La méthanisation au coeur des territoires

Production d’énergie renouvelable et traitement des déchets organiques d’origine agricole, industrielle ou urbaine, la filière méthanisation est, en France, en plein essor afin de contribuer à atteindre les objectifs nationaux de transition énergétique**.
Au cœur des territoires, cette expansion suscite des interrogations et génère des questions de recherche auxquelles se consacrent les équipes de l’Institut.

Une acceptabilité relative

Processus biologique naturellement présent dans l’environnement, la méthanisation est peu connue du grand public quand elle est utilisée industriellement. Un récent sondage Opinion Way (2021) révèle que moins d’un quart des Français (22 %) savent ce qu’est le biogaz et pourraient l’expliquer. Il montre également que le processus de méthanisation jouit d’une réputation médiocre : près de la moitié des personnes interrogées considèrent qu’il émet systématiquement des mauvaises odeurs (46 %) et peut s’avérer dangereux (44 %) tandis que 36 % répondent que la méthanisation entraîne la pollution des sols et de l’eau. A l’inverse, 2/3 des répondants pensent qu’elle permet de préserver et de créer des emplois au niveau local (71 %). Dans certains territoires, l’actualité récente a montré que le développement de la filière, notamment agricole, suscite des inquiétudes qui peuvent aller parfois jusqu’à des oppositions frontales.

Débats techniques ou sociétaux, il convient d’étayer les discussions avec des données et des chiffres issus notamment d’études de cas, sans oublier que ces réactions constituent des points d’alerte pour la filière et les pouvoirs publics soucieux de recueillir l’adhésion de tous pour que ces projets territoriaux réussissent.

Méthanisation, entre intérêt et vigilance

Environnementales, économiques, sociales… les externalités positives induites par la méthanisation sont variées et nombreuses, qu’il s’agisse de diminuer l’empreinte carbone de notre système énergétique ou de renforcer la souveraineté et l’indépendance énergétique de notre pays.
Pourvoyeuse d’emplois, directs ou indirects, la méthanisation constitue un soutien à l’économie dans les territoires ruraux et contribue à leur aménagement : en 2018, 4 000 emplois auraient été générés par la filière biogaz ; ce nombre pourrait passer à 53 000 d’ici 2030 dans le cas le plus favorable (Source : Transitions, 2019). Elle concourt à diversifier les revenus des agriculteurs.
lle constitue également un levier de la transition vers l’agroécologie. Une bonne gestion des digestats qui en sont issus permettent de réduire l’utilisation d’engrais de synthèse, favorise la fertilité des sols, contribue à la séquestration du carbone dans les sols et participe à l’augmentation concomitante des rendements agricoles.  Elle permet aussi d’offrir une valorisation économique à des couverts de diversification des rotations : nouvelles cultures, couverts intermédiaires.

Des impacts négatifs des digestats sur les eaux ?
« A pratiques d’épandage identiques, digestats et effluents de type lisier présentent globalement des risques similaires de fuite de nitrates par lessivage », précise Romain Girault, ingénieur. « Ce sont plutôt les techniques et les pratiques qui accompagnent ces utilisations qui ont un impact. » Sensible aux conditions pédoclimatiques, le lessivage des nitrates peut être contenu à la faveur de pratiques susceptibles d’être combinées (p. ex. apports raisonnés de digestats, couverture continue des sols…).
En ce qui concerne les émissions vers l’air, un des principaux enjeux réside dans la maîtrise des émissions d’ammoniac. Précurseur de particules fines, ce gaz est susceptible d'être émis au cours du stockage et de l’épandage des digestats et le risque d’émission est plus élevé pour les digestats que pour les effluents dont ils sont issus. L’enjeu est donc de mettre en œuvre des techniques (p. ex. couverture des fosses de stockage, choix du matériel d’épandage) et des pratiques d’épandage (conditions climatiques, enfouissement…) qui permettent de maîtriser ces émissions qui constituent un point de vigilance particulier pour les unités de méthanisation. 

Bilan environnemental de la méthanisation agricole : une étude ACV inédite

L’évaluation de la production de méthane à partir de ressources agricoles, sur la base de 16 indicateurs*, conclut à des impacts environnementaux majoritairement bénéfiques ou neutres de la méthanisation.  Elle pose des bases solides pour assurer une bonne gestion environnementale des installations de méthanisation et nourrir la réflexion des acteurs et décideurs politiques. > En savoir plus

* changement climatique, destruction couche d’ozone, formation d’ozone photochimique, particules fines, acidification, eutrophisation terrestre, épuisement ressources énergétiques (fossiles et nucléaires), radiation ionisante, toxicité humaine avec effets cancérigènes et non cancérigènes, eutrophisation eau douce, eutrophisation marine, écotoxicité eaux douces, occupation des terres, épuisement ressources en eau, épuisement ressources métalliques et minérales

« Plusieurs travaux en cours permettront de préciser les données d’entrée de l’analyse du cycle de vie de la méthanisation agricole avec un périmètre plus large et en intégrant des scenarios de changement climatique », commente Romain Cresson. Et de donner l’exemple de l’impact des digestats sur les propriétés hydriques des sols (Projet DigestEauSol, 20121-2022, GRDF).

Une pratique en prise avec les territoires et leurs acteurs

Campagnes, villes ou encore espaces périurbains, les projets de méthanisation se déploient, à la croisée de différentes politiques et objectifs environnementaux et socio-économiques, en partenariat avec les acteurs du territoire (agriculteurs, collectivités, industriels). Comment organiser les filières pour atteindre ces objectifs, les configurer pour une meilleure coordination des projets et une moindre compétition tout en prenant en compte les spécificités locales et en préservant les écosystèmes et les ressources ?

Comment qualifier la durabilité d’un système de méthanisation

Coordonnée par INRAE, Maelia est une plateforme de modélisation et évaluation intégrées des territoires agricoles et systèmes de bioéconomie territoriale***. Dans le cadre du projet PROTERR (Ademe, 2019-2021), « nous avons travaillé à l’intégration d’un module permettant de représenter le fonctionnement d’un méthaniseur », explique Olivier Thérond, ingénieur INRAE. Puis dans le cadre du Partenariat européen pour l’innovation PARTAGE (2020-2023), « on est en train de finaliser et mettre à disposition des acteurs de terrain un outil qui permet de représenter, au pas de temps journalier, année après année, le fonctionnement complet d’un projet de méthanisation agricole », à savoir le fonctionnement des systèmes de culture et des systèmes de production, le flux de biomasse entre les exploitations et le méthaniseur, le fonctionnement de ce dernier, la génération des digestats et leur flux vers les parcelles et les effets de ces digestats sur le cycle de l’eau, de l’azote, du carbone… et « de calculer un ensemble d’indicateurs environnementaux, économiques et sociaux afin de qualifier la durabilité d’un système de méthanisation. Des cas d’études nous permettent actuellement de mieux discuter les questions de durabilité des systèmes agricoles. »

Concilier des usages concurrents

Dans le projet BOAT (Ademe, 2017-2020), décrit Sophie Madelrieux, ingénieure INRAE, « nous nous sommes intéressés au flux de matière et d’énergie dans les territoires en lien avec les filières agricoles. » « Dans le Nord de l’Aube, poursuit-elle, les filières de grandes cultures prédominent, bien structurées autour d’outils de collecte et de transformation implantés dans le territoire. La méthanisation commence à se déployer dans cette région de France avec une attractivité pour les agriculteurs de plus en plus forte du fait d’une valorisation parfois plus importante de leur production que si celle-ci partait dans les filières alimentaires. » Et de citer l’exemple de la pulpe de betterave qui, associée à la luzerne, était destinée jusque-là à l’alimentation animale sous forme déshydratée : « S’il n’y a plus de pulpe de betterave pour faire tourner l’usine de déshydratation, l’activité décline et avec elle la déshydratation de la luzerne. Sans ce débouché, la luzerne perd de son intérêt pour les exploitants agricoles, alors que sa capacité à fixer l’azote est intéressante dans les rotations culturales pour une agriculture plus agro-écologique.» Dans les faits, assolements et pratiques évoluent actuellement, du fait notamment de cette montée en puissance de la méthanisation agricole. Des cultures intermédiaires, destinées originellement à retourner au sol, sont récoltées pour l'approvisionnement des digesteurs et leur durée d’implantation s’allonge au détriment des cultures principales sans compter le recours éventuel à des intrants chimiques ou à l’irrigation pour atteindre des rendements satisfaisants. A terme, du fait du changement climatique, les flux collectés et transformés pourraient diminuer et affaiblir la rentabilité des installations existantes sans négliger le fait que ce développement suscite des inquiétudes diverses : impacts de l’épandage des digestats sur la qualité de l’eau et la biodiversité des sols, compétition des cultures non-alimentaires, nuisances potentielles subies par le voisinage…
La compréhension des interactions entre filières est un véritable enjeu pour saisir comment les projets de méthanisation vont s’inscrire en synergie ou déstructurer les filières en place et leurs interactions.

Comment faire converger les politiques publiques

A l’heure actuelle, les cultures principales dédiées à la méthanisation sont, en France, minoritaires (5 % en 2020, source Ademe), en deçà du seuil maximal autorisé de 15 % du tonnage brut fixé par décret (2016).
L’éventualité de voir les pratiques culturales évoluer au profit de cultures intermédiaires mais au détriment des productions à destination de l’alimentation humaine ou animale n’est pas exclue d’autant que la biomasse d’origine agricole est aujourd’hui au carrefour de différentes stratégies nationales (Stratégie bioéconomie pour la France, projet agro-écologique pour la France, programme national pour l’alimentation…).

La méthanisation des déchets ménagers, une voie d’avenir

Territoires ruraux ou urbains, d’ici 2050, près de sept personnes sur dix devraient vivre en zone urbaine, ce qui n’est pas sans poser des défis considérables, notamment en matière de gestion des déchets et des eaux usées. 
Les déchets alimentaires et autres déchets naturels biodégradables, qui représentent un tiers des ordures ménagères des Français, constituent un véritable gisement de ressources valorisables.  « Nous avons développé et testé grandeur nature un système de micro-méthanisation en milieu urbain, capable de produire, à partir des biodéchets, de l’énergie localement et un biopesticide valorisable sur les cultures maraichères », explique Anne Trémier, directrice de recherche INRAE et coordinatrice du projet DECISIVE (EU, 2016-2021). Sur le plan environnemental comme socio-économique, les résultats de ce projet permettent d’envisager concrètement le déploiement de ce système.

D’ici fin 2023, les particuliers devront disposer d’une solution pratique de tri à la source de leurs biodéchets. Les aspects techniques tout comme les questions de l’adhésion au tri à la source des biodéchets font actuellement l’objet d’études auprès des ménages afin d’affiner à terme les politiques d’accompagnement du tri à la source. A Lamotte-Beuvron (41), un projet de méthanisation est en place depuis 2020. Tourné vers l’agriculture et l’élevage, il expérimente également une collecte séparée des biodéchets, basée sur des points d’apports volontaire intelligents. Cette expérimentation fait partie d’une étude à laquelle INRAE prend part.

* En 2019, la part des énergies renouvelables s’élève à 17,2 % de la consommation d’énergie dont 3,4 % de biogaz ; le gaz naturel représente 20 % de l’énergie finale consommée. (Source : Ministère de la transition écologique et solidaire)
**Fin 2020, 1075 installations de production de biogaz étaient en fonction. Ces installations sont de petites unités, essentiellement de nature agricole (Source : Sénat).
*** La bioéconomie englobe l'ensemble des activités de production et de transformation de la biomasse qu'elle soit forestière, agricole et aquacole à des fins de production alimentaire, d'alimentation animale, de matériaux biosourcés ou encore d'énergie.

Notre dossier : Méthanisation