La Creuse Agricole 07 janvier 2010 a 09h37 | Par A.M.

Méthanisation - A l’heure des énergies renouvelables

Un site tel que le Pôle de Lanaud se devait d'être novateur et précurseur dans l'utilisation de nouvelles technologies notamment en ce qui concerne les énergies renouvelables. C'est chose faite avec la décision récente de création d'une unité de méthanisation dont les travaux d'installation devraient débuter en début d'année 2010 pour une mise en service prévue courant septembre 2010.

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Voilà à quoi pourrait ressembler l’unité de méthanisation qui devrait voir le jour à Lanaud en 2010.
Voilà à quoi pourrait ressembler l’unité de méthanisation qui devrait voir le jour à Lanaud en 2010. - © D.R.

Depuis sa conception, le Pôle de Lanaud a pour vocation d'être à la fois la vitrine des éleveurs en race bovine Limousine et celle de la région Limousin. Ainsi, de la station nationale de qualification de Lanaud à la création d'un amphithéâtre en passant par de nombreux projets et l'acquisition de plusieurs oeuvres, les responsables professionnels ont toujours oeuvré pour maintenir une dynamique. Preuve du succès de cette politique, le Pôle de Lanaud a souvent été « copié » par d'autres ; toutes les autres races françaises, notamment, disposent ainsi à présent de leur quartier général.

Aussi, consciente de l'intérêt et de l'impact de la production d'énergie renouvelable, la direction a réfléchi, dès 2007, à l'opportunité de l'application de ces technologies à ses propres besoins. La méthanisation s'est alors imposée naturellement comme une solution de valorisation économique et environnementale adaptée à la production régulière des lisiers et fumiers produits sur la Station ationale de qualification des jeunes bovins de Lanaud. Une première étude de pré-diagnostic suivie d'une étude de faisabilité sommaire, accompagnées toutes deux financièrement par l’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe) et le conseil régional du Limousin, ont permis de valider la cohérence et les contours techniques du projet.

Le fonctionnement d’une usine de méthanisation à la ferme (source Ademe).
Le fonctionnement d’une usine de méthanisation à la ferme (source Ademe). - © D.R.

Les phases de réalisation de l'avant-projet détaillé et du dossier de consultation des entreprises, confiées toutes deux au Cabinet Solagro de Toulouse, ont permis d'aboutir, en septembre 2009, au calibrage définitif du projet et au choix du groupement d'entreprises en charge de la réalisation de l'Unité de méthanisation envisagée.

La réalisation du projet, qui porte sur un investissement légèrement supérieur à un million d'euros, a été validée par le conseil d'administration de la Station nationale de qualification de Lanaud en date du 19 octobre 2009.

La conception de l'unité de méthanisation de Lanaud répond aux 4 impératifs techniques et environnementaux suivants : assurer la composition d'un mélange digestible ; assurer un niveau de production de biogaz intéressant en qualité et quantité (efficacité énergétique > 60 %) ; assurer la production d'un digestat de qualité permettant une valorisation agricole par épandage ; assurer une intégration paysagère optimale et un circuit de visite aménagé à vocation pédagogique pour les visiteurs du site.

Biogaz et digestat

La méthanisation est un procédé biologique permettant de valoriser des matières organiques en produisant une énergie renouvelable (biogaz) et un digestat. Ce processus d'épuration naturelle des effluents se déroule à l'abri de l'air dans des réacteurs fermés et de faible encombrement. Le biogaz, composé majoritairement de méthane est valorisé en électricité et en chaleur alors que le digestat qui conserve l'intégralité de sa valeur fertilisante est utilisé comme engrais de ferme. Les bactéries à l'origine de cette réaction biologique se trouvent à l'état naturel dans les lisiers. Pour maximiser le rendement de ces réactions, la matière est placée à l'intérieur d'une grosse cuve (appelé digesteur) qui est fermée, chauffée et brassée sans entrée d'air et à l'abri de la lumière. Le choix des matières organiques entrant dans le process de la méthanisation est un point clé de la gestion d'une installation car il détermine la quantité de méthane produite.

Origine des substrats

Pour une production optimale, il est préférable d'utiliser des substrats riches en graisses, protéines et hydrates de carbone, car leur dégradation entraîne la formation importante d'acides gras volatiles, principaux précurseurs du méthane.

En ce qui concerne l'approvisionnement de Lanaud, les substrats proviendront :
- Des déjections animales produites sur la Station de Lanaud : elles sont particulièrement intéressantes à utiliser car produites en quantités importantes et régulières. Le lisier est adapté à la méthanisation compte tenu de son état liquide qui facilite sa manipulation et qui permet de diluer les autres substrats. Malgré un faible potentiel méthanogène, les lisiers sont indispensables car ils apportent des bactéries fraîches, ils ont un fort pouvoir tampon (stabilise le pH), ce qui facilite les réactions bactériennes et assure une stabilité du milieu. Les fumiers seront également utilisés.

Intéressants car ils ont un taux de matière sèche plus élevé, ils pourront servir de support pour les bactéries à l'intérieur du digesteur ; cependant, leur aspect solide les rend plus difficiles à manipuler. Ils seront donc introduits à l'aide d'une trémie.

- Les co-substrats : Les quantités et le potentiel méthanogène des substrats issus de la Station de Lanaud seront insuffisants pour rentabiliser une installation. Il faut donc trouver des substrats extérieurs à l'exploitation, afin de réaliser une codigestion.

Des contrats d'approvisionnement ont été formalisés avec plusieurs fournisseurs locaux : Abeille pour les graisses de restauration et les matières de vidange, Limoges Métropole pour la tonte de pelouse.

A noter également que d'autres substrats pourraient être utilisés en complément :
- Les résidus de cultures (pailles, tourteaux, pulpes, fanes, etc.) ont souvent de hautes teneurs en carbone et sont facilement assimilables dans le digesteur ; ils sont donc de bons substrats pour la méthanisation ;

- Les cultures (maïs ensilage, herbe ensilage, betterave, etc.) possèdent des potentiels méthanogènes intéressants et peuvent donc être utilisées à des fins énergétiques. Il est cependant nécessaire d'étudier les coûts engendrés par ces cultures par rapport aux bénéfices réalisés au travers de la méthanisation. En France, ce dernier point n'est pas forcément avantageux.

Sont à exclure des substrats : les déchets ligneux (bois, branchage, etc.), les produits inorganiques (sable, verre, plastique, etc.), les métaux lourds, les polluants organiques ainsi que les substances présentant un risque sanitaire (antibiotiques).

Les gisements de biomasse prévus sur l’unité de Lanaud sont les suivants.
Les gisements de biomasse prévus sur l’unité de Lanaud sont les suivants. - © D.R.

Plus d’un million de kWh

Cinq mille sept-cents tonnes brutes de substrat produiront 169 000 m3 de méthane dont 64 % proviendront des déjections animales produites sur la Station de Lanaud. L'énergie biogaz produite est estimée à 1 785 000 kWh. En terme de rendement, cela équivaut à une production :

- Electrique de 607 000 kWh (33 % de rendement). Toute la production électrique a pour vocation d'être revendue sur le réseau à un tarif de 0,144 euro par kWh ce qui représente un gain électrique annuel de 87 400 euros. L'engagement contractuel avec EDF sur la tarification de rachat est conclu sur une période de 15 ans.

- Thermique de 769 000 kWh (50 % de rendement). Sur ce total 436 000 seront valorisés en interne et à hauteur de 60 % pour les besoins de fonctionnement propres de l'installation, les 40 % restants étant utilisés pour le chauffage des bâtiments du Pôle représentant une économie annuelle évalué à 17 000 euros / an.

En terme économique, cette unité de méthanisation représente un investissement total de 1,1 millions d'euros subventionné à hauteur de 324 000 euros soit un investissement net pour Lanaud de 782 000 euros. Avec un Excédent Brut d'Exploitation chiffré à 105 000 euros, le retour brut sur investissement est estimé à 7,5 ans pour un résultat net moyen annuel estimé à 40 600 euros.

Ce projet est soutenu financièrement par l'Etat, la région Limousin et l'Ademe dans le cadre du plan Action Climat.

C, H, et CH4

Des bactéries spécifiques utilisent la matière polluante pour leurs besoins énergétiques et leur reproduction dans ces réacteurs. Le carbone (C) et l'hydrogène (H) qui sont les principaux composants de la matière organique sont transformés en méthane (CH4), gaz biologique très riche et à fort pouvoir calorifique. Les bactéries anaérobies vivent en l'absence d'air et ont la propriété de survivre sans nourriture pendant de longues périodes.

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