Projet d unité de méthanisation Bioener Val d Adour Vic Montaner (64) Mission : Assistance Technique de la CCVM Projet d unité de méthanisation. Date rédaction note technique : 04/09/2012 responsable secteur biomasse, APESA. par Philippe POUECH, Ingénieur Agronome, Rappel du contexte : La Communauté de Communes de Vic-Montaner (CCVM) a mandaté l APESA pour une mission d assistance technique sur le projet de méthanisation porté par la société ENERIA visant à valoriser certaines biomasses (sous-produits agricoles et agroalimentaires) produites sur le territoire de la communauté de communes. Cette installation envisage de traiter 170.000 tonnes d effluents d élevage en mélange avec environ 25.000 tonnes de sous-produits issus d entreprises agroalimentaires. L unité de méthanisation sera une technologie éprouvée de type infiniment mélangé en régime thermophile. Cette installation valorisera le biogaz produit sur une unité de cogénération (électricité + chaleur) de 4MWelec. L électricité produite sera vendue au réseau EdF et la chaleur produite permettra le séchage du digestat (résidu de fermentation) afin de produire un engrais et/ou amendement organique. La présentation de ce projet a été faite lors d une réunion publique à Vic-Montaner le 18 mai 2012 ; étaient présents notamment des représentants de l association Echo Louet. Lors de cette réunion à la demande de la CCVM, l APESA représentée par Philippe Pouech, expert méthanisation, a apporté des réponses sur différents questionnements soulevés et relevant du fonctionnement ou des risques associés à l exploitation d une unité de méthanisation. Cette note présente de manière structurée les différents aspects techniques qui ont été abordés lors de ces échanges. Nos propos s appuient sur notre propre expérience et connaissance de la filière méthanisation/biogaz ainsi que sur différentes sources bibliographiques citées en références à la fin de cette note. Page 1 sur 11
Projet d unité de méthanisation Bioener Val d Adour Vic Montaner (64) Analyse technique et apport d éléments de connaissance Rappelons que la méthanisation est un procédé biologique qui permet de transformer la matière organique en absence d oxygène (condition anaérobie) en produisant un biogaz constitué majoritairement de méthane (CH 4 ) ; cette molécule est identique à celle du gaz naturel d origine fossile. Ainsi cette technologie permet de valoriser des sous-produits et des déchets fermentescibles en énergie renouvelable. Le résidu de fermentation obtenu constitue également un produit intéressant pour une valorisation agronomique (amendement et/ou engrais organique). La méthanisation s est fortement développée en Europe du Nord (Allemagne, Suède, Danemark, Autriche ). En France après une utilisation en dépollution des effluents agroalimentaires ou en traitement des boues de station d épuration, la méthanisation connait un nouvel essor avec des objectifs ambitieux pour répondre aux enjeux du développement des énergies renouvelables en France. Dans ce contexte le projet porté par la société ENERIA s inscrit dans ces évolutions et peut permettre l émergence d une solution territoriale pour la gestion des sous-produits et déchets fermentescibles de la zone du Val d Adour. Nous apporterons ci-après des éléments de connaissance en réponse aux questions formulées par les participants à la réunion du 18 mai à Vic-Montaner. 1) Le dimensionnement de l unité La taille projetée de l installation repose sur le gisement prévu en effluents d élevage et sousproduits agroalimentaires. Une puissance de 4MW électrique est prévue ce qui positionne le projet parmi les unités de méthanisation de codigestion les plus importantes en France (voir la carte des installations de codigestion en France, source ADEME-2011). On remarquera sur cette carte l existence de projets de forte puissance (>3MW élec) sur le territoire national ; d autres projets sont en cours de construction sur des puissances équivalentes. Nous pouvons citer parmi les installations en fonctionnement ou en projet : En codigestion, l unité Geotexia (centre Bretagne) avec une puissance installée de 1,3 MWe ou celle de Bionerval (Installation de Benet, Vendée) de 2,5 MWe. En traitement d ordures ménagères, l usine de Varennes Jarcy (91) avec une puissance installée d environ 3,5MWe. En projet (démarrage 2012) l unité de traitement de déchets d abattoirs et de biodéchets de 9MWe par Bionerval - site d Etampes (91). En Europe plusieurs installations ont des tailles importantes et voisines de celle du projet Bioener Val d Adour (ou BEVA). Citons l usine de Veendam Biogas (Pays Bas) mise en service en 2007 avec une puissance installée de 5 MWe. Page 2 sur 11
Projet d unité de méthanisation Bioener Val d Adour Vic Montaner (64) La taille d une unité de méthanisation n est pas une contrainte à proprement parlé puisque pour permettre de traiter d importants gisements on peut augmenter le nombre de digesteur ou le volume du réacteur ainsi que son environnement (stockage amont/aval) ; il n y a donc pas de taille limitant le bon fonctionnement d une installation de méthanisation. La méthanisation va s adapter à la taille du gisement et aux contraintes associées (collecte, transport, gestion du digestat). On constate en France le développement d unités de méthanisation de différentes dimensions et puissances (voir la carte des installations de méthanisation, ADEME, 2011). Précisons que généralement sur des unités de taille importante, l exploitation demande du personnel permanent (création d emploi) et une gestion plus élaborée du fonctionnement (systèmes de sécurité, consignes, niveau de suivi, télésurveillance ). La taille de l installation projetée pour le projet «Bioener Val d Adour» ne présente pas a priori de problème quant à sa mise en œuvre et à son exploitation. Page 3 sur 11
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2) Le gisement de matières à méthaniser Les coproduits envisagés sont issus du monde agricole et agroalimentaire. Ils ne présentent pas de risques sanitaires dans la mesure où toutes les dispositions réglementaires seront respectées (notamment hygiénisation de certains produits de type sous-produits animaux). L installation est prévue pour un tonnage précis avec une composition donnée en termes de matière organique entrante et de potentiel de production de biogaz/énergie. Précisons qu à partir des données fournies par l entreprise ENERIA, nous avons calculé le potentiel de production d énergie et nous pouvons confirmer la cohérence du projet vis-à-vis des matières entrantes, la production de biogaz et donc de la production d énergie associée (vente électricité et disponibilité de chaleur pour le process). L évolution du gisement prévu initialement est inéluctable ; on le constate sur des installations en fonctionnement depuis plusieurs années. Sur le territoire considéré il semble que les ressources non encore exploitées sont encore nombreuses et permettront de sécuriser le fonctionnement de l unité sur le long terme. Si pour diverses raisons (intérêts croissants des éleveurs pour traiter leurs effluents, besoins de l industrie agroalimentaire ) il devait y avoir une augmentation des quantités de matières à traiter alors l entreprise en charge de l exploitation de l installation devra d une part augmenter la taille des équipements (nouveau réacteur et capacité de stockage amont/aval) et d autre part déposer une nouvelle demande d autorisation d exploiter. Par ailleurs les équipements prévus sur ce type d installation sont dédiés à des gisements de produits agricoles ou agroalimentaires. Il n est pas envisageable d un point de vue technique d une part et réglementaire d autre part d accepter d autres types de déchets sur l installation notamment des ordures ménagères. Le dimensionnement de l installation et les équipements prévus permettront de traiter le gisement en biomasse envisagé ; l installation projetée par ENERIA comporte l ensemble des unités fonctionnelles nécessaires au bon fonctionnement d une unité de méthanisation. 3) Les nuisances 3.1 Les odeurs Les odeurs sur un site industriel de traitement de résidus fermentescibles peuvent être liées à différentes causes : la gestion des matières entrantes, la maîtrise du procédé de traitement, la gestion du digestat. Page 5 sur 11
Dans le cas des matières entrantes, la prise en compte sur le projet de cette nuisance se fait par l existence d un double sas pour le dépotage des camions et de fosses couvertes de stockage des matières. La durée de stockage des produits devrait être limitée à 5 jours. Précisons de plus que les matières entrante seront transportées en citerne et benne étanches jusqu au lieu de dépotage. Sur le process de méthanisation, les risques de nuisances olfactives sont minimes dans la mesure où tout fonctionne en circuit fermé et clos vis-à-vis de l extérieur. Ainsi une perception d odeur sur le site est un signe de disfonctionnement (fuite de biogaz par exemple). La méthanisation se faisant dans des réacteurs étanches, il n y a donc aucun risque d odeur sur le procédé. Sur le produit final, le digestat est un produit dont l impact olfactif a fortement diminué. Le posttraitement (séchage) peut être source d odeurs. Un équipement de traitement de l air vicié est prévu avec lavage chimique puis biofiltre. Précisons que dans la mesure où les matières premières méthanisées sur l unité auront une composition physicochimique de qualité, le digestat obtenu présentera un intérêt d un point de vue agronomique (éléments fertilisants, matière organique). Il pourra alors trouver un exutoire pour être valorisé comme engrais et/ou amendement organique. De plus si un épandage agricole est envisagé, l hygiénisation et le post-traitement prévu dans le procédé permettront de réduire considérablement les nuisances (olfactives et surface d épandage). L ingénierie du projet montre que cette problématique a bien été prise en compte et des solutions techniques éprouvées sont prévues dans le projet. 3.2 Le bruit d exploitation sur site Les équipements présents sur une installation de biogaz susceptibles d engendrer du bruit sont très limités (chargeur pour les manutentions essentiellement). Les équipements sur l unité de méthanisation sont électriques : pompes, agitateurs et ne sont pas des sources importantes de bruit. Les groupes électrogènes sont situés dans un local insonorisé. L impact du bruit lié à l exploitation devrait être limité à l unité en fonctionnement. 3.3 La pollution des eaux La plateforme prévue permet la récupération des effluents liquides pour analyse avant rejet dans le milieu naturel. Le système de traitement comprend plusieurs étapes d épuration (notamment ultrafiltration et osmose inverse) afin de garantir une qualité de l eau rejetée conforme à la réglementation. Page 6 sur 11
En cas de fuite d un réacteur, la totalité du contenu est stocké dans une zone de rétention rendue obligatoire par l arrêté d exploitation (ceci en conformité avec l arrêté ICPE d exploitation) Les risques liés à une pollution des eaux ont bien été pris en compte et les solutions techniques apportées permettent une très bonne maîtrise des effluents en condition d exploitation. 3.4 La pollution atmosphérique Sur une unité de méthanisation en fonctionnement il n y a pas de rejet en raison de la nécessité de récupérer le biogaz en totalité pour l utiliser en cogénération. Le biogaz est brûlé au sein du groupe en dégageant essentiellement du CO 2 non comptabilisable dans les gaz à effet de serre (GES) puisque issu de biomasse renouvelable. Une installation de méthanisation comme celle prévue sur Montaner va donc permettre d éviter l émission de GES d origine fossile et présente ainsi un bilan GES positif. Précisons que le bilan GES du projet devra être élaboré et joint au dossier de demande d autorisation d exploiter (obligation réglementaire, outil DIGES). Il faut compter environ 160 teq CO 2 /an évitées pour 100 kwelec de puissance installée ; ainsi le projet envisagé sera un contributeur non négligeable à la réduction de GES. D une manière générale les projets de méthanisation permettent la réduction des émissions de gaz à effet de serre grâce notamment (source ADEME): au captage des émissions de méthane (CH4) qui se produisent naturellement au cours du stockage des déjections animales, à la valorisation énergétique du CH4 capté (sous forme d électricité, de chaleur ou de biométhane) en substitution d une autre énergie potentiellement productrice de gaz à effet de serre (gaz naturel, fioul ), à la substitution des engrais minéraux dont la production est très consommatrice en énergie fossile par des engrais renouvelables (retour au sol de la matière organique des biodéchets), Les autres émanations sur le projet envisagé semblent pouvoir être captées et traitées avant rejet atmosphérique dans la mesure où toutes les opérations amont et aval de l unité de méthanisation sont prévus en bâtiment fermé avec traitement de l air vicié avant rejet. Les risques liés à une pollution atmosphérique sont extrêmement limités sur un projet de méthanisation. Globalement un projet de méthanisation permet la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Page 7 sur 11
4) La gestion des risques d exploitation 4.1 Risque d explosion Le risque d explosion est pris en compte par la réglementation des ICPE au travers la définition et l identification sur l installation des zones ATEX (explosion d une atmosphère explosive). Dans ces zones des équipements spéciaux sont obligatoires afin d éviter tout risque d explosion. Précisons que les risques d exploitation en fonctionnement normal (absence d air dans les réacteurs) sont quasi inexistants ; il s agit essentiellement de risques possibles au cours d interventions à l intérieur des réacteurs et fosses de stockage. Ces interventions sont sous la responsabilité de l exploitant qui doit définir des procédures d intervention adaptées et validées par les organismes compétents. Les consignes d exploitation habituelles en contexte industriel permettent de prévenir un incident. Si toutefois une explosion survenait, la puissance de celle-ci n impacterait pas au-delà du terrain de l usine car il n y a pas sur site une réserve d énergie suffisante. Le volume de stockage de biogaz est faible (moins de 4 heures de fonctionnement des groupes électrogènes et l excédent éventuel de biogaz est éliminé en torchère) ; de plus ce stockage de biogaz est à une très faible pression (quelques dizaines de millibars) minimisant les risques d explosion. Le risque d explosion est bien pris en compte dans la construction de l installation de méthanisation et la gestion de son exploitation. 4.2 Risque d incendie Le risque incendie fait également partie des risques identifiés avec les consignes habituelles en contexte industriel et le maintien d un bassin d incendie pour les équipes de secours (réserve d eau par pompage). Ils sont également prévenus par l utilisation obligatoire de matériaux incombustibles (notamment au niveau des isolants thermiques et des gaines électriques). L unité devra se rapprocher du SDIS (Service Départemental d Incendie et de Secours) le plus proche pour définir les mesures adaptées. Signalons enfin que les accidents sur les unités de méthanisation sont à nos connaissances extrêmement rares. Le risque d incendie est également bien pris en compte dans la construction de l installation et la gestion d exploitation. Page 8 sur 11
5) Les risques sanitaires 5.1 Gaz toxiques Le biogaz est récupéré sur chaque digesteur pour être brûlé au niveau des groupes électrogènes. Il n y a donc pas de risques de fuites de méthane ou d hydrogène sulfuré sur le long terme. Les gaz d échappement des groupes électrogènes sont soumis à des règles très strictes de la réglementation combustion (filtres au niveau des cheminées d échappement). Les risques sont contenus à l unité d exploitation et au personnel intervenant. Des mesures réglementaires de sécurité sont prévues pour prévenir les incidents (notamment détecteurs de gaz toxiques d ambiance et portatif pour le personnel). Il n y a donc pas de risque pour la population environnante vis-à-vis d émanations de gaz toxiques. En dehors du site d exploitation, il n y a pas de risque lié à des émanations de gaz toxiques. 5.2 Germes pathogènes Les risques de diffusion de germes pathogènes sont quasiment inexistants sur ce projet pour plusieurs raisons : Stérilisation des sous-produits animaux de classe C2. Hygiénisation des sous-produits animaux de classe C3. Process qui prévoit un module de chauffe à 80-90 C pour toutes les matières en amont de chaque digesteur. Méthanisation thermophile autour de 55 C pendant un minimum de 3 semaines ; le couple temps/température a un effet prouvé pour la maîtrise des pathogènes (voir données bibliographiques). Après séparation de phase le digestat solide est séché dans un tunnel à plus de 90 C qui permet de poursuivre une hygiénisation si cela était rendu nécessaire. La fraction liquide subit différents post-traitements avec une étape ultime d ultrafiltration avant rejet en milieu naturel. La méthanisation permet ainsi de réduire considérablement le risque de diffusion de germes pathogènes dans l environnement. Se rapporter à la bibliographie listée pour plus de renseignements et de données validées scientifiquement. Page 9 sur 11
Rappelons également qu en condition d exploitation, des analyses sont régulièrement faites pour contrôler l absence d éventuels germes pathogènes. La maîtrise des risques de diffusion de germes pathogènes est assurée grâce à différentes étapes du procédé qui mettent en œuvre des conditions temps/température permettant de garantir la destruction d éventuels pathogènes 5.3 Résidus antibiotiques et autres molécules Concernant les résidus de médicaments et autres antibiotiques, si ces résidus sont présents notamment dans les effluents d élevage alors ils sont régulièrement épandus sans autre précaution ni traitement sur les sols agricoles. La méthanisation permet comme traitement biologique de modifier la plupart de ces molécules (dégradation des principes actifs) en les rendant le plus souvent moins toxiques pour l environnement. Différentes études scientifiques ont montré ces mécanismes (complexes d un point de vue métabolique) de biodégradation en condition anaérobie. Dès lors il est important de considérer un projet territorial de méthanisation pour le traitement d effluents agricoles comme une solution permettant d améliorer la situation d un point de vue sanitaire ; en ce sens le projet de Vic-Montaner ne pourra qu apporter une sécurisation sanitaire supplémentaire vis-à-vis de l utilisation d effluents en épandage agricole. La méthanisation permet d améliorer la qualité des effluents agricoles en vue d une valorisation agronomique. 6) Bibliographie La bibliographie sur la méthanisation et le biogaz est très abondante. En première lecture et pour essayer de balayer l ensemble des problématiques liées à un projet territorial de méthanisation, je recommanderais les ouvrages suivants : a. Vers l autonomie énergétique des territoires. Document d information réalisé par, ATEE-Club Biogaz, ARENE Ile de France, Rhône-Alpes Energie, mars 2012. b. La méthanisation à la ferme, guide pratique. ADEME, septembre 2011. c. Guide de bonnes pratiques pour les projets de méthanisation, ATEE-Club Biogaz, décembre 2011. d. Règles de sécurité des installations de méthanisation agricole, Guide INERIS, 2010. Page 10 sur 11
e. La méthanisation. Ouvrage collectif à vocation scientifique, René Moletta coordinateur. Edition Technique Lavoisier, 2010. Nota : les documents a) à d) sont téléchargeables gratuitement sur internet. Fait à Pau, le 04/09/2012 Philippe POUECH APESA - Ingénieur Agronome Responsable secteur biomasse Page 11 sur 11