La production de biogaz : La solution de valorisation énergétique des boues

La production de biogaz : La solution de valorisation énergétique des boues

Sommaire 1. Etat des lieux 2. Un contexte favorable à une optimisation énergétique 3. Maximiser la production de biogaz 4. Quelques réalisations significatives 5. Conclusion

Les stations d épuration actuelles Un parc d installations matures Performantes et conformes à la réglementation Bien intégrées et acceptées par le public Leurs défis pour demain La réduction des coûts de fonctionnement L efficacité énergétique L amélioration de l empreinte carbone Vers la STEP à énergie positive

35 30 25 20 15 10 5 % Poids de l énergie et des boues en STEP Coût d'exploitation (hors amortissement) 0 Personnel Energie Réactifs Boues Sous traitance Source : Moyenne sur 26 STEP de plus de 140 000 EH exploitées par VE (données 2010) Energie + Gestion des boues ~ 40% de l OPEX de la STEP

Tendances des marchés de l énergie en France /MWh 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Prix des énergies (Moyenne annuelle des prix France) Bio électricité Electricité Gaz naturel Pétrole Brent Source graphique : d après les données du site de la DGEC Hypothèses : Croissance des prix de l Électricité selon la CRE : + 30% en 2016 + de 100 /MWh Stabilité des prix de rachat de la Bio électricité produite à partir de biogaz

Sommaire 1. Etat des lieux 2. Un contexte favorable à une optimisation énergétique 3. Maximiser la production de biogaz 4. Quelques réalisations significatives 5. Conclusion

La production de biogaz Une solution pour répondre à trois motivations : Améliorer performance énergétique et économique Réduire empreinte carbone et boues résiduelles S inscrire dans une perspective durable Procédé de digestion anaérobie 1 2 Réduction de la MO Production de biogaz Eau Eau Biogaz Matières Organiques MO Mat Minérale Digesteurs 1 MO résiduelle Mat Minérale 2 Gazomètre

STEP conventionnelle (+ de 70 % du parc Français) Electricité consommée : 23 kwh/eh.an CO 2 35 g DCO/EH.j Eaux Usées 120g DCO/EH.j Pré traitement Boues Activées Clarification Effluent 5 g DCO/EH.j Déshydratation Epaississement Boues en excès 80 g DCO/EH.j Boues déshydratées 80 g DCO/EH.j Pas d électricité produite 1/3 du carbone entrant est consommé sur la file Eau 2/3 du carbone est éliminé avec les boues déshydratées

STEP conventionnelle avec digestion Electricité consommée : 25 kwh/eh.an CO 2 35 g DCO/EH.j Eaux Usées 120g DCO/EH.j Pré traitement Décantation primaire Boues Activées Clarification Effluent 5 g DCO/EH.j Déshydratation Digestion Anaérobie Epaississement Boues en excès 80 g DCO/EH.j Digestât déshydraté 40 g DCO/EH.j Biogaz 40 g DCO Cogénération Electricité produite : 15 kwh/eh.an 1/3 du carbone entrant est consommé sur la file Eau 1/3 du carbone est valorisable via les boues (digestât) 1/3 du carbone est valorisé en électricité verte

Les voies de valorisation du biogaz LA VALORISATION CHALEUR Grâce à une chaudière biogaz : Chauffage de digesteurs et de locaux Alimentation en énergie thermique de sécheurs LA COGÉNÉRATION Production simultanée d'électricité et de chaleur Electricité utilisée sur site ou réinjectée au réseau 1 kg de MV Chaleur valorisée sur site 1 Nm 3 de biogaz 6,3 kwh L INJECTION DANS LE RÉSEAU DE GAZ NATUREL LES 4 VOIES DE VALORISATION DU BIOGAZ Electricité 2,2 kwh Cogénération LA PRODUCTION DE BIOCARBURANTS Chaleur 1,8 kwh La proximité d un réseau de gaz naturel offre la possibilité de valoriser directement le biogaz produit après un traitement préalable (transformation en biométhane) Transformation du biogaz en biométhane pour la production de biocarburants. Alimentation des véhicules : de transport longue durée de transport urbain BIOMÉTHANE BIO GNV BIO GNL Milieu urbain Longue distance

Parc de STEP en France Parc de STEP Nombre de STEP STEP avec DA* % du parc équipé de DA Capacité (M EH**) Boues (ktms/an) Potentiel Biogaz*** Plus de 500 000 EH 8 4 50% 15 170 450 De 100 000 à 500 000 EH 108 25 23% 20 330 600 De 30 000 à 100 000 EH 304 35 12% 16 200 480 Total 420 64 15% 51 700 1 530 Source : d après les données 2009 du portail de l assainissement communal (MEDDE) DA : Digestion Anaérobie M EH** : Pollution entrante en Millions d Equivalent Habitant Biogaz***: Energie potentiellement récupérable sous forme de biogaz en GWh /an (PCI) STRASBOURG - FRANCE CERGY - FRANCE

Sommaire 1. Etat des lieux 2. Un contexte favorable à une optimisation énergétique 3. Maximiser la production de biogaz 4. Quelques réalisations significatives 5. Conclusion

La digestion avancée Mieux dégrader les boues Boues urbaines Digestion Hydrolyse Thermique Post Digestion Production de biogaz Cogénération MAPOCHO SANTIAGO - CHILI ESHOLT ROYAUME UNI

La co-digestion de substrats externes Augmenter la charge organique Boues urbaines Biodéchets Digestion anaérobie Production de biogaz Cogénération BUDAPEST NORD - HONGRIE SAMOËNS - FRANCE ECOPRO - NORVÈGE

Bénéfices Digestion avancée vers l autosuffisance énergétique Taux d autosuffisance électrique : de 40 à 70 % 80-100 % Co digestion La STEP à énergie positive Taux d autosuffisance électrique : Supérieur à 100% ET UN COUPLAGE DES DEUX EST POSSIBLE

Sommaire 1. Etat des lieux 2. Un contexte favorable à une optimisation énergétique 3. Maximiser la production de biogaz 4. Quelques réalisations significatives 5. Conclusion

STEP de la Feyssine (Grand Lyon) 300 000 EH Digestion Production de 4 187 m 3 de biogaz par jour Production de Chaleur Biogaz produit Valorisation de la chaleur du biogaz brûlé en chaudière pour : le chauffage des digesteurs l alimentation du sécheur thermique des boues 77% des besoins du sécheur couverts par la valorisation du biogaz Permet d économiser environ 950 000 Nm 3 /an de gaz naturel

STEP de Marquette lez Lille 620 000 EH Digestion avancée Cogénération & Biométhane carburant File BOUE Mise en service début 2015 Hydrolyse Thermique EXELYS DLD Cogénération biogaz /séchage digestât Production de biométhane carburant Digestion avancée Cogénération Biogaz Séchage de digestât Biométhane carburant Traitement biologique avancé

Co-digestion & Cogénération STEP de Budapest Nord 775 000 EH En service depuis début 2009 Co-digestion boues et bio-déchets Désulfuration biologique du biogaz Cogénération biogaz - 3 000 kwe STEP autosuffisante en électricité et en chaleur Co-digestion de bio déchets, déchets de cantines et d invendus de supermarché

STEP de Strasbourg 1 000 000 EH Injection réseau du biogaz Décision mi 2012 Etudes de conception détaillées fin 2012 GO final et Commande début 2013 Construction de l unité d épuration, compression et injection fin 2013 1 ère Injection dans le réseau début 2014 1 er projet en France pour la réinjection de biogaz au réseau Injection réseau de Biométhane En attente de validation de l ANSES et de la modification de l article 2 du décret biométhane cette année

Conclusion La digestion : un procédé classique et éprouvé Le biogaz : une énergie verte multi usages La valorisation du biogaz : une réponse pour améliorer la performance énergétique et économique Réduction des tonnages de boues Production d énergie verte Réduction de l empreinte carbone des usines

Syndicat national des entreprises du traitement de l eau www.synteau.com

La production de biogaz CABINET MERLIN Ingénieurs- La solution de valorisation énergétique des boues LA REGLEMENTATION : ENJEUX ET PERPECTIVES Jean-Pierre BUGEL Ingénieur expert 3 ème Vice-président en charge de la réglementation / normalisation

Avant 2006 La RGV (Réglementation à Grande Vitesse) Arrêté tarifaire pour l achat d électricité produite à partir du biogaz : tarif bas et contraintes fortes Circulaire du 10 décembre 2003 pour application de la règlementation ICPE sur la combustion du biogaz Ensuite : 2 coups d accélérateur Arrêté tarifaire pour l achat d électricité produite à partir du biogaz de juillet 2006 : x 2 du tarif, incitation à la cogénération et peu de contraintes Grenelle de l environnement CABINET 28/11/2012 MERLIN 24 Ingénieurs-

La RGV (Réglementation à Grande Vitesse) Grenelle de l environnement (art 46 grenelle 1) En particulier, améliorer la gestion des déchets organiques en favorisant en priorité la gestion de proximité de ces derniers, avec le compostage domestique et de proximité, et ensuite la méthanisation et le compostage de la fraction fermentescible des déchets ménagers et plus particulièrement celle des déchets des gros producteurs collectés séparément pour assurer notamment la qualité environnementale, sanitaire et agronomique des composts et la traçabilité de leur retour au sol. Un cadre réglementaire, économique et organisationnel permettant d'améliorer la gestion de certains flux de déchets, notamment par le développement de collectes sélectives et de filières appropriées :, les déchets organiques,.. ainsi que la qualité du biogaz, notamment dans la perspective de son injection dans les réseaux de distribution CABINET 28/11/2012 MERLIN 25 Ingénieurs-

La RGV (Réglementation à Grande Vitesse) Grenelle de l environnement (Grenelle 2) Article 92 sur l achat du biométhane. Article 204 sur la collecte séparée pour les gros producteurs de biodéchets Tarif de juillet 2006 x 2 sur tarif de base + incitation à la cogénération Peu de contrainte = Développement de la valorisation du biogaz de STEP CABINET 28/11/2012 MERLIN 26 Ingénieurs-

La RGV (Réglementation à Grande Vitesse) Depuis en 6 ans 2 Arrêtés tarifaires pour l achat d électricité produite à partir du biogaz Arrêté tarifaire pour l achat de biométhane Rubrique ICPE n 2781 3 Arrêtés ministériels ICPE pour rubrique 2781 Rubrique 2910C pour la combustion de certains biogaz 2 arrêtés ministériels ICPE pour rubrique 2910C Ensemble de textes autorisant l injection de biométhane CABINET 28/11/2012 MERLIN 27 Ingénieurs-

ICPE méthanisation Du bon et du moins bon Coups de pouce Arrêtés ministériels = fin des impositions locales inégalitaires Volonté de développer la méthanisation, mise au point rapide des textes avec concertation et la méthanisation est l une des premières rubriques à mettre en place le régime de l enregistrement Coups de frein Déchets de collectivités sont mis à l index La digestion des boues bascule au premier gramme de matières externes dans la règlementation ICPE La codigestion des boues est à peine admise : Article 21 de l arrêté du 10 novembre 2009 Circulaire du 24 décembre 2010 Contraintes de l arrêté du 10 novembre 2009 pour la digestion de boues Difficultés pour faire reconnaitre l intérêt de la codigestion des boues CABINET 28/11/2012 MERLIN 28 Ingénieurs-

ICPE combustion biogaz De l oubli et un peu d espoir Les oublis ICPE à autorisation à partir de 100 kw au lieu de 20 MW pour combustibles classiques Rubrique 2910C uniquement pour le biogaz issu de 2781-1 avec des régimes déclaration et enregistrement sur base du régime de la méthanisation Arrêtés pour 2910C avec des VLE strictes L espoir Projet d arrêté en cours de consultation auprès des professionnels pour une rubrique 2910B en enregistrement = dossier plus simple pour la digestion en STEP non ICPE Il est encore temps de se faire entendre pour faire bouger les VLE CABINET 28/11/2012 MERLIN 29 Ingénieurs-

BIOMETHANE Le gros oubli et l attente Le gros oubli Le biogaz de STEP n est pas autorisé à être injecté en réseau après traitement faute d avis favorable dans l étude sanitaire AFFSET Pas d avis favorable par «manque de données de biogaz de STEP» L attente Conclusion de de l étude menée par INERIS Saisine de l ANSES Avis favorable de l ANSES L injection pour les autres biogaz est autorisée et les premiers projets sont avancés Développement du GNV CABINET 28/11/2012 MERLIN 30 Ingénieurs-

L espoir TARIF ELECTRICITE De l espoir à la désillusion Annonce d une revalorisation du tarif de 2006 pour le tarif 2011 Passage de 3 à 4 c /kwh pour l efficacité énergétique La désillusion La hausse des tarifs ne joue pas sur le tarif de base pour les grosses puissances (rattrapage de la révision des prix) Prime aux effluents d élevage n apporte rien aux collectivités locales Modification importante pour l efficacité énergétique : Le chauffage de la digestion et la préparation des entrants n est plus pris en compte Obligation d apport thermique venant du biogaz pour les consommateurs de chaleur de la digestion : pas de possibilité pour récupération sur buées séchage, bois énergie, etc. Consommateurs de chaleur éligibles si création en même temps que la digestion ou en substitution énergies fossiles (mais pas électricité) Au final tarif moins interessant pour les STEP CABINET 28/11/2012 MERLIN 31 Ingénieurs-

BIODECHETS DES GROS PRODUCTEURS Une voie d avenir Une voie d avenir Obligation de collecte séparée et de traitement depuis le 1 janvier 2012 Seuil de tonnage décroissant pour les biodéchets : 10 t/an a partir de 2016 Seuil de volume décroissant pour les huiles : 60 l/an a partir de 2016 Manque d exutoire correctement réparti sur le territoire Les digestions de STEP en sous charge ou en projet peuvent accepter ces matières (exemple du SIVOM MSSV) et doper leurs recettes Mais La procédure pour y arriver est longue : arrêté du 10 novembre 2009 (article 21), circulaire du 24 décembre 2010 Eventuellement agrément SPA : en attente de dispositions françaises alternatives au règlement européen. CABINET 28/11/2012 MERLIN 32 Ingénieurs-

Et si il fallait le refaire aujourd hui CABINET MERLIN Ingénieurs-

MERCI DE VOTRE ATTENTION CABINET MERLIN Ingénieurs-