La méthanisation est un processus biologique naturel qui permet de transformer des déchets organiques en biogaz grâce à des bactéries. Principalement composé de méthane et de dioxyde de carbone, ce gaz peut ensuite être utilisé comme source d'énergie renouvelable. Les digestats résultants, quant à eux serviront en tant que fertilisant pour nourrir les cultures.
La méthanisation s'inscrit au cœur de plusieurs enjeux très importants : l'environnement et la gestion des déchets (issus de l'agriculture, de l'industrie agroalimentaire, des collectivités territoriales, etc.), la production d’énergie, ainsi que l’agriculture.
Méthanisation, une filière en pleine croissance
En France, la méthanisation connaît un fort développement ces dernières années. On compte aujourd'hui plus de 1 700 installations de méthanisation (+35% comparé à 2020) essentiellement dédiées à la production d’électricité ou de chaleur.
Fin 2022 :
- 514 installations (+41% vs 2021) étaient raccordées dans le but d’injecter du biométhane dans les réseaux de gaz naturel, pour une production annuelle de 0 TWh, soit 1.6 % de la consommation totale de gaz naturel du pays.
- 994 installations (+5% vs 2021) étaient raccordées pour une production couplée d’électricité et de chaleur à partir du biogaz. Elles ont permis de générer 5 TWh d’électricité en 2022, soit 0.6 % de la consommation électrique française.
- 197 installations (donnée à fin 2021) étaient destinées à la seule production de la chaleur.
Vous avez un projet de recherche à valoriser dans ce domaine ?
N’hésitez pas à consulter notre appel à résultats de recherche
Les enjeux d’innovations liés à la méthanisation
OPTIMISER LES RENDEMENTS ET DIMINUER L’INVESTISSEMENT INITIAL
La filière méthanisation est en recherche constante d’innovations pour optimiser les rendements.
Pour se faire, plusieurs pistes de réflexions sont menées :
Améliorer le procédé de méthanisation
A l’heure actuelle, les installations de méthanisation reposent sur un digesteur unique au sein duquel les paramètres sont relativement homogènes. Un des enjeux est d’explorer des solutions innovantes alternatives qui amélioreraient le procédé de méthanisation en lui-même : Accélération d’une ou plusieurs phase(s) de la méthanisation, augmentation du rendement en méthane, diminution des pertes de biogaz, etc.
Déterminer et monitorer les conditions idéales pour optimiser la production de biogaz
Au-delà de l’équipement, des réflexions sont aussi à mener sur les conditions utilisées pour produire le biogaz lors de la digestion en développant des solutions pour monitorer et maintenir des conditions idéales pour les bactéries méthanogènes (pH, température, anaérobie, pression, etc.) sein du méthaniseur est un des leviers permettant d’optimiser son rendement.
Mettre au point des nouveaux substrats de méthanisation
La mise au point de nouveaux substrats est aussi une des voies d’amélioration du rendement de la méthanisation, que ce soit par l’optimisation des mélanges de matière organique ou par l’utilisation de substrats non conventionnels (déchets de l’industrie agroalimentaire, déchets verts, boues d’épuration Etc.). C’est une façon de contribuer à la réduction de déchets.
Mettre en place des solutions de prétraitement des déchets plus performants
Pour finir, une manière efficace d’augmenter ce rendement est encore de réaliser un prétraitement des déchets. Cela peut permettre de réduire le temps de séjour de la matière dans le digesteur, ou encore d’augmenter la quantité de production de biogaz, ou son taux de méthane. Le prétraitement répond à différents objectifs : faciliter l’alimentation du digesteur (viscosité, prémélange solide / liquide), limiter l’introduction de corps étrangers (concassage, puits à cailloux…), faciliter la digestion en divisant la structure de la matière, ou encore hygiéniser les sous-produits animaux pour des raisons sanitaires.
STOCKER ET UTILISER LE BIOGAZ PRODUIT DE MANIERE EFFICACE ET RENTABLE
Une fois produit, le biogaz est stocké et utilisé. Là encore de des pistes de réflexions sont menées :
Développer des modes de stockage performants
Le biogaz est normalement valorisé en continu (moteur cogénération, injection réseaux etc.). Son stockage sert en général à réguler l’équilibre entre sa production et son utilisation ; soit pour absorber un surplus de production ou en conserver en cas d’arrêt d’un des dispositifs de valorisation, soit pour limiter les émissions de biogaz à l’atmosphère et les quantités brûlées par torchage. Développer des modes de stockage alternatifs plus performants et/ou plus sécurisés est un des enjeux importants de la filière.
Améliorer la qualité du biogaz injecté
Un axe d’innovation concerne le prétraitement du biogaz brut avant son utilisation via des procédés physiques ou chimiques. Un des enjeux est de diminuer en grande partie sa teneur en vapeur d’eau, en H2S, en éléments polluants ou en éléments traces introduits par les substrats (composés organiques, microorganismes, etc.) afin de limiter la corrosion chimique ou d’augmenter le pouvoir calorifique du biogaz pour optimiser le rendement énergétique de sa valorisation.
Améliorer les systèmes d’injection
Enfin, Le biogaz est généralement valorisé sur le site de production, soit par combustion directe (chaudière), soit par cogénération d’électricité et de chaleur (moteur, turbine), ou tout simplement réinjecter dans le réseau de gaz naturel. Améliorer les systèmes d’injection dans le réseau et optimiser les modules de cogénération en améliorant le moteur à gaz, l’alternateur, le système de récupération de chaleur par exemple ou en limitant les pertes du système sont aussi des opportunités d’innovation importantes.
STOCKER ET VALORISER LES DIGESTATS PRODUITS
Le procédé de méthanisation émet du biogaz mais aussi des digestats. En général, ces digestions subissent une séparation de phases pour produire des digestats liquides et solides, qui peuvent être directement épandus dans les champs et remplir leur rôle de fertilisants.
Ces digestats peuvent parfois subir des traitements complémentaires en fonction de la teneur en azote des sols. Le séchage du digestat solide permet par exemple de diminuer du volume et des coûts de transport ; le digestat liquide peut également subir un traitement par filtration membranaire, osmose inverse, évapo-concentration, ou encore traitement biologique… Ces traitements sont généralement coûteux et des solutions innovantes permettant de réduire ses coûts sont recherchés.
LIMITER LES RISQUES ET AMELIORER L’ACCEPTABILITE DE LA METHANISATION
Comme tout procédé mettant en œuvre des réactions physiques, chimiques et biologiques, la méthanisation est source d’émissions et de risques qu’il convient de maîtriser afin de minimiser l’impact d’une installation sur son environnement. Il est donc important de trouver des solutions permettant de réduire ou gérer les risques liés à la méthanisation.
Les méthaniseurs sont parfois mal acceptées par la population, du fait des risques qu’ils présentent (comme évoqué plus haut) et des nuisances qu’ils procures comme les odeurs en émanant par exemple. Un des enjeux pour améliorer l’acceptabilité de la méthanisation est de trouver des solutions performantes pour atténuer ces nuisances (biofiltres, couvertures…)
La SATT Aquitaine vous aide à innover
Filiale des établissements de recherche public néo-aquitains, la SATT Aquitaine, investit dans les travaux de recherche dès le stade de l’invention pour leurs donner toutes les chances de devenir des innovation pour la société et leurs permettre d’avoir un impact pour ses usagers !
La SATT propose :
• Un investissement financier pour continuer à développer le résultat vers une POC, un applicatif, un prototype, etc...
• Une analyse de la Propriété Intellectuelle, avec un éventuel dépôt de brevet ou de logiciel.
• Une analyse des débouchés de l'invention (évaluation des applications potentielles, recherche de partenaires, analyse marchée, etc.)
• Un accompagnement dans le transfert du résultat de recherche vers la société, via une entreprise existante ou la création d'une start-up.
Alors si vous avez une question sur la méthanisation, un résultat de recherche à valoriser ou encore une innovation à développer, contactez les experts énergie /chimie de la SATT Aquitaine.
Pour comprendre ce que la SATT Aquitaine apporte concrètement, vous pouvez également consulter notre guide pratique vers l’innovation ainsi que notre plaquette de présentation.
