Bio2Watt à Bronkhorstspruit : une unité de méthanisation sur fumier de feedlot alimentant une usine BMW

L'unité de méthanisation Bio2Watt à Bronkhorstspruit, près de Pretoria, est décrite comme la première installation commerciale en Afrique du Sud transformant le fumier bovin en électricité à une échelle de plusieurs mégawatts. Le premier courant a été injecté le 10 octobre 2015 dans l'usine BMW de Rosslyn. Plusieurs années après sa mise en service, il s'agit d'une étude de cas utile : elle montre comment une petite installation indépendante de biogaz peut fonctionner dans un pays où le marché de l'énergie est géré depuis des décennies par un seul opérateur dominant.

Paramètres de l'installation

L'unité de méthanisation est située à côté d'un feedlot (parc d'engraissement) Beefcor près de Bronkhorstspruit, à l'est de Pretoria. Engineering News (2015) indiquait que la matière première clé est le fumier provenant de l'exploitation, où sont élevés environ 20 000 têtes de bétail et 12 000 moutons. L'installation se compose de deux lignes parallèles, chacune avec un digesteur primaire et secondaire, et le temps de séjour hydraulique (TSH) est de 35 jours ; le biogaz contient, selon le projet, 55–65 % de méthane. La puissance annoncée était de 4,4 MW (données avant la mise en service) et de 4,6 MW (juillet 2016). Le projet a été réalisé en formule « clé en main » par la société Bosch Projects, qui détient une licence exclusive pour la technologie danoise ComBigaS, et sa société sœur Bosch Munitech a obtenu un contrat d'exploitation de cinq ans. En juillet 2016, l'exploitation quotidienne était déjà assurée par Anaergia Africa.

Le fumier du feedlot constitue pour l'unité de méthanisation une matière première stable et prévisible en quantité, car les animaux restent au même endroit toute l'année. Il présente cependant un potentiel méthanogène relativement faible par tonne de masse fraîche, c'est pourquoi son complément par des déchets à plus haut rendement est un moyen typique de stabiliser la production. Les principes généraux de sélection d'un tel mélange sont décrits dans l'article Codigestion : planification du mélange de substrats d'une unité de méthanisation].

Modèle économique : électricité pour un client spécifique

L'élément le plus intéressant du projet est le contrat d'achat. L'énergie est livrée à un client industriel désigné, BMW Rosslyn, dans le cadre d'un contrat d'achat d'énergie renouvelable (PPA) de 10 ans ; la première livraison d'électricité a eu lieu le 10 octobre 2015. BMW a communiqué que l'énergie renouvelable issue de l'unité de méthanisation devait couvrir 25–30 % des besoins de l'usine. Selon Engineering News, BMW a accepté de payer une prime pour l'énergie propre en échange d'une trajectoire de prix prévisible, et le projet a obtenu de la ville de Tshwane une licence pour le transport d'énergie via le réseau municipal (« wheeling ») jusqu'à l'usine.

Le chemin pour en arriver là a été coûteux : Engineering News rapportait que les coûts juridiques se sont élevés à environ 8 millions de rands, contre 2 millions prévus, et que la documentation juridique comptait plus de 1 500 pages. Parmi les partenaires du projet figuraient notamment BMW, la ville de Tshwane, Beefcor, IDC et Norfund. C'est une leçon importante pour les investisseurs dans d'autres pays : la production de biogaz elle-même peut être plus simple que l'obtention des autorisations et des conditions de transport.

Ce qui en découle

1. Le fumier des grandes fermes constitue une base de matière première réelle, mais la rentabilité dépend de son complément par des substrats à plus haut rendement ainsi que de la solution de valorisation du digestat.
2. Un contrat direct avec un client industriel peut remplacer un système de soutien, si le client a ses propres objectifs climatiques.
3. La gestion opérationnelle est importante : le changement d'opérateur en 2016 montre que, durant les premières années de fonctionnement de l'installation, les compétences d'exploitation sont cruciales, et pas seulement la technologie elle-même.
4. Une échelle de 4–5 MW est proche de celle des plus grandes unités de méthanisation agricoles en Europe, ce qui permet un transfert d'expérience (y compris depuis la Pologne).

Pour les exploitants polonais utilisant du fumier, il est particulièrement intéressant de comparer le modèle de facturation : en Pologne, les revenus proviennent principalement des enchères OZE et du système de soutien, tandis qu'en Afrique du Sud, ils découlent d'un contrat bilatéral. Les deux modèles nécessitent cependant une fourniture stabilisée de substrat et une exploitation efficace.

Digestat et bouclage du cycle des nutriments

L'unité de méthanisation sur fumier produit un autre intrant, souvent sous-estimé : le digestat, qui contient de l'azote et du phosphore issus du fumier. Engineering News (2015) indiquait que les fractions solide et liquide du digestat devaient être vendues comme engrais. Dans les conditions d'un feedlot, où le fumier est produit en un seul endroit et les champs sont éloignés, la logistique du digestat représente un coût important. Une solution consiste à séparer le digestat en une fraction solide, moins coûteuse à transporter sur de longues distances, et une fraction liquide, utilisée plus près. Ces questions sont abordées dans l'article Séparation du digestat : technologies, fractions, bilan].

Risques de tels projets

• Dépendance vis-à-vis d'un seul fournisseur de substrat : le feedlot peut réduire son cheptel ou modifier sa technologie d'élevage.
• Dépendance vis-à-vis d'un seul client énergétique : un contrat de 10 ans sécurise les revenus, mais un changement des besoins de l'usine affecte l'économie du projet.
• Raccordement et transport : le transport de l'énergie vers le client via le réseau municipal nécessite l'accord de son opérateur, et une nouvelle ligne (ici 13 km jusqu'au poste de transformation Eskom) représente un coût supplémentaire.

Pourquoi il est utile de la connaître

L'installation décrite reste l'un des rares exemples bien documentés d'une unité de méthanisation commerciale sur déchets animaux en Afrique du Sud. Elle offre un point de référence pour évaluer les projets suivants : échelle, structure des contrats et exigences envers l'exploitant. Lors de comparaisons internationales, il convient cependant de garder à l'esprit les différences réglementaires concernant le digestat, les raccordements au réseau et les tarifs de l'énergie.