ENERGIE BIOMASSE / BIOGAZ

En écologie, la biomasse est la masse totale (quantité de matière) de toutes les espèces vivantes présentes en un milieu naturel donné.

Dans le domaine de l'énergie, le terme de biomasse regroupe l'ensemble des énergies provenant de la dégradation de la matière organique.

La biomasse énergétique
Il s'agit donc d'énergie solaire transformée par les plantes chlorophylliennes utilisées soit directement (bois de chauffage), soit après de nouvelles transformations chimiques (biogaz, biocarburant).

L'énergie chimique du bois est libérée par combustion sous forme de chaleur et utilisée directement ou pour produire de l'électricité.

Le bois comme source de chauffage est utilisé à toute échelle. Les inconvénients sont les coûts de transport et la pollution atmosphérique associée. En revanche, si les surfaces dévolues aux forêts restent constantes, son utilisation n'aggrave pas l'effet de serre.

Dans plusieurs pays, l'utilisation de bois ou de charbon de bois dans des foyers domestiques mal ventilés entraîne de nombreux problèmes pulmonaires pour les habitants.

Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène.

Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).

Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (typiquement 50 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d'eau, d'hydrogène sulfuré (H2S) et d'oxygène.

Il y a trois types de production de biogaz en fonction de la température.

15-25°C : psychrophile
25-45°C : mésophile
45-65°C : thermophile
Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à 38°C).

La récupération du biogaz produit par les décharges est d'autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) produit par sa combustion.

Sources de biogaz
Le biogaz s'obtient à partir de déchets putrescibles. Les sources employées sont les suivantes :

Les décharges. Leur biogaz est de mauvaise qualité mais ne le capturant on évite d'importantes émissions de méthane.
Là où les ordures sont collectées de façon sélective, les déchets putrescibles sont méthanisées dans des bioréacteurs.
Les boues des stations d'épuration. La méthanisation permet d'éliminer les composés organiques, et permet à la station d'être peu ou prou autonome en énergie.
Les lisiers des élevages. Les boues étant beaucoup plus riches que dans le cas précédent, il y a généralement un excès de gaz qui peut être valorisé commercialement.
Les effluents des industries agroalimentaires peuvent aussi être méthanisées. Le but est principalement d'éviter le rejet de matières organiques trop riches, mais une valorisation est souvent possible.

Avantages-Utilisations
La collecte du biogaz se justifie rien que pour empêcher des émissions de méthane, et même si il est brulé en torchère l'impact négatif sur l'effet de serre est appréciable - du CO2 est émis à la place de méthane. Cependant, dès que la production est suffisante, il est souhaitable de valoriser le biogaz (l'utiliser comme carburant) : non seulement celà accroit encore un peu l'impact sur les émissions de agz à effet de serre (en économisant du gaz naturel ou d'autres combustibles fossiles) mais surtout celà donne un intérêt économique à l'opération.

Les utilisations du biogaz varient :

La méthode la plus courante est de le brûler dans un moteur à gaz ou une petite turbine, pour produire de l'électricité injectée sur le réseau, et souvent de la chaleur en cogénération.

Lorsqu'une industrie consommatrice de combustible (centrale thermoélectrique, cimenterie, chaufferie collective...) se situe à proximité, le biogaz peut lui être fourni comme carburant d'appoint.

Il sert aussi souvent dans les serres, pour les chauffer et les enrichier en CO2.
Dans quelques projets, il est utilisé comme carburant pour véhicules GNV, souvent mélangé avec du gaz naturel du réseau. Il alimente des flottes captiques (comme des autobus).

Il peut aussi être injecté sur le réseau de gaz naturel. C'est la solution qui offre le meilleur rendement énergétique, mais en raison des installations nécessaires (compression, raccordement) elle ne se justifie économiquement que si la production est très importante, et le réseau assez proche du point de production.

Dans les deux derniers cas, on extrait le CO2 pour obtenir un gaz répondant aux spécifications du gaz naturel (presque du méthane pur). Pour les autres applications, un gaz contenant 60% de méthane est largement suffisant, donc le purifier serait une dépense intule. On se contente alors d'enlever les impuretés qui présentent des problèmes de pollution, de corrosion, ou d'odeur, notamment les composés de soufre.

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