Bioéconomie 5 min

Méthanisation, la recherche en action pour innover

Laboratoires, plateformes, réseaux, instituts Carnot… INRAE est au centre de nombreux dispositifs qui permettent à la fois de comprendre finement les processus en jeu dans la méthanisation et de développer des innovations pour que la production de biogaz soit la plus vertueuse possible.

Publié le 14 octobre 2021

illustration Méthanisation, la recherche en action pour innover
© INRAE, Bertrand Nicolas

La recherche et l’innovation

> Laboratoire de biotechnologie de l’environnement (LBE)
Les recherches menées au LBE visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale. Celui-ci consiste à valoriser les résidus, déchets, effluents organiques issus des activités humaines ainsi que certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendement et fertilisant organique) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire.
Basé à Narbonne (INRAE Occitanie-Montpellier).
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Plateforme Bio2E - Biotechnologie et bioraffinerie environnementales
Cette plateforme est dédiée au développement de solutions innovantes pour la valorisation et le traitement des effluents et des résidus solides d’origine agricole, industrielle ou urbaine. A travers le projet BioGAZ RIO (Recherche et innovation en Occitanie), la plateforme Bio2E fournit des solutions pour mieux maîtriser la gestion des intrants et les paramètres opératoires du processus de digestion anaérobie (méthanisation), le développement de systèmes pour le pilotage et la supervision des installations et la valorisation maximale des coproduits de la méthanisation. 
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> Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes (Ecosys)
L’unité Ecosys étudie le fonctionnement des écosystèmes. Un de ses axes de recherche est d’étudier comment les digestats issus de la méthanisation peuvent servir de fertilisants pour les sols, et de savoir quels sont leurs impacts sur les sols
Basée à Grignon (INRAE Île-de-France – Versailles – Grignon).
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> Réduire, réutiliser, valoriser les ressources des eaux résiduaires (Reversaal)
L’unité Reversaal mène des recherches sur les procédés de valorisation et traitement des effluents urbains, c’est-à-dire les eaux résiduaires, les rejets urbains de temps de pluie, et les boues d’épuration.
Basée à Lyon (INRAE Lyon-Grenoble ARA).
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> Optimisation des procédés en agriculture, agroalimentaire et environnement (Opaale)
L’ambition de l’unité Opaale est de promouvoir des solutions technologiques et organisationnelles innovantes de valorisation de matières alimentaires, biomasses et déchets.
Basée à Rennes (INRAE Bretagne-Normandie).
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> Procédés biotechnologiques au service de l’environnement (Prose) 
L’unité Pose poursuit des recherches sur les biotechnologies environnementales, depuis l’échelle des communautés microbiennes jusqu’à celle des procédés (stations d’épuration, digesteurs anaérobies, procédés bioélectrochimiques pour la bioraffinerie…), en articulation avec les grands enjeux sociétaux de développement durable, d’économie circulaire et de bioéconomie.
Basée à Antony (INRAE Île-de-France - Jouy-Antony)
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> Toulouse Biotechnology Institute (TBI)
TBI conduit des activités de recherche en catalyse et ingénierie enzymatique, biologie systémique et synthétique, fermentation, génie des procédés et éco-conception.
Basée à Toulouse (INRAE Occitanie-Toulouse)
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> Physiologie animale de l'Orfrasière (PAO)
L’unité abrite une unité de méthanisation, objet d’un partenariat avec Cap Vert Energie, Naskeo Environnement et SEDE Environnement, qui permet de recycler les effluents d'élevage de son unité expérimentale. Le projet de recherche Méta Métha a pour objectif d'évaluer l'impact du mode de traitement de ces effluents (bruts, compostés ou méthanisés) sur le bilan carbone et azote de l'exploitation (mesure des émissions/pertes/stockage). 
Basée à Nouzilly (INRAE Val de Loire)
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L’innovation ouverte aux entreprises 

Les instituts Carnot sont des portes d’entrées pour les entreprises et acteurs socio-économiques pour développer des partenariats avec les laboratoires de recherche publique. INRAE porte cinq Carnot dont deux développent des projets innovants sur la méthanisation : 

> Bioénergie, biomolécules et biomatériaux du carbone renouvelable
Le Carnot 3BCAR regroupe 18 laboratoires et centres techniques et permet le développement d’innovations pour les entreprises à partir de différentes biomasses et fait appel aux procédés biotechnologiques et/ ou de chimie verte depuis le laboratoire jusqu’au pilote. 
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> Eau & Environnement
Le Carnot Eau & Environnement présente une offre de R&D intégrée, pour dynamiser l’innovation dans les domaines de la préservation de la qualité des eaux et des milieux aquatiques, de l’accès à la ressource en eau adapté aux usages et de la protection des populations face aux risques liés aux cycles de l’eau. Ce périmètre couvre à la fois le petit cycle et le grand cycle de l’eau, ainsi que les différents types d’eau : eaux vertes, eaux bleues, eaux grises.
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> INRA Transfert Environnement
Interface entre les laboratoires de recherche publics et le monde économique, INRA Transfert Environnement consacre son activité à la mise à disposition directe de services et de ressources auprès des acteurs du secteur des écotechnologies. Parmi leur domaine de compétences : les bioprocédés de dépollution et de production d'énergie dont la méthanisation.
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Accompagner la diffusion des innovations 

> Groupement d’intérêt scientifique Approche intégrée de la valorisation des effluents (GIS Apivale)
Créé en 2018, le GIS Apivale associe les acteurs de la recherche et de l’enseignement supérieur (INRAE, Anses, Université Bretagne Sud, AgroCampus Ouest, Université de Rennes 1, École nationale supérieure de chimie de Rennes et CNRS) impliqués dans la valorisation des effluents organiques. Il a pour objectifs de fédérer les compétences et de renforcer et mutualiser les moyens pour une vision renouvelée et plus systémique de la valorisation des effluents organiques sur les territoires.
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> Centre technique national du biogaz et de la méthanisation (CTBM)
Créé en 2018 à l’initiative d’INRAE et des acteurs majeurs de la recherche française, le CTBM anime et coordonne un réseau d’acteurs de la filière. Il s’agit : 
> répondre aux enjeux technologiques (p. ex., gestion des matières premières fibreuses telles que les fumiers ou résidus de culture) ;
> identifier des solutions technologiques fiables et rentables ;
> construire et conduire une feuille de route industrielle en lien avec les pouvoirs publics ;
> contribuer à la professionnalisation de la filière biogaz.

Deux start-up créées à partir des résultats de recherche INRAE 

> Naskeo Environnement
La start-up Naskeo est née en 2005 à partir d’un premier brevet du LBE relatif au traitement des eaux usées. Plus tard, un deuxième brevet (Ergenium) permet d’étendre l’activité de la start-up à la méthanisation de résidus et déchets solides en optimisant la production de méthane dans les installations. Aujourd’hui, Naskeo est une entreprise qui développe, conçoit, construit des unités de méthanisation.
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> BioENtech 
Créée en 2013, BioENtech développe et commercialise des solutions logicielles pour le suivi en ligne des installations de méthanisation. Plusieurs technologies issues du LBE ont concouru au développement des produits commercialisés par BioEnTech : logiciel de diagnostic des installations, de gestion des données, capteurs-logiciel
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Un dispositif d’expertise et d’appui aux politiques publiques

INRAE dispose d’une capacité d’expertise et d’appui aux politiques publiques qui a été sollicitée plusieurs fois sur des questions en lien avec la méthanisation. En particulier :
En 2014, une expertise scientifique collective d’INRAE a livré ses conclusions sur la valorisation agricole des effluents, boues et déchets organiques, faisant le point sur les impacts agronomiques, environnementaux et socio-économiques de leur épandage.
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En 2019, dans cadre du Comité de Prospective de la Commission de régulation de l’énergie (CRE), des experts INRAE ont contribué à un groupe de travail sur le « verdissement du gaz » en étudiant jusqu’où la France pourrait produire plus de gaz « vert » demain et à quel prix. Ce rapport sur le gaz vert, à la jonction entre les secteurs de l’énergie et le monde agricole, envisage quels développements pourraient prendre les différentes filières de gaz renouvelable à l’horizon 2035, sans affecter la production alimentaire et sans impact négatif sur l’environnement.
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En 2021, plusieurs scientifiques INRAE ont apporté leur expertise à la Mission d’information du Sénat sur la méthanisation dans le mix énergétique : enjeux et impacts, qui a rendu son rapport en octobre 2021.
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