Avec plus de 1 700 unités recensées fin 2022, la méthanisation ne cesse de progresser en France. Ce mode de production d’énergie transforme la biomasse et les déchets organiques pour produire du gaz vert, véritable alternative durable au gaz naturel d’origine fossile.
Issus de la méthanisation, le biogaz et le biométhane sont souvent confondus. S’ils appartiennent tous deux à la famille des gaz verts, leurs propriétés et leurs usages diffèrent.
Voici les clés pour différencier ces nouveaux gaz renouvelables, au cœur du futur mix énergétique français, de la réduction des gaz à effet de serre et de la décarbonation des usages.
Le biogaz, un produit de la méthanisation
Le biogaz et le biométhane sont tous les deux produits au cours de la méthanisation. Le biogaz est le gaz brut généré lors de la première étape de ce processus de production d’énergie.
Comment est produit le biogaz ?
La méthanisation produit de l’énergie à partir de la biomasse et de déchets organiques humides, liquides et secs. Elle utilise des intrants variés, composés notamment :
- De résidus agricoles : fumiers, effluents de bovins, menue paille, cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE).
- De résidus alimentaires : déchets de la restauration collective, aliments déclassés par l’industrie agro-alimentaire (huile alimentaire, moutarde…)
- Des boues des stations d’épuration.
La méthanisation exploite le processus biologique naturel de la digestion anaérobie pour produire de l’énergie. Enfermées dans un digesteur en l’absence d’oxygène, les matières organiques sont décomposées par des micro-organismes.
Ce processus de fermentation produit un gaz, appelé le biogaz, et un coproduit, le digestat. Fertilisant naturel, le digestat est utilisé par l’agriculture pour nourrir les sols.
Quelle est la composition chimique du biogaz ?
La composition chimique du biogaz varie en fonction des matières organiques fermentées au cours de la méthanisation. Mais il reste composé à plus de 85 % de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2), dont 50 à 60 % de méthane.
Le biogaz contient également du diazote (N2), de l’oxygène (O2), de l’ammoniac (NH3), de l'hydrogène sulfuré - ou sulfure d'hydrogène (H2S) et de l’eau (H2O).
Quels sont les usages du biogaz ?
Le biogaz est impropre à la consommation d’énergie des clients finaux. La présence d’hydroxydes sulfureux et de molécules d’eau le rend corrosif et interdit son injection dans le réseau de gaz. Sa composition chimique en fait aussi un gaz léger, moins concentré en énergie que le gaz naturel.
En revanche, le biogaz est utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur, en lieu et place des combustibles fossiles.
Le biogaz peut alimenter une chaudière à gaz compatible avec le gaz vert. Brûlé, il dégage de la chaleur pour chauffer une source à proximité. Le biogaz est aussi valorisé dans les systèmes de production d’énergie par cogénération, pour produire simultanément de l’électricité et de la chaleur.
La combustion du biogaz alimente le moteur pour entraîner l’alternateur et générer l’électricité. La chaleur produite lors de la combustion est récupérée pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire. Selon les derniers chiffres à fin 2022, 1 191 installations en France produisent de l’électricité et/ou de la chaleur en cogénération à partir de biogaz.
Le biogaz est surtout exploité par l’industrie pour décarboner ses usages. Les entreprises grosses consommatrices d’énergie, comme la chimie, le raffinage ou l’agro-alimentaire, recourent au biogaz pour couvrir leurs besoins de chaleur et d’électricité et réduire leur empreinte carbone.
Enfin, le biogaz peut être valorisé en...biométhane.
Le biométhane, la forme épurée du biogaz
Si le biogaz n’est pas utilisé sous sa forme brute, il est transformé en biométhane lors de la deuxième étape de la méthanisation.
Comment est produit le biométhane ?
Le biométhane est un sous-produit du biogaz, obtenu après épuration. L’épuration du biogaz consiste à en extraire le CO2, l’eau, les hydroxydes sulfureux et les autres composés chimiques, pour ne conserver que les molécules de méthane.
À forte teneur en méthane, le gaz obtenu est appelé le biométhane. Avant d’être injecté dans le réseau de gaz naturel, le biométhane est odorisé pour détecter les potentielles fuites de ce gaz incolore et indétectable.
Quelle est la composition chimique du biométhane ?
Une fois épuré, le biométhane est composé à 98 % de méthane pur.
Avec une teneur en méthane et une densité énergétique équivalentes à celles du gaz naturel, le biométhane s’impose comme son alter ego énergétique, 100 % renouvelable.
Quels sont les usages du biométhane ?
De par ses propriétés similaires au gaz naturel, le biométhane peut être injecté dans les réseaux de transport et de distribution de gaz. Il alimente directement les consommateurs finaux pour couvrir tous leurs usages de consommation (chauffage, eau chaude sanitaire, cuisson, process industriels…) Certains fournisseurs d’énergie proposent de souscrire des offres de gaz vert.
À fin 2022, 514 installations d’injection de biométhane dans le réseau de gaz étaient recensées en France.
Le biométhane est aussi un gaz très prometteur pour remplacer le carburant des véhicules et décarboner la mobilité.
Fiables et compétitifs, le GNV (Gaz Naturel pour les Véhicules) - et sa déclinaison renouvelable le BioGNV -, offre des capacités de puissance et d’autonomie compatibles avec la majorité des besoins.
Selon les derniers chiffres à fin 2022, ce carburant reste encore confidentiel malgré un essor croissant. Près de 12 500 véhicules légers, 9 000 poids lourds, 7 500 bus et cars et 4 200 bennes à ordures ménagères circulent au GNV/BioGNV. Mais seuls 36 % du GNV est d’origine renouvelable et issu du biométhane.
Quels sont les avantages du biogaz et du biométhane ?
Si les usages du biogaz et du biométhane sont différents, ces deux gaz verts présentent, de par leur mode de production similaire, les mêmes avantages environnementaux, économiques et sociaux.
Les gaz verts, une énergie renouvelable prévisible et stockable
Le biogaz et le biométhane sont les premiers gaz reconnus comme renouvelables et bas-carbone. Issus de ressources naturelles et organiques, ces gaz verts font partie de la solution au réchauffement climatique et à la transition énergétique. Le biométhane est particulièrement facile à exploiter du fait de ses propriétés similaires au gaz naturel d’origine fossile.
Le biogaz et le biométhane offrent deux avantages par rapport aux autres énergies renouvelables. Contrairement à l’éolien ou au photovoltaïque, ce sont des sources d’énergie prévisibles, dont la production varie en fonction des volumes d’intrants connus à l’avance. Ces gaz sont également faciles à stocker pour équilibrer pics de production et pics de consommation.
Biogaz et biométhane, des gaz neutres en carbone ?
On ne peut le nier : la production et la combustion du biogaz et du biométhane émettent des gaz à effet de serre. Mais leur bilan carbone est indéniablement meilleur que celui du gaz naturel d’origine fossile.
Selon GrDF, le bilan carbone du biométhane injecté est estimé à environ 23,4 CO2eq/kWh, soit un bilan 10 fois inférieur à celui du gaz naturel. L’ADEME estime qu’1 kWh de biométhane injecté dans le réseau de gaz équivaut à 200 g d’émissions de CO2 évités.
Pour certains experts, le bilan carbone du biogaz et du biométhane serait même neutre. La quantité de CO2 émis dans l’atmosphère lors de la production et de la combustion des gaz serait compensée par la quantité de CO2 captée par les végétaux avant leur décomposition. Avant d’être un déchet, le bois a en effet été un arbre capturant du CO2 dans l’air pour vivre.
La méthanisation évite aussi la décomposition à l’air libre des déchets, source d’émissions de gaz à effet de serre. Le processus de fermentation produit notamment du méthane, un gaz dont le pouvoir de réchauffement global (PRG) est 25 fois supérieur à celui du CO2 !
En décarbonant la consommation industrielle et domestique, le biogaz et le biométhane contribuent enfin à réduire l’empreinte carbone globale des pays.
La méthanisation, une production d’énergie locale non délocalisable
La production de biogaz et de biométhane favorise le développement d’une économie circulaire à l’échelle d’un territoire et participe à sa souveraineté énergétique.
En amont, la méthanisation valorise des déchets organiques générés localement par les agriculteurs, les collectivités, les stations d’épuration et les industriels. En aval, le gaz renouvelable alimente directement les consommateurs situés à proximité. En complément, les digestats fertilisent les cultures sans engrais chimiques.
Dernier atout de ce combo gagnant : la construction d’unités de méthanisation soutient l’économie de proximité, avec la création d’emplois non délocalisables.
Une solution écologique de valorisation des déchets
La production de biogaz et de biométhane transforme la biomasse, les matières organiques et les ordures ménagères résiduelles en ressource vertueuse.
La méthanisation propose une alternative écologique à leur transport, leur incinération et leur enfouissement, dont les impacts sont néfastes sur l’environnement. Autre avantage pour les collectivités : le prix de la valorisation des déchets est deux fois moins cher avec la méthanisation.
Énergie renouvelable, locale et bas-carbone, le biogaz et le biométhane s’affirment comme des solutions énergétiques incontournables pour un avenir climatique plus durable.
Mais avec 1,6 % de la consommation de gaz en France issue du biométhane en 2022, l’objectif de 10 % fixé par la Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (LTECV) à horizon 2030 est-il atteignable ?
Le développement rapide de la production de gaz renouvelable - en hausse de 61 % entre 2021 et 2022 -, et l’accélération des projets de production et d’injection laissent à penser que la consommation de gaz sera de plus en plus décarbonée.
