Blog de Jérémy Goldyn

Le bois, les huiles, les déchets d’ élevage et résidus des récoltes, les effluents industriels, les ordures ménagères, les boues des stations d’ épuration urbaines, constituent tous un type de biomasse, un déchet capable de fournir de l ‘énergie sous forme de chaleur ou d’ électricité. Nous verrons les nombreuses technologies capables de transformer tous ces éléments en énergies. La biomasse représente une alternative non négligeable pour évoluer dans les domaines de l’ énergie, de l’ écologie et de l’ environnement.

Bois              Citerne lisier            Effluents industriels            Boues d’ épuration

Le biogaz

Il s’ agit d’ un gaz obtenu par fermentation anaérobie, c’ est-à-dire sans oxygène. Cette technologie s’ applique aux activités humaines, agricoles et industrielles où les ordures ménagères, les déchets d’ élevage, les effluents agro-alimentaires, les boues des stations d’ épuration sont respectivement les sources de matières capables de fournir de l’ énergie.

La fermentation anaérobie

Coût installation et rendement

La fermentation des déchets a lieu dans des réacteurs qui sont des cuves recouvertes d’ un couvercle (dôme ou cloche) sous lequel s’ accumule le biogaz qu’ on soutire au fur et à mesure qu ‘il est produit.

On peut utiliser le biogaz comme :

· Source de chaleur :

C’ est l’ utilisation la plus simple et la moins cher car elle ne demande pas de traitements poussés ni de compressions importantes des gaz. La quantité de chaleur libérée dépend néanmoins de la qualité du biogaz, c’ est-à-dire de sa teneur en méthane. On peut utiliser ce biogaz comme chauffage de maison, comme gaz de cuisinière, etc. Son inconvénient est qu’ il est saisonnier car en été il est beaucoup moins utilisé étant donné qu’on ne doit pas vraiment chauffer.

· Source d’ électricité :

Ce type d’ installation demande un investissement plus important mais sa fonctionnalité est assurée toute l’ année. Le coût de l’ électricité obtenue est variable en fonction du pays et de la taille de l’ installation mais devient très compétitif pour les installations d’ une puissance supérieure à 1 MW. On peut élaborer une cogénération de chaleur et d’ électricité en utilisant la chaleur des gaz brûlés pour maintenir une certaine température au sein du réacteur.

· Carburant :

Les voitures peuvent fonctionner au méthane comprimé encore appelé gaz naturel pour véhicules (GNV). L’ inconvénient principal de ce système est que le gaz occupe un volume 5 fois plus élevé qu’ un carburant liquide, à quantité d’ énergie égale. Cela induit que son autonomie en tant que carburant est faible. En effet, avec un réservoir de 70 l, on ne peut parcourir que 170 km. Mais ce procédé reste très intéressant pour les transports en commun qui n’ effectue que de très courtes distances. De plus, les moteurs à essence peuvent facilement être convertis au biogaz. Ainsi, on peut réduire le coût du carburant et d’ autant plus que sa production est importante mais aussi diminuer l’ effet de la pollution. Ce système a déjà fait ses preuves dans de nombreux pays comme la France, la Suisse, l’ Allemagne, la Norvège, la Suède et surtout la Nouvelle-Zélande. En tant que secteur agronomique important, la Belgique pourrait développer cette technologie à l’ échelle du pays.

· Atout économique et écologique :

En diminuant la production d’ électricité par des méthodes polluantes comme le charbon ou le pétrole et en augmentant celle de la filière biogaz, on pourrait augmenter le coût de rachat de cette électricité et favoriser à la fois le développement durable et la protection de l’ environnement. On favoriserait aussi le développement économique et social en créant de l’ emploi dans le secteur de l’ énergie.

· Gaz naturel :

On peut réinjecter le biogaz dans le réseau de gaz naturel mais pour cela, il doit subir une épuration préalable pour s’ adapter aux normes du réseau de distribution. Ce système permet d’ éviter les fluctuations de productions ou de consommations.

Énergie de l’ incinération

Brûler les déchets permet de réduire leur volume mais aussi d’ obtenir de l’ énergie sous forme de chaleur et d’ électricité. En Europe, on suppose qu’ un habitant produit environ 1 kg d’ ordure ménagère par jour. Nos déchets sont essentiellement constitués de carton, papier (40 %), de déchets putrescibles (20-30 %), de 5-11 % de plastique, combustibles et de 6 à 13 % de verre et de 4 à 8 % de métaux, non combustibles. 70 % de nos déchets sont donc combustibles. L’ incinération des déchets permet de réduire leur volume de 90 % et leur poids de 70 %.

De nombreux pays ne pratiquent pas encore l’ incinération et laissent leurs déchets en décharge. Ce procédé est très peu recommandé et même interdit dans de nombreux pays car il existe une fermentation au sein des déchets produisant des gaz dangereux pour l’ environnement. L’ incinération permet de retenir de nombreux gaz toxiques et de produire de l’ énergie.

Technique d’ incinération (lien) :

Schéma du processus d’ incinération

En fonction de leur nature, les déchets dégagent une certaine quantité d’ énergie lorsqu’ ‘ils brûlent (pouvoir calorifique). Le tri permet d’ augmenter ou de diminuer l’ énergie récupérable selon la nature combustible des déchets. L’ énergie récupérable se situe dans les fumées de sortie du four qui peuvent chauffer de l’ eau à travers des échangeurs et on peut ainsi produire de la chaleur. On peut utiliser cette chaleur pour chauffer un bâtiment, l’ eau des sanitaires, etc.

Pour produire de l’ électricité, il faut de la vapeur sous pression qui est dirigée vers une turbine qui fait tourner une génératrice électrique. Avec 1 tonne d’ ordure ménagère, on peut produire 400 kWh toute l’ année. Cette énergie peut servir à l’ alimentation de l’ entreprise ou peut être revendue à un réseau électrique.

On peut aussi produire simultanément de la chaleur et de l’ électricité en utilisant le processus de cogénération : on récupère la chaleur de la vapeur qui sort de la turbine. Ainsi, on peut encore récupérer 130 kWh électriques et 650 kWh thermiques sans auto consommations. L’ énergie thermique n’ est pas vraiment valorisée durant l’ été mais elle est beaucoup plus productive et valorisante que l’ énergie électrique.

Les résidus des cultures agricoles comme le maïs, le blé, l’ orge et le riz peuvent servir à l’ alimentation du bétail, à la régénération des sols où à produire de l’ énergie. La paille à 0 % d’ humidité fournit la même quantité d’ énergie que le bois (17 MJ/kg) à l’ inconvénient qu’ elle prend un plus grand volume (4 à 8 fois plus à contenu énergétique égal), ce qui oblige un espace de stockage relativement important où une utilisation sur place. Il existe des centrales électriques à paille produisant du courant à un prix très compétitif ( 3 à 4 centimes d’ euros le kWh). En récupérant 1/4 des pailles et résidus de cultures mondiales, on pourrait produire 2 % de la consommation énergétique mondiale. Le reste des résidus doit rester sur place pour maintenir la structure du sol.

Les déchets des industries agro-alimentaires : (sucreries et huileries)

Le potentiel énergétique des déchets de canne à sucre est équivalent à celui des résidus de céréales. La bagasse est la tige de la canne à sucre lorsque le jus en a été extrait. Contenant environ 50 % d’ eau, son pouvoir calorifique n’ est que de 7 MJ/kg. Le développement des technologies des sucreries permet aujourd’hui de produire de grande quantité d’ énergie électrique. A tel point que les sucreries peuvent s’ autoalimenter en électricité et revendre le surplus à un des réseaux électriques.

Dans la production d’ huiles (coprah, arachide, palme) ce sont les enveloppes des fruits qui peuvent être brûlés fournissant une énergie de 15 MJ/kg. L’ énergie obtenue est supérieur au fonctionnement de l’ industrie, elle peut donc être revendue. De nombreux autres déchets industriels peuvent aussi être brûlés pour récupérer de l’ énergie comme le marc de café, les distilleries d’ alcool, etc.

Si on parvenait à valoriser plus de déchets, on pourrait économiser de grandes quantités de pétrole pour des domaines importants. Cependant, l’ incinération reste une alternative et non une solution. On pourrait produire beaucoup plus de matériaux biodégradables pour les emballages, les sachets, etc. Il ne faut pas oublier que l’ incinération laisse tout de même des déchets extrêmement toxiques sous forme de cendres solubles qui doivent être stabilisées et l’ ensemble doit être mis en décharge. Les mâchefers, sous produits non combustibles situés à la base du four peuvent être valorisés pour les travaux routiers. Il existe des incinérateurs spécifiques pour certains déchets comme les huiles de freins, les peintures, divers solvants, etc. où on peut récupérer une certaine quantité d’ énergie. Le plus intéressant de ces procédés réside dans les cimenteries. On brûle des déchets à base de pétrole et non seulement on recycle mais on arrive à produire de l’ énergie. Ce procédé permet d’ économiser de très grande quantité de pétrole (500 000 tonnes pour 27 cimenteries). Les déchets restants sont neutralisés et piégés par le ciment. Les normes concernant les incinérateurs de matériaux spéciaux sont extrêmement strictes.

En conclusion, il existe de nombreuses substances exploitées par l’ homme qui, amenées dans un processus technologique, peuvent fournir des grandes quantités d’ énergie (chaleur et électricité) et de nombreux sous produits intéressants (biogaz, fertilisants). Appliqués localement, on pourrait réduire notre consommation en pétrole et favoriser les systèmes d’ énergies propres, renouvelables et durables. Les technologies futures pourront améliorer ces systèmes afin d’ encore augmenter leur rentabilité et d’ intégrer les sociétés et le monde dans une filière respectueuse de l’ environnement.