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2011 Caroline Zemb IDEX Groupe 22/09/2011 Equilibre entre la mise à disposition des effluents d’élevage pour la méthanisation et le retour au sol du digestat : mise en place d’un outil d’aide à la décision pour s’adapter aux conditions locales
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2011
Caroline Zemb
IDEX Groupe
22/09/2011
Equilibre entre la mise à disposition des effluents d’élevage
pour la méthanisation et le retour au sol du digestat : mise en
place d’un outil d’aide à la décision pour s’adapter aux
conditions locales
Mémoire de fin d‟étude
Caroline Zemb
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Table des matières
Table des matières .................................................................................................................................. 2
Remerciements ....................................................................................................................................... 6
Introduction ............................................................................................................................................. 7
1. Qu’est ce qu’un projet de méthanisation territoriale ? .................................................................. 9
a. La méthanisation, un processus de transformation de la matière organique en molécules
simples ................................................................................................................................................. 9
i. Un processus microbiologique efficace ................................................................................... 9
ii. Un processus maîtrisé d’un point de vue technologique ...................................................... 10
b. Principe d’une unité de méthanisation ..................................................................................... 12
i. Description du flux de matière au sein de l’unité de méthanisation .................................... 12
ii. Un exemple : l’unité de méthanisation Géotexia .................................................................. 13
c. Caractéristiques du digestat ...................................................................................................... 14
i. Digestat brut .......................................................................................................................... 14
ii. Les post traitements .............................................................................................................. 16
d. Les caractéristiques d’une unité de méthanisation territoriales : enjeux et objectifs .............. 18
2. L’agronomie au centre d’un projet de méthanisation .................................................................. 21
a. Utilité d’un outil d’aide à la décision ......................................................................................... 21
b. Description des projets.............................................................................................................. 22
c. Méthodologie de la mise en place de l’outil d’évaluation agronomique ................................. 23
3. Une mise en place progressive de l’outil d’analyse ...................................................................... 25
a. Module caractéristiques des substrats : la gestion des intrants ............................................... 25
i. Principe du module et résultats ............................................................................................ 25
ii. Une remise en cause de la fiabilité des résultats .................................................................. 27
b. Module saisonnalité de la production des effluents d’élevage ................................................ 29
i. Principe du module et résultats ............................................................................................ 29
ii. Influence du stockage des effluents d’élevages sur leur potentiel méthanogène ............... 32
c. Module Bilan Matière : composition du digestat ...................................................................... 33
i. Principe et résultat ................................................................................................................ 33
ii. Le calcul de certains seuils d’inhibition de la méthanisation ................................................ 34
iii. Un point sensible d’incertitude : l’efficacité de la séparation de phase ............................... 36
d. Module Base Echange : Adéquation du retour de digestat au contexte local .......................... 37
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iii. Quel pivot de base échange choisir ? .................................................................................... 37
iv. Faire face à une diversité d’exploitations agricoles .............................................................. 40
v. Une évolution des outils selon les problématiques des projets ........................................... 42
e. Module logistique : les aménagements à prévoir sur la ferme et les transports d’effluents
d’élevage ........................................................................................................................................... 43
i. Principe .................................................................................................................................. 43
ii. Étude de cas en particuliers dans la mise en place de la logistique ...................................... 45
Bibliographie.......................................................................................................................................... 48
Table des illustrations ............................................................................................................................ 50
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Résumé
La digestion anaérobie, ou méthanisation, est un processus biologique permettant de recycler les
déchets organiques. Cette voie de traitement conduit à la production d‟énergie renouvelable (le biogaz)
et un résidu liquide ou pâteux appelé digestat, qui possède une valeur fertilisante et amendante pour
les terres agricoles.
Dans le cadre de mon stage de fin d‟année dans l‟unité EnR d‟Idex, j‟ai eu l‟opportunité d‟étudier et
de participer à la mise en place de projets de méthanisation territoriale, qui traite à la fois des effluents
d‟élevage et les déchets d‟industries agro-alimentaire. L‟adhésion des agriculteurs à un projet donné
de méthanisation territoriale est un élément clef dans le succès d‟un projet. Ils sont fournisseurs de
matière pour le processus de méthanisation (lisier et fumier) et leur surface agricole permet l‟épandage
du digestat. Un équilibre entre l‟apport d‟effluents et le retour du digestat en fonction des attentes des
agriculteurs est donc au centre de la réussite du projet.
Mon stage a consisté à la mise en place d‟outils d‟aide à la décision pour le porteur de projet afin
d‟élaborer une unité de méthanisation adaptée aux conditions locales et d‟optimiser l‟échange entre
effluents d‟élevage et digestat pour répondre au mieux aux attentes des agriculteurs. Ma réflexion s‟est
donc construite progressivement avec les questions suivantes :
Gestion des intrants agricoles : quelle est la composition des intrants agricoles et quelle est la
production de biogaz associée? Quelle est leur saisonnalité de production et comment gérer cette
différence de tonnage intrant ? Quel est l‟impact du stockage des intrants agricoles sur la production
de biogaz ?
Composition du digestat : quel est le bilan matière de la méthanisation en particuliers pour les
éléments NPK et MO stable? Quels sont les impacts du post-traitement sur la composition de la phase
solide et de la phase liquide ?
Base d’échange et Retour au sol : sur deux exemples de méthanisation territoriale, comment trouver
une base échange satisfaisant les attentes de chaque agriculteur ainsi que les contraintes locales ? Quel
sera l‟impact au niveau du transport ? Quelles seront les structures de stockage à prévoir pour le
digestat ?
Tout en participant au développement de deux projets aux contextes bien différents, j‟ai développé un
outil informatique d‟aide à la décision au niveau des échanges de matières. La connaissance du terrain
m‟a permis de confronter mon outil avec de véritables problématiques, de l‟améliorer en conséquences
tout en ayant conscience de ses limites.
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Summary
Anaerobic digestion, also called methanisation is a natural processes in which micro-organism
decompose organic matter. This process produces two valuable products – called biogas and digestate.
Biogas is an extremely useful source of renewable energy, biogas, whilst digestate is a highly valuable
fertilizer in the field.
During my internship at Idex I have got the opportunity to participate in the developpement of
territorial methanisation units, which treat animal manure, industrial wastes and by-products. The
farmers‟ support for any specific project is essential: they bring organic matter that produce biogas to
the unit and they use the digestate to fertilize their crops. The balance between the animal manure
brought and the return of digestate is consequently a key for the success of the project.
I have created an Excel tool in order to help to optimize the choice of the exchange‟s rules. The aim is
to adapt the exchange to the agronomic context and particularities of the region where the unit will
take place and to optimize the logistic associated with the exchange of matter (stockage and transport).
The reflection around this matter was a follow:
Management of the manure: what is the composition of animal manure? When are they produce and
how to manage this variability of the input?
Composition of the digestate: what is the composition of the digestate with a given composition of the
input (mixture of manure and industrial waste)? What happens to the nutrient present in the substrates
of the anaerobic digestion? What are the impacts of the post-treatment of the digestate on the
composition regarding the fertilizer value?
Fertilizer management plan: on the basis of two projects of methanisation units, how to find rules in
the exchange that satisfy every farmer? What are the impacts on the logistic and on the habit of the
farmers?
I have developed this computational simulation decision-maker tool progressively, following the needs
of two different projects. The confrontation of my tool to the reality of the context helps me to
improve it and also to identify its limits.
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Remerciements
Je tiens tout d‟abord à remercier mon tuteur de stage Guilhem GABORIAU qui m‟a fait découvrir la
méthanisation territoriale et Antoine JACOB, directeur de l‟unité EnR d‟IDEX, qui m‟a permis
d‟effectuer ce stage au sein de son service.
Je tiens également à remercier toute l‟équipe EnR : Sandrine LESREL, Benoit BONNET, Benjamin
DOUZOUER, Julien NAVARRO, Yves LE TREQUESSER, Jean Yves RAVIER, Eric CORNIER, et
Rachid AMMOUR pour leur accueil et leur aide tout au long de ce stage.
Mes remerciements iront également à Clémentine JAFFRE, Cécile HAIRAULT, Cécile BORET,
Hélène SENEE, Delphine PROUFF, Antoine CORDRAY et Mathieu LETENNEUR pour leur
gentillesse, leur disponibilité et tous leurs bons conseils.
Merci également à Laure VIEUBLE, ma tutrice de stage, pour m‟avoir suivi tout au long de mon stage
et pour m‟avoir aidé dans mes recherches bibliographiques.
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Introduction
IDEX est une Société par Actions Simplifiées dans le domaine des services à l‟énergie : génie
climatique, réseaux de chaleur et activités liées à l‟énergie renouvelable.
L'entreprise, initialement nommée "l'Industrielle de Chauffage", a été créée par Georges Planchot le
1er juillet 1963. Son cœur de métier était l‟installation de chauffage et de climatisation collectifs. Au
fil des ans, les avancées techniques, le souci d'utilisation optimale des combustibles et les impératifs
de continuité de service, rendent nécessaire la formation d'équipes spécialisées dans la gestion de ces
équipements.
Le groupe IDEX compte 3 500 collaborateurs et 50 agences locales réparties dans toute la France. Son
chiffre d‟affaire en 2010 est de 500 millions d'euros.
IDEX Environnement est une filiale d‟IDEX et exploite 8 unités de traitement et de valorisation
énergétique. Avec l‟usine d‟Amiens démarrée en 1990, IDEX met en place la première unité de
traitement des déchets ménagers par le procédé de méthanisation. Aujourd‟hui IDEX exploite deux
usines de méthanisation d‟ordures ménagères (usine d‟Amiens et Le Robert en Martinique). IDEX est
aussi en charge de 5 usines d‟incinération des déchets ménagers (usine de Noidans Le Ferroux en
Haute Saône, usine de Dianen Taden dans les Côtes d‟Armor, usine de Pontcharra en Isère, usine de
Sarcelles en Val d‟Oise et l‟usine de Besançon en Franche Comté). La valorisation de ces déchets
(toute nature confondue 600 000t /an) entraîne la production 300 000 MWh/an (78 000 tep)
Plus récemment IDEX Environnement a développé des projets de méthanisation territoriale, avec en
particuliers l‟usine de Géotexia dans les Côtes d‟Armor.
Au sein du pôle développement Energies renouvelables j‟ai participé au développement de projets de
méthanisation territoriale.
La méthanisation transforme les déchets organiques en énergie (sous forme de biogaz) et évite ainsi les
rejets de méthane vers l‟atmosphère liés au traitement traditionnel des effluents (le méthane étant un
gaz à effet de serre très nocif). Elle permet aux agriculteurs, notamment les éleveurs, de remplacer
leurs engrais chimiques par le produit issu du méthaniseur, le digestat, contribuant également à
résoudre les problématiques de stockage et traitement des déchets.
Plusieurs facteurs expliquent le développement récent de ces techniques :
Les rejets de méthane dans l‟atmosphère sont un sujet nouveau et les acteurs commencent
seulement à prendre conscience de l‟enjeu. L‟élevage contribue à 10% de l‟émission de méthane dans
l‟atmosphère et ce gaz possède un fort potentiel de réchauffement (23 fois plus élevé que le dioxyde de
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carbone). Par conséquent la réduction de l‟émission de méthane est beaucoup plus efficace que la
réduction de l‟émission de dioxyde de carbone (Husted, 1994).
Le processus de méthanisation est connu mais de nombreuses questions restent encore en
suspend, comme par exemple l‟évolution du digestat dans les sols, les processus d‟inhibitions de la
production de méthane dans les méthaniseurs...
De plus la difficulté de rassembler les acteurs est un frein au développement de cette filière.
L‟engagement du gouvernement français dans cette voie de valorisation de la matière organique est
nécessaire pour développer cette technologie.
La méthanisation doit contribuer à atteindre l‟objectif du Grenelle de l‟environnement de 23 %
d‟énergie renouvelable en 2020. Le but assigné est d‟atteindre une puissance électrique installée de
625 MW en 2020 et une production de chaleur de 555 ktep/an (6500 Mwh/an). Ces objectifs
reviennent à multiplier par quatre la production d‟électricité et par sept la production de chaleur sur
une dizaine d‟années. Il s‟agit de faire émerger une centaine de projets chaque année, alors que la
France n‟en compte aujourd‟hui qu‟une centaine en service.
Les projets de méthanisation territoriale ont amené l‟équipe EnR d‟IDEX (rassemblant une dizaine de
personnes) à préciser les échanges entre les agriculteurs et l‟unité de méthanisation. En étudiant la
bibliographie disponible et en étroite collaboration avec les chambres d‟agriculture et un bureau
d‟étude (Solagro), j‟ai contribué à la mise en place d‟un outil d‟aide à la décision pour déterminer les
grandes orientations techniques d‟un projet de méthanisation territoriale. J‟ai principalement étudié les
caractéristiques agronomiques du projet en s‟adaptant aux contextes locaux. Tout d‟abord j‟ai réalisé
une feuille Excel pour prévoir la composition du digestat en fonction des entrants disponibles, en
vérifiant l‟absence d‟inhibitions. Puis j‟ai étudié quelques aspects techniques : saisonnalité des
intrants, transport, stockage. Les aspects économiques et les investissements ont été étudiés en
parallèle par un autre stagiaire ingénieur. Enfin, j‟ai mis en place un outil Excel permettant de tester
les conséquences des échanges effluents d‟élevage/ digestat en fonction du souhait des agriculteurs.
Les déplacements sur le terrain et les entretiens avec des experts m‟ont permis d‟enrichir cet outil afin
de créer une feuille Excel simple d‟utilisation permettant d‟initier le dialogue entre les acteurs des
projets de méthanisation.
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1. Qu’est ce qu’un projet de méthanisation territoriale ?
a. La méthanisation, un processus de transformation de la matière
organique en molécules simples
i. Un processus microbiologique efficace
La méthanisation (également appelée digestion anaérobie) est un processus biologique de
transformation de la matière organique en molécules simples en l‟absence d‟oxygène. Elle aboutit à la
production de la forme la plus réduite du carbone le méthane. Le gaz issu de la méthanisation appelé
biogaz et est un mélange entre méthane (CH4) et dioxyde de carbone (CO2).
La digestion anaérobie est réalisée par un écosystème microbien en condition d‟anaérobiose stricte et
en milieu réducteur (potentiel redox inférieur à -320 mV) (Pouech 2008). La température n‟est pas un
facteur limitant pour la digestion anaérobie, selon la température différentes communautés
microbiennes s‟établissent (de 10 à 60°C) (Moletta, 2008).
La production de biogaz est réalisée grâce à une association de différents micro-organismes qui
décomposent les composés organiques. On peut résumer l‟enchainement des réactions microbiennes
sous la forme de 3 étapes présentées sur la figure suivante (Figure 1) :
Figure 1voie de dégradation des substrats carbonés en conditions anaérobies (Marcato 2007)
L‟hydrolyse est la phase où les polymères qui constituent la matière organique (MO) sont dégradés en
monomères. Puis ces monomères sont utilisés dans l‟étape d‟acidogénèse, ce qui permet la fabrication
d‟acides organiques. Ces derniers sont des substrats pour l‟étape d‟acétogénèse qui est l‟étape de
transformation des composés issus de la phase précédente en précurseurs directs du méthane :
l‟acétate, le dioxyde de carbone et l‟hydrogène. L‟acétate est susceptible d‟être dégradé en CO2. La
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dernière étape est réalisée par les bactéries méthanogènes (hydrogénophiles ou acétoclaste selon le
substrat qu‟elles utilisent), qui produisent le biogaz. Tous les produits carbonés peuvent servir de
substrats à la digestion anaérobie, cependant l‟efficacité de la réaction dépend de la structure de ces
produits. En effet, si le composé contient des molécules fortement résistantes à la dégradation, comme
la lignine, le rendement de la production de biogaz sera faible (rapport Ademe Bastide et al 2009).
Pour une même teneur en matières organiques le rendement sera d‟autant plus élevé que la matière
organique sera dégradable.
La mesure du potentiel méthanogène d‟un substrat permet de connaître quantitativement la capacité
des micro-organismes à transformer le carbone en biogaz (voir plus loin).
ii. Un processus maîtrisé d’un point de vue technologique
La méthanisation génère une modification profonde de la matrice organique, comme l‟illustre la
Figure 2. Le carbone le plus facilement accessible (lipides, glucides) est dégradé en biogaz et en
digestat. Celui ci est constitué des composés résiduels de la digestion anaérobie.
Figure 2 Déroulement de la méthanisation, source Idex
La matière organique (MO) est potentiellement dégradable par des êtres vivants. On peut la mesurer
quantitativement comme la matière volatilisée lors du séchage à haute température. Selon sa
biodégradabilité, une part plus ou moins importante de la MO (de 50 à 90 %) est transformée en
biogaz par les micro-organismes.
Ce processus microbiologique a été maitrisé au sein de réacteurs biologiques appelés méthaniseurs. Il
s‟agit d‟un réacteur anaérobie alimenté en substrats organiques, agité de manière homogène. Il est
équipé d‟un système de récupération d‟une part du biogaz et d‟autre part du digestat. Il existe plusieurs
types de méthaniseurs (Figure 3)
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Figure 3Les 4 facteurs déterminant le procédé de l'unité de méthanisation (Al seadi 2005)
Il existe 2 types de méthanisation en fonction du régime de température appliquée :
Méthanisation thermophile (température 55°) : les matières sont dégradées plus rapidement
que dans les autres types de méthanisation mais le méthaniseur est sensible aux variations de
température. Si le chauffage du digesteur n‟est pas parfaitement constant, on assiste à une
diminution rapide de la production de biogaz (populations microbiennes très sensibles).
Méthanisation mésophile (température 35°) : c‟est le type de méthaniseur classique car
l‟exploitation est réputée comme étant « robuste » face aux conditions pH et température à
appliquer
Les caractéristiques des substrats utilisés lors de la méthanisation déterminent le pourcentage de
matière sèche en entrée et donc si le procédé sera en condition humide (10-20% MS) ou en condition
sèche (30-40% MS). La matière sèche est la quantité de solide restant après un séchage d‟une heure à
105°C (Vedrenne 2007). Les traitements en amont des intrants ou en aval du digestat peuvent aboutir à
des usines plus complexes et permettant de traiter les matières de manière plus poussée. Par exemple
une hygiénisation des intrants avant le processus de méthanisation pour éviter les contaminations ou
un post traitement du digestat pour sa valorisation sont envisageables.
Dans les projets présentés dans ce rapport, les procédés sont relativement classiques. Les intrants
(effluents d‟élevage et déchets d‟IAA) ont un pourcentage d‟eau important, la voie humide est par
conséquent retenue. La température du méthaniseur est d‟environ 35°C car augmenter le chauffage
pour se placer en méthanisation thermophile augmenterait les consommations de l‟usine. Les
digesteurs sont à alimentation continue : les substrats sont introduits de façon régulière soit par
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pompage soit par trémie selon la consistance. Une quantité de matière équivalente est extraite par
surverse.
Le système continu en voie liquide est le plus répandu pour la biomasse agricole. Le système
discontinu en voie liquide n‟est pas encore utilisé pour la biomasse agricole et est en développement
pour les effluents industriels, à l‟image des systèmes aérobies SBR (Sequenced Batch Reactor).
b. Principe d’une unité de méthanisation
i. Description du flux de matière au sein de l’unité de méthanisation
Une unité de méthanisation territoriale vise à rassembler tous types de déchets organiques afin de
produire de l‟énergie et de répondre aux problématiques locales de traitement des déchets. Le principe
est résumé sur la Figure 4:
Figure 4 Schéma de principe d'une usine de méthanisation territoriale, schéma Idex
Dans le cas d‟unité de méthanisation territoriale, il s‟agit de traiter les effluents agricoles (lisiers,
fumiers principalement) en co-digestion avec d‟autres produits organiques provenant d‟industries
agro-alimentaires (sang, rebuts de fabrication, graisses…) ou de collectivités (déchets verts, déchets de
restauration collective…).
Le temps de séjour moyen des substrats dans le digesteur se situe entre 20 et 40 jours selon le type de
procédé choisi. Il résulte de cette étape deux produits à valoriser : d‟une part le biogaz et d‟autre part
le digestat. Le biogaz est une source d‟énergie très intéressante, et on retient les 2 principales formes
de valorisation (Moletta, 2008) :
la cogénération où le biogaz est brûlé et permet la production d‟électricité et de chaleur.
L‟électricité est vendue sur le réseau au tarif réglementé par arrêté ministériel (dernier arrêté
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tarifaire 19 mai 2011). Ce tarif dépend de la puissance électrique développée et de la
valorisation thermique de la chaleur issue de la cogénération. Plusieurs débouchés peuvent
être développés : chauffage de bâtiments, alimentation en chaleur d‟industries voisines,
production de froid mais aussi l‟autoconsommation de la chaleur pour le chauffage du
digesteur (10 à 15% de la chaleur produite)…
l‟injection du biogaz dans le réseau. Cette solution dispose de nombreux avantages techniques
(pas besoin de trouver un puits pour la chaleur) mais n‟est pas encore développée en France.
Le biogaz injecté doit respecter des normes de composition strictes qui imposent des procédés
épuratoires poussés. Un arrêté fixant le tarif pour ce type de valorisation du biogaz est en
cours d‟élaboration par le Ministère chargé de l‟Energie.
Le digestat quant à lui est valorisé en agriculture. La suite de ce rapport détaille comment un porteur
de projet comme IDEX élabore les retours de digestat sur les terres arables en tenant compte de la
réglementation en cours.
ii. Un exemple : l’unité de méthanisation Géotexia
Durant mon stage, j‟ai eu l‟occasion de visiter une unité de méthanisation au moment de sa mise en
service (Figure 5).
Figure 5 Usine de Géotexia (côtes d'Armor)Photo Idex
Il s‟agit d‟une unité de méthanisation qui traite 30 000t de lisier et 40 000t de déchets d‟IAA chaque
année (annexe 1). Le biogaz produit est utilisé dans des moteurs de cogénération, l‟électricité étant
revendue sur le réseau public (13 000 MWh/an) et la chaleur est utilisée sur le site pour le post-
traitement du digestat. Ce post traitement est très poussé afin de répondre aux enjeux locaux
Digesteur
anaérobie
Stockage digestat brut
Moteurs cogénération Stockage digestat
liquide
Tour de traitement du
biogaz
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d‟excédent structurel d‟azote et de phosphore. Le résidu de la digestion est en effet séparé en une
phase solide et une phase liquide. Le digestat solide est séché et exporté pour servir d‟amendement sur
les terres agricoles et la phase liquide est concentrée en éléments minéraux par une ultra filtration puis
une osmose inverse qui permet d‟obtenir un engrais liquide riche en azote minéral (annexe 2).
c. Caractéristiques du digestat
i. Digestat brut
Le digestat est destiné à être retourné aux sols car il présente de nombreux avantages agronomiques.
Bien connaître les caractéristiques du digestat est une étape importante lors de l‟élaboration d‟un
projet car le débouché du digestat doit être assuré pour que le projet soit viable. Dans la partie 3, je
détaille l‟utilisation de mon outil Excel qui détermine la composition en matières fertilisantes du
digestat en fonction des matières utilisées en entrée du méthaniseur. Cependant on peut retenir dans un
premier temps les caractéristiques générales du digestat :
La MO totale est réduite car la MO biodégradable est transformée en biogaz par les bactéries
méthanogènes. Cependant, une part de la MO n‟est pas décomposée (Figure 2). Il s‟agit de la MO
stable, ou persistante, dont la structure résiste à la digestion anaérobie. Marcato et al (2008) ont
montré que la minéralisation du carbone au cours du temps d'un digestat de lisier de porc était moins
importante que celle d‟un lisier de porc brut dans le sol (Figure 6). Ainsi la digestion anaérobie
permet la réduction d’un tiers de la minéralisation à la suite de l’épandage. Cette diminution de la
minéralisation est interprétée comme une stimulation moins importante des micro-organismes des sols.
L‟apport de MO stable par rapport à l‟apport de MO fraîche perturbe moins l‟écosystème microbien
du sol et donc active moins le processus de minéralisation.
Figure 6 Evolution de la minéralisation du carbone du lisier digéré et du lisier brut Marcato et al (2008)
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Par conséquent l‟apport de digestat par rapport à un lisier permet de réduire la compétition entre plante
et micro-organisme (immobilisation de l‟azote lors de la croissance des micro-organismes). Ce
phénomène d‟immobilisation de l‟azote par les micro-organismes est néfaste pour les plantes car
l‟azote minéral n‟est alors plus disponible pour les racines. L‟apport de digestat est donc plus
bénéfique que l‟apport d‟effluents agricoles car l‟azote est plus disponible pour les plantes.
Au contraire de la matière organique stable, la MO dite labile est entièrement dégradée par le
processus de digestion anaérobie. C‟est cette MO qui est responsable de l‟odeur lors de l‟épandage des
effluents d‟élevage, et par conséquent la méthanisation permet une désodorisation partielle des
effluents (Lukehurst et al 2010).
La dégradation de la matière organique conduit en outre à une minéralisation de l‟azote.
En effet on constate une minéralisation de
l’azote proportionnelle à la dégradation de
la matière organique, qui est du au
« relargage » de l‟azote des matrices
carbonées. En raison du milieu réducteur dans
un méthaniseur, l‟azote minéral est
exclusivement sous forme ammonium
(NH4+). Ainsi, l‟azote total est conservé au
cours de la méthanisation, mais la proportion
d‟azote ammoniacal augmente dans le digestat
(Figure 7).
Figure 7Devenir de l'azote au cours de la
méthanisation (Moletta, 2008)
La digestion anaérobie conserve les éléments qui n‟entrent pas dans la composition du biogaz, comme
l‟azote, le phosphore et le potassium (Pouech, 2008).
Du fait du brassage constant des matières (système infiniment mélangé et agité), le digestat présente à
la sortie du méthaniseur, une composition homogène, ce qui facilite sa gestion.
De plus, la température et les conditions réductrices dans le méthaniseur permettent une hygiénisation
partielle du digestat par rapport aux effluents de ferme (Al Seadi, 2005). Certains adventices et
certains germes pathogènes ne résistent pas à ce traitement (exemple Plasmodiophora brassicae,
Engeli et al 1993), ce qui représente un avantage non négligeable en faveur de l‟utilisation du digestat
sur les sols agricoles.
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La valorisation du digestat en agriculture est strictement réglementée. En effet il peut être épandu sur
les champs à condition qu‟il présente un intérêt agronomique et que son application soit inoffensive
pour l‟homme, les végétaux, les animaux et l‟environnement (rapport Ademe août 2010).
Les installations de méthanisation sont des installations classées pour la protection de l‟environnement
(ICPE) et par conséquent les produits sortants de l‟unité, dont le digestat, sont considérés comme des
déchets et soumis à un plan d‟épandage selon les règles éditées dans l‟arrêté du 2 février 1998. Ceci
implique des analyses régulières de la composition du digestat, une identification précise des parcelles
concernées ainsi qu‟une étude sur leur aptitude à recevoir du digestat, une description des méthodes
pour le stockage, le transport et l‟épandage ainsi qu‟un suivi agronomique bien défini.
Pour que le digestat soit considéré comme un produit et non plus comme un déchet, il doit être normé
ou homologué. Pour être normalisé, le digestat doit respecter les critères définis dans les normes en
vigueur (NF 44-051 pour les digestats des unités territoriales) et pour cela il doit obligatoirement subir
des étapes de traitement complémentaire (compostage par exemple). La procédure d‟homologation est
aussi envisageable mais la démarche administrative est longue et coûteuse.
Le digestat est un produit nouveau, peu connu des services administratifs, et par conséquent il est
considéré comme un déchet par mesure de précaution. Une commission à l‟AFNOR (association
française de normalisation) a ouvert les travaux en vue de la normalisation des digestat. Pour le
moment, le digestat est un déchet et doit faire l‟objet d‟un plan d‟épandage.
ii. Les post traitements
Le digestat au sortie du digesteur peut ensuite subir des post-traitements visant à optimiser la gestion
des matières fertilisantes. Dans la pratique les efforts se sont principalement concentrés sur l‟azote qui
est souvent une problématique dans les zones d‟élevage. Plusieurs techniques peuvent être adoptées :
élimination, concentration ou transformation (Bakx et al 2009).
Ces techniques sont intéressantes mais les coûts d‟investissements sont très élevés. Ils sont justifiés
pour des unités comme Géotexia en Bretagne où la densité des élevages intensifs pose de gros
problèmes environnementaux. Dans les projets étudiés au cours de mon stage, les pollutions agricoles
sont moins préoccupantes et un post traitement par une simple séparation en deux phases est plus
adapté car l‟export des matières fertilisantes n‟est pas exigé.
La séparation de phase est une technologie issue du traitement des lisiers, robuste et bien éprouvée. La
séparation mécanique solide-liquide peut être réalisée par différentes machines : presse à vis,
centrifugeuse, filtre tambour, tamis rotatif, filtre à bande… Les méthodes les plus couramment
utilisées sont les presses à vis et les centrifugeuses.
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La presse à vis a pour but de séparer le digestat brut (d‟un taux de matière sèche d‟environ 10%) en
une phase liquide avec un contenu de matières sèches de 5% et une fraction solide avec un taux de
matières sèches de 30%.
La figure suivante présente la photo d‟une presse (Bakx et al 2009).
Figure 8 Photo d'une presse à vis (constructeur Bauer) Bakx 2009
Le digestat est introduit dans un tamis cylindrique avec des pores de 0,15 à 1mm. Le réglage se fait
selon les performances souhaitées. La fraction solide reste dans le tamis et est transportée par une vis à
l‟extrémité du tamis. La performance de la vis dépend des caractéristiques du digestat : en effet si
celui-ci est hétérogène et possède des fibres, la presse à vis est très efficace, au contraire si le digestat
est très fluide, même si les pores du tamis sont petits la presse ne trouvera pas d‟appui pour exercer la
pression.
La centrifugation est un procédé de séparation qui a également ses origines dans le traitement du
lisier (voir schéma de principe ci-dessous). Les produits sortants sont une phase liquide avec un
contenu de matières sèches d‟environ 2% et une fraction solide dont le taux de matières sèches varie
entre 15 et 30%.
Figure 9 Schéma de principe d'une centrifugeuse à bol cylindro-conique d'axe horizontal Bakx 2009
Après l‟introduction du digestat à l‟intérieur de la machine (1), le substrat est inséré entre le bol
tournant (2) et la vis. Sous l‟action de la force centrifuge les particules se déposent sur la paroi du bol
et sont raclées par la vis (3). Les sédiments compactés sont récupères dans la partie (4) et les
évacuations (5) permettent la sortie séparée du digestat solide et du digestat liquide.
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Ces deux phases sont rapportées aux agriculteurs fournisseurs de matière selon des règles détaillées
dans la suite du rapport. En effet, l‟enjeu est de redonner aux agriculteurs du digestat solide et liquide
dans des quantités suffisantes pour qu‟ils ne perdent pas d‟éléments fertilisants sur leurs terres.
Ces deux techniques ont pour but principal de séparer le digestat afin d‟optimiser sa gestion. La phase
solide conserve la matière organique stable et s‟apparente à un amendement de fond pour les
parcelles. La phase liquide conserve les éléments minéraux solubles N et K et peut s‟apparenter à un
engrais minéral.
d. Les caractéristiques d’une unité de méthanisation territoriales :
enjeux et objectifs
Les unités de méthanisation territoriale rassemblent les producteurs de matière fermentescibles d‟une
même zone afin de produire de l‟énergie par méthanisation, de traiter les déchets des industries agro-
alimentaires et d‟optimiser l‟utilisation des déjections d‟élevage. La taille de l‟unité est très variable,
typiquement de 20 000t à 80 000t de déchets par an. Les unités de méthanisation à la ferme reposent
sur le même principe de méthanisation, mais le raisonnement se place à l‟échelle d‟une seule
exploitation. Le développement de l‟une ou l‟autre des voies dépend des politiques en vigueur : au
Danemark, la méthanisation centralisée s‟est développée grâce au soutien de l‟agence danoise de
l‟énergie alors qu‟au contraire en Allemagne les politiques de développement se sont plutôt axées sur
les petites installations.
En France, la réglementation n‟est pas encore totalement fixée mais il semble que les deux voies soient
prévues par l‟administrateur en coexistence. Il existe en réalité une grande diversité de situations, en
un continuum entre l‟approche individuelle et collective (Moletta, 2008).
L‟interaction entre les acteurs d‟une unité collective est présentée par le schéma suivant (Figure 10) :
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Figure 10 le jeu d'acteur autour d'une unité de méthanisation territoriale, schéma Idex
Les industriels disposent ainsi d‟une voie de traitement des déchets à un prix acceptable, où la matière
organique est recyclée, ce qui va dans le sens des objectifs édités par le Grenelle de l‟Environnement.
Les agriculteurs, en donnant leurs fumiers et en recevant du digestat gèrent de manière plus rationnelle
l‟utilisation des éléments nutritifs présents dans les effluents d‟élevage (cf paragraphe sur les
caractéristiques du digestat). De plus les agriculteurs, en participant à la société de projet qui exploite
l‟unité de méthanisation, peuvent diversifier leur source de revenus grâce aux dividendes reversés aux
actionnaires. La participation des agriculteurs au capital permet une adhésion au projet beaucoup plus
stable, ce qui garantit une entrée et une sortie de matière pour l‟usine.
Ces unités permettent de faire des économies d‟échelle et ainsi de développer plus rapidement la
méthanisation en tant que voie de valorisation des déchets. De plus, les installations sont sous la
surveillance d‟une véritable équipe formée aux particularités de la méthanisation, comme le préconise
la réglementation ICPE. Les risques sont donc moindres (fuite de gaz, problème technique dans le
méthaniseur…) que par rapport à une unité à la ferme.
Les unités de cette échelle sont capables de dégager des investissements plus importants. L‟enjeu
territorial est plus marqué que pour les unités à la ferme, par conséquent les subventions par les
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organismes de gestion territoriale de l‟environnement sont plus légitimes (Agence de l„Eau, Agence de
l‟Environnement et de la Maitrise de l‟Energie Ademe…) Ces investissements permettent de soutenir
le post-traitement du digestat, qui est une charge importante pour l‟unité mais qui est parfois très
judicieux pour les contextes agricoles sensibles (zone d‟excédent par exemple).
Les unités collectives ont en général un rendement de méthane (production de méthane par rapport à la
quantité de matières entrantes) plus élevé. En effet le porteur de projet s‟investit pour motiver les
industries à traiter leurs déchets par l‟unité de méthanisation, au contraire dans le cas d‟une
méthanisation à la ferme, le partenariat agriculture/industrie est difficile à trouver à cause des
méfiances de chacun vis-à-vis de l‟autre.
Les unités individuelles sont plus simples à mettre en place et seul l‟agriculteur décide de la gestion de
l‟unité. Le montage est plus simple et plus rapide, ce qui est parfaitement adapté aux exploitations où
l‟équilibre entre effluents d‟élevage et surface épandable est respecté (l‟export des matières
fertilisantes par la récolte est égale à l‟apport des effluents de l‟élevage).En effet dans cette situation
l‟agriculteur peut épandre sans problème le digestat sur ses champs (car le digestat conserve les
matières fertilisantes). L‟engagement de l‟agriculteur est beaucoup plus poussé, et dans ce cas il doit
maîtriser le process de méthanisation de manière beaucoup plus poussé.
La voie collective est évidement plus lourde à mettre en place, du fait de la multitude d‟acteurs qui
doivent se mettre d‟accord (différents industriels et agriculteurs) et du fait de la logistique que ces
échanges impliquent. De plus l‟acceptabilité des riverains est plus sensible sur les projets de
méthanisation territoriale car l‟unité est une véritable usine.
Les unités de méthanisation sont soumises à la réglementation ICPE (installations classées pour la
protection de l‟environnement). Trois régimes existent en fonction du type et de la quantité journalière
de déchets traités : autorisation, enregistrement et déclaration. Dans le cas des unités de méthanisation
territoriales, le régime est toujours celui de l‟autorisation. Pour obtenir l‟autorisation d‟exploiter,
l‟exploitant doit fournir une étude de danger, une étude d‟impact et une enquête publique. Il est soumis
à la rubrique 2781-1 de la nomenclature ICPE sur de nombreux points comme par exemple la
conception des installations, la prévention des risques, la prévention de la pollution de l‟air…
La réglementation européenne donne des exigences précises sur le process en fonction de la nature des
matières traitées (règlement 1069/2009 sur le traitement des sous produits animaux). Ainsi les fumiers
et lisiers peuvent être utilisés directement dans le méthaniseur sous réserve que le contexte sanitaire
soit favorable mais les sous produits animaux comme les déchets d‟abattoir doivent subir un traitement
de stérilisation avant d‟être méthanisés (guide pratique de l‟ADEME août 2010).
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2. L’agronomie au centre d’un projet de méthanisation
a. Utilité d’un outil d’aide à la décision
Durant mon stage, j‟ai eu l‟occasion de me pencher sur l‟ensemble des problématiques agronomiques
qui apparaissent lors de l‟élaboration d‟unités de méthanisation.
J‟ai fait évoluer des feuilles de calcul Excel pour apporter des réponses aux problématiques locales que
j‟ai eu l‟opportunité d‟appréhender en partant sur le terrain avec mon maître de stage. La discussion
avec les experts de Bureau d‟étude, les chambres d‟agriculture et les éleveurs m‟ont fait progresser
dans l‟élaboration de « modules » ou feuilles Excel complètes et manipulables facilement. L‟idée
générale guidant mon travail était de créer plusieurs modules, dépendant les uns des autres, qui
permettent d‟évaluer rapidement les aspects agronomiques d‟un projet de méthanisation. Le détail de
l‟organisation de mon travail sera détaillé dans la suite du rapport.
Les questions auxquelles je me suis confrontée sont listées ci-dessous :
Gestion des intrants agricoles : quelle est la composition des intrants agricoles ? Quelle est leur
saisonnalité et comment gérer la variabilité du tonnage intrant ? Comment gérer le stockage de ces
effluents et comment mettre en place des structures pour permettre un apport de matière fraîche sur
l‟unité de méthanisation ? Comment à la fois ne pas perturber les pratiques des agriculteurs et gérer de
manière optimale cet apport de matière ? Quel est l‟impact exact du stockage sur les caractéristiques
des intrants ?
Composition du digestat : Quel est le bilan matière de la méthanisation en particulier pour les éléments
NPK et pour la matière organique stable ? Quels sont les impacts du post traitement sur la
composition de la phase solide et de la phase liquide ? Comment stocker de manière optimale le
digestat ?
Retour au sol : Sur un exemple de méthanisation territoriale, comment trouver une base d‟échange
satisfaisant les attentes des agriculteurs ainsi que les contraintes locales ? Quels sont les avantages
pour les agriculteurs de s‟intégrer à l‟unité de méthanisation plutôt que d‟épandre directement leurs
effluents d‟élevage (exemple de 3 éleveurs) ? Quel sera l‟impact au niveau du transport ? Quelles
seront les structures de stockage à prévoir pour le digestat et les effluents d‟élevage ?
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b. Description des projets
La connaissance du contexte des projets est indispensable afin de décrire de manière plus précise les
problématiques agronomiques liées à l‟élaboration d‟une unité de méthanisation. Dans ce rapport, je
vais détailler deux projets en particuliers sur lesquels j‟ai eu l‟opportunité de travailler.
Le premier se situe dans le département de la Sarthe. Le projet a été initié par un regroupement d‟une
cinquantaine d‟éleveurs qui souhaitaient construire une unité de méthanisation en partenariat avec les
industries agro-alimentaires de la région. Ce regroupement s‟est récemment organisé en association et
a lancé un appel à projet à l‟issue duquel IDEX a été choisi comme porteur de projet et comme
exploitant. Le contexte environnemental ne pose pas de contraintes particulières, car le projet se situe
dans une région où du point de vue des éléments fertilisants, il y a un bon équilibre entre productions
animales et cultures de céréales. En effet les apports de matières fertilisantes par les effluents agricoles
correspondent sur la zone en question aux exports dus aux récoltes. La difficulté de ce projet se situe
au niveau de la diversité des types d’exploitations : il existe de multiples types de conduite des
animaux, de type de bâtiments, de matériel de curage et d‟épandage. Cette difficulté se ressent à la fois
lors du traitement des données où il faut tenir compte de la diversité des exploitations sans pour autant
compliquer à l‟extrême le traitement des données mais aussi lors de la présentation de la logistique et
du retour au sol du digestat où l‟équité doit être de mise. C‟est un projet de 70 000t entrantes
d‟effluents d‟élevage, auxquels viendront bientôt se rajouter des effluents d‟industrie agro-alimentaires
(voir plus loin pour le détail des effluents d‟élevage). Les déchets d‟IAA sont en cours de recensement
et pour le moment les résultats présentés ne prennent pas compte de ces substrats supplémentaires. La
solution technique retenue est une méthanisation mésophile en continu. Le gaz issu de la
méthanisation (pour le moment 3 227 000 Nm3/ an de méthane) sera valorisé par l‟intermédiaire d‟un
moteur de cogénération. L‟énergie produite est d‟environ 32 800 MWh/an. La chaleur devrait être
valorisée dans les usines agro-alimentaires alentours.
Le deuxième se situe dans le Nord de la Vendée. Il s‟agit cette fois-ci d‟un partenariat entre IDEX et
une industrie agro-alimentaire où une partie du gisement industriel est par conséquent bien établi. Le
projet devrait traiter 36 400 t/an de déchets dont 30% d‟origine agricole. La production de méthane est
estimée à 2376 000 Nm3/an soit environ 23 000 MWh PCI /an et 1000 kW électrique de puissance
(valorisation par cogénération avec revente de la chaleur au groupe industriel partenaire). Le contexte
agronomique est tendu, car il y a actuellement un durcissement de la réglementation au niveau de
l‟épandage. Un nouveau schéma directeur d'aménagement et de gestion des eaux (Sdage) de l'agence
de bassin Loire-Bretagne est entré en application en janvier 2010 et la priorité est donnée à l‟équilibre
phosphaté. La norme en vigueur est de 80 kg P2O5/ha en moyenne (dépend du besoin des plantes).
Beaucoup d‟éleveur en particuliers les aviculteurs n'ont pas ou plus assez de terres disponibles pour
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épandre leurs effluents. De plus compte tenu du rapport Phosphore sur Azote presque équilibré dans
les effluents avicoles (de l'ordre de 0,9 pour le poulet), s'aligner sur le phosphore signifie sous fertiliser
en azote organique. Ce qui revient à acheter de l'azote minéral en complément des déjections avicoles.
De plus la diminution de la quantité de fumier épandue va diminuer également la matière organique
retournée aux sols. Dans ce cadre, la méthanisation territoriale est adaptée à la situation, à la condition
que le retour de digestat soit équilibré pour chaque exploitation. La séparation de phase est à l‟étude :
la phase liquide permettra un retour d‟éléments fertilisants aux agriculteurs et la phase solide sera
partiellement retournée au sol (apport de matières organiques) tandis que l‟autre partie sera proposée
aux plateformes locales de compostage. Le compost est un produit à forte valeur ajoutée dont l‟export
vers les zones plus céréalières ne pose pas de soucis. Ceci permettrait donc de conserver de la matière
organique dans les sols tout en exportant du phosphore sans le détruire.
c. Méthodologie de la mise en place de l’outil d’évaluation
agronomique
Idex disposait déjà d‟un outil de dimensionnement qui permettait d‟appréhender de multiples facettes
d‟un projet de méthanisation. A partir de l‟entrée des tonnages des matières entrantes, l‟outil Excel
existant calcule une production de méthane, de digestat ainsi que le dimensionnement approximatif de
l‟usine de méthanisation (digesteur, stockage…) et une étude économique associée.
Le travail d‟amélioration de l‟outil été divisé en deux parties : un stagiaire ingénieur à Toulouse s‟est
penché sur le dimensionnement des ouvrages et l‟impact économique des projets tandis que j‟ai été en
charge de l‟évolution du bilan matière et de l‟élaboration d‟un module spécifique de « base
d‟échange » entre l‟unité et les agriculteurs. Nous avons ainsi travaillé en collaboration pour que les
outils développés soient cohérents et puissent être utilisés sans soucis par un tiers.
Mon travail a consisté à la mise en place d‟un outil Excel permettant la mise en place d‟échange entre
les agriculteurs et l‟unité de méthanisation. La première feuille, ou module, permet de prédire la
composition du mélange entrant (module caractéristiques des substrats). Puis à partir de ce mélange
entrant, le module bilan matière donne la composition des digestats et la quantité de méthane produit à
l‟échelle du mois. Enfin le module base échange reprend les données de chaque agriculteur et propose
un retour de digestat équitable par rapport à la matière apporté. Un module logistique donne une
première approche des flux de transport associé à l‟échange de matière ainsi que des ouvrages de
stockage supplémentaire à mettre en place (Figure 11).
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Figure 11 Organisation du fichier Excel développé lors de mon stage
Pour fonctionner ces modules ont besoin de données de départ. Ces données de départ sont de deux
types :
une base de données qui regroupe les caractéristiques des produits entrants dans l‟unité de
méthanisation. Les caractéristiques utilisées sont la production de méthane, la siccité, la
composition en élément fertilisants NPK et la biomasse dégradable des matières. Une base de
données était déjà existante, mes recherches bibliographiques ainsi que les analyses privées
réalisées par Idex ont permis de la compléter.
des enquêtes des agriculteurs qui rassemblent les caractéristiques de chaque site de
production. Pour que l‟outil d‟échange soit performant nous avons besoin de la production
d‟effluents par type d‟animaux et des capacités de stockage et d‟épandage des exploitations
agricoles. Ces données ont été recuillies grâce à l‟aide de la chambre d‟agriculture de la Sarthe
et du bureau d‟étude sous la forme de questionnaires d‟enquête (annexe 3) qui combine les
informations nécessaires à l‟analyse agronomique.
Caractéristique substrat
• A partir des substrats donne la composition du mélange en entrée
Bilan matière
• A partir du mélange donne la production de biogaz et la composition du digestat
Base Echange
• A partir de la composition du digestat donne les possibilités quantitatives d’échange effluents agricoles/digestat pour chaque exploitation
Logistique
• A partir des effluents à récupérer sur chaque exploitation et du digestat à retourner, calcul rapide des transports nécessaires et des ouvrages de stockage supplémentaire à mettre en place
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3. Une mise en place progressive de l’outil d’analyse
a. Module caractéristiques des substrats : la gestion des intrants
i. Principe du module et résultats
Pour le dimensionnement des exploitations mais également pour le bilan matière, connaître les
caractéristiques des intrants est essentielle. Le panel des intrants possibles est très large, et leurs
caractéristiques sont par conséquent également très variables. Les caractéristiques des effluents sont
regroupées dans une base de données que l‟on peut enrichir au fur à mesure de l‟arrivée d‟analyses et
de nouvelles références bibliographique.
Le choix des intrants se fait sur deux critères : la distance de l‟intrant et son pouvoir méthanogène,
éventuellement la redevance qui lui est associée et qui permet d‟améliorer les recettes de l‟unité.
Le potentiel méthanogène est la quantité maximale de méthane qu‟un substrat est susceptible de
produire lors de sa dégradation. Celui-ci est déterminé expérimentalement à partir des tests BMP (pour
Biochemical Methane Potential). Au cours de mon stage, j‟ai étudié les tests BMPs réalisés dans le
cadre de certains projets. Le protocole est en général basé sur la norme NF ISO 11734 dont l‟objectif
était de fournir une méthode afin d‟« évaluer les risques des produits chimiques pour l‟homme et
l‟environnement ». Le test est réalisé par la mise en présence de la substance à tester avec un inoculum
dans un réacteur de quelques litres. La définition d‟un inoculum adapté se fait au cas par cas en
fonction du type de matière considéré ; il faut que les bactéries présentes dans l‟inoculum soient
capables de dégrader le substrat. Les réacteurs sont fermés hermétiquement et maintenus à une
température de 35°C en général. Le réacteur est muni d‟un système de mesure de l‟émission de gaz
(mesure manométrique de l‟augmentation de pression ou mesure volumétrique). En théorie,
l‟expérience est menée jusqu‟à ce que la production de gaz s‟arrête (entre 25 et 150j). L‟analyse de la
composition du gaz permet de déduire de la production de gaz la production spécifique de méthane.
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Le tableau suivant donne quelques références de potentiels méthanogènes (tableau extrait de la base de
données d‟Idex) :
Substrat %MS %MO %MOD Potentiel
méthanogène
m3 CH4/t MO
Références
bibliographiques
Porcs, Lisiers 5,0% 75% 50% 270 Analyses privées
Porcs, Fumiers 21% 81% 55% 260 Analyses privées
Bovins,
Lisiers 9,0% 79% 45% 220 Analyses privées
Bovins,
Fumiers 20,8% 82,3% 38,1% 206
Analyses privées
Volailles,
Fumier 63,9% 77,9% 54,0% 246
Analyses privées
Sang 8,7% 72,4% 70,0% 343 Analyses privées
Déchets de
pain
58,3% 96,2% 80,0% 392 Analyses privées
Matières
stercoraires
22,6% 94,2% 55,0% 269 Analyses privées
Résidus de
tontes
30,0% 80,5% 81,5% 785 Analyses privées
Tableau 1quelques potentiels méthanogènes
Pour les effluents agricoles, aucune redevance n‟est demandée. Le choix d‟inclure ou non des matières
porte donc exclusivement sur la disponibilité locale, la distance et le pouvoir méthanogène des
matières : en général les lisiers viennent d‟un rayon de 10 km autour de l‟unité alors que les fumiers
proviennent d‟exploitations plus éloignées (rayon d‟une quinzaine de kilomètres environ).
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Le potentiel méthanogène permet d‟estimer la production de biogaz de l‟unité. On considère que la
production du mélange des intrants est égale à la somme des productions de biogaz de chaque
intrant. Cette théorie s‟est révélée correcte, en tout cas suffisante pour une première approche du
projet nécessaire à la mobilisation des acteurs (Peter Frost and Stephen Gillkinson, 2011).
Ainsi pour le projet de Vendée, le module caractéristiques des substrats donne la composition du
mélange entrant mais présente également des graphiques permettant une analyse rapide du contexte du
projet (Figure 12) :
Figure 12Répartition des matières entrantes dans le projet de Vendée source Idex
Le projet est majoritairement industriel (70% du tonnage entrant). Ces effluents industriels apportent
un recyclage du phosphore et de la MO stable qui n‟est pas négligeable (respectivement 43% de
phosphore et 63% de la MO stable qui seront disponible pour les terres agricoles via le digestat). On
constate également que les lisiers ne sont pas des effluents très producteurs de méthane et que leur
intégration dans le méthaniseur permet surtout de répondre à une problématique locale de gestion des
lisiers. Les déchets verts et les fumiers au contraire sont très intéressants à mobiliser d‟un point de vue
production de méthane.
ii. Une remise en cause de la fiabilité des résultats
Cependant au cours de mon analyse de la bibliographie disponible et des études commandées par Idex,
une forte variabilité des résultats des tests méthanogènes m‟est apparue. En effet, il n‟existe pas de
protocole standard de mesure du potentiel méthanogène, ce qui rend difficile la comparaison de
résultats décrits dans la bibliographie. Une étude internationale (Raposo et al, 2011) a permis de
mettre en évidence ces failles. Par exemple, les laboratoires utilisaient des inocula de différentes
origines : station de traitements des eaux usées en général mais aussi unité de méthanisation ou usine
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de production de bière. D‟après cette étude, ces différents inocula n‟ont pas d‟impact sur le potentiel
méthanogène mesuré. Ce qui est important, c‟est d‟apporter une proportion correcte d’inoculum par
rapport à la concentration du substrat : une trop grosse quantité d‟inoculum produirait trop de
méthane non spécifique (pas issu du substrat mais de la matière organique résiduelle de l‟inoculum) et
une trop faible proportion risque de limiter artificiellement la réaction de dégradation à cause d‟une
population bactérienne trop faible.
Un autre problème lors de l‟analyse d‟un substrat est la dilution à prévoir. Le graphique suivant
(Figure 13) montre la production de méthane au cours du temps lors de la digestion anaérobie d‟un
lisier bovin (Verdrenne et al 2006). On remarque que le lisier dilué a bien été dégradé totalement
(plateau dans la production de biogaz) alors qu‟au contraire la dégradation du lisier pur est plus lente,
certainement à cause d‟inhibition due à la composition du lisier brut de porc. Cet aspect sera expliqué
plus en détail dans la suite (cf paragraphe sur les seuils d‟inhibition de la méthanisation). Cependant
on peut déjà affirmer que le test d‟une matière en laboratoire donnera un potentiel méthanogène
possiblement différent de la production de méthane effective dans le digesteur.
Figure 13Rendement de méthane d'un lisier bovin pur (trait noir) et dilué(trait gris) Verdrenne et al 2006
Une discussion plus approfondie est programmée avec des experts de l‟unité de traitement biologique
des déchets au Cemagref de Rennes. Cela devrait nous permettre de mettre au point des conditions
expérimentales appropriées et donc de réduire les variabilités entre les essais.
Pro
du
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L.K
G.V
S-1
Temps (jours)
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b. Module saisonnalité de la production des effluents d’élevage
i. Principe du module et résultats
Selon la conduite de l‟élevage, la proportion d‟effluents agricoles maîtrisable par le procédé de
méthanisation varie fortement. Globalement on assiste à une concentration des fumiers en hiver,
période pendant laquelle les animaux sont en bâtiments et à une irrégularité des productions
d‟effluents provenant d‟ateliers hors-sol (volailles/porcs).
Une alimentation irrégulière du méthaniseur a plusieurs impacts négatifs : les populations bactériennes
risquent d‟évoluer différemment en fonction du substrat à disposition, ce qui peut provoquer des
instabilités au niveau du méthaniseur (production de mousse, montée en température…) De plus, les
moteurs de cogénération ne supportent pas une variation trop importante de l‟alimentation en gaz (les
rendements peuvent s‟écrouler si l‟alimentation en gaz passe en dessous d‟un certain seuil). Enfin cette
variation de matières entrantes entraîne un surdimensionnement des installations et donc porte atteinte
à l‟économie du projet.
Afin de limiter cette saisonnalité, il faut tout d‟abord se renseigner sur les causes de cette irrégularité
puis proposer plusieurs solutions compensatoires. Cette analyse découle du traitement des enquêtes du
projet de la Sarthe en lien avec les experts de la Chambre d‟Agriculture et du bureau d‟étude :
Les élevages bovin viande, ovin et caprin pratiquent pour leur grande majorité un
pâturage estival, ce qui se traduit par une absence totale de déjections pour l‟unité de
méthanisation en été. Les vaches laitières pâturent aussi l‟été mais rentrent pour la
traite, ce qui produit des effluents d‟élevages en moindre quantité l‟été
Les élevages de volailles sont conduits en bandes et les litières sont curées entre
chaque bande, ce qui induit également une irrégularité de production. Selon le type de
production une bande dure de 12 à 50 semaines. Les volailles et les canards sont des
productions dites « festives », la gestion étant calée sur les périodes de Noël et de
Pâques, ce qui explique les pics de production à ces périodes là.
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Cette saisonnalité des productions d‟effluents d‟élevages est représentée sur la Figure 14 dans le
contexte du projet de Sarthe où les données des agriculteurs étaient suffisamment précises. Ce projet
concerne une cinquantaine d‟agriculteurs, ce qui explique la forte diversité des productions.
Figure 14 Saisonnalité d'introduction des effluents agricoles en digestion, source Idex
D‟après les enquêtes des agriculteurs, le tonnage total des effluents était connu. Le calendrier de
curage était également décrit mais nous avons dû faire face à plusieurs problèmes de gestion des
données.
Pour les élevages bovins lait, certaines exploitations utilisent des raclages quotidiens du
fumier (raclage automatique des allées entre les logettes), ce que nous avons assimilé à une
alimentation possiblement en continu du méthaniseur. De même, les élevages hors sol type
porc possèdent souvent un curage en continu de leurs bâtiments d‟où une approximation d‟un
apport constant de matière à l‟unité de méthanisation (voir plus loin au niveau de la
logistique).
Pour les élevages hors sol type volailles, nous avions deux cas de figure : certains agriculteurs
gèrent le curage de leurs installations de façon homogène d‟une année à l‟autre (par exemple
toujours 2 bandes de volailles de chair, une qui finit en avril et l‟autre en décembre) tandis que
d‟autres maximisent le temps d‟utilisation de leurs bâtiments et donc décalent leur production
d‟animaux dans le temps d‟une année sur l‟autre (un curage tous les 4 mois en général). Nous
avons choisi de garder fixes les curages du premier type car nous souhaitons nous adapter le
plus possible à l‟organisation actuelle des agriculteurs. Pour ceux dont la date de curage
change d‟une année à l‟autre nous avons cherché à placer les curages dans les « creux » de
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production d‟effluents d‟élevage afin de lisser la saisonnalité. Cette approche fait partie des
solutions envisageables pour lisser la production d‟effluents mais nécessitera plus tard des
accords bien précis entre les acteurs.
D‟autres solutions sont possibles pour lisser la saisonnalité de production des effluents d‟élevages : on
peut envisager un décalage des derniers curages de stabulation bovins en litière accumulée lorsque
les animaux partent aux champs : un stockage de 2 mois maximum en stabulation permettrait
d‟augmenter les matières entrantes dans le méthaniseur en été, sans trop dégrader le potentiel
méthanogène des fumiers. Les issues de céréales provenant de coopératives peuvent également être
introduites de telle sorte qu‟elles compensent cette baisse de production estivale.
En prenant en compte l‟ensemble de ces solutions, il est possible d‟atteindre une production de
méthane plus régulière au cours de l‟année, comme présentée à la figure suivante dans le cadre du
projet de Sarthe :
Figure 15 Productions mensuelles de biogaz sans lissage (figure haut) et avec lissage de
l’approvisionnement (en bas)
0
50000
100000
150000
200000
250000
300000fumier canard
fumier volaille
fumier pors
fumier génisse
fumier taurillonfumier VA
fumier VL
lisier VL
fiente volaille
lisier canards
Mémoire de fin d‟étude
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La production de méthane est obtenue simplement en multipliant les tonnages entrants hypothétiques
par leur potentiel méthanogène. Mes résultats sont confirmés par ceux du bureau d‟étude qui apporte
son expertise technique dans le développement du projet.
Une présentation de ces résultats a été faite fin juin et le retour des agriculteurs était plutôt positif étant
donné que la modification de leurs pratiques est volontairement limitée. Un bilan plus poussé de
chaque ferme sera réalisé lorsque leur engagement dans le projet sera plus établi et ces flux de matière
et de gaz seront ainsi plus précis (analyse prévue de chaque effluent d‟élevage lors de la
contractualisation des échanges de matières).
Sur le projet de Vendée, les agriculteurs n‟ont pas la même mobilisation. Ils sont actuellement
sollicités par de nombreux projets et les informations disponibles ne sont pas aussi précises que dans le
projet de Sarthe (pas de calendrier de curage). L‟aspect saisonnalité n‟a donc pas pu être abordé
quantitativement.
ii. Influence du stockage des effluents d’élevages sur leur potentiel
méthanogène
Une autre problématique lors de l‟étude des projets de méthanisation territoriale est la perte de
potentiel méthanogène lors du stockage des effluents d‟élevage. En effet comme nous venons de le
voir une solution pour limiter la saisonnalité d‟entrée des matières est de stocker les fumiers pendant
deux ou trois mois pour pouvoir lisser la production de méthane. Mais l‟émission du méthane lors du
stockage des effluents n‟est pas négligeable, d‟où une perte de pouvoir méthanogène des matières.
Pour pouvoir anticiper cette perte de potentiel méthanogène, Idex a prévu de faire des tests sur des
fumiers d‟âge variables (avec l‟aide d‟un laboratoire spécialisé).
Mémoire de fin d‟étude
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Figure 16 Inventaire de l'émission de
gaz à effet de serre issu de l'élevage français en
2003( Gac et al 2007)
D‟un point de vue bibliographique, de
nombreuses recherches ont déjà été réalisées sur
l‟émission de méthane lors du stockage. Gac et al
(2007) ont réalisé une étude de l‟émission de gaz
à effet de serre issu de l‟élevage français.
L‟élaboration d‟une base de données à partir
d‟une centaine de références bibliographiques a
permis de calculer cette émission de méthane,
d‟ammoniac et de protoxyde d‟azote plus
précisément que par les références IPCC car les
types d‟effluents et leur gestion étaient adaptés à
l‟élevage français. Il en ressort que pour les types
d‟animaux les plus présents en France, c'est-à-
dire pour les bovins, les volailles et les porcs, la
moitié du méthane émis est réalisé lors du
stockage des effluents (Erreur ! Source du
renvoi introuvable.).
Une évolution possible de l‟outil serait de pouvoir prédire la production de méthane de l‟unité en
prenant en compte cette perte de potentiel méthanogène associé au stockage. Certaines corrélations
sont disponibles dans la bibliographie (relation temps/perte de potentiel méthanogène) et nous
espérons que les futurs résultats de nos analyses seront en accord avec la bibliographie (Husted 1994)
c. Module Bilan Matière : composition du digestat
i. Principe et résultat
La connaissance de la composition des matières en entrée (module caractéristique substrat) permet de
faire le calcul des matières en sortie. Ainsi les hypothèses de calcul que j‟ai adoptées pour le module
bilan matière sont les suivantes :
La dégradation de la matière organique facilement dégradable est totale et chaque substrat
produit autant de méthane que lors des tests méthanogènes
Mémoire de fin d‟étude
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La production méthane totale est égale à la somme des productions de méthane relatives aux
différents intrants.
La quantité d‟azote total entrant dans l‟installation est conservée et se retrouve dans le
digestat. Comme dit précédemment la méthanisation provoque un changement de la
distribution entre l‟azote présent sous forme organique et minérale : l‟ammonification de
l‟azote est environ proportionnelle au rendement de la dégradation de la matière organique
(Bakx et al 2009)
Pour le phosphore et le potassium, il y a conservation de la matière.
Il suffit alors de réaliser un bilan de matière en prenant en compte la perte de matière due à la
production de biogaz pour connaître les caractéristiques du digestat.
A partir du bilan matière, l‟analyse des flux est facilité (projet de Sarthe, Figure 17):
Figure 17Flux de matière entrante et sortante, projet de Sarthe source Idex
Le module bilan matière donne la production de méthane de l‟unité, ce qui permet de faire tous les
calculs de dimensionnement de l‟unité (modules développés par Julien Navarro).
Par ailleurs ce module définit la composition des digestats solides et liquides, qui est à la base de
l‟échange entre les agriculteurs et l‟unité de méthanisation (effluents d‟élevage contre digestats
liquides et solides).
ii. Le calcul de certains seuils d’inhibition de la méthanisation
Le module bilan matière permet également de calculer certains seuils d‟inhibition, ce qui permet de
raisonner sur des compositions de matières entrantes possibles pour le procédé de méthanisation.
Mémoire de fin d‟étude
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De nombreux composés organiques ou inorganiques peuvent avoir un effet toxique sur les micro-
organismes (Moletta, 2008). Les constructeurs d‟unité de biogaz donnent des consignes pour éviter les
inhibitions dans le système de digesteur anaérobies. Dans le module bilan matière, les deux principaux
paramètres d‟inhibition retenus sont le pourcentage de graisse en entrée et la teneur en NH4 dans le
digesteur.
Il est préconisé que le pourcentage de graisse dans les intrants soit inférieur à 10% de la matière
brute afin de limiter la production d‟acides gras volatils (=AGV) qui inhibent les micro-organismes
méthanogènes. Les AGV sont les inhibiteurs organiques les plus rencontrés lors d‟épisodes de
surcharge organique. Ils sont produits au cours de l‟acidogénèse (Figure 1) : ils sont soit convertis
directement en méthane, soit en acétate et hydrogène puis méthane. Leur accumulation dans le
digesteur dû à une élimination trop lente de cet intermédiaire de réaction s‟accompagne d‟une baisse
de pH et d‟une augmentation de la concentration en hydrogène qui inhibe les bactéries méthanogènes.
Les projets de Sarthe et de Vendée sont en dessous du pourcentage seuil de 10% pour les graisses.
La concentration en ammonium est également un paramètre à surveiller (Chinoweth et al 1998). En
règle générale, il est conseillé de ne pas dépasser le seuil de 5 g/L d‟ammonium. Certains effluents ou
déchets contiennent de l‟azote en quantité importante (sang, lisier…) Cet azote organique est réduit
sous forme ammoniacal lors de la digestion anaérobie.
Le calcul de la concentration en NH4+
dans le digesteur est calculé par l‟équation suivante en prenant
en compte la concentration de la matière lors de production de gaz :
Avec
NH4(intrant)= somme des quantités de matière d‟ammoniac des intrants/volume digestat
Norga= somme des quantités de matière de Norga des intrants/volume digestat
C= coefficient de dégradation de la matière donné par les tests BMP
L‟azote ammoniacal est inhibiteur de la méthanogenèse (Hansen et al, 1998). Cet effet inhibiteur est
principalement dû à la forme NH3 et donc dépend de la température et du pH (équilibre acide/base
NH4+/ NH3). Le module bilan matière se concentre sur le calcul de l‟azote sous la forme NH4+, car
c‟est ce qui est calculé par les constructeurs d‟unité de méthanisation. Il est envisageable d‟affiner ce
calcul en évaluant l‟ammoniac présent dans le méthaniseur (fonction du pH et de la température).
Le projet de Sarthe, qui n‟a pas actuellement d‟effluents d‟IAA déterminés, a une concentration en
ammonium proche de la limite. Lors de l‟incorporation de ces déchets industriels il faudra faire
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attention à leur teneur en azote pour ne pas dépasser le seuil préconisé par les constructeurs. Pour le
projet de Vendée, la problématique est exactement l‟opposée. Il s‟agit de mobiliser le gisement
agricole. Le module bilan matière nous a permis de faire de rapides simulations et de constater que
l‟unité pouvait intégrer du lisier à la condition d‟intégrer également des fumiers bovins et des déchets
verts qui dilueront l‟azote apporté par les lisiers et les déchets d‟IAA.
iii. Un point sensible d’incertitude : l’efficacité de la séparation de phase
Après de nombreux entretiens avec des fournisseurs de séparateurs de phase, nous nous sommes rendu
compte que la séparation des nutriments entre la phase solide et liquide était très peu connue, ce qui
pose problème lorsqu‟on souhaite établir un bilan matière des projets fiable. En effet lors de
l‟élaboration de la base échange, la composition des digestats solides et liquides est au centre de la
détermination des échanges, une modification de la teneur en éléments fertilisants est susceptible de
modifier de façon non négligeable les échanges.
Les constructeurs ont surtout cherché à optimiser le débit des machines ainsi que leur consommation
électrique. Le tableau ci-dessous reprend les taux de capture des nutriments dans la phase solide. Le
taux de capture est le pourcentage de l‟élément que l‟on trouve dans la phase solide après séparation
de phase. L‟évolution des taux de capture en fonction du réglage des instruments reste en question, la
linéarité n‟étant certainement pas de mise.
taux de capture
Digestat
Solide
MB 39%
MS 86%
Norg 86%
NH4 31%
Ntot 47%
P2O5 70%
K2O 32%
Tableau 2 taux de capture des éléments
dans le solide à l'issue d'une séparation de
phase
Tableau 3 différence de répartition des élément dans le
digestat solide selon les sources bibliographiques
Il ressort des grandes tendances : l‟azote organique reste avec la MO stable et donc part dans la phase
solide, alors que les éléments solubles partent avec la phase liquide (NH4+ et K2O) (Gilkinson et al,
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2007). Le phosphore, en grande majorité lié à la petite matière organique, part par conséquent dans la
phase solide.
Les expérimentations sur du digestat d‟unités de méthanisation territoriale n‟ont pas encore eu lieu, et
les prochaines mesures sur le site de Géotexia amèneront surement plus de clarté sur ces questions. De
plus IDEX participe à un programme de recherche en cours sur le sujet nommé DIVA (via l‟unité de
Géotexia dont les digestats seront utilisés). Le projet DIVA est financé par l‟ANR et a pour objectif la
caractérisation et l'évaluation des digestats au niveau de leurs filières de gestion agronomique.
d. Module Base Echange : Adéquation du retour de digestat au
contexte local
iii. Quel pivot de base échange choisir ?
Les agriculteurs sont fournisseurs de lisier et/ou fumier. En retour l‟unité leur rend une quantité de
digestat proportionnellement à la quantité et à la composition des effluents d‟élevage fourni.
Le module permet de comparer l‟impact du choix des pivots d‟échanges (Azote total Ntot, Phosphore
total P2O5, Matière organique stable MOs, etc.) sur les soldes d‟éléments fertilisants et MOs pour
chaque site de production. En fonction des attentes exprimées par les éleveurs, l‟outil permet ainsi le
choix d‟une base d‟échange en adéquation avec leur besoin.
Dans la suite du rapport, on retiendra l‟exemple d‟un retour de digestat solide et liquide sur le cas de la
Sarthe.
Les quantités de digestat solides et liquides rapportés sont déterminées pour chaque exploitation par le
système d‟équation suivant
Avec
N(effluents)=somme des quantités de matière d‟azote apporté par l‟ensemble des effluents de
l‟exploitation
ps= proportion de phosphore dans le digestat solide
pl= proportion de phosphore dans le digestat liquide
MO(effluents)= somme des quantités de matière de MO apporté par l‟ensemble des effluents
de l‟exploitation
ms= proportion de matière organique dans le digestat solide
ml= proportion de matière organique dans le digestat liquide
DS= quantité de digestat solide à retourner à l‟exploitation (inconnue)
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DL= quantité de digestat liquide à retourner à l‟exploitation (inconnue)
Les deux inconnues sont le digestat solide et le digestat liquide. Un système d‟équation à deux
inconnues impose deux conditions. J‟ai ainsi créé un module permettant de gérer plusieurs
possibilités pour ces conditions : retour sur la base {N et P} ou {N et MO} ou {P et MO}.
L‟outil d‟aide à la décision permet d‟orienter le projet sur l‟une ou l‟autre de ces bases échanges, ce
qui est un des points de départ de l‟élaboration du projet. Il s‟agit de prendre en compte les volontés
des agriculteurs sans pour autant négliger les impacts de ce choix sur la logistique du projet.
Choix de la base échange pour le projet de Sarthe :
Il est nécessaire d‟étudier la base d‟échange à différentes échelles : au niveau de l‟exploitation
individuelle, au niveau des modes de conduite des exploitations (que l‟on appelle par la suite « cas
types ») et au niveau de l‟unité de méthanisation. Le cas d‟AVB2S est le projet le plus intéressant à
développer sur ce sujet car nous avons de nombreuses informations sur les exploitations agricoles, ce
qui nous a permis d‟avancer assez loin dans la réflexion.
Lorsqu‟on fait tourner le module sur le jeu de données des agriculteurs, il est très net que selon les
productions animales, le gain de l‟agriculteur et donc son incitation à participer au projet varie. Le
tableau ci-dessous (Tableau 4 Base Echange N et P pour quelques cas types du projet de Sarthe)
reprend 3 exemples d‟exploitations agricoles et détaille l‟échange proposé. Les bilans de matières
fertilisantes permettent de comparer les apports entre les effluents d‟élevage et les digestats.
Tableau 4 Base Echange N et P pour quelques cas types du projet de Sarthe
L‟échange N et P n‟est pas très satisfaisant pour les éleveurs bovins lait car d‟une part ils perdent de la
matière organique lors de l‟échange digestat contre effluents d‟élevage mais en plus la quantité de
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digestat liquide à retourner n‟est pas négligeable. Les flux liquides pour les élevages basés sur de
l‟épandage de matière solide stricte (comme les élevages bovins en litière accumulée) sont pris en
charge par l‟unité de méthanisation, de façon à limiter au maximum les modifications de pratique. Par
conséquent le fait que la base échange provoque un retour de digestat liquide élevé est un désavantage
pour l‟unité de méthanisation car les investissements et les coûts d‟exploitation lié à l‟épandage
liquide seront plus élevés. Pour les éleveurs de volailles ou de vaches allaitantes et volailles, la base
échange est satisfaisante : il y a un gain en azote minéral, mais également en potasse et en matières
organiques.
L‟échange N et P est à comparer avec un échange N et MO, présenté dans le Tableau 5 Base Echange
N et MO pour quelques cas types du projet de Sartheavec les mêmes cas types que le tableau
précédent.
Tableau 5 Base Echange N et MO pour quelques cas types du projet de Sarthe
Pour les éleveurs de vaches allaitantes, cette base échange est beaucoup plus intéressante car il n‟y a
pas de perte de matière organique. Pour tous les éleveurs, il y a un gain à l‟épandage car dans tous les
cas il y a moins de digestat solide à épandre que de fumier que l‟agriculteur doit épandre sur ses
champs dans la situation sans projet de méthanisation. La gestion du digestat liquide est à la charge de
l‟unité de méthanisation. Dans cette base échange on voit une nouvelle fois l‟intérêt de la
méthanisation pour les agriculteurs via la minéralisation de l‟azote (retour en NH4+ positif). L‟éleveur
de vaches laitières perd de la potasse dans l‟échange mais il gagne du phosphore. Les éleveurs de
vaches allaitantes et de volailles quant à eux perdent du phosphore et gagne énormément de potasse.
Cet exemple illustre très bien le fait que la méthanisation collective permet la redistribution au
niveau territorial des matières fertlisantes, pratique qui relève d‟une stratégie d‟optimisation du
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potentiel fertilisant des effluents d‟élevage. En effet les éleveurs de volailles qui ont souvent des
problèmes de charge de phosphore ont via la méthanisation accès à une solution de diminution de la
pression de phosphore tandis que les éleveurs de bovin qui à l‟origine ont des effluents peu chargés en
phosphore peuvent diminuer l‟apport de phosphore par des engrais de synthèse car le digestat retourné
apporte plus de phosphore que leur effluent d‟origine.
iv. Faire face à une diversité d’exploitations agricoles
Ce raisonnement est à mener sur tous les types de production. Dans le cas de ce projet de Sarthe, il y a
de nombreuses productions, comme représenté à la figure suivante :
Figure 18 Les différents types de production du projet de Sarthe
Dans le cas de ce projet, c‟est la base N et MO qui a été retenue car elle satisfait la grande majorité des
agriculteurs. Les digestats sont ainsi retournés en priorité sur la base des 2 composantes de la matière
qui forment le cœur du potentiel fertilisant et amendant des engrais organiques.
Cependant après avoir décidé du type d‟échange, il faut s‟assurer qu‟il soit réalisable. Il y a deux
problématiques différentes qui ont émergé lors de ce travail : tout d‟abord l‟unité produit-elle
suffisamment de digestat pour satisfaire l‟ensemble des agriculteurs ?
Par ailleurs les équations d‟échange décrites ci-dessus définissent elles toujours un retour positif en
digestat solide et liquide ?
Pour répondre à la première question, j‟ai crée une macro sous Excel qui teste la condition « somme
des retours de digestats solide et liquide inférieur ou égale à la production de l‟unité ». Pour le moment
10
8
6
6
5
3
3
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
V L
V L + V olaille
V olaille
Porc
V A
V A + V olaille
V L + P orc
V L + C anard
V L + V olaille + Canard
V olaille + C anard
V olaille + P orc
V A + V L
Taurillon
Canard
V L + P orc + V olaille
V L + V A + V olaille
V olaille + C anard + V A
Chevaux
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la macro prévient seulement l‟utilisateur que cette condition n‟est pas satisfaite. Il y a deux
possibilités pour pallier ce problème: soit entrer plus de matières d‟IAA soit réduire les quantités de
digestat retournés aux agriculteurs. Pour les projets sur lesquels j‟ai travaillé, je n‟ai pas rencontré
cette difficulté. Le projet de Sarthe doit recueillir des déchets d‟IAA mais ceux-ci n‟ont pas encore été
précisément définis, donc on ne peut pas fermer le bilan. Le projet de Vendée quant à lui est encore
dans la phase d‟adhésion des agriculteurs à l‟unité, donc on ne peut pas raisonner sur le gisement de
manière définitive.
Au cours de l‟utilisation du module, il est apparu que parfois le retour solide ou liquide de digestat
était négatif. Ceci est dû à une composition des effluents d‟élevage trop différente de la composition
des digestats. Ainsi j‟ai intégré les conditions suivantes, directement issues des équations décrites plus
haut (exemple de la base échange N et MO)
J‟ai intégré au module base échange un test pour chaque exploitation qui vérifie que ces conditions
soient satisfaites. Dans le projet de Vendée, encore en phase exploratoire certains cas types n‟ont pas
de solutions positives à l‟échange de matière proposé. On peut représenter graphiquement ces
conditions (voir Figure 19 et Figure 20). Les conditions pour un retour positif en digestat liquide ne
sont pas présentes pour l‟exploitation produisant seulement du fumier bovin (cas type VA ne satisfait
pas la condition MO>ms*DS).
Figure 19 Composition des effluents et
limite de positivité Digestat Liquide
Figure 20 Composition des effluents et
limite de positivité Digestat Solide
Pour pallier ce problème de retour négatif, il y a deux solutions :
imposer un retour nul si le retour est négatif. Un retour nul imposé de digestat liquide
ne perturbe la base d‟échange : on apporte trop d‟éléments fertilisants par rapport à la
0,050,0
100,0150,0200,0250,0300,0350,0
VA et porc
VA et volaille
VA
MO
mo(ds)*DS
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
VA et porc
VA et volaille
VA
N/MO
n(DL)/mo(DL)
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matière entrante, ce qui n‟est pas équitable vis-à-vis des autres agriculteurs à
l‟équilibre.
recalculer un retour de digestat seulement à partir du digestat solide. Ceci perturbe
également l‟équité entre les agriculteurs. En effet un retour seulement de digestat
solide se base sur une seule condition : le calcul peut se faire sur un équilibre azote ou
un équilibre MO mais pas les deux à la fois.
Il faut donc trancher et ceci se fera au cas par cas, en fonction de chaque agriculteur. Une négociation
se mettra en place, un retour de matière fertilisantes plus importante est envisageable mais avec une
logistique peut être plus contraignante pour l‟agriculteur. Une autre possibilité est de proposer une
autre base échange, par exemple N et P pour cet agriculteur. La décision dépend des besoins de chaque
exploitation agricole.
v. Une évolution des outils selon les problématiques des projets
Le projet de Vendée quant à lui est dans une autre optique. Il n‟y a pas d‟agriculteurs engagés dans la
démarche de manière définitive et l‟enjeu est de leur montrer quantitativement l‟intérêt d‟intégrer
l‟unité de méthanisation. Grâce à un recensement par la chambre d‟agriculture, j‟ai eu accès à une base
de données d‟agriculteurs (effluents produits, stockage, surface de culture) qui me permet de tester les
bases échanges sur des données réelles et donc adaptées au contexte agronomique local.
Dans ce cas, j‟ai utilisé la même technique que dans le projet de Sarthe. Nous avons choisi de
raisonner à une échelle plus globale, par « cas type ». Nous avons fait un retour à un petit groupe
d‟agriculteurs et à des membres de la chambre d‟agriculture (annexe 4). La discussion a porté sur la
nécessité pour la zone d‟exporter du phosphore, et par conséquent nos propositions de base N et MO
ou N et P n‟étaient pas satisfaisantes car le solde de phosphore était toujours nul ou positif. Nous
avons par conséquent approfondi nos recherches sur les taux de capture des éléments dans la phase
solide et dans la phase liquide en fonction des machines (encore en cours de consultation avec les
fabricants). Parallèlement j‟ai élaboré un module base échange plus souple où l‟on peut déterminer le
pourcentage d‟élément que l‟on veut retrouver dans le retour de digestat. Dans ce contexte la base 80%
P et N convient parfaitement : les agriculteurs diminuent la dose de phosphore amenée sur les terres,
tout en conservant la matière organique stable contenue dans le digestat solide. De plus via l‟apport de
digestat liquide, ils conservent l‟azote amené sur leurs cultures. L‟élaboration de la base échange est
en cours.
L‟outil de base échange a ainsi été amélioré par l‟ajout de constantes dans les équations.
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Les constantes a et b sont modifiables par l‟utilisateur, pour s‟adapter au contexte du projet et au
souhait des agriculteurs.
e. Module logistique : les aménagements à prévoir sur la ferme et
les transports d’effluents d’élevage
i. Principe
Le principe du module est d‟optimiser les transports ainsi que de valoriser les ouvrages de stockage
existant. Il faut bien évidement limiter les transports à vide (aller de l‟unité vers le site d‟exploitation
avec du digestat et retour avec les effluents d‟élevage). Associé à ce transfert, certains ouvrages de
stockages peuvent être libérer de leur fonction de stockage aval (fumières et fosses de stockage), ce
qui permet d‟entreposer du digestat solide et liquide : les investissements sont plus faibles et
l‟épandage du digestat sur les terres est facilité.
L‟idée est de réussir à fournir à l‟unité de méthanisation des matières fraîches pour que la production
de méthane soit optimale et de répartir le stockage des digestats sur l‟ensemble des terres épandables
pour que les coûts d‟épandage soit le plus réduit possibles pour l‟exploitant.
Le module logistique demande en entrée les quantités d‟effluents produits et les quantités de digestat
retournées. Certaines informations des enquêtes des agriculteurs sont exploitées : ouvrage de stockage
et accessibilité à ces structures. A partir de ces informations le module estime les ouvrages de stockage
à construire et les flux de transport autour de chaque exploitation agricole.
Le stockage du lisier se fait dans une « fosse tampon » construite par l‟unité de méthanisation si
aucune structure sur l‟exploitation ne peut être utilisée. Celle-ci est dimensionnée pour recevoir les
effluents pendant 3 jours et est à la charge de l‟unité de méthanisation.
Le stockage du fumier est différent selon le type de conduite des animaux :
Pour les vaches laitières avec un fumier « mou » raclé quotidiennement, l‟utilisation
de caissons sera privilégiée. Ces caissons de 15 m3 seront amenés soit par l‟exploitant
soit par un transporteur externe selon la préférence de chacun. Dans tous les cas, le
transport et la gestion des caissons est à la charge de l‟unité de méthanisation. Pour
optimiser le transport il est prévu d‟amener du digestat solide sur l‟exploitation via le
caisson puis de laisser le caisson vide en échange du caisson plein de fumier. Après la
livraison du fumier sur l‟unité de méthanisation le caisson est désinfecté pour éviter
les contaminations croisées.
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Pour les litières accumulées, le curage est mensuel en général. La quantité de fumier
généré dépend de la taille de l‟atelier. L‟option des caissons est favorisée mais si le
volume de fumier est trop important, il est préférable d‟utiliser des semi-remorques.
Le stockage du digestat liquide se fera préférentiellement dans les cuves à lisier libérées ou si ce
volume n‟est pas suffisant, dans des cuves décentralisées, proches des parcelles d‟épandage.
Le stockage du digestat solide quant à lui dépend des décisions de la DREAL (Direction régionale de
l‟environnement, de l‟aménagement et du logement). Ces services déconcentrés de l‟Etat représentent
le pilote unique, au niveau régional, des politiques de développement durable. C‟est à eux que revient
la décision d‟autoriser ou non le stockage du digestat solide en bout de champ, comme c‟est autorisé
pour les fumiers stabilisés. Si la DREAL refuse ce stockage, l‟idée est de valoriser les fumières
existantes.
La valorisation des ouvrages existants est intéressant au niveau économique car il diminue les
investissements et réduit les coûts d‟épandage. Au niveau environnemental, Sommer et al (2006) ont
montré que le stockage à la ferme du digestat permet de réduire la production de méthane résiduelle.
En effet la quantité de matière est réduite comparée à un stockage central au niveau de l‟unité de
méthanisation et donc moins favorable à l‟apparition de zones de digestion anaérobies susceptibles de
produire du méthane à partir du digestat.
L‟apparition d‟une unité de méthanisation génère forcément du trafic routier aux alentours de l‟unité.
Mais ce trafic remplace en partie celui associé à l‟épandage des déchets agricoles et industriels.
L‟épandage du digestat génère également du trafic mais d‟une part la pollution par l‟odeur est limitée
car le digestat est désodorisé ; d‟autre part les ouvrages de stockage de digestat sont optimisés pour
être proches des parcelles d‟épandage. Par exemple il y aura moins de transport entre une situation de
transport de fumier d‟une exploitation agricole à une parcelle éloignée qu‟entre l‟ouvrage de stockage
du digestat et la parcelle, ce qui est un gain de temps et d‟énergie non négligeable. De plus la gêne liée
au trafic est plutôt limitée car ce type d‟usine est construit en zone industrielle.
La logistique (transport et stockage) est un point crucial au niveau de l‟économie du projet : son
optimisation permet de faire diminuer les coûts d‟exploitation de manière considérable. C‟est un
travail de fond effectué de manière très précise par un bureau d‟étude et cela nécessite aussi un audit
des exploitations car en fonction des particularités des fermes, les améliorations logistiques seront
différentes. Ainsi certaines fosses et fumières ne peuvent recevoir de digestat (inaccessible à un
camion citerne ou une semi-remorque par exemple). Dans ce cas soit des investissements de la part de
l‟unité seront nécessaire soit un autre mode de gestion sera à envisager (remplacer un transport par
semi-remorque par des caissons).
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ii. Étude de cas en particuliers dans la mise en place de la logistique
Dans l‟analyse de l‟unité de Sarthe, les enquêtes étaient suffisamment précises pour pousser assez loin
l‟analyse de la logistique au niveau de chaque exploitation.
Le schéma suivant reproduit les calculs réalisés pour chaque site d‟exploitation. Il s‟agit dans cet
exemple d‟une exploitation bovin lait avec un élevage hors sol de volailles. Le fumier et le lisier
apporté à l‟unité (490t et 1000 m3) est échangé contre 465t de digestat solide et 250 m3 de digestat
liquide (base échange N et MOstable).
Le module prévoit qu‟il faudra installer une cuve tampon d‟environ 9m3 afin de stocker le lisier de
volailles et de prévoir un agricaisson sur la ferme. Les ouvrages de stockage ainsi libéré pourront être
utilisés pour le retour de digestat.
Les trafics engendrés seront une tournée d‟agricaisson lorsque celui ci est plein (environ pour 1
semaine) et une tournée de tonne à lisier tous les 3 jours.
Cette étude rapide donne seulement les grandes directions du projet, dans le but de mobiliser les
acteurs et de leur montrer la pertinence de la démarche. Le transport est à la charge de l‟unité ainsi que
toutes les modifications des pratiques des agriculteurs.
Le bureau d‟étude associé prévoit d‟optimiser ces échanges, en mutualisant les transports et les
ouvrages de stockage d‟un agriculteur à l‟autre. On ne raisonne plus à l‟échelle de l‟exploitation
comme fait dans le module que j‟ai développé mais à l‟échelle d‟un territoire. Si une exploitation
fonctionne en fumier strict est situé à proximité d‟une exploitation qui possède un stockage liquide, le
bureau d‟étude propose d‟optimiser les flux et les ouvrages de stockage : le stockage du digestat
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liquide pour l‟exploitation de fumier strict se fera sur l‟exploitation voisine, ce qui permet
d‟économiser la construction d‟un ouvrage et de rentabiliser les transports.
La Figure 21 présente les possibilités d‟optimisation du transport dans le cadre du projet de Sarthe.
Etant donné que le prix du transport est l‟un des principaux postes de coût d‟un projet de
méthanisation, cette optimisation est cruciale.
Figure 21 Optimisation du transport dans le projet de Sarthe, source bureau d'étude
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Conclusion
Mon outil d‟aide à la décision au niveau agronomique et logistique permet d‟initier un dialogue entre
le porteur de projet (IDEX) et les agriculteurs. Il permet d‟évaluer les impacts du projet au niveau de
chaque exploitation agricole (flux de matière et logistique associée). Le plus difficile au cours de
l‟élaboration de cet outil est de conserver un outil simple d‟utilisation pour un tiers tout en tenant
compte de l‟ensemble des particularités d‟une exploitation agricole. Cet outil évoluera certainement
pour étendre l‟étude du projet. Un module épandage est en cours d‟élaboration : en fonction des
assolements des agriculteurs le module devrait prévoir les fenêtres d‟épandage et les quantités à
épandre, ce qui permettrait de voir de manière plus précise le lien entre épandage de digestat et
économie d‟engrais de synthèse.
Le stockage et l‟épandage des effluents d‟élevage émet de nombreux gaz à effet de serre, en
particuliers le méthane. L‟intégration de ces matières dans des projets de méthanisation permet de
réduire considérablement ces émissions (Moitzi et al 2007). L‟intérêt de récupérer ce méthane pour
produire de l‟énergie a donc un double intérêt : il limite la pollution de l‟air en récupérant le méthane
qui se volatilise et l‟énergie produite remplace un autre type d‟énergie potentiellement polluante.
L‟utilisation dans les unités de méthanisation de déchets d‟industries agro-alimentaires permet de
recycler ces matières tout en exploitant leur potentiel de production de méthane.
Encore peu développée en France, la méthanisation dispose d'un potentiel économique et industriel
important notamment pour les agriculteurs. La méthanisation est une opportunité pour construire une
agriculture et respectueuse de l'environnement mais c'est également une solution pour résoudre le
problème de traitement des déchets.
J‟ai ainsi eu la chance durant ce stage de fin d‟étude de découvrir le métier de porteur de projets
d‟unité de méthanisation territoriale qui m‟a particulièrement plu. Les aspects techniques sont très
variés et le travail en relation avec une multitude d‟acteurs est passionnant. Les obstacles à surmonter
sont nombreux pour que l‟ensemble des partenaires s‟associent de manière équitable et durable mais le
travail d‟équipe apporte la persévérance nécessaire pour élaborer des projets adaptés aux contextes
locaux.
Mémoire de fin d‟étude
Caroline Zemb
Septembre 2011 Page 48
Bibliographie
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suisse, 2009
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Lukehurst, Frost, AlSeadi “Utilization of digestate from biogas plant as fertilizer” Iea
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Mémoire de fin d‟étude
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matter quality in pig slurry” in international Biodeterioration and Biodegradation vol 63 pp
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Moitzi, Amon, Amon, Kryvoruchko,Wagner-Alt, Hackl, Zechmeister-Boltenstern, Boxberger
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Moletta, (coordinateur) “La méthanisation” édition Lavoisier, 2008
Moller, Sommer and Ahring ”Biological Degradation and Gas Emissions during storage of
liquid animal manure “ in J. Environ. Qual. 33:27-36 ,2004
Pouech “Principales caractéristiques des digestats” journée technique nationale du 7 octobre
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Raposo (coordinateur) “Biochemical methane potential of solid organic substrates: evaluation
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Vedrenne, Béline, Dabert, Bernet “The effect of incubation conditions on the laboratory
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99, 2006
Verdrenn, Beline and Bernet “Evaluation of the methane production of livestock wastes:
ultimate productivity and organic matter characterization”, project number 04 75C 0011
document ADEME
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Table des illustrations
Figure 1voie de dégradation des substrats carbonés en conditions anaérobies (Marcato 2007) ........................... 9
Figure 2 Déroulement de la méthanisation, source Idex ....................................................................................... 10
Figure 3Les 4 facteurs déterminant le procédé de l'unité de méthanisation (Al seadi 2005) ............................... 11
Figure 4 Schéma de principe d'une usine de méthanisation territoriale, schéma Idex ......................................... 12
Figure 5 Usine de Géotexia (côtes d'Armor)Photo Idex ......................................................................................... 13
Figure 6 Evolution de la minéralisation du carbone du lisier digéré et du lisier brut Marcato et al (2008) .......... 14
Figure 7Devenir de l'azote au cours de la méthanisation (Moletta, 2008) ........................................................... 15
Figure 8 Photo d'une presse à vis (constructeur Bauer) Bakx 2009 ...................................................................... 17
Figure 9 Schéma de principe d'une centrifugeuse à bol cylindro-conique d'axe horizontal Bakx 2009 ................ 17
Figure 10 le jeu d'acteur autour d'une unité de méthanisation territoriale, schéma Idex .................................... 19
Figure 11 Organisation du fichier Excel développé lors de mon stage .................................................................. 24
Figure 12Répartition des matières entrantes dans le projet de Vendée source Idex ............................................ 27
Figure 13Rendement de méthane d'un lisier bovin pur (trait noir) et dilué(trait gris) Verdrenne et al 2006 ....... 28
Figure 14 Saisonnalité d'introduction des effluents agricoles en digestion, source Idex ...................................... 30
Figure 15 Productions mensuelles de biogaz sans lissage (figure haut) et avec lissage de l’approvisionnement (en
bas) ........................................................................................................................................................................ 31
Figure 16 Inventaire de l'émission de gaz à effet de serre issu de l'élevage français en 2003( Gac et al 2007) ... 33
Figure 17Flux de matière entrante et sortante, projet de Sarthe source Idex ....................................................... 34
Figure 18 Les différents types de production du projet de Sarthe ......................................................................... 40
Figure 19 Composition des effluents et limite de positivité Digestat Liquide ........................................................ 41
Figure 20 Composition des effluents et limite de positivité Digestat Solide .......................................................... 41
Figure 21 Optimisation du transport dans le projet de Sarthe, source bureau d'étude ........................................ 46
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ANNEXE 1 : PLAQUETTE GEOTEXIA
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ANNEXE 2 : SCHEMA DE PRINCIPE DE GEOTEXIA
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ANNEXE 3 : ENQUETE AGRICULTEUR
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ANNEXE 4 : PRESENTATION PROJET VENDEE
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 2Document confidentiel, ne pas diffuser
Evolutions du contexte
• Nouveau tarif d’achat de l’électricité produite par cogénération à partir du biogaz issu de méthanisation
• Entrée en application des nouvelles normes phosphore : Apport de P2O5 à l’équilibre, soit une charge maximale annuelle de l’ordre de70 kg/ha P2O5
• Modification du gisement industriel : valorisation du sang en alimentation animale Utilisation de lisiers en substitution, dont la gestion pose problème aux agriculteurs
• Epandage du digestat en fonction des contraintes locales agronomiques : – exportation du Phosphore (via le compostage de la phase solide)
– tout en conservant des éléments fertilisants sur le territoire (N et MO stable)
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 3Document confidentiel, ne pas diffuser
MB en t MS en t N en t P en t Mostableméthane produit
intrants agricoles
fumier 5 347 3 092 107 119 2 413 851 000
lisier 5 483 281 25 11 206 67 996
co-produitseffluents
arrivé15 414 2 167 79 55 1 651 514 575
autres IAA 7 715 2 229 36 16 1 874 659 143
déchets verts
1 500 449 9 8 361 284 051
35459,25 8218 256 208 6506 2376765
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 4Document confidentiel, ne pas diffuser
Hypothèse de composition des effluents d’élevage
%MS%MO sur
MS%MOD sur
MOproduction CH4/Nm3
densité kg Ntot/t kg NH4+/t kg P2O5/t kg K2O/t
Canards, Lisiers 8% 83% 74% 270 1 3,56 1,02 2,33 2,13
Lisier Bovin 10% 79% 41% 204 1 2,99 1,16 1,43 3,66
Lisier Porcin 5% 67% 55% 402 1 8,04 5,31 4,91 5,50
Fumier Bovin 21% 82% 38% 295 0,7 2,68 0,28 1,34 3,77
Fumier Volaille 64% 78% 54% 351 0,7 2,94 1,09 3,36 3,11
fumier canard 34% 71% 78% 751 0,7 0,68 0,20 0,94 0,77
fumier lapin 36% 83% 52% 367 0,7 2,58 0,54 1,85 2,27
Lisier volaille 18% 76% 45% 302 1 3,48 2,42 3,57 1,97
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 5Document confidentiel, ne pas diffuser
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Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 6Document confidentiel, ne pas diffuser
• Rappel du scénario APS initial
• Présentation du scénario APS alternatif
• Bilan matière et bases d’échanges
• Bilan économique et montage juridique
• Perspectives et échénacier
Contenu de la présentation
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 7Document confidentiel, ne pas diffuser
Entrée35 459 t/an
23% MS256t N
68t NH4+209t P
production méthane2 126 500 Nm3/an
Digestat brut31392 t/an
13% MS 8% MO256t N
185t NH4+209t P
Digestat solide12153 t/an
29% MS17,3%MO
121 t N 58t NH4+
146 t P
Digestat liquide19239 t/an
3% MS2% MO134 t N
127 t NH4+61 t P
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 8Document confidentiel, ne pas diffuser
La valorisation agronomique du digestat
digestat brut t/an kg/t MB kg/t MS
MB 31392
MS 4150 13,2%
MV 2438 7,8%
Norga 70,4 2,2 0,017
NH4 185,5 5,9 0,045
Ntotal 255,9 8,2 0,062
P205 208,3 6,6 0,050
K20 165,6 5,3 0,040
digestat solide t/an kg/t MB kg/t MS
MB 12153
MS 3584 29,5%
MV 2106 17,3%
Norga 61 5,0 0,02
NH4 58 4,8 0,02
Ntotal 121 10,0 0,03
P205 146 12,0 0,04
K20 52 4,3 0,01
digestat liquide
t/an kg/tMB kg/t MS
MB 19239MS 566 2,9%
MV 333 1,7%
Norga 10 0,5 0,02
NH4 127 6,6 0,22Ntotal 135 7,0 0,24
P205 62 3,2 0,11K20 113 5,9 0,20
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 9Document confidentiel, ne pas diffuser
Base échange N et MO stable
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 10Document confidentiel, ne pas diffuser
La valorisation agronomique du digestat : éleveurs de volailles
fumier t/an
350,0
600,0
60,0
500,0
120,0
500,0
140,0
pertes dues à l'application de la réglementation
t/an N t/an NH4 t/an P2O5 t/an K20 t/an MO
-5,57 -2,07 -6,37 -5,89 -57
-12,01 -4,46 -13,73 -12,70 -123
0,00 0,00 0,00 0,00 0
-8,93 -3,32 -10,20 -9,44 -91
-2,68 -1,00 -3,07 -2,84 -27
-11,18 -4,15 -12,78 -11,82 -114
-3,13 -1,16 -3,58 -3,31 -32
t/an MB t/an MB
409 535
701 918
70 92
584 765
140 184
584 765
164 214
Fumier à exporter
249,2
537,0
0,0
399,2
120,0
500,0
140,0
liquide solide avant-après projet
t/an t/an t/an N t/an NH4 t/an P2O5 t/an K20 t/an MO
535,0 59,1 0,0 8,4 2,3 3,4 0,0
918,0 101,3 0,0 14,4 3,9 5,8 0,0
92,0 10,1 0,0 1,4 0,4 0,6 0,0
765,0 84,4 0,0 12,0 3,3 4,8 0,0
184,0 20,3 0,0 2,9 0,8 1,1 0,0
765,0 84,4 0,0 12,0 3,3 4,8 0,0
214,0 23,6 0,0 3,4 0,9 1,3 0,0
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 11Document confidentiel, ne pas diffuser
La valorisation agronomique du digestat : éleveurs Vaches allaitantes
fumier lisier
MB t/an MB t/an
650,0 0,0
600,0 600,0
100,0 0,0
1000,0 0,0
1000,0 0,0
1460,0 0,0
t/an MB t/an MB
433 64
413 101
67 10
666 99
666 99
973 144
Base N et MO
stable très
intéressante
pour les VA
retour liquide retour solide avant-après projet
t/an t/an t/an N t/an NH4 t/an P2O5 t/an K20 t/an MO
64,0 -217,0 0,0 3,0 -3,0 4,5 0,0
-499,0 -186,8 0,0 3,5 -2,9 4,2 0,0
10,0 -33,4 0,0 0,5 -0,5 0,7 0,0
99,0 -333,8 0,0 4,6 -4,7 6,9 0,0
99,0 -333,8 0,0 4,6 -4,7 6,9 0,0
144,0 -487,3 0,0 6,7 -6,8 10,0 0,0
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Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 13Document confidentiel, ne pas diffuser
La valorisation agronomique du digestat : éleveurs bovins et
atelier hors sol
fumier lisier
MB t/an MB t/an
VA taurillon canards 1000,0 1200,0
VL porcs 2000,0 1200,0
VL truies 1500,0 1000,0
t/an MB t/an MB
740 603
1056 546
798 572
retour liquide retour solide avant-après projet
t/an t/an t/an N t/an NH4 t/an P2O5 t/an K20 t/an MO
-597,0 -260,0 0,0 9,5 -4,4 6,1 0,0
-654,0 -943,7 0,0 11,8 -7,0 10,4 0,0
-428,0 -702,1 0,0 10,7 -5,1 7,6 0,0
Projet St Fulgent (Arrivé)
Juin 2011 www.idex-groupe.com 14Document confidentiel, ne pas diffuser
La valorisation agronomique du digestat : éleveurs volailles et
atelier hors sol
fumier lisier
MB t/an MB t/an
volailles lapins 1000,0 0,0
porcs volailles 120,0 11000,0
truies volailles lapins 64,0 1800,0
truies volailles lapins 150,0 2100,0
t/an MB t/an MB
1088 1320
264 3767
444 820
770 1178
retour liquide retour solide avant-après projet
t/an t/an t/an N t/an NH4 t/an P2O5 t/an K20 t/an MO
1320,0 87,7 0,0 21,0 4,7 8,4 0,0
-7233,0 144,2 0,0 44,6 3,9 -2,5 0,0
-980,0 380,3 0,0 11,6 -0,9 2,6 0,0
-922,0 620,4 0,0 19,7 1,3 2,4 0,0
