Du laboratoire au méthaniseur : les résultats d’analyse peuvent-ils changer d’échelle ?

Peut-on extrapoler les résultats sur la production, la qualité du biogaz et la valeur agronomique du digestat issus de pilotes de laboratoire ou d’une unité de méthanisation expérimentale, à ceux d’un méthaniseur industriel de plusieurs milliers de mètres cubes ? C’est ce qu’explorent actuellement l’Apesa, Arvalis, Inrae et TotalEnergies.
Le laboratoire et le méthaniseur expérimental, deux échelles évaluées dans le cadre du projet METHASCALE, sont tous deux situés sur la nouvelle « Méta-plateforme » de Montardon.
Carte d’identité du projet

Nom : METHASCALE
Période : 2023-2025
Pilote : Apesa
Partenaires : Arvalis, INRAE, TotalEnergies
Financement : ADEME

Nul besoin d’être un expert en énergie pour remarquer que tous les scénarios prospectifs de transition énergétique ont un dénominateur commun : la méthanisation.

Sur le principe, l’équation est simple : la matière organique, fournie notamment par les agriculteurs via les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE), les cultures dédiées (dans la limite de 15 %), les résidus de culture, les effluents d’élevage, etc. servent à alimenter le méthaniseur. À l’issue du processus de dégradation, les producteurs récupèrent un digestat utilisé comme fertilisant ou amendement dans les parcelles.

Le biométhane issu du méthaniseur permet par ailleurs aux fournisseurs d’énergie d’augmenter la part d’énergie verte dans leur offre, et de répondre aux objectifs fixés par l’État en matière de transition et de souveraineté énergétique. Ceux-ci ne sont pas neutres : il faudrait injecter 44 TWh de gaz vert dans le réseau en 2030, soit quatre fois plus qu’aujourd’hui.

Différentes rations en test sur le pilote

Dans la pratique, c’est plus compliqué. « Non seulement les besoins en matières premières pour augmenter la production de biogaz sont importants, de l’ordre de 6 millions de tonnes de matière sèche de CIVE supplémentaires d’ici 2030, sans réduire pour autant les surfaces destinées à l’alimentation. Mais il y a également les aspects liés à la saisonnalité à prendre en compte », introduit Sylvain Marsac, ingénieur spécialiste des valorisations non alimentaires chez Arvalis.

Pour l’heure, les installations de méthanisation utilisent des rations dont la composition varie peu ou prou. « Évaluer le potentiel méthanogène des matières alimentant le méthaniseur, la qualité du biogaz qui en est issu ou déterminer la valeur agronomique du digestat est très complexe à grande échelle », complète Manuel Heredia,  ingénieur régional et responsable de la station Arvalis de Montardon, dans les Pyrénées-Atlantiques.

Et si la solution était de faire ces suivis en laboratoire ou sur un méthaniseur expérimental, comme celui dont est équipée depuis peu la station de Montardon (encadré) ? C’est l’ambition que portent le laboratoire Apesa, Arvalis, Inrae et TotalEnergies à travers le projet METHASCALE.

Un pôle de compétences inédit sur la méthanisation

Début octobre 2023, la nouvelle unité expérimentale de méthanisation d’Arvalis, construite grâce au soutien de la région Nouvelle-Aquitaine et du Fonds européen de développement régional (Feder), est entrée en fonctionnement sur la station de Montardon (64).
Ce nouvel outil et le plateau technique voisin de l’APESA, organisme spécialisé dans l’accompagnement des transitions dont la valorisation des biomasses, biodéchets et effluents, forment le socle technique de la « Méta-Plateforme », un nouveau pôle de compétences sur la méthanisation agricole.
L’emplacement de ce dernier est idéal : il est situé non loin de la plus importante unité de méthanisation industrielle de France, appartenant au groupe TotalEnergies, et d’un site appartenant à l’entreprise Teréga, spécialisée dans le transport de gaz. Des actions spécifiques de transfert des connaissances sur les CIVE, les digestats et le pilotage d’une unité de méthanisation sont prévues auprès des étudiants de l’Université de Pau et du lycée agricole Agrocampus64. Cette  « Méta-plateforme » n’a pas d’équivalent en France !

L’objectif est de reproduire en conditions de laboratoire et dans l’unité pilote de 150 m3 la ration utilisée sur l’unité BioBéarn de TotalEnergies située à proximité, à savoir un assemblage composé de lisier, de CIVE et de déchets de maïs doux. Les partenaires devront vérifier que les paramètres obtenus sur chaque type d’unité (laboratoire ou pilote) sont conformes à ceux relevés en sortie d’unité industrielle, en termes de stabilité biologique et de performance de production de gaz.

Mais ce n’est pas tout ; ils s’intéressent également à la valeur agronomique des digestats, via des essais dans les parcelles expérimentales de Montardon.  « Nous allons épandre notre digestat et celui de TotalEnergies sur les maïs 2024 et les CIVE 2024-2025, et comparer leurs impacts sur le comportement des cultures », développe Manuel Heredia.

Une garantie pour les producteurs et les fournisseurs d’énergie

L’enjeu autour de la reproductibilité et de la transférabilité des résultats du laboratoire vers l’unité industrielle est fort. Des recommandations pourront être établies sur les méthodes d’analyse : classique, pilote laboratoire (5 à 20 L) ou unité expérimentale. Il s’agit aussi d’ouvrir de nouvelles perspectives quant à la diversification des approvisionnements, sans diminuer les performances des méthaniseurs d’ores et déjà opérationnels. « Le biogaz doit respecter un certain nombre de critères pour être conforme au cahier des charges d’injection dans les réseaux de gaz naturel, sous peine d’être détruit. Par ailleurs, un gaz de mauvaise qualité peut abîmer les moteurs utilisés dans les unités de cogénération, et réduire la rentabilité des installations », souligne Manuel Heredia. Pour les agriculteurs, c’est aussi la garantie de disposer d’informations fiables et précises sur l’intérêt agronomique des digestats. Un gage alors que les unités industrielles de méthanisation commercialisent désormais ces co-produits.

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