Biogaz

Articles randomisés pouvant vous intéresser :

Le biogaz est le mélange de gaz produit par la décomposition de la matière organique en l’absence d’oxygène. Le biogaz peut être produit à partir de matières premières telles que les déchets agricoles, le fumier, les déchets municipaux, les matières végétales, les eaux usées, les déchets verts ou les déchets alimentaires. Le biogaz est une source d’énergie renouvelable.

Le biogaz est produit par digestion anaérobie avec des organismes méthanogènes ou anaérobies, qui digèrent les matières dans un système fermé, ou fermentation de matières biodégradables. Ce système fermé est appelé digesteur anaérobie, biodigesteur ou bioréacteur.

Le biogaz est principalement constitué de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) et peut contenir de petites quantités d’hydrogène sulfuré (H2S
), d’humidité et de siloxanes. Les gaz méthane, hydrogène et monoxyde de carbone (CO) peuvent être brûlés ou oxydés avec de l’oxygène. Cette libération d’énergie permet au biogaz d’être utilisé comme combustible ; il peut être utilisé pour n’importe quel usage de chauffage, comme la cuisson. Il peut également être utilisé dans un moteur à gaz pour convertir l’énergie du gaz en électricité et en chaleur.

Le biogaz peut être comprimé, de la même manière que le gaz naturel est comprimé en GNC, et utilisé pour alimenter les véhicules automobiles. Au Royaume-Uni, par exemple, on estime que le biogaz pourrait remplacer environ 17 % du carburant des véhicules. Dans certaines régions du monde, elle peut bénéficier de subventions pour les énergies renouvelables. Le biogaz peut être nettoyé et mis aux normes du gaz naturel lorsqu’il devient du biométhane. Le biogaz est considéré comme une ressource renouvelable parce que son cycle de production et d’utilisation est continu et qu’il ne produit aucun dioxyde de carbone net. Au fur et à mesure que la matière organique croît, elle est transformée et utilisée. Il repousse ensuite dans un cycle qui se répète continuellement. Du point de vue du carbone, la quantité de dioxyde de carbone absorbée de l’atmosphère dans la croissance de la bioressource primaire est égale à celle qui est libérée, lorsque le matériau est finalement converti en énergie.

Production

Le biogaz est une énergie renouvelable qui peut être utilisée pour le chauffage, l’électricité et de nombreuses autres opérations qui utilisent un moteur à combustion interne alternatif, comme les moteurs à gaz GE Jenbacher ou Caterpillar. Afin d’alimenter ces moteurs à combustion interne en biogaz avec une pression de gaz suffisante pour optimiser la combustion, dans l’Union Européenne, les unités de ventilation centrifuge ATEX construites conformément à la directive européenne 2014/34/EU (précédemment 94/9/EG) sont obligatoires. Ces ventilateurs centrifuges, par exemple Combimac, Meidinger AG ou Witt & Sohn AG, sont adaptés à une utilisation dans les zones 1 et 2.

D’autres moteurs à combustion interne, comme les turbines à gaz, sont adaptés à la conversion du biogaz en électricité et en chaleur. Le digestat est la matière inorganique restante qui n’a pas été transformée en biogaz. Il peut être utilisé comme engrais agricole.

Le biogaz est également produit ;

Des projets tels que NANOCLEAN développent aujourd’hui de nouvelles façons de produire du biogaz plus efficacement, en utilisant des nanoparticules d’oxyde de fer dans les processus de traitement des déchets organiques. Ce procédé permet de tripler la production de biogaz.

Installations de biogaz

Une usine de biogaz est le nom souvent donné à un digesteur anaérobie qui traite les déchets agricoles ou les cultures énergétiques. Il peut être produit à l’aide de digesteurs anaérobies (réservoirs étanches à l’air de différentes configurations). Ces plantes peuvent être alimentées avec des cultures énergétiques comme l’ensilage de maïs ou des déchets biodégradables, y compris les boues d’épuration et les déchets alimentaires. Au cours du processus, les micro-organismes transforment les déchets de biomasse en biogaz (principalement du méthane et du dioxyde de carbone) et en digestat. Une plus grande quantité de biogaz pourrait être produite lorsque les eaux usées sont co-fermentées avec d’autres résidus de l’industrie laitière, de l’industrie sucrière et de l’industrie brassicole. Par exemple, alors que 90 % des eaux usées d’une brasserie sont mélangées à 10 % de lactosérum de vache, la production de biogaz est 2,5 fois supérieure à celle des eaux usées d’une brasserie uniquement.

Processus clés

Il existe deux processus clés : la digestion mésophile et la digestion thermophile qui dépend de la température. Dans le cadre de travaux expérimentaux menés à l’Université d’Alaska Fairbanks, un digesteur de 1000 litres utilisant des psychrophiles récoltés dans la « boue d’un lac gelé en Alaska » a produit 200-300 litres de méthane par jour, soit environ 20%-30% de la production des digesteurs sous des climats plus chauds.

Dangers

La pollution atmosphérique produite par le biogaz est similaire à celle du gaz naturel. La teneur en sulfure d’hydrogène toxique présente des risques supplémentaires et est responsable d’accidents graves. Les fuites de méthane non brûlé constituent un risque supplémentaire, car le méthane est un puissant gaz à effet de serre.

Le biogaz peut être explosif lorsqu’il est mélangé à raison d’une partie de biogaz pour 8 à 20 parties d’air. Des mesures de sécurité particulières doivent être prises pour pénétrer dans un digesteur à biogaz vide lors des travaux d’entretien. Il est important qu’une installation de biogaz n’ait jamais de pression négative, car cela pourrait provoquer une explosion. Une pression de gaz négative peut se produire si une trop grande quantité de gaz est évacuée ou fuite  ; à cause de cela, le biogaz ne devrait pas être utilisé à des pressions inférieures à un pouce de colonne d’eau, mesurées par un manomètre.

Des contrôles fréquents des odeurs doivent être effectués sur une installation de biogaz. Si une odeur de biogaz se dégage d’un endroit quelconque, les fenêtres et les portes doivent être ouvertes immédiatement. En cas d’incendie, le gaz doit être coupé au niveau du robinet-vanne de l’installation de biogaz.

Gaz d’enfouissement

Les gaz d’enfouissement sont produits par la décomposition des déchets organiques humides en milieu anaérobie dans un biogaz.

Les déchets sont recouverts et comprimés mécaniquement par le poids du matériau déposé ci-dessus. Ce matériau empêche l’exposition à l’oxygène et permet ainsi aux microbes anaérobies de se développer. Le biogaz s’accumule et est lentement libéré dans l’atmosphère si le site n’a pas été conçu pour capter le gaz. Les gaz d’enfouissement libérés de façon incontrôlée peuvent être dangereux puisqu’ils peuvent devenir explosifs lorsqu’ils s’échappent du site d’enfouissement et se mélangent à l’oxygène. La limite inférieure d’explosivité est de 5 % de méthane et la limite supérieure est de 15 % de méthane.

Le méthane contenu dans le biogaz est 28 fois plus puissant qu’un gaz à effet de serre que le dioxyde de carbone. Par conséquent, les gaz d’enfouissement non confinés, qui s’échappent dans l’atmosphère, peuvent contribuer de façon importante aux effets du réchauffement planétaire. De plus, les composés organiques volatils (COV) présents dans les gaz d’enfouissement contribuent à la formation du smog photochimique.

Technique

La demande biochimique en oxygène (DBO) est une mesure de la quantité d’oxygène nécessaire aux micro-organismes aérobies pour décomposer la matière organique d’un échantillon de matière utilisée dans le biodigesteur, et la DBO de l’effluent liquide permet de calculer le rendement énergétique quotidien du biodigesteur.

Un autre terme lié aux biodigesteurs est la saleté des effluents, qui indique la quantité de matière organique qu’il y a par unité de source de biogaz. Les unités typiques pour cette mesure sont en mg DBO/litre. Par exemple, la saleté des effluents peut varier entre 800 et 1200 mg DBO/litre au Panama.

A partir de 1 kg de biodéchets de cuisine déclassés, on obtient 0,45 m³ de biogaz. Le prix de la collecte des déchets biologiques ménagers est d’environ 70 € par tonne.

Composition

La composition du biogaz varie en fonction de la composition du substrat, ainsi que des conditions dans le réacteur anaérobie (température, pH et concentration du substrat). Les gaz d’enfouissement ont généralement des concentrations de méthane d’environ 50 %. Les technologies avancées de traitement des déchets peuvent produire du biogaz avec 55 % à 75 % de méthane, qui, pour les réacteurs à liquides libres, peut être porté à 80 % à 90 % de méthane en utilisant des techniques de purification de gaz in situ. Le biogaz produit contient de la vapeur d’eau. Le volume fractionnaire de vapeur d’eau est fonction de la température du biogaz ; la correction du volume de gaz mesuré en fonction de la teneur en vapeur d’eau et de la dilatation thermique se fait facilement grâce à des mathématiques simples qui donnent le volume normalisé du biogaz sec.

Dans certains cas, le biogaz contient des siloxanes. Ils sont formés par la décomposition anaérobie de matières que l’on trouve couramment dans les savons et les détergents. Lors de la combustion de biogaz contenant des siloxanes, du silicium est libéré et peut se combiner avec de l’oxygène libre ou d’autres éléments dans les gaz de combustion. Des dépôts se forment contenant principalement de la silice (SiO2) ou des silicates (SixOy) et peut contenir du calcium, du soufre, du zinc, du phosphore. Ces dépôts minéraux blancs s’accumulent sur une épaisseur de surface de plusieurs millimètres et doivent être éliminés par des moyens chimiques ou mécaniques.

Il existe des technologies pratiques et rentables pour éliminer les siloxanes et autres contaminants du biogaz.

Pour 1 000 kg (poids humide) d’intrant dans un biodigesteur typique, les solides totaux peuvent représenter 30 % du poids humide, tandis que les solides volatils en suspension peuvent représenter 90 % des solides totaux. Les protéines représenteraient 20 % des solides volatils, les glucides 70 % des solides volatils et, finalement, les matières grasses représenteraient 10 % des solides volatils.

Avantages du biogaz dérivé du fumier

Des niveaux élevés de méthane sont produits lorsque le fumier est entreposé dans des conditions anaérobies. Pendant l’entreposage et l’épandage du fumier sur le sol, l’oxyde nitreux est également produit comme sous-produit du processus de dénitrification. L’oxyde nitreux (N2O) est 320 fois plus agressif comme gaz à effet de serre que le dioxyde de carbone et le méthane 25 fois plus que le dioxyde de carbone. En convertissant le fumier de vache en méthane biogaz par digestion anaérobie, les millions de bovins aux États-Unis pourraient produire 100 milliards de kilowattheures d’électricité, assez pour alimenter des millions de foyers aux États-Unis. En fait, une vache peut produire suffisamment de fumier en une journée pour produire 3 kilowattheures d’électricité ; seulement 2,4 kilowattheures d’électricité sont nécessaires pour alimenter une seule ampoule électrique de 100 watts pendant une journée. De plus, en convertissant le fumier de bovins en biogaz méthane au lieu de le laisser se décomposer, les gaz à effet de serre pourraient être réduits de 99 millions de tonnes métriques ou 4 %.

Applications

Le biogaz peut être utilisé pour la production d’électricité dans les stations d’épuration des eaux usées, dans un moteur à gaz à cogénération, où la chaleur résiduelle du moteur est utilisée de façon pratique pour chauffer le digesteur, la cuisine, le chauffage des locaux, l’eau chaude et le chauffage de procédé. S’il est comprimé, il peut remplacer le gaz naturel comprimé utilisé dans les véhicules, où il peut alimenter un moteur à combustion interne ou des piles à combustible, et il est beaucoup plus efficace pour remplacer le dioxyde de carbone que l’utilisation normale dans les centrales de cogénération sur site.

Amélioration du biogaz

Le biogaz brut produit par digestion est composé d’environ 60 % de méthane et 29 % de
CO2 avec des oligo-éléments de H2S: insuffisant pour une utilisation dans les machines. La nature corrosive du H2S
suffit à elle seule à détruire les mécanismes.

Le méthane contenu dans le biogaz peut être concentré au moyen d’un valorisateur de biogaz répondant aux mêmes normes que le gaz naturel fossile, qui doit lui-même passer par un processus d’épuration, et devient du biométhane. Si le réseau gazier local le permet, le producteur de biogaz peut utiliser ses réseaux de distribution. Le gaz doit être très propre pour atteindre la qualité du gazoduc et doit être de la bonne composition pour que le réseau de distribution l’accepte. Le dioxyde de carbone, l’eau, le sulfure d’hydrogène et les particules doivent être éliminés s’ils sont présents.

Il existe quatre méthodes principales d’amélioration : le lavage à l’eau, l’absorption par pression alternée, l’absorption de selexol et le traitement des gaz aminés. En outre, l’utilisation de la technologie de séparation à membrane pour la valorisation du biogaz est de plus en plus répandue et il existe déjà plusieurs usines en Europe et aux États-Unis.

La méthode la plus courante est le lavage à l’eau où le gaz à haute pression s’écoule dans une colonne où le dioxyde de carbone et d’autres oligo-éléments sont épurés par l’eau en cascade qui coule à contre-courant du gaz. Cet arrangement pourrait fournir 98 % de méthane, les fabricants garantissant une perte maximale de 2 % de méthane dans le système. Le fonctionnement d’un système de valorisation du biogaz nécessite entre 3 % et 6 % environ de la production totale d’énergie en gaz.

Injection de biogaz dans le réseau de gaz

L’injection sur réseau de gaz est l’injection de biogaz dans le réseau de méthane (réseau de gaz naturel). Jusqu’à la percée de la micro-combustion, les deux tiers de toute l’énergie produite par les centrales à biogaz étaient perdus (sous forme de chaleur). En utilisant le réseau pour transporter le gaz jusqu’aux clients, l’énergie peut être utilisée pour la production sur place, ce qui permet de réduire les pertes dans le transport de l’énergie. Les pertes d’énergie typiques dans les réseaux de transport de gaz naturel varient de 1 % à 2 % ; dans le transport d’électricité, elles varient de 5 % à 8 %.

Avant d’être injecté dans le réseau de gaz, le biogaz passe par un processus d’épuration, au cours duquel il est transformé en gaz naturel de qualité. Au cours du processus de nettoyage, les composants traces nocifs pour le réseau de gaz et les utilisateurs finaux sont enlevés.

Le biogaz dans les transports

Si elle est concentrée et comprimée, elle peut être utilisée pour le transport de véhicules. Le biogaz comprimé est de plus en plus utilisé en Suède, en Suisse et en Allemagne. Un train à biogaz, appelé Biogaståget Amanda (Le train à biogaz Amanda), est en service en Suède depuis 2005. Le biogaz alimente les automobiles. En 1974, un documentaire britannique intitulé Sweet as a Nut décrit le processus de production de biogaz à partir de fumier de porc et montre comment il alimente un moteur à combustion sur mesure. En 2007, on estimait à 12 000 le nombre de véhicules alimentés au biogaz amélioré dans le monde, principalement en Europe.

Le biogaz fait partie de la catégorie des gaz humides et des gaz de condensation (ou air) qui comprend le brouillard ou le brouillard dans le flux gazeux. La brume ou le brouillard est principalement de la vapeur d’eau qui se condense sur les côtés des tuyaux ou des cheminées tout au long de l’écoulement du gaz. Les environnements de biogaz comprennent les digesteurs d’eaux usées, les décharges et les exploitations d’alimentation animale (lagunes couvertes pour le bétail).

Les débitmètres à ultrasons sont l’un des rares appareils capables de mesurer dans une atmosphère de biogaz. La plupart des débitmètres thermiques ne sont pas en mesure de fournir des données fiables parce que l’humidité provoque des lectures constantes de débit élevé et des pointes de débit continu, bien qu’il existe des débitmètres massiques thermiques à insertion à point unique capables de surveiller avec précision les flux de biogaz avec une perte de charge minimale. Ils peuvent supporter les variations d’humidité qui se produisent dans le flux d’écoulement en raison des fluctuations quotidiennes et saisonnières de la température, et tiennent compte de l’humidité dans le flux d’écoulement pour produire une valeur de gaz sec.

Chaleur/électricité générée par le biogaz

Le biogaz peut être utilisé comme combustible dans le système de production de biogaz à partir de déchets agricoles et de cogénération de chaleur et d’électricité dans une centrale de cogénération. Contrairement aux autres énergies vertes comme l’éolien et le solaire, le biogaz est rapidement accessible sur demande. Le potentiel de réchauffement de la planète peut également être considérablement réduit en utilisant le biogaz comme combustible au lieu des combustibles fossiles.

Cependant, les potentiels d’acidification et d’eutrophisation produits par le biogaz sont respectivement 25 et 12 fois plus élevés que ceux des combustibles fossiles. Cet impact peut être réduit en utilisant une combinaison correcte de matières premières, un stockage couvert pour les digesteurs et des techniques améliorées pour récupérer les matières échappées. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent toujours que l’utilisation du biogaz peut conduire à une réduction significative de la plupart des impacts par rapport aux combustibles fossiles. L’équilibre entre les dommages environnementaux et les émissions de gaz à effet de serre doit toujours être pris en compte lors de l’implication du système.

Législation

Union européenne

L’Union européenne dispose d’une législation concernant la gestion des déchets et les décharges, appelée directive sur la mise en décharge des déchets.

Des pays comme le Royaume-Uni et l’Allemagne ont maintenant une législation en vigueur qui assure aux agriculteurs des revenus à long terme et une sécurité énergétique.

États-Unis

Les États-Unis légifèrent contre les gaz d’enfouissement car ils contiennent des COV. La Clean Air Act des États-Unis et le titre 40 du Code of Federal Regulations (CFR) exigent que les propriétaires de décharges estiment la quantité de composés organiques non méthaniques (COVNM) émis. Si les émissions estimées de COVNM dépassent 50 tonnes par année, le propriétaire du site d’enfouissement est tenu de recueillir le gaz et de le traiter pour éliminer les COVNM entraînés. D’habitude, ça veut dire qu’il faut le brûler. En raison de l’éloignement des sites d’enfouissement, il est parfois économiquement impossible de produire de l’électricité à partir du gaz.

Évolution de la situation dans le monde

États-Unis

Avec les nombreux avantages du biogaz, il commence à devenir une source d’énergie populaire et commence à être utilisé davantage aux États-Unis. En 2003, les États-Unis ont consommé 147 billions de BTU d’énergie provenant des « gaz d’enfouissement », soit environ 0,6 % de la consommation totale de gaz naturel aux États-Unis. Selon une étude réalisée en 2008 par le magazine Science and Children, le méthane biogaz provenant du fumier de vache serait suffisant pour produire 100 milliards de kilowattheures pour alimenter des millions de foyers aux États-Unis. De plus, le méthane biogaz a été testé pour prouver qu’il peut réduire de 99 millions de tonnes métriques les émissions de gaz à effet de serre, soit environ 4% des gaz à effet de serre produits par les États-Unis.

Au Vermont, par exemple, le biogaz produit dans les fermes laitières a été inclus dans le programme CVPS Cow Power. À l’origine, le programme était offert par la Central Vermont Public Service Corporation à titre de tarif volontaire et, depuis une récente fusion avec Green Mountain Power, il s’agit maintenant du programme GMP Cow Power. Les clients peuvent choisir de payer une prime sur leur facture d’électricité, et cette prime est transférée directement aux fermes du programme. À Sheldon, au Vermont, Green Mountain Dairy a fourni de l’énergie renouvelable dans le cadre du programme Cow Power. Tout a commencé lorsque les frères propriétaires de la ferme, Bill et Brian Rowell, ont voulu s’attaquer à certains des problèmes de gestion du fumier auxquels font face les fermes laitières, notamment l’odeur du fumier et la disponibilité des éléments nutritifs pour les cultures dont elles ont besoin pour nourrir leurs animaux. Ils ont installé un digesteur anaérobie pour traiter les déchets de la vache et du centre de traite de leurs 950 vaches afin de produire de l’énergie renouvelable, une litière pour remplacer la sciure et un engrais écologique. Les attributs énergétiques et environnementaux sont vendus au programme GMP Cow Power. En moyenne, le système exploité par les Rowell produit assez d’électricité pour alimenter 300 à 350 autres foyers. La capacité du générateur est d’environ 300 kilowatts.

À Hereford, au Texas, le fumier de vache est utilisé pour alimenter une centrale électrique à l’éthanol. En passant au méthane biogaz, la centrale électrique à l’éthanol a permis d’économiser 1000 barils de pétrole par jour. Dans l’ensemble, la centrale a réduit les coûts de transport et créera de nombreux autres emplois pour les futures centrales électriques qui utiliseront le biogaz.

À Oakley, au Kansas, une usine d’éthanol considérée comme l’une des plus grandes installations de biogaz en Amérique du Nord utilise le système intégré d’utilisation du fumier « IMUS » pour produire de la chaleur pour ses chaudières en utilisant du fumier de parc d’engraissement, des matières organiques municipales et des déchets d’usine d’éthanol. À pleine capacité, l’usine devrait remplacer 90 % du combustible fossile utilisé dans le processus de fabrication de l’éthanol et du méthanol.

Europe

Le niveau de développement varie considérablement en Europe. Alors que des pays comme l’Allemagne, l’Autriche et la Suède sont relativement avancés dans l’utilisation du biogaz, il existe un vaste potentiel pour cette source d’énergie renouvelable dans le reste du continent, en particulier en Europe de l’Est. La diversité des cadres juridiques, des programmes d’éducation et la disponibilité de la technologie sont parmi les principales raisons de ce potentiel inexploité. La perception négative du public a été un autre défi pour la progression du biogaz.

En février 2009, l’Association européenne du biogaz (EBA) a été fondée à Bruxelles en tant qu’organisation à but non lucratif pour promouvoir le déploiement de la production et de l’utilisation durables du biogaz en Europe. La stratégie de l’initiative TSA définit trois priorités : faire du biogaz un élément important du bouquet énergétique européen, promouvoir le tri à la source des déchets ménagers pour accroître le potentiel gazier et soutenir la production de biométhane comme carburant pour les véhicules. En juillet 2013, elle comptait 60 membres issus de 24 pays d’Europe.

ROYAUME-UNI

En septembre 2013, il y avait environ 130 usines de biogaz sans eaux usées au Royaume-Uni. La plupart sont à la ferme, et certaines installations plus grandes existent à l’extérieur de la ferme, qui acceptent les déchets alimentaires et de consommation.

Le 5 octobre 2010, le biogaz a été injecté pour la première fois dans le réseau gazier britannique. Les eaux usées de plus de 30 000 foyers de l’Oxfordshire sont envoyées à la station d’épuration de Didcot, où elles sont traitées dans un digesteur anaérobie pour produire du biogaz, qui est ensuite épuré pour alimenter environ 200 foyers en gaz.

En 2015, la société Ecotricity a annoncé son intention de construire trois digesteurs à injection réseau. »

Italie

En septembre 2018, l’Italie comptait plus de 200 installations de biogaz d’une production d’environ 1,2 GW

Allemagne

L’Allemagne est le plus grand producteur de biogaz d’Europe et le leader du marché de la technologie du biogaz. En 2010, 5 905 installations de biogaz étaient en service dans tout le pays : La Basse-Saxe, la Bavière et les Länder de l’Est sont les principales régions. La plupart de ces centrales sont employées comme centrales électriques. Habituellement, les installations de biogaz sont directement reliées à une centrale de cogénération qui produit de l’énergie électrique en brûlant le bio-méthane. L’électricité est ensuite injectée dans le réseau électrique public. En 2010, la puissance électrique totale installée de ces centrales était de 2 291 MW. L’approvisionnement en électricité était d’environ 12,8 TWh, ce qui représente 12,6 % de l’électricité renouvelable totale produite.

En Allemagne, le biogaz est principalement extrait par la co-fermentation de cultures énergétiques (appelées  » NawaRo « , abréviation de nachwachsende Rohstoffe, en allemand pour ressources renouvelables) mélangées au fumier. La principale culture utilisée est le maïs. Les déchets organiques et les résidus industriels et agricoles tels que les déchets de l’industrie alimentaire sont également utilisés pour la production de biogaz. Cet égard, la production de biogaz en Allemagne diffère sensiblement de celle du Royaume-Uni, où le biogaz produit dans les décharges est le plus courant.

La production de biogaz en Allemagne s’est développée rapidement au cours des 20 dernières années. La raison principale en est le cadre juridique créé. Le soutien du gouvernement aux énergies renouvelables a commencé en 1991 avec la loi sur l’alimentation en électricité (StrEG). Cette loi garantissait aux producteurs d’énergie provenant de sources renouvelables l’alimentation du réseau électrique public, ce qui obligeait les compagnies d’électricité à prendre toute l’énergie produite aux producteurs privés indépendants d’énergie verte. En 2000, la loi sur l’alimentation en électricité a été remplacée par la loi sur les sources d’énergie renouvelables (EEG). Cette loi garantissait même une compensation fixe pour l’énergie électrique produite pendant 20 ans. Le montant d’environ 8 ¢/kWh a permis aux agriculteurs de devenir des fournisseurs d’énergie et de gagner une source supplémentaire de revenus.

La production allemande de biogaz agricole a été stimulée en 2004 par la mise en œuvre du NawaRo-Bonus. Il s’agit d’un paiement spécial accordé pour l’utilisation de ressources renouvelables, c’est-à-dire les cultures énergétiques. En 2007, le gouvernement allemand a souligné son intention d’investir davantage d’efforts et de soutien dans l’amélioration de l’approvisionnement en énergies renouvelables afin d’apporter une réponse aux défis climatiques croissants et à la hausse des prix du pétrole dans le cadre du « programme intégré sur le climat et l’énergie ».

Cette tendance continue à la promotion des énergies renouvelables induit un certain nombre de défis pour la gestion et l’organisation de l’approvisionnement en énergies renouvelables qui ont également plusieurs impacts sur la production de biogaz. Le premier défi à relever est la forte consommation de surface de l’alimentation électrique au biogaz. En 2011, les cultures énergétiques destinées à la production de biogaz ont consommé une superficie d’environ 800 000 ha en Allemagne. Cette forte demande des zones agricoles génère de nouvelles concurrences avec les industries alimentaires qui n’existaient pas jusqu’à présent. En outre, de nouvelles industries et de nouveaux marchés ont été créés dans des régions à prédominance rurale, impliquant différents nouveaux acteurs dans un contexte économique, politique et civil. Leur influence et leur action doivent être régies pour bénéficier de tous les avantages de cette nouvelle source d’énergie. Enfin, le biogaz jouera un rôle important dans l’approvisionnement allemand en énergie renouvelable si la bonne gouvernance est privilégiée.

Sous-continent indien

En Inde, le biogaz est traditionnellement basé sur le fumier laitier comme matière première et ces usines à gaz « gobar » fonctionnent depuis longtemps, en particulier dans les zones rurales. Au cours des deux ou trois dernières décennies, les organismes de recherche axés sur la sécurité énergétique rurale ont amélioré la conception des systèmes, ce qui s’est traduit par de nouvelles conceptions plus efficaces et moins coûteuses, comme le modèle Deenabandhu.

Le modèle Deenabandhu est un nouveau modèle de production de biogaz populaire en Inde. (Deenabandhu signifie « ami des démunis ».) L’unité a généralement une capacité de 2 à 3 mètres cubes. Il est construit en utilisant des briques ou par un mélange de ferrociment. En Inde, le modèle de brique coûte légèrement plus cher que le modèle de ferrociment ; cependant, le ministère indien de l’énergie nouvelle et renouvelable offre quelques subventions par modèle construit.

Le biogaz, qui est principalement du méthane/gaz naturel, peut également être utilisé pour produire des aliments riches en protéines pour le bétail, la volaille et les poissons dans les villages de manière économique en cultivant la culture de la bactérie Methylococcus capsulatus sur de petites superficies terrestres et aquatiques. Le dioxyde de carbone gazeux produit comme sous-produit de ces plantes peut être utilisé pour produire moins cher de l’huile d’algue ou de la spiruline provenant de l’aquaculture, en particulier dans les pays tropicaux comme l’Inde, qui peuvent remplacer le pétrole brut dans un avenir proche. Le gouvernement de l’Union indienne met en œuvre de nombreux projets visant à utiliser de manière productive les agro-déchets ou la biomasse dans les zones rurales afin d’améliorer l’économie rurale et le potentiel d’emplois. Avec ces plantes, la biomasse non comestible ou les déchets de biomasse comestible sont convertis en produits de grande valeur sans aucune pollution de l’eau ou émission de gaz à effet de serre (GES).

Le GPL (gaz de pétrole liquéfié) est une source clé de combustible de cuisson en Inde urbaine et ses prix ont augmenté en même temps que les prix mondiaux du combustible. De même, les subventions importantes accordées par les gouvernements successifs pour promouvoir le GPL comme combustible de cuisson domestique sont devenues un fardeau financier, ce qui renouvelle l’importance accordée au biogaz comme combustible de cuisson alternatif dans les établissements urbains. Cela a conduit au développement de digesteurs préfabriqués pour les déploiements modulaires par rapport aux structures RCC et en ciment qui prennent plus de temps à construire. L’attention renouvelée accordée à la technologie des procédés, comme le modèle de procédé Biourja, a rehaussé la stature du digesteur anaérobie à moyenne et grande échelle en Inde en tant qu’alternative potentielle au GPL comme combustible de cuisson principal.

En Inde, au Népal, au Pakistan et au Bangladesh, le biogaz produit à partir de la digestion anaérobie du fumier dans les installations de digestion à petite échelle est appelé gaz gobar ; on estime que de telles installations existent dans plus de 2 millions de ménages en Inde, 50 000 au Bangladesh et des milliers au Pakistan, en particulier dans le Pendjab Nord, en raison du nombre important de têtes de bétail. Le digesteur est une fosse circulaire étanche à l’air en béton avec raccordement tubulaire. Le fumier est dirigé vers la fosse, généralement directement de l’étable. La fosse est remplie d’une quantité requise d’eaux usées. Le tuyau de gaz est relié au foyer de la cuisine par des vannes de contrôle. La combustion de ce biogaz a très peu d’odeur ou de fumée. Grâce à sa simplicité de mise en œuvre et d’utilisation de matières premières bon marché dans les villages, c’est l’une des sources d’énergie les plus respectueuses de l’environnement pour les besoins ruraux. L’un de ces systèmes est le Sintex Digester. Certains modèles utilisent la lombriculture pour améliorer davantage le lisier produit par l’usine de biogaz pour l’utilisation comme compost.

Au Pakistan, le Rural Support Programmes Network gère le Pakistan Domestic Biogas Programme qui a installé 5 360 installations de biogaz et a formé plus de 200 maçons à cette technologie et vise à développer la filière biogaz au Pakistan.

Au Népal, le gouvernement subventionne la construction d’une usine de biogaz dans le pays.

Chine

Les Chinois expérimentent les applications du biogaz depuis 1958. Vers 1970, la Chine avait installé 6.000.000 de digesteurs dans un effort pour rendre l’agriculture plus efficace. Au cours des dernières années, la technologie a connu des taux de croissance élevés. Il semble s’agir des premiers développements dans la production de biogaz à partir de déchets agricoles.

La construction de biogaz rural en Chine a montré une tendance à la hausse du développement. La croissance exponentielle de l’approvisionnement en énergie causée par le développement économique rapide et les conditions de brume sèche sévères en Chine ont conduit le biogaz à devenir la meilleure énergie écologique pour les zones rurales. Dans le comté de Qing, province du Hebei, la technologie d’utilisation de la paille comme matière principale pour produire du biogaz se développe actuellement.

La Chine comptait 26,5 millions d’usines de biogaz, avec une production de 10,5 milliards de mètres cubes de biogaz jusqu’en 2007. La production annuelle de biogaz a atteint 248 milliards de mètres cubes en 2010. Le gouvernement chinois avait soutenu et financé des projets de biogaz rural, mais seulement 60 % environ fonctionnaient normalement. Pendant l’hiver, la production de biogaz dans les régions septentrionales de la Chine est plus faible. Ceci est dû à l’absence de technologie de contrôle de la chaleur pour les digesteurs, ce qui explique que la co-digestion des différentes matières premières n’a pas pu se faire dans l’environnement froid.

Dans les pays en développement

Les usines de biogaz domestiques transforment le fumier de bétail et le sol nocturne en biogaz et en lisier, le fumier fermenté. Cette technologie est réalisable pour les petits éleveurs qui produisent 50 kg de fumier par jour, soit l’équivalent d’environ 6 porcs ou 3 vaches. Ce fumier doit pouvoir être ramassé pour être mélangé avec de l’eau et alimenté dans l’usine. Des toilettes peuvent être raccordées. Une autre condition préalable est la température qui influence le processus de fermentation. Avec un optimum à 36°C, la technologie s’applique particulièrement à ceux qui vivent dans un climat (sub)tropical. C’est pourquoi la technologie convient souvent aux petits exploitants des pays en développement.

Selon la taille et l’emplacement, une usine de biogaz à dôme fixe en briques typique peut être installée dans la cour d’un ménage rural avec un investissement compris entre 300 et 500 $US dans les pays asiatiques et jusqu’à 1400 $US dans le contexte africain. Une usine de biogaz de haute qualité nécessite des coûts d’entretien minimaux et peut produire du gaz pendant au moins 15-20 ans sans problèmes majeurs et sans réinvestissements. Pour l’utilisateur, le biogaz fournit une énergie de cuisson propre, réduit la pollution de l’air intérieur et réduit le temps nécessaire à la collecte traditionnelle de biomasse, en particulier pour les femmes et les enfants. Le lisier est un engrais organique propre qui augmente potentiellement la productivité agricole.

La technologie du biogaz domestique est une technologie éprouvée et établie dans de nombreuses régions du monde, en particulier en Asie. Plusieurs pays de cette région se sont lancés dans des programmes à grande échelle sur le biogaz domestique, comme la Chine et l’Inde.

L’Organisation néerlandaise de développement, SNV, soutient des programmes nationaux sur le biogaz domestique qui visent à établir des secteurs du biogaz domestique commercialement viables dans lesquels les entreprises locales commercialisent, installent et entretiennent des installations de biogaz pour les ménages. En Asie, la SNV travaille au Népal, au Vietnam, au Bangladesh, au Bhoutan, au Bhoutan, au Cambodge, au Laos, au Pakistan et en Indonésie, ainsi qu’en Afrique, au Rwanda, au Sénégal, au Burkina Faso, en Ethiopie, en Tanzanie, en Ouganda, au Kenya, au Bénin et au Cameroun.

En Afrique du Sud, un système de biogaz préfabriqué est fabriqué et vendu. Une caractéristique clé est que l’installation nécessite moins de compétences et est plus rapide à installer car le réservoir du digesteur est en plastique préfabriqué.

Associations

  • Conseil américain du biogaz
  • Association canadienne du biogaz
  • Association européenne du biogaz
  • Association allemande du biogaz
  • Association indienne du biogaz

Société et culture

Dans le film australien Mad Max Beyond Thunderdome de 1985, la ville de troc post-apocalyptique est alimentée par un système central de biogaz basé sur une porcherie. En plus de fournir de l’électricité, le méthane est utilisé pour alimenter les véhicules de Barter.

« Cow Town », écrit au début des années 1940, parle des travaux d’une ville bâtie sur le fumier de vache et des difficultés causées par le biogaz méthane qui en résulte. Carter McCormick, un ingénieur d’une ville située à l’extérieur de la ville, est envoyé pour trouver un moyen d’utiliser ce gaz pour aider à alimenter la ville, plutôt que de l’étouffer.

La production de biogaz offre aujourd’hui de nouvelles possibilités d’emplois qualifiés, grâce au développement de nouvelles technologies.

Laisser votre commentaire

sept + trois =