Petite méthanisation en élevage : téléchargez la brochure !

Une opportunité pour réduire les émissions directes de Gaz à Effet de Serre en élevage…

Qu’est ce que la petit méthanisation ?
La petite méthanisation agricole ou « à la ferme » se caractérise par un porteur de projet unique, une puissance installée modérée liée à la volonté d’être relativement autonome en intrants, une installation simple dans sa conception, mais aussi dans les équipements employés et son mode de fonctionnement. Dans le domaine de l’élevage, le digesteur est ainsi principalement alimenté par les déjections animales, éventuellement complétées avec de la biomasse végétale issue de l’exploitation. La part d’intrants organiques provenant de l’extérieur reste marginale. En général, la puissance de ces installations n’excède pas 100 kW de puissance électrique installée (ou équivalent pour les autres modes de valorisation énergétique). Au-delà, le recours à des intrants extérieurs à l’exploitation peut devenir significatif, la frontière avec de la méthanisation « à la ferme » de plus grande taille étant perméable.

Etat des lieux et fonctionnement
Sur les 1 244 unités de méthanisation en fonctionnement en France fin 2021, 933 unités (75 %) sont de type agricole et 15 % d’entre elles peuvent être classées dans la catégorie « petite méthanisation agricole », d’une puissance électrique installée (ou équivalent) inférieure ou égale à 100 kW. L’énergie produite est soit revendue soit autoconsommée par l’exploitation selon les besoins de celle-ci et la nature de l’énergie produite. Pour les élevages ayant un potentiel de production de méthane peu élevé (gisement de déjections animales restreint et/ou très dilué), la chaudière sera le principal dispositif de conversion énergétique s’il y a un potentiel de valorisation locale de l’énergie thermique. Afin d’améliorer le potentiel énergétique des déjections animales mais aussi pour éviter les émissions directes de gaz à effet de serre (GES) en cours de stockage, l’évacuation fréquente des déjections vers l’unité de méthanisation peut être alors préconisée.

Au sein de la gamme des unités de petite méthanisation agricole, il existe encore différents niveaux d’intensification.
Les fosses de stockage peuvent être uniquement couverte d’une couverture de collecte du biogaz, sans chauffage des intrants, la méthanisation est alors dite passive. Lorsque la production de méthane est potentiellement significative, les déjections animales et éventuels autres intrants sont transférés dans un digesteur dédié et chauffé.
Le mode de fonctionnement des digesteurs est par ailleurs le plus généralement sous forme liquide continue (voir les fiches descriptives des procédés de la brochure) et dans une moindre mesure en voie sèche discontinue.
Outre des puissances installées modérées, l’autonomie en intrants aboutit également à une plus grande autonomie du plan d’épandage. La gestion du digestat ne nécessitera pas de traitement comme la séparation de phases, à fortiori la mise en oeuvre de process plus coûteux comme cela peut être le cas sur des installations de plus grande dimension.
L’utilisation des déjections animales comme intrant principal, la préservation de leur potentiel méthanogène par leur évacuation fréquente et une nécessaire valorisation locale de l’énergie, le plus souvent au niveau de l’élevage, montre le lien fort entre ce dernier et le modèle de méthanisation visé : cette brochure vise donc plus particulièrement la petite méthanisation en élevage.

Au sommaire
Après avoir exposé le contexte réglementaire et environnemental, cette brochure rapporte une synthèse du point de vue d’acteurs des productions animales sur les principaux leviers d’actions pour réduire les émissions de GES en élevage.
Sont ensuite présentées des fiches sur (1) quelques constructeurs, à titre principal ou non, de petite méthanisation en élevage et (2) les caractéristiques de potentiel méthanogène et de composition physico-chimique des déjections animales obtenues dans le cadre du projet ABILE2.
Avant de conclure, la brochure fait un bilan des méthodes alternatives de gestion des effluents d’élevage et propose des ordres de grandeurs de réduction des émissions directes de GES par catégorie d’animale.

Enjeux environnementaux
Face à la nécessité de réduction des émissions de GES, l’Union Européenne et la France se sont fixés un objectif de neutralité carbone à l’horizon 2050. A ce titre, un certain nombre de leviers d’action sont envisageables pour réduire les émissions de GES. La mise en oeuvre de nouveaux modes de gestion des effluents d’élevage, telle que la méthanisation, en font partie.
L’un des principaux modes de réduction des émissions directes de GES de la méthanisation est la combustion et la transformation du méthane en dioxyde de carbone. Le pouvoir de réchauffement global de chaque molécule carbonée émise est ainsi réduit de 27 fois.
Au-delà du contexte réglementaire, rappelé au début de ce document, différents acteurs (interprofessions, organisations professionnelles, R et D) ont été interrogés sur l’adaptation des productions animales à ces enjeux environnementaux. Si le mode de gestion des effluents d’élevage devra inévitablement évoluer, il n’est pas sans contrainte, notamment d’un point de vue économique. La méthanisation est à ce titre intéressante car elle permet d’épargner et/ou de vendre de l’énergie. La création d’un revenu complémentaire n’est toutefois pas nécessairement l’objectif prioritaire de la petite méthanisation en élevage, modèle de méthanisation ciblé dans cette brochure.
Les principaux constructeurs (à titre principal ou non) de petites unités de méthanisation en élevage ont fait l’objet de fiches descriptives.

Atouts de la petite méthanisation
Ce modèle de méthanisation, d’une puissance inférieure ou égale à 100 kW électrique installée (ou équivalent), dispose de caractéristiques qui lui sont propres par rapport à des unités de plus grande taille. Elle est particulièrement dépendante du site d’exploitation pour l’approvisionnement en effluents. Afin de réduire au maximum les émissions de GES mais aussi préserver leur potentiel méthanogène, ces effluents devront être méthanisés le plus rapidement possible. Les méthodes d’évacuation fréquente des déjections sont envisageables pour certaines catégories d’animaux. Un chapitre décrit à ce titre les leviers d’action et le niveau de réduction des émissions de GES envisageables.
Afin de disposer d’un ordre de grandeur de coût et compte tenu de la grande diversité des situations, il a été élaboré un calculateur du coût à la tonne de CO2 épargné selon les différentes configurations retenues. Cette brochure en rapporte quelques résultats et les limites d’un tel outil.
La petite méthanisation en élevage est également très liée au site d’exploitation par la nécessaire valorisation locale de l’énergie produite, le plus souvent thermique car issue d’une chaudière ou d’un co-générateur ; mais aussi par la connaissance du potentiel méthanogène des déjections animales.

Dans le cadre du projet ABILE2, 160 déjections animales (porc, bovin et volaille), se caractérisant par une diversité de pratiques d’élevage, ont fait l’objet d’une analyse de leur composition physico-chimique et de leur potentiel méthanogène. Les résultats, publiés par ailleurs, ont fait l’objet de fiches de synthèse dans cette brochure (lien vers les compositions et potentiels méthanogène des déjections animale)

La petite méthanisation en élevage peut être également envisagée comme une opportunité pour réaliser une mise aux normes des capacités de stockage qui s’autofinancent grâce à la valorisation énergétique des effluents, et/ou élaborer de nouvelles stratégies d’organisation de l’exploitation ou encore se diversifier avec le développement d’un nouvel atelier.
Ces petites unités bénéficient d’une bonne acceptabilité sociétale car elles sont intégrées à l’exploitation : de petites tailles et avec un fonctionnement autonome en intrants, elles ne nécessitent pas de transports de matières. De plus, les exploitations équipées de méthaniseurs portent l’image d’exploitation à énergies positives en produisant plus d’énergie qu’elles n’en consomment, réduisant ainsi leur impact environnemental.

Ces petites unités de méthanisation sont des solutions économiquement pertinentes si elles restent simples et fiables techniquement. La grande diversité de coûts d’investissement s’explique en partie par des qualités de matériaux et d’équipements contrastées. Lors de la réflexion d’un projet, il est également important de prendre en compte les investissements liés à la préparation des intrants en amont du digesteur. L’incorporation de matières solides aura comme conséquence d’augmenter les équipements de préparation des intrants (ajout d’une trémie d’incorporation par exemple) et ainsi d’engendrer des surcoûts par rapport à une installation alimentée uniquement avec des intrants liquides pompables. Ce modèle de méthanisation de petite taille dispose de moins de retours d’expérience que la méthanisation à la ferme de 100 à 300 kWé. Néanmoins, son potentiel de développement en élevage semble élevé au regard des enjeux énergétiques et environnementaux en particulier de changement climatique.

Cette brochure a été corédigée par l’IFIP (Pascal Levasseur), l’Itavi (Vincent Blazy) et l’Idele (François Gervais) dans le cadre du projet ABILE 2 qui a bénéficié du soutien financier du CASDAR (Compte d’Affectation Spéciale de Développement Agricole et Rural du Ministère de l’Agriculture et de la Souveraineté Alimentaire..