Le biogaz est de plus en plus produit au sein de digesteurs installés dans des sites agricoles comme ici mais c’est dans les décharges qu’il a historiquement commencé à être collecté. (©Ledjo - Sté. d'Architecture Boitte)
Le biogaz (parfois qualifié de gaz « renouvelable » ou gaz « vert ») est un gaz principalement issu de la méthanisation de matières organiques fermentescibles, par exemple de déchets et d’effluents d’élevage (fumier, résidus de récoltes, etc.) ou de déchets municipaux (boues de stations d’épuration des eaux urbaines, déchets alimentaires, etc.).
Ce processus de décomposition de matière organique par des bactéries en l’absence d’oxygène permet de valoriser le gaz, après traitement, sous forme de chaleur, d’électricité ou de carburant (bioGNV). Il est qualifié de « biométhane » lorsqu’il a été débarrassé de ses impuretés et composants indésirables, à savoir principalement le dioxyde de carbone, le sulfure d’hydrogène et l’eau. Atteignant alors la qualité du gaz naturel, il peut être injecté dans les réseaux de gaz naturel après avoir été odorisé.
Composition du biogaz
Le biogaz est principalement composé de méthane (CH4, dans des proportions de 50% à 70%(1)) ainsi que de dioxyde de carbone (CO2, 20% à 50%), avec quelques traces d’azote, d’ammoniac et de sulfure d’hydrogène.
Seul le méthane est généralement exploité, après avoir épuré le biogaz des autres gaz (le CO2 pourrait également être valorisé).
Comment produit-t-on du biogaz ?
Le biogaz est obtenu par décomposition de matières organiques grâce à l’action de bactéries agissant en milieu anaérobie, c’est-à-dire privé d’oxygène.
Cette réaction se produit spontanément dans des décharges et dans des écosystèmes naturels (marais, rizières, etc.) où l’on peut observer des bulles à la surface de l’eau(2) mais elle peut aussi être provoquée dans des méthaniseurs.
La production de biogaz contrôlée par l'Homme intervient dans un digesteur (installation confinée) et s’accompagne également de celle d’un « digestat », résidu solide ou liquide utilisable comme fertilisant.
On distingue le biogaz du « gaz ou méthane de synthèse »,(3) qui est produit par méthanation ou par gazéification de matières carbonées solides et qui est principalement constitué de deux autres gaz combustibles : le monoxyde de carbone (CO) et l’hydrogène (H2).
Le biogaz est-il une énergie renouvelable ?
Le biogaz est comptabilisé parmi les énergies renouvelables car il est issu de déchets organiques qui ne seraient pas valorisés par ailleurs. La production de biogaz s’intègre ainsi dans une logique d’économie circulaire.
Usages du biogaz
Comme le gaz naturel, le biogaz est principalement transformé en chaleur (en brûlant le biogaz dans une chaleur), en électricité (à partir de l'énergie dégagée par la combustion). Il peut permettre une production combinée d'électricité et de chaleur : on parle alors de cogénération.
Le biogaz peut également être purifié (en retirant le CO2, l'eau et le sulfure d'hydrogène) pour être injecté sur les réseaux « traditionnels » de gaz naturel : on le qualifie alors également de « biométhane ». Il peut alors notamment être utilisé comme carburant pour véhicules (« bioGNV » ou « Gaz Naturel pour Véhicules »).
Outre sa production par méthanisation de déchets (principalement à partir de déchets de cultures et d’effluents d’élevage dans les futurs projets), le biométhane pourrait également provenir à l’avenir d’autres filières comme le « Power-to-Gas », la gazéification de biomasse et, à plus long terme, la méthanisation de microalgues. Le potentiel total de production de ces filières est évalué par l’Ademe à environ 400 à 550 TWh à l’horizon 2050 (alors que la consommation gazière française avoisine actuellement 420 TWh par an).
Combien produit-on de biogaz en France ?
Niveau de production actuel
Fin mars 2024, 1 065 installations produisent de l’électricité à partir de biogaz (puissance cumulée de 590 MW), selon les dernières données du Ministère de la Transition écologique(4).
La France disposait de 652 installations d'injection de biométhane (dont 559 installations agricoles) à fin 2023. Ces installations ont produit 9,1 TWh en 2023 (+ 31% par rapport à 2022).
Le biométhane a ainsi compté pour 2,4% de la consommation française de gaz naturel en 2023.
Objectifs
Les objectifs de production de biogaz fixés dans la Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE 2019-2028) sont :
- pour 2023 : 14 TWh de production totale de biogaz dont 6 TWh injecté dans les réseaux ;
- pour 2028 : entre 24 à 32 TWh de production totale de biogaz dont 14 à 22 TWh injecté dans les réseaux en fonction des coûts de production de biométhane injecté dans les réseaux.
La Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (LTECV) a fixé en 2015 un objectif plancher de 10% de biométhane dans la consommation nationale de gaz en 2030 (ce qui représenterait l'injection de 39 à 42 TWh par an).
Quel est le coût du biogaz ?
Tout producteur de biométhane souhaitant injecter sa production dans les réseaux de transport et de distribution de gaz naturel est éligible à une obligation d’achat en guichet ouvert sous réserve de la préservation du bon fonctionnement des réseaux, indique le Ministère de la Transition écologique(5).
Pour les installations de stockage de déchets non dangereux, les tarifs d’achat du biométhane injecté sont compris entre 73 et 135 €/MWh selon la taille de l’installation.
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Quels sont les avantages et les inconvénients du biogaz ?
Le biogaz permet de réduire la quantité de déchets organiques (par méthanisation) tout en produisant de l'énergie et en se substituant en partie au gaz fossile. Il permet à ce titre une réduction des émissions de gaz à effet de serre.
Il valorise des ressources locales et est ainsi considéré comme un moyen de renforcer l'indépendance énergétique d'un territoire (argument particulièrement souligné dans le contexte de la crise énergétique et de la réduction des importations de gaz russe).
Les principales limites actuelles concernant le biogaz sont son coût de production, la disponibilité des ressources et l'acceptabilité au niveau local (craintes des riverains liées aux nuisances éventuelles, notamment les odeurs).
