouvrage sur le thème du biogaz. Des fiches de synthèse (4 pages en couleur) sont disponibles à l'Arene

• Un colloque organisé par l'Arene en partenariat avec l'Ademe et Gaz de France en mai 2000 intitulé “ les bioénergies - une ressource d'avenir en Ile-de-France - avait permis d'informer les maîtres d'ouvrages et exploitant de décharge de l'intérêt de la valorisation du biogaz. Les résultats avaient été précédemment présentés à la presse.
  
• L'étude relative à la méthanisation des boues d'épuration a été présentée à plusieurs reprises par l'Arene ou ses partenaires lors d'interventions/conférences : colloque organisé à Pollutec par Le club biogaz en décembre 2002, présentation organisée à Gaz de France (avec la Presse ) en 2002, Présentation aux membres du club biogaz (2002).
  
  

Accompagnement des maîtres d'ouvrage

L'Arene a piloté avec GDF et l'Ademe en collaboration avec le SIVOM, l'étude de faisabilité destinée à optimiser la valorisation du biogaz issu de l'unité de méthanisation de Varennes-Jarcy (91). Elle a proposé la définition et la mise en oeuvre du concept " d'appel à consommateurs de biogaz " à cette occasion.

Représentation au club biogaz / groupe de travail AGHTM :

L'Arene représente le RARE (Réseau national des Agences Régionales de l'Environnement) au bureau du “ Club biogaz ATEE ” rassemblant les acteurs institutionnels ou les entreprises privées travaillant dans ce secteur.

Elle participe au groupe de travail « valorisation organique des déchets « de l'AGHTM. (Association générale des hygiénistes et techniciens municipaux)

Collectivités, entreprises, vous avez un projet, contactez-nous

Pour la mise en œuvre de « Premières » en Ile-de-France grâce à des techniques éprouvées « ou de projets innovants dont la réalisation peut être riche d'enseignements pour la collectivité ou servir d'exemple, l'Arene peut vous informer, vous conseiller et vous assister pour l'étude et la mise en oeuvre de votre projet biogaz/ méthanisation. Elle mettra à votre disposition des documents d'information (fiches d'opérations exemplaires), une liste de professionnels et de bureaux d'études susceptibles d'intervenir sur cette filière.

En liaison avec l'Ademe et le Conseil Régional, en fonction de l'intérêt de vos projets, des aides peuvent être envisagées pour la réalisation d'études de faisabilité et le montage financier de votre opération.

L'Arene peut aussi valoriser au travers de fiches techniques d'information les projets exemplaires dont vous êtes maîtres d'ouvrage.
Enfin, l'Arene peut participer à des analyses de gisement à l'échelle local / territorial et assister les collectivités dans la définition et la mise en oeuvre de programmes d'actions.

Bibliographie

• " Le biogaz -procédés de fermentation méthanique " Bertrand de LA FARGE - MASSON - 1995.
  
• “Biogaz : une réalité en expansion“ bulletin N° 114 de Systèmes Solaires - 1996
• " Le biogaz et sa valorisation - guide méthodologique " ADEME/ GDF. Editeur délégué: Systèmes Solaires (www.systemes-solaires.com) - 1999
• " La méthanisation des déchets ménagers " Arene/ADEME/GDF/SOLAGRO - mai 2000 - Editions SOLAGRO (solagro@solagro.asso.fr)
• "La valorisation du biogaz " ADEME/GDF/SOLAGRO Editions SOLAGRO - 2001
  
• "la digestion anaérobie des boues d'épuration" Solagro, Agence de l'eau Adour-Garonne
• "Biogaz : une réalité en expansion" bulletin N° 114 de Systèmes Solaires - 1996
• Fiches Arene : e.mail : arene@areneidf.org
• Valorisation du gaz de décharge dans une turbine à vapeur au Plessis-Gassot
• Gestion et valorisation énergétique des déchets ménagers à Soignolles en Brie
• L'Ile-de-France est riche en biogaz
• Usine d'épuration Seine-Aval - (Achères)
• La méthanisation des boues urbaines en Ile-de-France

 Liens avec sites traitant du biogaz

• Site de l'association technique de l'énergie et de l'environnement (ATEE)- www.atee.fr et site de son magazine d'information www.energie-plus.com