Biogas is often referred to as the gas source of the future. To check such an idea, it is necessary first to wonder about the nature and origin of this biogas. Biogas production worldwide has increased significantly, but with a production of around 30 Mtoe / year (in 2013), it still accounts for less than 1% of global natural gas production. Biogas can be produced first by anaerobic fermentation from organic matter. This production method is the simplest and most economical. The production conditions, however, depend on the source of organic matter. This can be obtained from agricultural or municipal waste. Such an option seems particularly attractive. However, the more diverse the nature of the waste, the more difficult is the production and purification of biogas. In addition, from the amount of recoverable waste it is only possible to produce a limited amount of biogas, much lower than the current energy needs. In France, where biogas is produced from waste, production is only 0.6 Mtoe (2015) whereas the total primary energy consumption is 240 Mtoe. The potential production is greater, but remains limited. It is also possible to produce biogas from farming crops, as is the case in Germany, where biogas is produced mainly from silage corn, which allows production to be around 8 Mtoe (2015). Such an option has the obvious disadvantage of consuming agricultural land and being in competition with the production of biomass for food use. The energy of food-use biomass is about 5% of the total amount of energy consumed. This shows that producing energy from biomass is impacting very quickly the supply of food resources. The energy available from waste is also limited. A human being produces around 1 kg per day of all kinds of waste which is equivalent to less than 0.1 toe per year. It is also possible to produce synthetic biogas by gasifying solid biomass and converting the synthesis gas thus produced into synthetic methane. Technologies exist, but the process is expensive and yields are limited. In addition, the massive use of lignocellulosic biomass poses problems of availability and could even induce deforestation if the demand rises too much. In addition the direct use of biomass in a fireplace is much simpler than such a conversion to synthetic methane. Synthetic methane can also be produced from hydrogen and CO2. This option is expensive and requires available CO2. If captured from flue gas, CO2 is further released into the atmosphere and the benefits in terms of carbon footprint are debatable. Producing biogas by fermentation is certainly a good idea when organic waste is available. However, there is no quick fix to multiply by 10 or 100 a biogas production that is limited by the availability of biomass.
Il est souvent question du biogaz comme de la source de gaz du futur. Pour savoir ce qu'il en est, il faut d'abord s'interroger sur la nature et l'origine de ce biogaz. La production de biogaz dans le monde a sensiblement progressé mais avec une production d'environ 30 M tep/an (en 2013), elle représente moins de 1% de la production mondiale de gaz naturel.
Le biogaz peut être produit tout d'abord par fermentation anaérobie à partir de matière organique. Cette méthode de production est la plus simple et la plus économique. Les conditions de production dépendent toutefois de la source de matière organique. Celle-ci peut être obtenue à partir de déchets agricoles ou encore de déchets municipaux. Cette perspective est particulièrement séduisante. Toutefois, plus la nature des déchets est diverse, plus la production de biogaz se heurte à des difficultés de production et d'épuration. En outre, la quantité de déchets récupérables ne permet de produire qu'une quantité limitée de biogaz, beaucoup plus faible que les besoins en énergie actuels. En France, où le biogaz est produit à partir de déchets, la production n'est que de 0,6 M tep (2015), pour une consommation totale d'énergie primaire de 240 M tep. La production potentielle est plus importante, mais reste limitée. Il est également possible de partir de cultures agricoles, comme cela est pratiqué en Allemagne où le biogaz est produit principalement à partir de maïs ensilé, ce qui permet d'atteindre une production de l'ordre de 8 M tep (2015). Une telle option présente l'inconvénient manifeste d'entrer potentiellement en compétition avec la production de biomasse à usage alimentaire et de consommer de la surface agricole. L'énergie que représente la biomasse d'usage alimentaire correspond à environ 5% de la quantité totale d'énergie consommée. Cela montre que vouloir produire l'énergie à partir de biomasse peut conduire très rapidement à de graves difficultés concernant les approvisionnements en ressources alimentaires. L'énergie disponible à partir de déchets est aussi limitée. Un être humain dans le monde produit environ 1 kg par jour de déchets de toutes sortes qui représentent une énergie inférieure à 0,1 tep par an.
Il est également possible de produire du biogaz de synthèse, en gazéifiant une biomasse solide et en transformant le gaz de synthèse ainsi produit en méthane de synthèse. Les technologies existent, mais le procédé est coûteux et les rendements limités. En outre, l'utilisation massive de biomasse lignocellulosique pose des problèmes de disponibilité et pourrait même favoriser la déforestation si la demande devient trop importante. En outre l'utilisation directe de la biomasse dans un foyer est beaucoup plus simple qu'une telle conversion en méthane de synthèse.
Du méthane de synthèse peut être également produit à partir d'hydrogène et de CO2. Cette option est coûteuse, conduit à une perte de rendement et nécessite de disposer de CO2. Si celui-ci est capté sur des gaz de combustion, le CO2 ainsi capté est relâché dans l'atmosphère au moment de la combustion du méthane et les avantages en termes de bilan carbone sont discutables.
Produire du biogaz par fermentation est donc une bonne idée si l'on dispose de déchets organiques. Il n'existe pas toutefois de solution miracle pour multiplier par 10 ou 100 une production de biogaz qui reste limitée par la disponibilité de biomasse.
Produire du biogaz par fermentation est donc une bonne idée si l'on dispose de déchets organiques. Il n'existe pas toutefois de solution miracle pour multiplier par 10 ou 100 une production de biogaz qui reste limitée par la disponibilité de biomasse.
