Les défis du biogaz

Utilisés pour produire de l'électricité, de la chaleur ou du carburant, le biogaz et le biométhane suscitent un intérêt croissant dans le secteur des énergies renouvelables et de la gestion des déchets.

Cependant, la généralisation et le déploiement de ces technologies fait face à des challenges qui ralentissent leur adoption. Mais c’est justement parce qu’il y a des défis à relever, dans un secteur qui est porteur, que les possibilités d’investissement sur ce sujet sont intéressantes. D’autant que ces problématiques impactent de nombreux Objectifs de développement durable (ODD).

Dans cet article, nous allons explorer ces défis et enjeux clés et examiner les solutions potentielles pour les surmonter.

Qu’est-ce que le biogaz ?

Qu’est ce que le biogaz et le biométhane ? 

‍Le biogaz est un gaz produit par la dégradation anaérobie de la matière organique. Cette technique consiste à utiliser des bactéries pour décomposer la matière organique dans un environnement sans oxygène. Le biogaz est principalement constitué de méthane mais sa composition varie en fonction des intrants que l’on va utiliser pour sa fabrication. 

Le biométhane est une forme quasi pure de méthane. Il est produit soit par un traitement secondaire du biogaz soit par un procédé chimique appelé méthanation. Le biométhane possède les mêmes propriétés que le gaz naturel et peut donc, contrairement au biogaz, être injecté directement dans le réseau. 

Quels sont les intrants utilisés ? 

Pour produire du biogaz il faut des intrants. Il en existe plusieurs types qui vont avoir un rendement plus ou moins important. On appelle cela le pouvoir de méthanation d’un intrant. En voici quelques exemples :  

Résidus de culture 

• Fumiers 
• Déchets verts 
• Déchets alimentaires 
• Les boues des stations d’épuration 

Quels sont les procédés de fabrication ? 

Il existe à l’heure actuelle trois générations de technologies de production du biogaz. 

1. La première est la digestion anaérobie.

C’est la technologie qui est la plus mature et la plus répandue. L’objectif est de mettre les intrants dans un milieu sans oxygène avec des bactéries qui vont venir digérer la matière organique. De cette digestion vont ressortir du biogaz, qui sera soit utilisé comme tel, soit transformé en biométhane,ainsi que du digestat qui sera utilisé comme fertilisant. 

2. La deuxième technologie est l’électro méthanogénèse.

Cela consiste à utiliser la respiration des bactéries contenues dans les déchets pour créer un courant électrique qui pourra être utilisé soit directement soit pour créer de l’hydrogène et/ou du biométhane grâce à la méthanation. 

3. La troisième génération qui est encore moins développée consiste à produire des microalgues pour nourrir des digesteurs anaérobies.

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Quelles sont les applications ? 

Les applications liées à la production de biogaz sont nombreuses, en fonction des traitements que l’on fait. Voici une liste d’applications possibles : 

• Fertilisant (digestat)
• Électricité 
• Chaleur 
• Injection de biométhane 
• Carburant pour voiture 
• Matière première (chimie) 

Quels sont les ODD impactés par le biogaz ? 

Les objectifs de développement durable directement touchés par la production de biogaz sont : 

• l’ODD 7 (Énergie propre et d'un coût abordable) car la production de biogaz offre une source d'énergie propre et renouvelable.
• l’ODD 12 (Consommation et production durables) car cette production est issue de la revalorisation des déchets et s’inscrit donc dans une logique de circularité. 

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Mais la production de biogaz touche également d’autres ODD de façon indirecte. En effet, elle contribue à l’ODD 13 (mesures relatives à la lutte contre le changement climatique) en produisant un gaz moins émissif en CO2, aux ODD 14 (vie aquatique) et 15 (vie terrestre) en permettant de traiter l’eau et d’apporter des fertilisants à la terre. Par enchaînement, elle touche aussi l’ODD 2 car elle permet d’améliorer la qualité des sols et de protéger les ressources d’eau pour l’agriculture et la production alimentaire. 

Quels sont les challenges du secteur du biogaz ? 

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Disponibilité et qualité des intrants et gestion des déchets

✅ Point positifs 

Les déchets sont nombreux et représentent une vraie opportunité pour le secteur. D’ailleurs, les politiques soutiennent également cela en mettant en place des obligations de récolte des déchets au sein des communes notamment. 

De plus, plusieurs entreprises se sont spécialisées dans le pré traitement des déchets afin d’améliorer, entre autres, le pouvoir de méthanation dont nous avons parlé précédemment. 

❌ Point négatifs 

La sécheresse peut ralentir la production agricole et donc limiter les intrants de ce type. 

Réseaux et Infrastructures 

✅ Point positifs 

Le biométhane possède les mêmes caractéristiques que le gaz naturel et peut donc être injecté directement dans le réseau en place.

❌ Point négatifs 

L’injection dans le réseau peut cependant être compliquée en raison de la distance qui peut séparer les digesteurs, souvent positionnés en retrait sur des sites agricoles, et le début du réseau.

Emission de gaz à effet de serre 

✅ Point positifs 

Concernant l’énergie, la production et la combustion biogénique du biométhane induisent 44 gCO2e/kWh en considérant l’ensemble du cycle de vie. La substitution du gaz naturel (227 gCO2e/kWh) par le biométhane permet ainsi de réduire 80% des émissions de gaz à effet de serre sur ce point.

❌ Point négatifs 

Le principal coproduit du traitement du biogaz vers le biométhane est le CO2. Pour pallier ce problème, plusieurs technologies sont en développement pour utiliser ce CO2. Soit en le combinant à de l’hydrogène pour faire une deuxième production de méthane, soit en le séquestrant. 

Bénéfices et préjudices pour les agriculteurs 

✅ Point positifs 

La mise en place d’une unité de production de biogaz pour un agriculteur lui permet à la fois de traiter ses déchets, de valoriser financièrement la production de gaz et d’utiliser ou de valoriser également les fertilisants. 

❌ Point négatifs 

Dans certains pays, notamment en Allemagne, il existe des cultures dédiées à la production de biogaz qui font concurrence à la production alimentaire. Il convient donc d’éviter ce genre de culture qui ne rentre pas dans une logique de circularité. 

Compétitivité 

✅ Point positifs 

Le biogaz est une énergie renouvelable qui permet une plus grande flexibilité que l’éolien et le solaire dont la production se fait au gré des éléments naturels. 

❌ Point négatifs 

De manière générale, le biogaz est plus cher à produire que le gaz naturel. Cependant le contexte géopolitique actuel provoque des variations de prix énormes pour le gaz naturel. Le biogaz, lui, n’est pas sujet à l’importation, ce qui peut le rendre plus attractif. 

Soutien politique 

✅ Point positifs 

Dans le monde entier, les politiques portent le secteur en avant. C’est notamment le cas en Europe avec la politique REpower EU qui vise à soutenir fortement la croissance du secteur. 

❌ Point négatifs 

Les technologies de production de biogaz actuelles provoquent des nuisances visuelles et olfactives qui peuvent ralentir le déploiement de nouvelles unités, quand il y a des manques de concertation citoyenne.

Comment investir dans l’industrie du biogaz ? 

Disponibilité et qualité des intrants et gestion des déchets

Il est possible d'investir directement dans des startups qui travaillent sur la collecte et sur l'amélioration de la qualité des déchets afin de les transformer en biomasse efficace pour la production de biogaz.

Réseaux et Infrastructures 

Nous avons cité précédemment la problématique de raccordement pour les unités de production de biogaz éloignées des réseaux. Pour résoudre cette dernière difficulté, des technologies seront éventuellement capables de "ramener le gaz vers le réseau national" (technologies dites de rebours), dans lesquelles il sera intéressant d’investir. 

Émission de gaz à effet de serre

Comme nous l’avons vu, la production de biogaz permet de réduire de 80% les émissions de gaz à effet de serre par rapport au gaz naturel. Mais le principal co-produit est le CO2. Cependant le CO2 est considéré comme une matière première de grande valeur dans l’industrie. Il peut être soit combiné à d’autres composés soit séquestrés. Investir dans des entreprises qui développent ce genre de technologies peut donc être une possibilité pertinente.

Compétitivité 

Le biogaz est plus cher à produire que le gaz naturel, que le solaire et que l’éolien. La digestion anaérobie est une technologie déjà mature et il sera difficile de réduire les coûts de production. 

Cependant, certaines entreprises se spécialisent déjà sur les deux autres générations et cela peut être une bonne opportunité d’investissement. Une autre piste de recherche concerne le traitement du CO2. Si des technologies de capture ou de revalorisation du CO2 permettent de rendre la production de biogaz “CO2 négatif”, il pourrait être envisageable de valoriser cela grâce à des crédits carbones. Investir dans ces technologies permettrait de rendre le secteur encore plus compétitif. 

Conclusion

Nous l’avons vu, les applications du biogaz et du biométhane offrent de vraies perspectives pour lutter contre les grands défis de la planète. Malgré tout, le secteur doit encore faire face à certains challenges qu’il faudra relever pour atteindre son plein potentiel.

C’est donc dans les entreprises qui développent ces technologies que les opportunités d’investissement seront intéressantes à suivre.

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