Production biogaz par méthanisation : incidence qualité air

Atmo Auvergne-Rhône-Alpes a réalisé une première étude, en partenariat avec le Conseil Régional Auvergne-Rhône-Alpes, dans le but d’apporter un premier éclairage sur les enjeux de qualité de l’air potentiellement associés à la filière méthanisation.

Ce premier travail a permis d’estimer que les émissions de l’ensemble des méthaniseurs en activité de la région représenteraient 0,3% des émissions totales de méthane, tous secteurs d’activités confondus. Cette première estimation montre l’importance mineure actuelle et future de la contribution des méthaniseur aux émissions de méthane dans l’air. . A l’avenir, d’autres polluants émis dans l’air lors processus de méthanisation seront à étudier, notamment l’ammoniac (NH3), un des précurseurs de particules dans l’air, ou le protoxyde d’azote (N2O), un puissant gaz à effet de serre.

Cette première analyse situe les enjeux de la filière méthanisation dans un contexte plus global lié aux émissions de gaz à effet de serre, de valorisation des déchets et de valorisation énergétique. Aussi, les travaux se poursuivent actuellement pour intégrer ces émissions de méthane de manière pérenne dans l’inventaire régional spatialisé des émissions polluantes géré par Atmo Auvergne-Rhône-Alpes et alimentant l’Observatoire Régional Climat Air Energie (ORCAE).

La méthanisation est un processus de dégradation de la matière organique issue des déchets agricoles, ménagers, industriels ou des boues urbaines qui aboutit à la production :

• de biogaz, un gaz composé majoritairement de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2) et d’autres gaz à faibles concentrations tels que l’ammoniac (NH3), l’hydrogène sulfuré (H2S) et le diazote (N2) ;

• d’un digestat (produit humide riche en matière organique partiellement stabilisée).

Le biogaz ainsi produit est une énergie renouvelable qui peut ensuite être valorisé énergétiquement de diverses manières, moyennant un traitement épuratoire adapté : électricité, chaleur, cogénération, carburant véhicule (Bio GNV), ou injection réseau. Pour ces deux derniers cas, le biogaz doit être considérablement épuré ; le gaz ainsi épuré est appelé biométhane.

Le digestat est quant à lui destiné généralement à un retour au sol. La méthanisation est ainsi considérée comme une filière prometteuse d’un point de vue environnemental en permettant la gestion des déchets organiques, la production d’énergie renouvelable, la substitution d’engrais chimiques par l’épandage du digestat, la limitation des émissions de gaz à effet de serre notamment du monde agricole en limitant les émissions de méthane.

La Région Auvergne-Rhône-Alpes est pleinement engagée en faveur d’un développement vertueux de la filière, contribuant ainsi à l’atteinte des objectifs de plusieurs politiques environnementales, notamment la loi de transition énergétique pour la croissance verte de 2015, la loi de programmation pluriannuelle de l'énergie et le Schéma Régional Biomasse. Ce dernier est un schéma ambitieux porté par la Région Auvergne-Rhône-Alpes, en lien avec la stratégie nationale, qui affiche ses ambitions de mobilisation de la biomasse pour la production d’énergie à l’horizon 2035 par rapport à 2018 : +600 unités de méthanisation, +5 000 GWh/an produits dont 3 700 GWh/an injectés dans les réseaux de gaz, soit 11% de la consommation régionale de gaz de 2018. La Région affiche ainsi son ambition et œuvre pour propulser le biométhane au 3ème rang des énergies renouvelables à l’horizon 2035.

Cette filière génère cependant de nombreux questionnements, notamment celui relatif aux émissions atmosphériques générées par les différents processus et procédés mis en jeu au sein d’une unité de méthanisation. La littérature et les études menées par différentes institutions telles que l’ADEME montrent un faible niveau de connaissance sur la quantification des émissions de polluants atmosphériques liées aux installations de méthanisation. Il apparaissait ainsi important, au regard des enjeux de développement régionaux, de s’intéresser à ce sujet en termes d’acquisitions de nouvelles connaissances.

Atmo Auvergnes-Rhône-Alpes s’est donc mobilisé pour apporter des éléments d’anticipation permettant d’évaluer l’impact potentiel du développement de la filière méthanisation sur la qualité de l'air et le changement climatique, en lien avec la gouvernance en cours de mise en place au niveau régional sur la méthanisation. Les résultats ont ainsi vocation à alimenter les travaux régionaux sur le sujet dans le contexte de la charte Ambition Biogaz 2023.

Dans un premier temps, il a été nécessaire de réaliser une mise à jour bibliographique, centrée sur la quantification des émissions de méthane, sur la base de documents de références et d’études menées par divers organismes. Ce travail a permis d’identifier les principaux paramètres nécessaires à la quantification de ces émissions de méthane : taux de fuite, facteur d’émission, quantité de biogaz produite, et quantité de déchets méthanisés. Cette première partie a également permis de relever l’importance de mettre en œuvre des bonnes pratiques sur toute la chaine de valeur allant du transport des déchets jusqu’à leurs valorisations, ainsi qu’à la maîtrise de la conception des installations, pour limiter les pertes en méthane et les nuisances olfactives pouvant être générées.

Dans un second temps et sur cette base, les émissions de méthane ont été estimées : en se référant aux données de l’année 2018, les émissions de méthane des méthaniseurs représenteraient environ 0,3% des émissions totales de méthane en Auvergne-Rhône-Alpes tous secteurs confondus.

Ce résultat doit être considéré avec prudence compte tenu de la variabilité importante des paramètres identifiés dans la littérature et pris en compte dans cette étude pour quantifier ces émissions de méthane. Ce faible pourcentage permet cependant de relativiser l’impact de ces émissions de méthane, liées à la filière méthanisation, sur la qualité de l’air. Il indique également que d’autres polluants de l’air doivent être étudiés de près tels que l’ammoniac (NH3) et le protoxyde d’azote (N2O).

Ces prochaines années, le nombre d’installations de méthanisation sera amené à croître et avec, les émissions de méthane probablement. Mais dans le même temps, ces futures installations seront construites selon des normes plus strictes permettant de maîtriser les pertes de méthane. Dans un contexte de croissance du parc d’installations de méthanisation, l’amélioration continue de la conception, de la construction et de la bonne conduite des installations permettraient de limiter l’augmentation des émissions de méthane. Il convient également de considérer, sans pouvoir le chiffrer actuellement, les émissions atmosphériques d’autres secteurs par ailleurs évitées grâce à la méthanisation: agricole, traitement des déchets, transport grâce à la substitution de carburants fossiles…

En prenant comme hypothèse une simple augmentation du parc des installations de méthanisation sans tenir compte d’une amélioration de leur construction, les quantifications des émissions de méthane en 2023 et 2035 représenteraient 1% et 3%, respectivement, des émissions totales de la Région, tous secteurs d’activités confondus. Cette augmentation reste cependant encore faible au regard des émissions de méthane des autres secteurs d’activités, et à relativiser avec les réductions attendues dans les autres secteurs ; l’objectif étant d’obtenir une balance positive en terme d’émissions atmosphériques.