INNOV'ACTION La valorisation de la biomasse solide par biométhanisation
Définition Dégradation de matière organique en absence d oxygène (digestion anaérobie) et à l abri de la lumière par l action combinée de plusieurs communautés de micro-organismes Production de : - biogaz (60% CH4) - digestat Utilisation possible du biogaz pour la production d énergie électrique et thermique (cogénération)
Aérobie (compostage) matière organique fraîche + O2 CO2 + H20 matières humiques énergie (chaleur basse t ) Anaérobie (méthanisation) matière organique fraîche CH4 + CO2 + matières humiques CH4 + O2 C02 + H20 + énergie (force motrice, électricité, chaleur haute t )
Les phases de la digestion anaérobie HYDROLYSE ACIDOGENESE ACETOGENESE Clostridium Bacillus Bacteroides Clostridium Klebsiella Enterobacter Erwinia Streptococcus Pelobacter carbinolicus Synthrophobacter wolinii Synthrophomonas wolfei Matière organique complexe (lipides, cellulose, amidon, protéines, ) Composés plus simples AGV et alcools H 2 & CO 2 Acétate, H 2 & CO 2 METHANOGENESE Methanobrevibacter Methanobacterium Methanosarcina Methanococcus Methanosaeta Méthane Hydrogénophiles : CO 2 + 4 H 2 CH 4 + 2 H 2 O Acétoclastes : CH 3 COOH CH 4 + CO 2
Gourdon, 2002
Conditions optimales Absence d air et de lumière Présence de matières organiques fermentescibles Température du process suffisante (mésophile 35 C) ph neutre Absence d inhibiteur de fermentation (antibiotiques) Mélange homogène (agitation mécanique, recirculation) Temps de séjour dans le fermenteur suffisant (de 30 à 80 j)
Les technologies Selon la nature des substrats - Fermentation à faible charge (5% < MS < 20%) - Fermentation à forte charge (MS > 20%) Selon le mode de fonctionnement - Digestion en continu (semi-continu) - Digestion en discontinu ("batch") Digesteurs à phase unique - Digesteurs à phases séparées Digestion intégrée (fermentation à forte charge + compostage)
Schéma d'une installation à la ferme
Le pouvoir méthanogène MS, MG Biogaz
Source: IRCO
Le biogaz Pouvoir calorifique PCI du biogaz = Q x 9,94 kwh/m³ = Q x 36,5 MJ/m³ Q = [CH4] du biogaz (%) Composition Gaz Concentration en % CH 4 50-90 CO 2 10-40 H 2 1-3 N 2 0,5-2 H 2 S 0,1-0,5 CO 0,0-0,1
Utilisations - Production de chaleur et/ou d'électricité (cogénération) - Injection sur le réseau de gaz - Carburant
Avantages & inconvénients Avantages - Traitement des déchets organiques - Production d'énergie à partir de sous-produits et déchets - Rentrées financières - Capacité de stockage - Diminution des émissions de GES - Amélioration de la gestion et de la traçabilité des matières - Minéralisation plus importante - Maintien des éléments nutritifs - Conservation de la matière organique structurante pour le sol [humus] - Assainissement par réduction des nuisances olfactives [acides gras volatils] - Hygiénisation par réduction des nuisances sanitaires [germes pathogènes & adventices]
Inconvénients - Investissement conséquent (5.000 10.000 /kwé) - Valorisation de la chaleur toute l'année - Conservation de la charge polluante des intrants
Etapes d'un projet - Évaluation des besoins énergétiques - Estimation du gisement - Localisation de l installation - Estimation de la rentabilité du projet - Etude de pertinence gratuite (facilitateur IRCO) - Étude de faisabilité - Procédure administrative (permis)
Approche économique La rentabilité d une installation repose sur quelques critères importants: - le régime des certificats verts - la vente d électricité - la valorisation de chaleur (min. 80 %) - le niveau d obtention d aide
Les certificats verts (CV) Source: EF4
L'électricité Fournisseur : - Demande de raccordement au réseau ( GRD) - Contrat de vente (> autoconsommation) - Contrat d'achat (alimentation d'appoint) [40-55 /MWh] Auto-alimentation ou fourniture de l électricité à des utilisateurs proches de l installation licence de fourniture limitée d électricité [80-220 /MWh]
La chaleur Coefficient multiplicateur des CV : - max. 2 - min. de rentabilité 1,6 Valorisation de 80% de la chaleur Entre 50 % et 100 % du prix équivalent mazout ou gaz
Les aides - UREBA - AMURE - Aide à l'investissement "classique" - Aide à l'investissement "Utilisation Durable de l'energie" (UDE) - Aide Infrasport + FEADER + Déductions fiscales & EPI
UDE - Cogénération biogaz Surcoût PME CET 0% 0% TRI 50% 25% STEP < à 100 kwé 60% 30% STEP < à 1 Mwé 50% 25% STEP > à 1 Mwé 40% 20% AGRI ou mixte < à 100 kwé 65% 32,50% AGRI ou mixte < à 1 Mwé 55% 27,50% AGRI ou mixte > à 1 Mwé 45% 22,50% Plafond : 1,5 million EUR + FEADER : 15% du surcoût
Etat de la biométhanisation en Wallonie (Source : IRCO) Secteur industriel Société Lieu Mise en service Puissance électrique nette en kwél Lutosa Leuze-en-Hainaut 2002 2.190 Mydibel Mouscron 2006 1.382 Sodecom Quevy 2007 2.300 Bionergie (L Oréal) Libramont 2008 3.200 Secteur public Société Lieu Mise en service Puissance électrique nette en kwél Idelux Tenneville 2009 1.000
Secteur agricole Ferme Heck Nidrum 1/01/2001 110 Ferme Lenges Nidrum 1/06/2002 2.000 Ferme Faascht Attert 1/01/2003 1.000 La Surizée Surice 1/01/2006 85 Ferme de l Hosté Wavre 01/02/2006 22 Biomasse Bioenergie Nidrum 22/12/2007 173 Dries Amel Permis octroyé en 2008 520 Biogaz du Haut Geer Geer En cours de construction 1.074 Forcerie de chicons Joluwa-Depaepe Nivelles 10/2009 70 B unité de Ruyff Welkenraedt Permis octroyé le 18/02/08 700 Cinergie Fleurus Septembre 2011 1.050 Aiseau-Presles Aiseau-Presles En cours de construction 200 Biospace Gesves En cours de construction 1.300
En définitive Puissance électrique nette totale installée : ± 12 MWél. + 4 MWél à venir : production électrique nette de 128.000 MWél. production thermique nette de 160.000 MWth. ± 36.000 ménages pour l électricité ± 5.000 ménages pour la chaleur ± 20 projets à l étude
EGERNYLUX sa Société EGERNYLUX SA 20 agriculteurs + Biotreatment + Biométhanisation Cogénération Biogaz Production d'effluents Chaleur Electricité Séchage du digestat Autoconsommation 1
20.000 tonnes de fumier de bovins 8.000 tonnes de lisier de bovins et porcins 3.000 tonnes de fumier de poulets de chair 10.000 tonnes de matières végétales 15.000.000 Nm³ biogaz (60% CH4) 10.000 MWhél. 8.800 MWhth. 15.695 tonnes digestat solide 19.345 tonnes digestat liquide 730 m³ solution (NH4)2SO4
Merci de votre attention CER Groupe Département Agri-Développement Rue du Carmel, 1 6900 Marloie +32 (0)84 220 371 +32 (0)84 220 367 +32 (0)478 830 332 jn.degeye@cergroupe.be www.cergroupe.be