OPTIBIOGAZ : « Vers une gestion optimisée et intégrée de la production de biogaz à la ferme »

Le but de ce projet était de développer des outils pour faciliter la gestion des installations de biométhanisation (production d’énergie renouvelable grâce à la valorisation de déchets organiques) et ainsi créer une installation de référence en Grande Région.

La brochure reprenant les actions menées par le partenariat ainsi que les présentations lors du colloque de fin de projet sont disponibles en-dessous de la présentation du projet.

Programme :
Interreg IVA Grande Région (Allemagne : Sarre et Rhénanie Palatinat, Belgique : Wallonie, France : Lorrain, Grand-Duché de Luxembourg

Durée :
4 ans (juillet 2008 – juin 2012)

Description :
Ce projet, dans la continuité d’Agricométhane, est divisé en 5 actions réalisées en parallèle dans la Grande Région :

  • L’action 1 : Suivi et régulation du processusLe projet propose de développer un analyseur de gaz relié à un automate dont la fonction sera de prévenir le dysfonctionnement de la digestion des matières organiques dans les installations de biométhanisation.La production de biogaz à partir de la biomasse n’est pas un concept nouveau, mais le désir de mieux maîtriser cette voie énergétique est devenu un défi international ces dernières années.Parmi les avancées récentes dans la compréhension du processus de biométhanisation, on compte la prise de conscience de l’étroite interdépendance entre les quatre groupes de microorganismes régissant les principales phases du processus et l’importance de l’hydrogène comme régulateur principal (Dolfing et al. 1992 ; Shi-yi & Jian. 1992 ; Shima et al. 2002). Des expériences en laboratoires pour un substrat spécifique (le glucose) ont démontré la possibilité de suivre le processus en ligne grâce à des senseurs électroniques et la spectroscopie infrarouge (Nordberg et al., 2000).Dans le cadre d’Agricométhane, Laborelec a pu développer un automate assurant la régulation de l’alimentation des digesteurs basée sur le volume de gaz produit lors de la digestion des matières organiques. Cette régulation simple permet déjà un allègement des tâches de l’agriculteur, mais ne prévoit pas le cas d’un dysfonctionnement biologique du processus.En effet, en cas de dysfonctionnement au cours du processus de digestion, la production en biogaz est faible. Dès lors, l’automate augmente l’introduction de matière en espérant augmenter la production de biogaz et c’est l’inverse qui se produit avec comme résultat l’arrêt complet de l’installation. Ce cas de figure entraîne d’énormes pertes économiques pour l’exploitant (arrêt de la cogénération, vidange des digesteurs) et conduit à devoir traiter des volumes importants (plusieurs milliers de m3) de biomasse devenue indigestible.

    Une détection précoce de ce phénomène basée sur la composition du biogaz permettrait d’éviter ces désagréments.
    Nous proposons, par le biais de ce projet collaboratif interrégional de développer un système de suivi rapproché et précis du processus biologique de la biométhanisation d’abord à l’échelle du pilote pour des substrats agricoles (action recherche) puis d’assurer sa transposition à l’échelle réelle sur des unités en fonctionnement (action développement et transfert de technologie).

  • L’action 2 : Valorisation des sous-produitsLe projet valorisera les deux sous-produits en permettant des économies d’énergie au niveau de la ferme et des industries chimiques, vis-à-vis des engrais :
    • Les digestats : Au cours de la biométhanisation, la matière organique entrante n’est pas totalement transformée en biogaz. Le produit résiduel sortant des digesteurs est appelé digestat. Il contient tous les éléments constitutifs des plantes et effluents dont il est issu. Ces digestats sont donc riches en éléments fertilisants comme l’azote (N), le phosphore (P), le potassium (K) et en micro-éléments indispensables aux cultures. Des essais agronomiques ont démontré la valeur fertilisante des digestats. Ils montrent même un avantage comparatif par rapport aux lisiers traditionnels (moins odorants, hygiénisation partielle, conservation des éléments structurant pour le sol, azote sous forme limitant les pertes vers les nappes phréatiques). Lorsqu’ils sont épandus sur pâtures, l’appétence de l’herbe par les bovins s’en trouve accrue (Projet Methan I, Agra-Ost).
    • La chaleur : L’énergie calorifique produite par les groupes de cogénération est pour une faible part utilisée pour le chauffage des digesteurs (15-20%). La majeure partie de cette énergie peut être valorisée pour le chauffage de bâtiments publics ou privés, pour le séchage de bois, etc. si ces utilisateurs sont situés à proximité des digesteurs. Cette utilisation reste malheureusement saisonnière et liée au besoin de chauffage.Le projet OPTIBIOGAZ s’attellera à développer un processus de réduction de la teneur en eau des digestats par évaporation sous vide en utilisant la chaleur résiduelle de la co-génération. Le but est de réduire les volumes à transporter et à épandre (réduction des dépenses énergétiques de la ferme). Une séparation de phase produira une fraction fibreuse pouvant être valorisée comme engrais organique solide, litière ou combustible, et une fraction liquide qui sera soumise à l’évaporation sous vide. Les produits de l’évaporation seront d’une part un engrais organique fluide propre à l’épandage agricole et d’autre part un engrais azoté minéral (économie d’énergie au niveau de la production industrielle des engrais minéraux).
  • L’action 3 : Impact environnemental de la biométhanisationL’impact environnemental de la biométhanisation sera étudié et comparé aux pratiques usuelles d’épandages de fumier et lisier de plusieurs manières.
    • Par un contrôle des émissions gazeuses : L’objectif est de démontrer scientifiquement que la biométhanisation est une option très favorable pour réduire les nuisances olfactives engendrées par les activités agricoles.

 

  • Via l’association du projet Optibiogaz à d’autres projets Interreg : Par une étude de l’effet de la fertilisation basée sur les digestats.
  • Par analyses pédologiques et fourragères : Le but est de déterminer s’il y a évolution de la structure du sol et des nutriments nécessaires aux plantes.
  • L’action 4 : Etat des lieux et analyse des flux de matièreCette action est divisée en deux parties distinctes :

État des lieux et nécessités d’intervention au sein du parc biogaz de la Grande Région

On s’attachera dans un premier temps à décrire, sur base des résultats du Projet RUBIN, la situation de la Région concernant la production de biogaz. Entre autres, les points suivants seront examinés :

    • Cadre législatif au sein de la Grande Région
    • Potentiels énergétiques constatés
    • Parc d’unités de méthanisation existantes, différenciées par puissances et possibilités d’expansion
    • Types de substrats actuellement employés et conséquences sur le développement du secteur agricole
    • Aspects de protection de la nature
    • Types de technologies de valorisation du biogaz dans le parc actuel
    • Potentiels de valorisation de la chaleur résiduelle dans la Région
    • Acceptation dans les différentes structures sociales
    • État des planifications actuelles

Cet état des lieux permettra d’évaluer à quel(s) niveau(x) se situe la nécessité d’intervention. Par souci de comparabilité, un cadre méthodologique pour l’étude des unités modèles de la Région sera élaboré.

Analyse des flux de matière

Sur base de divers paramètres (production de cultures énergétiques, récolte et approvisionnement en cultures énergétiques, logistique, conversion dans les digesteurs / technologies de production du biogaz, valorisation des formes énergétiques générées, valorisation des digestats) différentes chaînes de production seront modélisées à l’aide de données réelles mises à disposition par les partenaires du projet et comparées avec des données issues de la littérature (données empiriques). Ici, on attachera une attention toute particulière aux résultats obtenus dans le cadre du Projet ENERBIOM, qui seront également valorisés à travers l’analyse et la modélisation des flux de matière dans le projet OPTIBIOGAZ.

La modélisation sera réalisée pour les 4 unités de méthanisation choisies, reflétant la situation globale au sein de la Grande Région. Pour ce faire, des outils informatiques seront utilisés (UMBERTO et/ou GEMIS). Grâce à ces instruments et suite à une analyse des flux de matières, les répercussions climatiques, les émissions, les conséquences financières ainsi que les effets sur l’emploi seront également évalués et leur transposition à l’échelle de la Grande Région simulée.

  • L’action 5 : Réseau d’expertise et de diffusionConcrétisation du volet communication par :
    • Des séminaires ;
    • Des journées d’études ;
    • Des visites des installations ;
    • Et via la diffusion d’articles de vulgarisation dans la presse.

Partenariat :

Porteur de projet :

Partenaires scientifiques de renom :

Partenaire technique

Installations pilotes

Fiche de l’installation

Fiche de l’installation

Fiche de l’installation

Fiche de l’installation

Soutien :

sarre

sita

Le point sur ce qui a été fait :

Vous pouvez télécharger la brochure reprenant les actions menées par le partenariat durant tout le projet ou un résumé de ce que le projet a apporté à la biométhanisation agricole.

Le projet s’est terminé par un colloque dont vous trouverez ci-dessous les présentations.

Action 1 : optimisation de la transformation de la biomasse en méthane par une gestion assistée du processus et par l’utilisation de rations améliorées pour l’alimentation des digesteurs – Méthodologies et résultats des recherches

Action 2 : ouverture de nouvelles voies d’utilisation et de valorisation des sous-produits de la biométhanisation (la chaleur et le digestat) – Témoignages des installations partenaires

Matthias Kohl, Biogas Rohlingerhof (DE)
Jean Kessler, Ferme du Faascht (BE)
Constant Kieffer, Biogas Biekerihc (LU)
Francis Claudepierre, Bio-recycle (FR)

Action 3 : évaluation de l’impact environnemental de la biométhanisation – Réduction des odeurs

PDF – Jacques Nicolas, ULg Arlon campus environnement

Action 4 : réalisation d’un état des lieux / analyse des flux de matière et de l’efficacité globale d’unités de méthanisation modèles dans la Grande Région

Action 5 : création d’un réseau d’expertises et de diffusion dans le domaines de la biométhanisation au niveau de la Grande Région

PDF – Benoît Toussaint, Au Pays de l’Attert

Faits marquants actions 1 à 5 et conclusions :

PDF – Benoît Toussaint, Au Pays de l’Attert et Philippe Delfosse, CRP – GL