1

AILE, Agence Locale de l’Energie créée en 1995 est issue d’un partenariat entre:

• l’ADEME Bretagne

• et les Cuma du Grand Ouest

Equipe de 10 salariés

Siège social à Rennes

Antenne à Nantes

Mac

hini

sme

et é

cono

mie

s

Bio

mas

se

Centré sur l’exploitation

Banc d’essai tracteurs

Banc d’essai pulvérisateurs

Economies d’énergie dans les exploitations

Centré sur les collectivités et les projets collectifs

Bois

TTCR

Méthanisation

Energie et territoire rural

Centré sur le territoire – sujet en développement

Politiques énergétiques à l’échelle du territoire

Information et formation

Activités

2

• Pas d’installations de Biogaz agricole dans l’Ouest

• Peu ou pas de constructeurs dans l’Ouest

� mais des compétences d’ingénierie et de construction de matériel d’élevage et de traitement du lisier reconnus depuis longtemps

• Mais un marché potentiel important :

� revalorisation des tarifs

�1ère régions françaises d’élevage (Bretagne et Pays de la Loire)

Le contexte de l’Ouest en 2006

Le constat :Le constat :• Des sollicitations toujours plus fréquentes des services de l’ADEME et des Conseils Régionaux depuis juillet 2006

� Nécessité d’avoir un référent technique identifié

• La méthanisation agricole : un nouveau métier pour l’agriculteur

� Nécessité d’un accompagnement tout au long du projet

• Une technique méconnue des pouvoirs publics qu’il faut expliquer et pour laquelle il est important de partager les démarches entreprises

L’origine du Plan Biogaz Agricole 2007-2010

Nécessité d’un Plan Biogaz agricole

3

• Diffuser la technique

� Sensibiliser, informer les acteurs concernés (agriculteurs, organisations professionnelles, collectivités…).

• Structurer l’offre d’équipements

� Accompagner les entreprises locales dans la mise en place de partenariat avec des entreprises étrangères expérimentées dans le domaine.

• Faire émerger des projets cohérents

�Avec des éléments clés : disponibilité des substrats, existence de débouchés pour l’énergie thermique, capacité à gérer le digestat.

Les priorités du Plan Biogaz Agricole 2007-2010

Plan de l’intervention

• Contexte et enjeux de la valorisation des déchets organiques en Bretagne.

• La méthanisation :Principe : les substrats, les technologies, les valorisations du biogaz et du digestat.

Critères de faisabilité d’un projet : conditions à réunir, étapes à suivre.Les risques en matière d’environnement.Etat des lieux dans l’Ouest.

Formation des Commissaires Enquêteurs d’Ille-et-Vilaine (ACE 35) RENNES – 16/12/2010

4

Pour une bonne gestion des dPour une bonne gestion des dééchetschets

Logique Logique àà ddééveloppervelopper

� Limiter leur production et leur nocivité– Limiter la gestion par la collectivité : compostage individuel

� Identifier qui est responsable de leur gestion– collectivités / agriculteurs / industriels

� En fonction de leurs caractéristiques, choix de filières (recyclage ou destruction)

– déchet organique : alimentation animale, retour au sol, valorisations

– déchet banal (non dangereux) : recyclage matière quand les filières existent - sinon élimination, en attente de filières àconstruire

– déchet spécial (dangereux) : traitement, destruction avec mesures particulières

Dénomination et Logique de gestion

• Déchets organiques« résidus de processus de production »

« abandonné ou destiné à abandon »

Organique : issu du vivant

• Effluents, sous-produits organiques, déchetsorganiques

= MATIERES ORGANIQUESElimination

Valorisation matière / énergie

Logique déchet Logique produit

Et Et sisi on on veutveut VALORISER les VALORISER les ddééchetschets

organiquesorganiques ??

5

Le contexte breton Le contexte breton

Enjeux de la gestion des dEnjeux de la gestion des dééchets organiqueschets organiques

� Contexte breton – Acceptation sociale– Directive Nitrates : concurrence / épandage direct sur terres agricoles– Garanties sanitaires (hygiénisation) – Odeurs (stabilisation des produits)

� Les enjeux : valoriser les déchets organiques– Baisse des émissions de CH4 : Baisse DO en décharge, méthanisation

– Baisse des tonnages à éliminer : CET, incinération

– Retour au sol de la matière organiques : Qualité des sols

� Nécessaire développement de démarches de qualité� Tri de déchets / produits� Détermination de leur intérêt (agronomique, nutritif, énergétique)� Garantir innocuité en limitant polluants dès l’amont� Traçabilité, transparence : analyse et suivi du devenir du produit

Modes de Modes de traitementtraitementdes des ddééchetschets organiquesorganiques

3 filières principales :

Épandage agricole direct

Compostage

Méthanisation

Seuls modes de traitementqui permettent de traiter

des biodéchets

Compostageindividuel

Compostage« à la ferme »

Compostage« lent » ou« rustique »

CompostageSemi-industriel

Gestion de proximité (coûts)

Technologie du process, possibilité de traiter des déchets « difficiles »

Compostageindustriel

Méthanisation

Déchets verts, fumiers Biodéchets, boues, lisiers, DO d'IAA

6

Biogaz CH4

Matières organiques

Microorganismes(différentes familles vont dégrader les matières par étapes)

Digestat=(boues digérées)

Fermentation anaérobiedans digesteur / fermenteur / réacteur

épandage

compostage

QuQu’’estest cece queque la METHANISATION ?la METHANISATION ?

= procédé biologique de transformation de la matière organique en biogaz, par l’action de bactéries.

Les 4 étapes de la fermentation anaérobie

Déchet organique solide animal ou végétal

Hydrolyse

Petites molécules solubles

Acidogénèse

Hydrogène moléculaire et bicarbonates

Acétates

Acétogénèse

Méthanogénèse Biogaz

(CH4 + CO2)

Acides gras volatils

(propionate, butyrate…)

Alcools légers

(éthanol…)Hydrogène moléculaire et bicarbonates

Acétates

7

Types Types d'installationsd'installations envisageablesenvisageables

�� UNITES SPECIFIQUES (10 000 tonnes minimum en UNITES SPECIFIQUES (10 000 tonnes minimum en ggéénnééralral))

•Ordures ménagères ou biodéchets triés de collectivités (Lille)

•Boues de collectivités (Saint-Brieuc, Quimper)

• déchets organiques et effluents de sites industriels IAA (abbatoirs, laiteries...) : GAD (29), UNICOPA (29), LACTALIS (35)

��UNITES CENTRALISEES en COUNITES CENTRALISEES en CO--DIGESTION (50 DIGESTION (50 àà 100 000 t)100 000 t)

� Association de plusieurs matières organiques (lisier de porcs, boues de collectivités et d'IAA, déchets graisseux...)

� Taille industrielle

Biogasyl (85), projet Geotexia (22)

��METHANISATION METHANISATION àà la FERME en COla FERME en CO--DIGESTION (DIGESTION (àà partirpartir de 3 000 t)de 3 000 t)• Installation appartenant à 1 agriculteur

Traite des déjections animales en association avec autres matièresorganiques (déchets organiques ou cultures énergétiques)Chaleur (ou gaz) valorisé à proximité de l'exploitation – électricité vendueGAZEA (22), EARL de Guernequay (56)

��METHANISATION METHANISATION àà la FERME simplifila FERME simplifiéée : techniques non pre : techniques non préésentes en sentes en EuropesEuropes –– stadestade rechercherecherche / / ddééveloppementveloppement pour pour l'adapterl'adapter au au contextecontexte bretonbretonet et franfranççaisais

Conditions de mise en Conditions de mise en œœuvre uvre

� Température : psychrophile (10-20 °C), mésophile(30-40 °C), thermophile (50-65 °C)

�Gammes de concentration non inhibitrices pour pH, NH3, AGV, C/N, S …

� Homogénéisation : agitation séquentielle.

� Temps de séjour : croissance lente des micro-organismes, nécessité d’adaptation aux substrats.

=> Différentes technologies

8

Les procédés de méthanisation

- fonctionnement continu- convient pour les substrats

liquides et pâteux- bon échange d’énergieet de matière

-maîtrise de la biologie facilité

- fonctionnement continu ou disc- approprié pour des substratsempilables

- pas de mélange mécanique- « petits volumes de réactions »- forte charge organique

Fermentation humide10-15 % MS

Fermentation sèche> 30 % MS

Vente électricitécogénération

Bâtiments agricoles Bâtiments publics

Habitations Entreprises

Électricité

Stockage chaleur

Digesteur

Co substrats(maïs, tonte,…)

Post digesteur

Trémie d’incorporation

Pré fosse

Epandage avec pendillard ou enfouisseur

Stockage

Chaleur

Biogaz

12

3

4

Déjections animales

�Déchets

agro alimentaires ou de collectivités

Chauffage digesteur

LES COMPOSANTES D'UNE INSTALLATION DE METHANISATION À LA FERME

9

Différentes formes de digesteurs dits « infiniment mélangé », métha liquide

Inp

Digesteur enterré

avec brassage latéral

Digesteur hors sol

avec membrane souple

Digesteur hors sol

avec brassage central

Différentes formes de digesteurs discontinus, Différentes formes de digesteurs discontinus, méthanisation sècheméthanisation sèche

Digesteur type box ou garage(source BEKON)

(Source EDEN)

10

Substrats

Que peut-on digérer ?

Tous les produits digestibles : déjections animales, biomasse végétale (résidus cultures, cultures dérobées), tonte de pelouse, boues de station, graisses, déchets de restauration…

Un digesteur fonctionne comme le rumen d’une vache. Il faut donc le nourrir avec les mêmes précautions.

Potentiel méthanogène de différents substrats

Compilation de différentes sources

11

Matière Organique

Initiale

BiogazPrincipalement CH4 et CO2

Digestat avec Fraction organique résiduelle (humus)

Tous les éléments fertilisants (azote principalement ammoniacale)

Dégradation de composés volatils (odeurs)

Transformation

Bilan matière : biogaz et digestat

Equivalences énergétiques

12

Valorisations du biogaz

Réseau de gaz

Biocarburant

Electricité

Groupe frigorifique

Chaudière à gaz

CogénérationChaleur

Tri génération

Biogaz brutBiogaz brut BiomBiom ééthanethane

Traitements

Devenir du digestat

Maintien du potentiel humique

MO biodégradable

MO humifiée MO dans le sol

Gaz (CO2, CH4)

Gaz carbonique

MO résistante

Biogaz (CH4 + CO2)

MO résistante

Devenir àlong terme

dans les sols

Compost mûr(après maturation)

MO après méthanisation OU phase thermophile

du compostage

Matière organique

fraîche

13

L’azote organique (protéines) est transformé en ammoniac

(minéralisation) au cours de la méthanisation

L’ammoniac (soluble) se trouve principalement dans la fraction liquide

en cas de séparation de phase

Produit brut Produit digéré

Produit liquide : action similaire àengrais liquide

Produit solide : action similaire à amendement

de fond

N organique

NH4

Séparation de phases

Devenir de l’azote aux différentes étapes

Méthanisation

Logique « produit » Logique « déchet »

• Normalisation- Amendement organique- Engrais organique- Support de culture

•Homologation, APV/API

Engrais du commerce,compost de déchets verts,

Compost d’ordures ménégères, compost de déjections animales

Commercialisation / vente

Le producteur n’est respon-sable du produit que jusqu’àsa mise sur le marché

•Règlement Sanitaire départemental (RSD)

Effluents d’élevage et d’IAA non soumis à la loi sur les ICPE …

Epandage permis (plan d’épandage non obligatoire )

•Réglementation sur les ICPE

Boues et effluents des IAA et des élevages

•Réglementation sur les boues

Boues des stations d’épuration urbaines et des IAA soumises à la loi sur les ICPE

Plan d’épandage obligatoire

Graisses et matières de vidanges de fosses sceptiques non traitées

Effluents et boues non conformes à la réglementation ou dont le retour au sol est interdit

Épandage interdit

Le producteur est responsable du produit et des inc idences sur le milieu jusqu’à la destination finale

14

CritCrit èères dres d’’ apprapprééciationciation

optimisation

de la production

de biogaz

valorisation

maximale

de l'énergie

(électricité et

chaleur)

fiabilité et

garanties

(équipements;

performances)

minimisation

des interventions

(exploitation /

maintenance)

• installation

• coproduits

• tarifs

écoulement

du digestat

Exemple d’un prédiagnostic : optimisation de la production de biogaz

• Elevage de porcs et vaches laitières.• Scénario 1 :

• Scénario 2 :

400 tFumier bovin

80 tFumier porcin

3 000 m3Lisier porcin

1 300 tGraisses de flottation

400 tFumier bovin

80 tFumier porcin

3 000 m3Lisier porcin

⇒ 62 000 m3 méthane

⇒ 30 kWe

⇒ 160 000 m3 méthane

⇒ 80 kWe

15

Valorisation optimale de la chaleur

Bilan sur la valorisation de la chaleur

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

300,00

350,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mois

Ene

rgie

ther

miq

ue e

n M

Wh

Besoins en chaleur non couvert

Chaleur valorisée localement

Besoins en chaleur du process

Chaleur produite

Exemple d’un prédiagnostic : besoin en surfaces

• Elevage de vaches laitières, veaux de boucherie et canards.• Scénario 1 :

• Scénario 2 :

2 800 m3Lisier canards

450 tFumier bovin

1 800 m3Lisier bovin

200 tTonte de pelouse

2 800 m3

Lisier canards

450 tFumier bovin

1 800 m3

Lisier bovin

⇒ N = 18 t

⇒ P = 7,8 t

⇒ K = 15 t

⇒ Ntot = 19,8 t soit+10%

⇒ P = 8,8 t soit+13%

⇒ K= 16,6 t soit +11%

16

La méthanisation est-elle pertinente pour l’exploitation de M. X?

� L’exploitation doit-elle faire l’objet d’une mise aux normes ?

� Les besoins en chaleur de l’exploitation et de la maison sont-ils importants ?

� Le plan d’épandage est-il suffisant, extensible ?� L’agriculteur est-il capable d’investir plusieurs centaines de

milliers d’euros ?

� L’agriculteur a-t-il du temps à consacrer à son installation de méthanisation ?

� L’agriculteur a-t-il des compétences, est-il prêt à se former ?

Repères sur l’investissement (à la ferme)

2 M€

4 0003 500

1,5 M€

5 0004 000

700 000 €

7 0006 000

280 000 €

9 3007 000

Investissement € par kWe

FranceAllemagne

50030010030

Puissance électrique du cogénérateur

(kWe)

Attention:

chiffres à prendre avec précaution car coût d’investissement très variable d’un projet à l’autre (stockage existant ou non, post-digesteur ou non, stockage d’eau chaude, coût du raccordement au réseau électrique…)

Economie d’échelle : réfléchir un projet collectif ?

17

Classification des projets de « méthanisation rurale »

« Méthanisation à la ferme »

Proportion substrats agricoles / autres

« petit collectif »

« Méthanisation territoriale »

TIPER

GEOTEXIA

GAEC

CUMA

COOPERATIVE« Codigestion »

100%

0%

Taille

Méthanisation collective de déchets d’IAA

BIOGASYL

Ferti-NRJ

300 kW el. 1.000 kW el.

Projets territoriaux : étapes et chiffres clés

12,5 M€ avec traitement

6,9 M€ avec compostage

3,2 M€ metha

0,8 M€ traitement

8 M€ métha2 M€ traitement

10,6 M€ metha4 M€ traitement

Investissement

720 kWe /

20 000 m3 /0%

SASEn

fonctionnement

2005-2006FERTIGAZ

2 MWe / 70 000 m3 /

85%

Initiative ind. puis assopuis société

PC et Autorisation obtenus

2005TIPER

600 kWe /

25 000 m3 /25%

SARLEn

fonctionnement

2006BIOGASYL

1,1 MWe / 80 000 m3 /60%

Association puis SARL puis SAS

PC et Autorisation obtenus

20013E

1,6 MWe / 75 000 m3 /

50%Cuma puis SA

Travaux en cours

2000GEOTEXIA

Taille / % déj. animales

Forme juridique

Etat d’avancement

Démarrage du projet

18

Principales étapes métha territoriale

ETAPESJ F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

LANCEMENT PROJET

Sensibilisation des acteurs locaux

Lancement d'un groupe de travail

PHASE ETUDES

Pré-étude - Etude de faisabilité

Création d'une structure juridique commune aux acteurs

Lettre intention cosubstrats - valo chaleur

Recherche de partenaires privés (AMO, développeur)

PHASE INGENIERIE

Réalisation du dossier d'ingénierie

Ingénierie détaillée

Recherche cosubstrats

Recherche aides publiques

Expertise dossier

Instruction dossier par financeurs

Expertise de l'état récap des dépenses réalisées

Contrats entre partenaires

Création de la société de projet

Réalisation des contrats (AMO, construction, exploitation)

Réalisation du pacte d'actionnaires

Démarches administratives

Réunions préparatoires avec administration

Demande d'autorisation d'exploiter (dépôt - autorisation)

Demande Permis Construire (dépôt - accord)

Recherche financeurs privés

Consultation de différentes banques

Prise de participation - Offre de prêts

Raccordement au réseau et contrat achat électricité

Etude de faisabilité - PTF - convention raccordement

Travaux de raccordement : demande - raccordem fini

Certificats et accords

Contrat d'achat : demande / réponse …

PHASE CONSTRUCTION - MISE EN SERVICE

Appel d'offres : lancement / réception offres

Choix des entreprises - commandes travaux

Réalisation contrats cosubstrats - vente chaleur

Début des travaux / fin travaux

Mise en service installation

Année n+2Année n+1 Année n+3Année n-1 Année

Points Points sensiblessensibles pour le publicpour le public

�� AIR AIR --ODEURSODEURS

•Installations entièrement fermées sauf éventuellement entrée des déchets : avoir bonne gestion des déchets en entrée

��EAU EAU –– sols et sols et éépandagepandage

•Le digestat a des caractéristiques différentes des produits entrants

� avoir des indications sur la façon de gérer le nouveau produit, modification du plan d’épandage

��BRUITSBRUITS

•Moteurs dans des bâtiments, insonorisation

��GestionGestion dudu BIOGAZBIOGAZ

•Dispositifs de gestion en cas de fuite ou d’arrêt des moteurs valorisant le biogaz

��Impacts Impacts visuelsvisuels : : intintéégrationgration des des bâtisbâtis et et amaméénagementnagement paysagepaysage

SiSi projetprojet estest correctementcorrectement construitconstruit et et ggéérantrant de de ll’’installationinstallation bienbienformforméé et et suivisuivi, plus de , plus de bbéénnééficesfices queque de nuisances, de nuisances, mêmemême pour les pour les voisinsvoisins

19

Gestion des odeurs

Raccord pompier SARL Gazéa (22)

Maîtrise du bruit

EARL Guernequay (56)

SARL MethavoElevages (35)

20

Organes de sécurité

torchère soupape

2 moteurs, GAZEA

(photo AEB Methafrance)

détecteur

Guernequay

Intégration paysagère

EARL Guernequay (56)

21

Le contexte nationalLe contexte national

� Regain d’intérêt� Contexte réglementaire plus favorable

– Tarif achat de l’électricité produite à partir de biogaz (07/2006)– Grenelle : loi Grenelle 2 (injection)

� Mais retard par rapport aux voisins européens� Car difficultés

– Financières (investissement)

– Techniques (contraintes de traitement des déchets)

– Organisationnelles (contractualisation avec fournisseurs de déchets)– Énergétiques (trouver des débouchés pour chaleur)– Environnementales (riverains)

MMééthanisation agricole et territoriale en Europethanisation agricole et territoriale en Europe

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Allemagne

Autriche

Italie

Suisse

Danemark

France

20042010

1900 / 5000

Sources : Référentiel européen sur la méthanisation – 2004 ADEME, IEA Bioenergy task 37, estimations AILE

35 dont 31 à la ferme

22

Les installations existantes en FranceLes installations existantes en France

� 88 sites industriels et IAA [E&Y, 2009]– effluents bruts– Production énergie actuelle (dt autoconsommation sur site)

• Thermique : 196 GWhth• Electrique : 4 GWh

– Tendance actuelle : + 3 à 5 unités par an. Meilleure valorisation énergétique

� 74 stations d’épuration urbaines [E&Y, 2009]- boues d’épuration– Production énergie actuelle

• Thermique : 345 GWhth• Electrique : 45 GWhe

– Tendance : arrêt petites stations – aug taille des grandes

� 6 sites de méthanisation de déchets ménagers [E&Y, 2009 ]-Biodéchets et OMr

– Production d’énergie :

• Thermique : 32 GWh

• Electrique : 31 GWh

– Tendance : + 2 à 3 unités / an

� 35 unités de méthanisation agricole [ADEME, 2010]– tendance : + 5 à 20 unités /an [E&Y, 2009 ]

Les unitLes unitéés et projets en Bretagnes et projets en Bretagne

23

PRODUCTION D ’ENERGIE RENOUVELABLE

�Biogaz énergie thermique (chaleur)

cogénération = chaleur + électricité

gaz dans réseau ou gaz carburant

= remplacement des énergies fossiles

ENJEUX : intérêts environnementaux

REDUCTION des émissions de GES (Gaz à Effet de Serre)

�Diminution des émissions de N2O et CH4 ( division par 7 par rapport àsituation d’élevage « classique » sans méthanisation de référence)

�Substitution d’engrais par du digestat � économies d’énergie liées à la fabrication et au transport de ces engrais

AMELIORATION de la GESTION AGRONOMIQUE pour meilleure protection de la ressource en eau

�Hygiénisation / homogénéisation des effluents

�Augmentation de l’humidité et de la fluidité

� épandage facilité

�Minéralisation azote et phosphore = plus disponibles

� favorise substitution engrais minéral par matière organique

ENJEUX : intérêts environnementaux

REDUCTION des NUISANCES OLFACTIVES pour le voisinage

�Epandage d’effluents désodorisés

24

LIEN avec RESORPTION et MISE AUX NORMES

RESORPTION des EXCEDENTS

�Faciliter ou conforter des plan d ’épandage� maîtrise des odeurs

� gestion agronomique du digestat améliorée par rapport aux déjections brutes

�Favoriser la substitution d ’engrais minéraux

�Améliorer le fonctionnement de traitements classiques + récupérer de l ’énergie (séchage…)

MISE AUX NORMES

�Se servir d ’installations de « stockage » pour produire de l ’énergie

�Anticiper la réglementation sur la maîtrise des dégagements de gaz

ENJEUX : intérêts environnementaux

DIVERSIFICATION d ’ACTIVITE

�Vente d ’électricité à EDF (ou autre)

�Prestataire de traitement de matières organiques (type déchet)

�Chaleur auto-consommée ou vendue pour des bâtiments proches ou autres services consommant de la chaleur (séchage de boues, de fourrage...)

Offre de TRAITEMENT de déchets organiques

Méthanisation = solution de traitement et valorisation locale de déchets organiques

(ex de déchets difficiles à traiter : tontes de gazon, déchets graisseux)

DYNAMISME de TERRITOIRE

�Co-digestion lien entre agriculteurs / collectivités

agriculteurs / industriels

industriels / collectivités

ENJEUX : intérêts sociétaux

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ENJEUX : intérêts économiques

DIVERSIFICATION d ’ACTIVITE pour le porteur de projet

�Vente d ’électricité à EDF (ou autre)

�Prestataire de traitement de matières organiques (type déchet)

�Chaleur auto-consommée ou vendue pour des bâtiments proches ou autres services consommant de la chaleur (séchage de boues, de fourrage...)

MAINTIEN ou CREATION d’emplois

�Création d’une nouvelle filière porteuse d’emplois (approvisionnementen matériels, conception, construction, suivi/conseils) :

- reconversion d’entreprises (silos, traitements de déjections)

- création de nouvelles entreprises