Digestat : cuves fermées et potentiel méthanogène résiduel – comment limiter les émissions

Le digestat qui quitte le digesteur contient encore de la matière organique, susceptible de dégager du méthane pendant le stockage. La quantité de ce méthane est décrite par le potentiel méthanogène résiduel (RMP), déterminé en laboratoire comme le rapport entre le méthane produit à partir d’un échantillon de digestat dans des conditions contrôlées et le méthane produit dans l’ensemble du procédé. Dans les cuves ouvertes, le méthane s’échappe dans l’atmosphère et réduit ainsi les bénéfices climatiques de l’installation. Les solutions sont les cuves fermées avec récupération du gaz, ainsi qu’un temps de séjour plus long et un fonctionnement stable des digesteurs.

D’où vient le RMP

Les substrats se dégradent dans le digesteur à des vitesses différentes. Les fractions facilement assimilables (sucres, graisses) se transforment en biogaz en quelques jours, mais les fractions fibreuses (cellulose et hémicellulose dans les résidus végétaux, souvent protégées par la lignine, qui en conditions anaérobies ne se dégrade pratiquement pas) se dégradent lentement et une partie d’entre elles quitte le digesteur sans avoir réagi. De plus, un temps de séjour court, un brassage insuffisant, des perturbations du procédé (inhibition par l’ammoniac, acides volatils) et une basse température augmentent le RMP. Un digestat stocké en été à température ambiante de l’ordre de 20 °C et plus peut produire du méthane plus vite qu’en hiver.

Comment mesure-t-on le RMP

La norme est l’essai en discontinu : un échantillon de digestat est incubé à température constante (souvent 20 °C ou 37 °C) pendant plusieurs dizaines de jours, et le méthane produit est mesuré. Le résultat s’exprime en quantité de méthane par masse ou par volume de digestat, ou en pourcentage de la production totale de méthane de l’installation. Dans la littérature, les valeurs de RMP varient de fractions de pour cent à une dizaine de pour cent de la production, selon l’installation et les conditions ; un essai propre est donc préférable aux valeurs générales.

Cuve fermée

Une couverture étanche de la cuve de digestat (membrane étanche au gaz, toit) est reliée au système gazier, et le biogaz du stockage est dirigé vers l’installation. Dans la directive RED II, les valeurs par défaut pour les chaînes de biogaz distinguent le digestat ouvert et fermé, ce qui montre que la différence d’émission est significative. Une cuve fermée ne se contente pas de limiter les émissions : elle augmente aussi la production de biogaz – le gaz issu du RMP n’est pas perdu.

Exemple de calcul

Hypothèses : l’unité de méthanisation produit 2,2 millions de m³ de méthane par an, le RMP du digestat à 20 °C est de 4 % de la production (88 000 m³ de CH₄). Dans une cuve ouverte, en supposant que 60 % du RMP se dégagent pendant le stockage, la perte est de 52 800 m³ de CH₄ (m³ en conditions normales), soit env. 37,9 t (avec une masse volumique du méthane de 0,718 kg/m³). Avec un GWP₁₀₀ = 28, cela représente env. 1060 t de CO₂e par an et 528 MWh d’énergie (à 10 kWh/m³), soit env. 106 000 PLN à un prix de 200 PLN/MWh. Une couverture avec récupération du gaz capte l’essentiel de cette quantité ; le coût de la couverture (par ex. plusieurs centaines de milliers de PLN pour une cuve de taille moyenne – valeur indicative) peut être amorti en un délai de quelques années à une quinzaine d’années, et améliore en outre l’empreinte carbone du gaz.

Mesures d’exploitation

1. Allongement du temps de séjour dans les digesteurs ou ajout d’un second étage de méthanisation (post-digesteur) à la température du procédé.
2. Stabilité du procédé : éviter les surcharges en substrats, contrôler les acides volatils et l’ammoniac.
3. Brassage soigné et température : élimination des zones mortes.
4. Broyage des substrats fibreux afin d’augmenter le taux de dégradation.
5. Cuves fermées ou couvertes et système de récupération du gaz.
6. Épandage rapide du digestat au champ pendant la saison de végétation, afin de raccourcir la durée de stockage.
7. Essais périodiques du RMP et suivi des tendances.

Questions juridiques et environnementales

Les dispositions relatives au stockage du digestat portent sur la capacité des cuves (conformément à la période d’interdiction d’épandage des fertilisants), la protection des eaux et de l’air ainsi que les exigences en matière d’odeurs. Les obligations concrètes dépendent des autorisations et de la réglementation nationale, qu’il est judicieux de consulter auprès de l’autorité chargée de la protection de l’environnement.

Mesure du RMP pas à pas

Prélevez un échantillon représentatif de digestat à la sortie du digesteur (et non à la surface de la cuve), fermez-le dans un récipient étanche, transportez-le à basse température jusqu’au laboratoire et réalisez un essai en discontinu à une température déterminée. Répétez l’essai de façon saisonnière et après des modifications importantes de la recette de substrats. Consignez les résultats avec les données sur la charge des digesteurs (OLR), le temps de séjour et la température, afin de pouvoir corréler le RMP aux conditions du procédé et d’identifier les causes des dégradations.

Conclusion

Le digestat n’est pas seulement un déchet après la méthanisation, mais aussi une source potentielle de méthane. Une cuve fermée avec récupération du gaz augmente la production, améliore le bilan de GES et réduit le risque d’odeurs, et le coût de l’investissement est généralement justifié.