Installations de biogaz: de véritables petites centrales électriques régionales

Bien que la technologie du biogaz soit déjà très développée et opérationnelle, l’utilisation de la biomasse et des engrais de ferme comme source d’énergie est encore très limitée en Suisse. Dans notre pays, il existe actuellement 42 installations qui produisent du biogaz et l’injectent dans le réseau de gaz. Rien qu’en 2022, quatre nouvelles installations ont été raccordées au réseau, dont la première installation industrielle de production de biométhane à partir d’hydrogène vert et de CO₂ à la Regiowerk Limeco à Dietikon ZH. Cette énergie est fournie par des centaines de petites installations qui utilisent le biogaz produit directement sur place et le transforment en électricité et en chaleur dans une petite centrale de cogénération.  

Le biogaz contribue ainsi de manière essentielle à la sécurité énergétique, car les matières premières proviennent d’un environnement immédiat. À noter qu’en Suisse, aucune plante utile n’est cultivée pour produire des carburants écologiques. Les fournisseurs de gaz suisses comptent d’ailleurs parmi les pionniers de la production de biogaz: en 1997, ils ont en effet réussi pour la première fois au monde à traiter du biogaz à Samstagern (Zurich) pour l’injecter ensuite dans le réseau de gaz naturel. L’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) estime à environ 5 TWh le potentiel du biogaz issu de la biomasse et de son utilisation durable en Suisse.  

Le biogaz est principalement produit par fermentation anaérobie

La production de biogaz implique une distinction entre matières premières solides et liquides. Les déchets biogènes liquides sont acheminés par pipeline ou par camion depuis les exploitations agricoles et industrielles. Les matériaux solides doivent quant à eux tout d’abord être broyés et, idéalement, débarrassés des matières étrangères telles que métaux ou plastiques à l’aide de tamis avant de venir alimenter les installations de biogaz.

Le biogaz est produit par la fermentation anaérobie du lisier, du fumier et des déchets organiques. À l’intérieur d’une installation de biogaz, des micro-organismes dégradent la matière organique à l’abri de l’air et la transforment en biogaz brut. Ce processus biologique s’appelle la méthanisation. Il existe différentes possibilités technologiques pour traiter ensuite ce biogaz brut. Des procédés à membrane se sont imposés dans la pratique sur les petites installations de traitement du biogaz. Durant la première étape dite de traitement du gaz, le dioxyde de carbone et le sulfure d’hydrogène sont séparés, à l’aide d’un procédé technique, du biogaz brut, composé de 55 à 60 % de méthane (CH₄), d’environ 40 % de dioxyde de carbone (CO₂) et d’une faible proportion d’autres gaz.  

Le biogaz brut est traité et peut ensuite être injecté dans le réseau

Cette séparation entraîne une augmentation de la valeur calorifique, c’est-à-dire une amélioration du contenu énergétique. Il en résulte un biogaz traité affichant la qualité du gaz naturel avec une teneur en méthane de plus de 96 %. Après avoir augmenté la pression en conséquence et ajouté l’odeur typique du gaz par un procédé d’odorisation, le biogaz peut être injecté dans le réseau. Dans les installations agricoles de production de biogaz, le lisier fermenté est le produit résiduel du processus de fermentation. Il s’agit là d’un engrais de ferme raffiné qui peut être épandu dans les champs. Il est d’ailleurs encore mieux absorbé par les végétaux que le lisier traditionnel. De plus, la meilleure qualité de cet engrais naturel permet de réduire l’utilisation d’engrais minéraux conventionnels. Pour rappel, une tonne de déchets verts produit suffisamment de biogaz pour parcourir environ 1000 kilomètres en ayant pratiquement aucune incidence sur le climat. En outre, chaque mètre cube de biogaz produit environ 1,4 kg de CO₂ en moins par rapport à la gestion conventionnelle des engrais de ferme.  

À côté de la fermentation anaérobie, la gazéification hydrothermale et la production de biocharbon sont d’autres technologies émergentes intéressantes qui offrent un grand potentiel de conversion quantitative de la biomasse. Pour que ce potentiel soit épuisé, l’infrastructure suisse du biogaz et les incitations actuelles à l’investissement pour les installations de biogaz devraient encore être considérablement renforcées.

Les installations de biogaz créent de la valeur ajoutée locale et bouclent les cycles de matériaux

De nouvelles techniques de fermentation, par exemple dans le domaine de la fermentation à sec, permettent une production de biogaz toujours plus efficace. Une installation moderne de biogaz peut aujourd’hui également être utile pour les petites communes et localités, puisqu’elle peut déjà fonctionner avec 300 tonnes de biodéchets. Grâce à leur structure modulaire, ces installations peuvent être adaptées aux exigences individuelles avec des capacités annuelles allant de 1000 à 6000 tonnes. Elles permettent une production d’énergie presque neutre sur le plan climatique à partir de résidus organiques tout en produisant du compost de qualité pour les sols. La combinaison presque naturelle de production de biogaz et de compostage permet d’éviter les émissions dans l’atmosphère d’environ 267 kg de CO₂ par tonne de biodéchets. Comme le montrent les exemples de la STEP de Berne et d’autres sites à l’étranger tels qu’Augsbourg (Allemagne) ou Sinsheim (Allemagne), les grandes installations peuvent, si besoin, traiter des capacités plus élevées, de 60’000 à 75’000 tonnes de biomasse par an, et les transformer sans problème en énergie précieuse avec un bilan carbone presque neutre.  

Outre les avantages pour l’environnement, et notamment la réduction des émissions de CO₂, chaque installation de biogaz contribue également à rendre la Suisse plus indépendante des importations d’énergie étrangères et à accroître ainsi la sécurité de l’approvisionnement. Enfin, ces installations génèrent de la valeur ajoutée locale et bouclent les cycles de matériaux.