CO₂ biogénique des unités de biométhane : usages dans l’agroalimentaire, les serres et les e-carburants

L’épuration (upgrading) du biogaz sépare le dioxyde de carbone, qui représente 35–50 % du volume du biogaz. Une installation traitant 500 m³/h de biogaz à 45 % de CO₂ produit environ 225 m³/h de CO₂, soit environ 445 kg/h et environ 3 500 t par an (8 000 heures). Ce CO₂ biogénique peut être rejeté dans l’atmosphère, mais il peut aussi être purifié et vendu à l’industrie agroalimentaire, aux serres, ou utilisé dans des e-carburants. Les technologies de lavage aux amines et cryogéniques donnent la plus haute pureté du flux, tandis qu’avec les membranes et la PSA l’off-gas contient des traces de méthane et nécessite un traitement supplémentaire.

La qualité du flux dépend de la technologie

Usages et exigences

1. Boissons gazeuses, bière, aliments. Une haute pureté est exigée (généralement ≥ 99,9 %) ainsi qu’un contrôle des impuretés telles que le benzène, les hydrocarbures, les composés soufrés, l’ammoniac, les aldéhydes et autres selon les spécifications sectorielles (notamment les lignes directrices de l’association européenne des gaz industriels EIGA). Les producteurs doivent disposer d’un système HACCP et d’analyses de lots.
2. Emballage sous atmosphère modifiée et glace sèche. Exigences de qualité similaires à celles des boissons.
3. Serres. Le CO₂ est dosé afin d’augmenter les rendements (typiquement jusqu’à une concentration de l’ordre de 800–1 000 ppm pendant la journée). Les exigences de pureté sont moins strictes, mais les impuretés (éthylène, SO₂, NOₓ, H₂S) nuisent aux plantes. Aux Pays-Bas, un réseau de pipelines alimentant les serres en CO₂ issu de l’industrie fonctionne depuis longtemps.
4. Traitement de l’eau. Régulation du pH et décarbonatation.
5. Soudage et autres usages industriels.
6. E-carburants et chimie. Le CO₂ est une matière première pour la méthanation (e-méthane), le méthanol et d’autres produits.

Marché et prix

Le marché du CO₂ en Europe repose en grande partie sur des coproduits de la production d’ammoniac, de bioéthanol et d’autres procédés, c’est pourquoi son offre dépend de la production de ces secteurs. En août 2018, une pénurie de CO₂ est survenue sur le marché des boissons, et en 2022, lorsque les prix élevés du gaz ont contraint une partie des fabricants d’engrais à réduire leur production, des problèmes de disponibilité sont de nouveau apparus. Ces épisodes ont accru l’intérêt pour des sources alternatives, y compris le CO₂ biogénique des unités de biométhane. Les prix du CO₂ sont contractuels et dépendent de la qualité, de l’échelle et de la logistique ; pour un projet, il faut obtenir des offres des acheteurs.

Exemple économique (hypothèses illustratives)

Hypothèses : 3 500 t de CO₂ par an ; vente de CO₂ liquide à 250 PLN/t (hypothèse) ; coût de purification, de liquéfaction et de stockage 120 PLN/t ; transport 60 PLN/t. Marge nette : 250 − 120 − 60 = 70 PLN/t, soit 245 000 PLN par an. Si l’investissement dans la liquéfaction et la purification coûte 3,5 millions de PLN, le délai de retour simple est d’environ 14 ans – plus long que ce qui est acceptable dans de nombreux projets. Lorsque le prix de vente est de 400 PLN/t, la marge passe à 220 PLN/t (770 000 PLN), et le délai de retour tombe à 4,5 ans. L’exemple montre une forte sensibilité au prix, et c’est pourquoi les contrats avec l’acheteur sont essentiels.

Exigences juridiques et certification

Pour les usages alimentaires, des autorisations sanitaires et des systèmes de management de la qualité sont nécessaires. Pour les e-carburants, la comptabilisation du CO₂ biogénique comme source autorisée est régie par la réglementation sur les RFNBO et par le règlement délégué (UE) 2023/1184. Vérifiez si le CO₂ d’une installation donnée est admis comme matière première pour les carburants renouvelables et quelles sont les exigences documentaires.

Rôle dans le bilan GES

La vente de CO₂ ne réduit pas toujours les émissions, car après usage (par ex. dans les boissons), le CO₂ retourne dans l’atmosphère. L’importance climatique tient surtout au remplacement du CO₂ fossile (issu de la production d’engrais à partir de gaz) et à la fixation durable du carbone dans des produits ou à son stockage. Lors de la comptabilisation, il faut être prudent dans les déclarations.

Logistique du CO₂

Le CO₂ peut être transporté sous forme liquide dans des camions-citernes isobares (pression de l’ordre d’une quinzaine de bars, température d’environ −30 °C) ou sous forme gazeuse par pipeline, si l’acheteur est proche. À petite échelle, le stockage de CO₂ liquide est une cuve fixe avec un groupe frigorifique et un vaporisateur, et le coût du transport augmente avec la distance. Lors de la conception du bilan, prévoyez un tampon de stockage et une solution de repli en cas d’absence d’enlèvement, par ex. un rejet contrôlé dans l’atmosphère, afin de ne pas arrêter la production de biométhane.

Conclusion

Le CO₂ biogénique des unités de biométhane est un produit supplémentaire potentiel, mais sa rentabilité dépend de la technologie, de la qualité et des acheteurs. Avant d’investir dans la purification et la liquéfaction, confirmez les contrats d’enlèvement.