Défis et avantages du biogaz et du biométhane

Dans une revue récemment publiée dans la revue en libre accès énergiesles chercheurs ont discuté de la production et de l’utilisation du biogaz et du biométhane en Europe ainsi que des avantages, des avancées technologiques et des défis correspondants.

Étude: Production et utilisation de biogaz et de biométhane : développement technologique, avantages et défis en Europe. Crédit d’image : Visions-AD/Shutterstock.com

Contexte

L’objectif de l’Union européenne de parvenir à une économie circulaire durable et compétitive d’ici 2050 nécessite des ajustements fondamentaux du système énergétique. L’industrie du transport, qui se caractérise par d’importantes émissions, devrait connaître des changements substantiels. La plupart des États membres de l’UE ont choisi de mettre en œuvre une méthode de double comptage dans la production de biocarburants à partir de restes d’huile de cuisson ou de graisse animale afin de stimuler la production de biocarburants à base de déchets.

Dans la perspective des plans bas carbone, le maintien du marché du gaz passe par la décarbonation des gaz zéro carbone et du gaz naturel (méthane). La bioénergie basée sur la biomasse a reçu une attention considérable en ces temps de pénurie d’énergie. Dans les pays industrialisés, notamment en Amérique du Nord et en Europe, le passage au biométhane ou au gaz naturel renouvelable (GNR) se généralise.

Possibilités d'utilisation du biogaz.

Possibilités d’utilisation du biogaz. Crédit d’image : Wang, J et al., Énergies

À propos de l’étude

Dans cette étude, les auteurs ont examiné l’état actuel de la production de biogaz et de biométhane en Europe, ainsi que les technologies utilisées pour les produire. Les procédés d’épuration, de génération et de valorisation du biogaz, ainsi que leurs utilisations, ont été déterminés. Un examen complet du processus complet de production de biométhane et de biogaz, de la matière première au produit final, a été fourni. La composition du biogaz et les possibilités de substrat ont été discutées.

L’équipe s’est concentrée sur le processus de digestion anaérobie et les méthodes de prétraitement les plus couramment utilisés. Les procédures de mise à niveau traditionnelles ont été discutées, ainsi que certaines alternatives plus rentables, modernes et écologiques. Une évaluation de la littérature des études publiées au cours des cinq dernières années a été réalisée pour fournir des informations sur la consommation temporaire de biogaz et de biométhane, ainsi que sur d’autres flux.

Les chercheurs ont étudié le rôle du biogaz dans l’atteinte d’une Europe climatiquement neutre, qui déterminerait la place actuelle du biogaz dans le mix énergétique et tracerait ses perspectives d’avenir à la lumière des changements géopolitiques et des nouvelles stratégies. Les exigences légales de l’UE en matière d’utilisation du biogaz et de réduction des émissions ont également été examinées à cette fin. De plus, des analyses de la présence de biogaz en Europe, ainsi que des principaux pays producteurs et de la répartition des usines de biométhane installées à la fois par matière première et par processus de valorisation, ont été développées sur la base de données publiées par diverses organisations.

Les auteurs ont mené un examen approfondi de la technologie utilisée dans la production et l’utilisation du biogaz et ont déterminé la position énergétique actuelle et le potentiel futur du biogaz dans l’UE. La littérature académique comprenait des livres, des thèses, des articles évalués par des pairs, des résumés et des rapports techniques, et les données sur l’état des installations de biométhane provenaient en grande partie d’articles publiés par diverses associations et agences professionnelles. Afin d’analyser les évolutions en cours, les chiffres ont également été triés, analysés et rassemblés.

Rendement de biogaz à partir de différents substrats avec un rendement de biométhane supérieur à 200 mL/g VS (selon [30]).

Rendement de biogaz à partir de différents substrats avec un rendement de biométhane supérieur à 200 mL/g VS. Crédit d’image : Wang, J et al., Énergies

Observations

En 2009, la première usine de biogaz de Croatie, d’une puissance installée de 1 MW, a démarré ses activités. La Croatie disposait de 41 centrales électriques au biogaz d’une puissance installée totale de 45,9 MW. La majorité des centrales avaient une capacité installée de 1 MW. Le fumier avec 5 à 60% et l’ensilage de maïs ou d’herbe avec 25 à 35% ont été signalés comme les matières premières les plus courantes. Les déchets de fabrication d’aliments, le fumier de bétail et les boues d’épuration se sont avérés être des matières premières courantes. Les substrats de production de biogaz variaient considérablement selon la géographie et dépendaient fréquemment de la disponibilité de matières premières spécifiques dans une zone donnée.

Le biogaz produit par les techniques de digestion anaérobie (DA) représentait 84 % de la production totale de biogaz. Plus de 50 % du biogaz AD dans l’UE était produit en Allemagne, tandis que 43 % de la production de gaz de décharge était fortement représentée au Royaume-Uni. Le biogaz produit à partir des boues d’épuration représentait moins de 5 % de l’ensemble du biogaz produit dans l’UE.

En Europe, les installations de biométhane devaient produire 32 TWh d’ici 2020. Environ 28 % des usines européennes utilisaient un substrat agricole, tandis que la deuxième place concernait 25 % des matières premières des cultures énergétiques. Les installations de traitement des boues d’épuration représentaient 14 % de toutes les installations de traitement des boues d’épuration dans l’UE. La séparation membranaire s’est avérée être la technologie de valorisation la plus largement utilisée. Près de 80 % de la production de biométhane en Allemagne dépendait fortement des cultures énergétiques, et 71 % de la production de biométhane en France dépendait fortement de substrats tels que la paille, le fumier, les cultures de couverture/intercalaires et les résidus de culture.

En Europe, la production combinée de biogaz et de biométhane a dépassé 191 TWh en 2020. Le potentiel de biométhane en Europe a été estimé à 1350 TWh en raison de l’abondance de substrats biodégradables. Au cours de la dernière décennie, l’industrie du biogaz a connu une croissance de 90 %, l’Europe représentant plus de 70 % de la production mondiale de biogaz.

Environ les deux tiers du biogaz produit dans le monde ont été utilisés pour l’électricité et le chauffage, tandis qu’environ un tiers a été utilisé par le secteur résidentiel. Un petit pourcentage de biogaz a été converti en biométhane, pompé dans le réseau de gaz ou utilisé comme combustible.

Parts liées dans la production de biogaz (selon [135]).

Parts associées dans la production de biogaz. Crédit d’image : Wang, J et al., Énergies

conclusion

En conclusion, cette étude a élucidé que le biogaz et le biométhane présentent de nombreux avantages, notamment la réduction de la dépendance énergétique et la contribution à la production d’électricité de base. Le biogaz pourrait être utilisé pour remplacer les combustibles fossiles dans les secteurs de la production d’électricité, des transports et résidentiels.

Les auteurs ont mentionné que les divers avantages du biogaz sont rarement reconnus comme une valeur, ce qui se traduit par un produit final beaucoup plus cher que le gaz naturel fossile. Ils ont souligné que pour que cela change, la technologie de conversion du biogaz en biométhane doit être continuellement améliorée. Ils ont également suggéré un soutien gouvernemental et réglementaire fort pour la production de biométhane, ainsi qu’une clarification des règles du marché.

la source

Wang, J., Li, D., Lv, X., et autres Production et utilisation de biogaz et de biométhane : développement technologique, avantages et défis en Europe. Énergies 15(8) 2940 (2022). https://www.mdpi.com/1996-1073/15/8/2940

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