Introduction. Sommaire. La méthanisation. à la ferme. Qu est-ce-que Trame? 1/ Le fonctionnement biologique

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1 La méthanisation m à la ferme Sommaire / Le fonctionnement biologique / De l action des micro-organismes à l installation sur la ferme Les substrats / le digesteur / le digestat / le biogaz / la production d énergie / Quels intérêts pour les agriculteurs et la société? / Quelles perspectives pour la filière française? Solène Dumont - Trame Qu est-ce-que Trame? Introduction Des réseaux associatifs Un centre de ressource au service des acteurs du développement agricole Environnement et énergie renouvelables Matériel agricole et réglementation Communication Vie associative, conduite de projet et animation Conditions de vie et emploi. Relations humaines. Développement local et territoires 6 thématiques de travail, 8 salariés Accompagnement de porteurs de projet Porteurs de projet en Lorraine et en Franche Comté Groupe biogaz lorraine Association des Agriculteurs Méthaniseurs de France Communication Plaquette 6p sur la méthanisation à la ferme (avec AILE et Solagro) Plaquette technique Biorecycle et GAEC Oudet (Interreg Agricométhane) Maquette biogaz (Partenariat lorrain) Réseau d échanges et de promotion avec la Belgique et le Luxembourg Expertise Pré-diagnostic individuel ou de territoire Formation et voyage d étude pour des agriculteurs Etude biblio & veille technologique (phase sèche pour l ADEME) Participation à des groupes de travail nationaux (ministère, crédit carbone, club biogaz, )

2 La filière Biogaz aujourd hui Projets agricoles répertoriés par TRAME 0 installations en fonctionnement 8 installations ICPE déposé et/ou en construction Matières entrantes : effluents d élevage ; matières végétales ; déchets IAA 80% < T/an 90% en cogénération - 90% en infiniment mélangé Puissance installée : de 0 à 00 kw dont 80% entre 00 et 0 kw Valorisation de la chaleur : réseau de chaleur (habitation) + atelier existant sur l EA Le fonctionnement biologique: des micro-organismes organismes en action Qu est-ce que la biométhanisation? C est la valorisation de déchets organiques consistant à: Matière organique Phase : MO complexe (lipides, cellulose, amidon, protéines) Hydrolyse et acidogenèse Composés plus simples (acides gras volatils, alcools) + H + CO Une dégradation Micro-organismes O phases Phase : Acétogenèse chauffage Acétates +H + CO Produisant Biogaz (principalement CH ) Digestat Phase : Méthanogenèse Utilisé comme combustible Amendement Fertilisant CH + CO + H O MO non biodégradable + matières minérales Electricité et chaleur Le BIOGAZ CH CO H N HS CO De l action l des micro-organismes organismes à l installation sur la ferme Source: Baver Le DIGESTAT MO non biodégradable Matières minérales (N,P, K ) Eau

3 énergie COGENERATEUR énergie MO complexe fermentescible: Lisier, eaux usées méthanisation biogaz MO complexe fermentescible: Lisier, eaux PREFOSSE usées Pompage méthanisation Stockage biogaz du biogaz Géomembrane Déjection animale, cultures digestat Incorporé aux phases liquides Déjection animale, cultures DIGESTEUR Canalisation, transfert par surverse et/ou pompe digestat POST- DIGESTEUR Fosse de stockage Co-substrats Co-substrats Trémie puis vis sans fin ou piston Les substrats Une multitude de possibilités Les déjections animales Les résidus de culture + quantités importantes et régulières Lisier: + liquide/apport ß/ pouvoir tampon - peu méthanogène Fumier: + MS - solide, pb paille, peu méthanogène + haute teneur en carbone, facilement assimilables Les cultures Tourteaux (pb coûts), pulpes, fanes. + bons potentiels méthanogènes? S assurer du coût de production Les co-substrats + prestation de services rémunérée Déchets verts, huiles, biodéchets ménages, boues de STEP, déchets de restauration ou entreprises agro-alimentaires! Répercutions techniques, agronomiques, réglementaires, économiques

4 Les substrats Les substrats Une multitude de possibilités Les déjections animales Les résidus de culture Les cultures Les co-substrats Interdit: bois, antibiotiques, désinfectants Attention: métaux lourds, polluants (épandage) A éviter: éléments qui sédimentent ou qui flottent csq sur conduite du digesteur Potentiel méthanogène de divers substrats et co-substrats Source: «La méthanisation à la ferme» réalisé par Aile, Solagro, Ademe, Trame différents types de digesteur Système phase solide: Source EDEN système BATCH (plusieurs digesteurs en parallèle) système piston (phase solide) Système phase liquide: système infiniment mélangé (chaine en continue): ou phases Source: Trame Un lieu de réaction biochimiques Un milieu biologique fragile Importance de l agitation (système infiniment mélangé) Il existe différents systèmes d agitation: Un risque d instabilité dû aux O en présence:.o. acidogènes (hydrolyse + acidogenèse) - croissance rapide - résistants à l acidification (ph>.).o. méthanigènes - croissance lente (> jours) - sensibles à l acidification (ph>6.) et aux AGV! - Fonctionnement difficile à gérer -Les erreurs sont lourdes de conséquences -Pas de changement brusque -Surveillance du ph

5 Un lieu de réactions biochimiques Un lieu de réaction biochimiques Importance du temps de rétention et de la température Importance du temps de rétention et de la température Thermophile Mésophile Psychrophile Méthane cumulé (m) 0,00,00 0,00,00 0,00,00 Production de méthane (cumul en m) 0, jours Production de méthane à 0 C Productionde méthane à 0 C Température 60 C 0 C C Temps de rétention Court Moyen Long Taille des fosses Difficultés de mise en oeuvre Sur les exploitations agricoles, la méthanisation mésophile est la plus répandue Possibilité d évoluer vers du thermophile une fois que le mésophile est bien maîtrisé Un milieu biologique fragile Le digestat En plus de la température, du temps de rétention, du ph D autres limites biologiques à respecter pour un développement optimal de la population bactérienne C/N Concentration en azote et autres micro éléments Eviter tout changement brutal La méthanisation est un process sensible qui demande une bonne maîtrise de la part de l agriculteur. D après un agriculteur allemand «le plus dur c est d apprendre à gérer l alimentation», «une seule vache» Le digestat La matière organique est transformée Le digestat La quantité d azote est conservée Produit brut Norg NH+ Produit digéré Norg NH+ méthanisation Quantité d azote conservée Proportion de NH+ supérieure Modification cahier d épandage Source : Solagro, 00 Possibilité de séparer le digestat en phases Baisse du taux de MO (/ à /) Conservation de la fraction de la MO qui donne l humus Peu de diminution du volume ( à 0%) (conservation eau) Phase liquide peu de MO riche en ammonium Phase solide matière organique résistante et stable riche en phosphore Engrais liquide Amendement

6 Le digestat De multiples avantages Homogénéisation Azote minéral Plus fluide Moins d AGV Un substrat partiellement hygiénisé Facilité d épandage Effet rapide (assimilable directement) Meilleure appétence des pâturages et ensilage Moins agressif sur le couvert végétal Un effluent désodorisé (en plus piégeage du souffre) Neutralisation des semences d adventices germes pathogènes Salmonelle Coliforme (,7 0^6) Entérocoque (, 0^6) Hygiénisation Thermophile Mésophile Psychrophile 0 min, 0^,7 0^ Réduction d un facteur 000 à h, 0^ 0^ Réduction d un facteur 00 à 000 Quasiment pas d effet Source : Solagro 00 Le milieu est défavorable à de nombreux micro-organismes d où une hygiénisation partielle Certains pathogènes sont résistants (forme de résistance : spores) Le digestat D autres conséquences agronomiques: Sur les rendements (d après expériences) Les cultures valoriseraient mieux l azote issu de digestat que l azote issu d engrais minéraux Nuances: au moins les mêmes rendements voir des rendements supérieurs Rendement obtenu pour une culture de maïs ayant reçu les mêmes quantités d azote mais provenant de sources différentes D autres conséquences Le digestat agronomiques: Sur la composition floristique des prairies des mauvaises graminées des moyennes et bonnes graminées des légumineuses moins importante qu avec un lisier ou une fumure minérale Source ADAESO 00 NFU 0: amendement organique Existence d un groupe de travail digestat à l AFNOR : difficulté de caractériser le digestat en terme de N,P,K (variabilité des intrants)

7 Le digestat Le biogaz Des précautions à prendre L azote est sous forme plus volatil donc: Attention au stockage Fosse couverte ou brassage limité! Attention à l épandage Importance des conditions d épandage, enfouisseur, période d épandage: si vigilance, meilleure efficience! Le biogaz Le biogaz Les possibilités de stockage Un gaz à pression atmosphérique A quel niveau? Au niveau du digesteur ET/OU du post-digesteur Dans un e lieu relié au digesteur et au post-digesteur Comment? Dans une géomembrane (simple ou double) Dans un réservoir souple m de biogaz litre de fuel 0 kwh 6 kwh Peu de stockage (-6 h), utilisation en continue Le biogaz La production d énergie Des traitements à mettre en oeuvre CH 0-70% BIOGAZ CO 9-9% HS % Eau Traces Lavage ou non en fonction de l utilisation Désulfurisation par injection d oxygène Déshumidification par condensation! HS doit être traité pour éviter: les corrosions du moteur. les corrosions du digesteur (HS attaque le béton)

8 La production d énergie La production d énergie quelles quantités d énergie produite? quels types d énergie peut-on produire? épuration Biogaz Une vache 7 m de lisier m de biogaz 0 kwh d énergie brute Equivalent à 80 litres de fuel compressé Carburant (Suède,Lille) réseau Toute utilisation (Suisse,Allemagne) Chaleur brûlé Cogénération chaleur + électricité Trigénération chaleur + électricité + froid 00 UGB : litres de fuel! La production d énergie Des tarifs français encourageant l efficience énergétique de l installation: La cogénération BIOGAZ Energie primaire (base 00) Cogénération (rendement maximum de 8%) Electricité (%) Chaleur (%) Part exportable dont 0 à 0% de la chaleur autoconcommée pour le chauffage du digesteur '#(# "#) '%" * $*+, $* -***+,.-***+, /$$* 0, "! 0, "!"##$!"#%&! * * *! * * -! *, " #!..-! La rentabilité du projet dépend de l optimisation de la valorisation du biogaz (cf. vente de chaleur et prix de vente de l électricité) Analyse économique Quels intérêts ts pour les différents acteurs du territoire? Source: expertise sur la rentabilité économique des projets français (Ademe, 009) Des coûts à l installation importants pour les «petits» projets Des coûts allemands bien inférieurs

9 Pour les agriculteurs Des avantages agronomiques: Hygiénisation du digestat Utilisation optimisée des effluents d élevage: meilleure valorisation agronomique du digestat Des avantages économiques: Diversification de l activité et revenu supplémentaire Baisse d achats d engrais Valorisation de la mise aux normes Autonomie en chaleur Et encore d autres avantages: Amélioration relation au voisinage (odeur, image agriculture) Simplification de l épandage par une mise en commun (travail et administratif) Pour les entreprises/industries locales et collectivités Baisse des coûts de traitement des déchets (le coût des déchets pour les collectivités a globalement doublé en 0 ans: 0 à 0 /t -source ademe) Économie sur les dépenses énergétiques actuelles (bâtiments, process ) Promotion de l image de l industriel/de la collectivité Développement des activités entrepreneuriales locales : transport, séchage du bois, épandage du digestat Réponse à une orientation législative forte Réduction des odeurs Pour la société civile Réduction des émissions de GES Sans méthanisation Création d emplois / synergie entre acteurs Diminution de la dépendance énergétique d un territoire et production d énergie renouvelable Réduction des émissions de gaz à effet de serre CO Belgique, ferme de Faascht -0% de GES CH CH Avec méthanisation CO Moteur CO Consommation d énergie fossile pour autres besoins Consommation d énergie verte pour autres besoins Gaz CO CH NO % d origine agricole Pouvoir de réchauffement global Estimation des émissions Origine Les émissions de GES % 69% 7% 0 7 MteqCO/an MteqCO/an 6 MteqCO/an Fabrication intrants Combustion d énergie fossile Digestion des ruminants (70%) Stockage des déjections (0%) Transformation des produits azotés dans le sol ( 90%) Epandage des déjections (0%) Source : CITEPA, 00 Gaz CO CH NO % d origine % Attention a ne 69% pas 7% agricole dégrader ce poste (couverture de la fosse de Pouvoir de stockage, enfouissement) réchauffement 0 global La méthanisation permet une réduction Estimation des ces postes 7 MteqCO/an MteqCO/an 6 MteqCO/an émissions Origine Les émissions de GES Fabrication intrants Combustion d énergie fossile Digestion des ruminants (70%) Stockage des déjections (0%) Transformation des produits azotés dans le sol ( 90%) Epandage des déjections (0%) Source : CITEPA, 00

10 Les facteurs de réussite r d un d projet de méthanisationm

11 Quelles perspectives pour la filière française? aise? Les perspectives d évolution? Des tarifs incitatifs depuis 006 (qui vont encore évoluer?) Des projets qui intéressent l ensemble des acteurs d un territoire Un développement des projets sur le territoire baissera les coûts d installation mais également les aides Les perspectives d évolution? De nombreuses conditions à remplir pour concevoir un projet viable un développement possible de la petite méthanisation? Un cadre législatif en cours d élaboration: Nouvelle rubrique déclaration/autorisation validée Rubrique 90c sur déclaration combustion en cours de validation Discussion sur création d un nouveau régime d enregistrement entre 0 à 0t/j et sur l incorporation d effluents bruts agroalimentaires dans la 78-

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