La valorisation du biogaz des déchets
Le biogaz des déchets : une ressource inexploitée
En 2016, chaque gersois a produit en moyenne 494 kilos de déchets, dont près de 50% ont été enfouis. C’est le même constat à l’échelle du pays, seule une faible partie des déchets des ménages est triée, recyclée ou valorisée. Le reste est incinéré ou enfoui dans des installations de stockage des déchets non dangereux (ISDND). En France, environ 40 % des déchets sont ainsi traités. Cette proportion atteint 95 % dans certains pays en voie de développement.
En l’absence d’oxygène, les déchets enfouis se décomposent et fermentent, produisant un biogaz riche en méthane, mais également composé de dioxyde de carbone, d’azote, d’oxygène et d’impuretés qui rendent son exploitation très difficile. Le biogaz, lorsqu’il n’est pas capté, contribue fortement au réchauffement climatique, car le méthane est un puissant gaz à effet de serre. Le stockage des déchets est responsable d’environ 5 % des émissions de gaz à effet de serre dans le monde.
En France et dans la plupart des pays développés, les gestionnaires d’ISDND sont tenus de capter le biogaz des déchets ménagers pour prévenir son émission dans l’atmosphère. Il est généralement brûlé en torchère, comme sur le site de Pavie. Quelque 10 millions de mètres cubes de biogaz partent ainsi en fumée chaque heure dans le monde.
Les différentes techniques de valorisation du biogaz (source ADEME)
Il existe différentes techniques de valorisation du biogaz :
- le brûlage pour produire de l’électricité et/ou de la chaleur ;
- après épuration poussée, l’utilisation sous forme de carburant, pour alimenter des véhicules fonctionnant au gaz naturel ou l’injection dans le réseau de gaz naturel, autorisée depuis 2011.
Différents équipements de valorisation des biogaz peuvent être utilisés :
- les chaudières à combustion directe : c’est le moyen le plus simple pour utiliser le biogaz, qui est brûlé pour une production de chaleur sur le site ou transporté par canalisations vers une utilisation finale sous forme de gaz ou de chaleur ;
- les moteurs à cogénération d’électricité et de chaleur : c’est l’utilisation « standard » du biogaz en France, avec un rendement moyen de production énergétique : 35 % de production électrique et la valorisation chaleur (50%) reste tributaire de l’existence de débouchés à proximité du site ou limités dans le temps ;
- les turbines à gaz : pour des installations de puissance installée importante, le biogaz peut être brûlé dans des turbines à gaz et transformé en électricité ; pour des petites puissances, des « micro-turbines » sont disponibles. Le rendement énergétique est plus faible (< 30 %), mais les turbines nécessitent relativement moins d’entretien que les moteurs ;
- l’injection dans le réseau de gaz naturel : le biogaz est épuré et enrichi (on parle alors de biométhane) avant d’être distribué dans le réseau de gaz naturel et pour les mêmes utilisations que ce dernier (cuisson, chauffage), ou alors compressé avant d’être utilisé comme carburant pour véhicules.
Le choix de Trigone
La valorisation énergétique des déchets est très intéressante est un des enjeux majeurs de Trigone, car c’est non seulement une source d’énergie « renouvelable » tant que nous produirons des déchets, mais aussi une source d’énergie qui contribue à la réduction de l’effet de serre.
L’arrêté préfectoral de 2012 prévoit pour valoriser le biogaz la mise en place d’une unité de cogénération, valorisation du biogaz sous forme de chaleur et d’électricité. Cette solution n’est pas adaptée à la production de biogaz produit par le site compte tenu des faibles rendements énergétiques (35%) et de l’absence de débouchés de valorisation chaleur.
Dans ce cadre Trigone a décidé de s’orienter vers une solution innovante et performante qui consiste à valoriser 90% du biogaz capté en biométhane.
Le biométhane est du biogaz ayant subi une épuration poussée en vue d’être injecté dans les réseaux de gaz naturel ou d’en faire du carburant. Sa composition chimique est similaire à celle du gaz naturel.
Quels sont les avantages de l’épuration du biogaz en biométhane ?
- Il est respectueux de l’environnement
- Il dispose d’un bon rendement de conversion énergétique
- C’est un mode de valorisation économiquement viable
Ce procédé industriel permettra de valoriser la quasi-totalité du biogaz capté, et donc de dépasser largement le seuil de 75 % qui permet de bénéficier du dégrèvement (9€/tonne en 2017) sur la Taxe Générale sur les Activités Polluantes (TGAP). Cette taxe est payée par Trigone pour chaque tonne enfouie dans chacune de ses deux ISDND et s’élève à 23€/tonne en 2017 soit près de 1.500.000€ / an.
Une fois les déchets enfouis, ces derniers produisent :
- Des lixiviats, qui sont des jus produits par la percolation de l’eau de pluie et de la fermentation naturelle des déchets. Ils sont riches en matière organique et en éléments traces, ils ne peuvent être rejetés dans le milieu naturel. Ils sont donc collectés et traités sur place.
- Du gaz, produit par la décomposition des déchets. A l’heure actuelle, ce biogaz est valorisé à partir d’une unité qui permet d’évaporer une partie des lixiviats traités.
La solution pour le site de Pavie : la Wagabox
Une solution innovante et performante
Fruit de dix années de développement, la WAGABOX® est une technologie de rupture pour la valorisation du biogaz des déchets ménagers mise en œuvre par la société Waga Energy. C’est la première unité industrielle capable d’extraire le biométhane de ce mélange gazeux complexe, saturé de dioxyde de carbone, d’azote, d’oxygène et d’impuretés. Le traitement s’effectue en deux étapes : le biogaz émis par les déchets est d’abord filtré par des membranes pour extraire le dioxyde de carbone et les impuretés. Il est ensuite refroidi à température cryogénique pour séparer le méthane de l’azote et de l’oxygène.
La WAGABOX® valorise 90 % de l’énergie contenu dans le biogaz, soit trois fois plus que les solutions consistant à le brûler pour alimenter une turbine et produire de l’électricité. Elle peut produire jusqu’à 25 GWh à partir des déchets d’une agglomération de 100 000 habitants.
Un projet industriel français au service de l’environnement
La mise en service de la WAGABOX® sur le site de Pavie s’effectue dans le cadre d’un contrat tripartite associant Waga Energy, Trigone, le gestionnaire de déchets et GRDF l’énergéticien. Waga Energy achète le biogaz au premier et revend le biométhane au second, à un prix comparable, à terme, à celui du gaz naturel d’origine fossile.
Waga Energy finance la construction, l’installation, l’exploitation et la maintenance de la WAGABOX®, qui demeure sa propriété. La mise en service d’une unité représente un investissement de l’ordre de 3 millions d’euros pour Waga Energy. Ce modèle économique garantit un fonctionnement optimal de la WAGABOX® et permet un juste partage de la valeur créée avec les différents partenaires engagés dans le projet.
La première WAGABOX® a été mis en service en février 2017 à Saint-Florentin dans l’Yonne, une première mondiale pour cette unité d’épuration capable de produire du biométhane à partir du biogaz des déchets enfouis. A ce jour, une deuxième WAGABOX® est en cours d’installation dans le département de l’Oise et la troisième sera celle de Pavie. Trigone sera le premier site public à bénéficier de cette nouvelle technologie.
Le projet pour l’ISDND de Pavie
Chiffres clés
→ 1 logement = 12 MWh / an soit entre 900 et 1250 foyers fournis sur Pavie
→ 1 bus = 225 MWh / an soit entre 50 et 70 bus qui pourraient être alimentés par l’ISDND de Pavie
Le biogaz produit à Pavie, après avoir été capté puis transformé en biométhane sera vendu à GRDF pour être injecté dans le réseau de gaz naturel et alimenter ainsi les foyers paviens.
Le projet devrait voir le jour au printemps 2018 et aura pour impact environnemental de substituer chaque année l’équivalent de 1 100 00 litres de carburant fossile par une énergie renouvelable.
Les émissions de gaz carbonique fossile évitées sont estimées à plus de 2200 tonnes par an.
Le volume global de biométhane qui sera produit sur l’ISDND de Pavie sera compris entre 11 et 15 GWh chaque année.
Trigone est engagé sur une durée de 15 ans avec WAGA Energy pour ce projet.