Bioéconomie 2 min
La méthanisation au service du développement de la bioéconomie
La méthanisation est un processus biologique naturel réalisé par une communauté microbienne diverse. Réalisé au sein de procédés maîtrisés, il peut apporter des solutions aux problématiques actuelles de traitement des déchets et des effluents, tout en contribuant au développement de la bioéconomie, en accord avec les objectifs de développement durable définis par les Nations Unies (SDGs).
Publié le 06 juillet 2020
La méthanisation produit du biogaz, une énergie renouvelable
La méthanisation permet de produire du méthane (composant principal du biogaz) à partir de déchets agricoles ou urbains, grâce à l’action de microorganismes qui « digèrent » les déchets. Les matières organiques sont ainsi valorisées pour produire une source d’énergie renouvelable, le biogaz, substituable au gaz naturel fossile ou utilisable par exemple pour produire de l’électricité, de la chaleur ou du carburant. Elle s’inscrit dans une approche d’économie circulaire à travers la valorisation agronomique des digestats, c’est-à-dire les résidus de matières organiques issus de cette transformation. Ce procédé connu depuis plus d’un siècle n’a cessé d’être amélioré et reste une source d’innovation. La méthanisation de nouvelle génération à laquelle travaille aujourd’hui INRAE cherche la valorisation des ressources la plus efficace et durable.
La gestion inappropriée des déchets est en effet à l’origine de coûts élevés et de pertes importantes de ressources, tant en termes d’énergie que de matière, ainsi que d’impacts négatifs sur l’environnement (pollution des milieux, émissions de gaz à effet de serre). Une meilleure gestion des déchets passe inévitablement par une réduction de leur production, mais aussi par un traitement et une valorisation efficaces basés sur des procédés capables de créer de la valeur tout en diminuant les flux polluants. Bien que la valorisation des coproduits et sous-produits issus des industries agro-alimentaires soit une pratique largement répandue, la valorisation de certains déchets, tels que les bio-déchets urbains ou les effluents d’élevage reste un défi du fait de leurs caractéristiques (dilution, diversité, variabilité, charge polluante...).
La bioraffinerie environnementale : créer de la valeur à partir des déchets
Fig.1 La Bioraffinerie environnementale et son intégration dans le bouclage des cycles en agronomie © INRAE
La bioraffinerie environnementale (Fig. 1) permet d’élargir les potentialités des procédés de traitement des résidus issus de l’activité humaine, tels que les boues et les effluents urbains, industriels et d’élevage, les bio-déchets, les coproduits de l’agriculture et de l’industrie agro-alimentaire, etc. En plus de traiter la pollution, ces procédés recèlent de multiples fonctionnalités en termes de valorisation des sous-produits, de services rendus pour la bioéconomie tels que la production de biomolécules (principalement pour la chimie verte), d’énergie renouvelable, le recyclage de l’eau…. Elle offre également la possibilité de contribuer au « bouclage des cycles » en agronomie en permettant le retour au sol de ces flux, par exemple à travers l’utilisation en agriculture des digestats issus de la méthanisation de déchets organiques.
Une stratégie d’utilisation des déchets comme de véritables matières premières.
Il est en effet estimé que l’azote, le phosphore et le potassium (NPK) contenus dans les flux de déchets issus des activités économiques telles que l’élevage et l’industrie agro-alimentaire et les déchets des ménages pourraient couvrir 2,7 fois les apports en nutriments fournis par les engrais chimiques. Aujourd’hui, le modèle d’économie linéaire ainsi que certaines pratiques agricoles et d’élevage favorisent la concentration des flux de matières organiques et de nutriments, créant ainsi des zones d’excédents polluées, des zones déficitaires dépendantes aux engrais chimiques... L’approche de la bioraffinerie environnementale peut contribuer à inverser cette tendance grâce à sa stratégie d’utilisation des déchets comme de véritables matières premières.
Des opportunité de croissance économique dans les territoires
Dans un contexte de raréfaction de ressources, cette diversification de gisements permettrait de diminuer les pressions exercées sur le milieu naturel, tout en créant des opportunités de croissance économique dans les territoires. Par exemple, les digestats, coproduits de la méthanisation, riches en matière organique et en nutriments peuvent se substituer en tout ou partie aux engrais minéraux chimiques. Les travaux des chercheurs INRAE ont permis de proposer une typologie des digestats et de nouvelles voies de valorisation tout en évaluant l’impact des traitements sur leur qualité agronomique (p. ex. satisfaire les besoins hydriques, apporter de manière raisonnée les éléments minéraux et les matières organiques) et leur innocuité après retour au sol (contaminants chimiques et biologiques).
En plus des procédés de méthanisation qui connaissent déjà un fort développement industriel dans le secteur du traitement des déchets, les chercheurs INRAE étudient des voies additionnelles de biotransformation de la matière organique vers des biomolécules d’intérêt (acides gras volatils, et autres acides organiques, des alcools…) et/ou de nouvelles formes d’énergie comme l’hydrogène, vecteur énergétique d’intérêt majeur pour la mobilité de demain.
La méthanisation qui produit du biogaz se développe à grande vitesse en France. Cette expansion, opportunité pour l'agriculture, encouragée par les politiques publiques et attendue par les industriels, soulève aussi des questions quant à ses impacts. INRAE mène des recherches à 360° dans ce domaine, avec l'objectif de favoriser simultanément les transitions alimentaires, agroécologiques et énergétiques.
Réconcilier le développement des villes avec leur environnement
Se développer en harmonie avec son environnement plutôt qu’à ses dépens : un défi pour les villes qu’une économie plus frugale, fondée sur l’utilisation durable des ressources du vivant et la valorisation des déchets organiques peut aider à relever. Les recherches d’INRAE sont mobilisées pour repenser production, transformation, recyclage, intégration dans les territoires et accompagnement des transitions. Cette transformation doit rendre les villes plus résilientes face aux chocs et aux crises tout en assurant un développement durable* dans leurs territoires d’impact.