Émissions de méthane des unités de méthanisation : d’où elles viennent et quel est le niveau des pertes

L’unité de méthanisation est l’un des outils de réduction des émissions de méthane, mais elle peut elle-même en émettre si elle n’est pas étanche ou est mal exploitée. Parmi les principales sources figurent : les cuves de digestat (en particulier ouvertes), les soupapes de sécurité et de surpression des digesteurs et des réservoirs de gaz, les raccords et la robinetterie non étanches, le méthane imbrûlé dans les fumées des moteurs CHP, l’off-gas de l’épuration (upgrading) ainsi que les opérations de maintenance et d’urgence. Les campagnes de mesure menées en Europe indiquent une forte dispersion des pertes – de fractions de pour cent à une quinzaine de pour cent du méthane produit – une part importante des émissions provenant de quelques points qui, une fois détectés, peuvent être rapidement réparés.

Sources d’émissions

Ce que montrent les mesures

Des rapports et des études (notamment les travaux menés dans le cadre d’IEA Bioenergy Task 37 ainsi que des campagnes au Danemark, en Allemagne, en Suède et dans d’autres pays) confirment que :

• les pertes de méthane se répartissent de façon inégale : de nombreuses installations ont de faibles pertes, et un petit groupe – de très élevées ;
• les plus grandes émissions isolées proviennent des mises à l’air libre, des dommages aux membranes et des digestats ouverts ;
• pour les installations agricoles, les valeurs moyennes dans les publications se situent généralement dans la fourchette d’environ 1 % à quelques pour cent de la production de méthane, et l’écart entre installations est très grand ;
• les mesures à distance (par ex. par la méthode du tracer gas ou par analyse du panache) saisissent bien la fuite globale, et les mesures de contact – les sources ponctuelles.

Les chiffres exacts dépendent du pays, de la technologie et de la période de mesure, c’est pourquoi dans les analyses propres il faut utiliser les données de campagnes précises, et non des généralisations.

Exemple de calcul

Hypothèses : l’unité de méthanisation produit chaque année 2,2 millions de m³ de méthane. Des pertes totales de 3 % représentent 66 000 m³ de CH₄, soit environ 47 t. Avec un GWP₁₀₀ = 28, cela fait environ 1 325 t de CO₂e par an (avec un GWP₂₀ = 84 – environ 3 970 t de CO₂e). En termes d’énergie : 660 MWh par an (10 kWh/m³), et avec un prix supposé de 200 PLN/MWh – 132 000 PLN de recettes perdues. Si 70 % de ces pertes proviennent d’une soupape non étanche et d’une cuve ouverte, leur réparation abaisse les pertes à environ 0,9 % et économise environ 92 000 PLN par an. La rentabilité doit être évaluée au cas par cas, en comparant le coût de la couverture de la cuve et du remplacement de la soupape avec la valeur des pertes évitées.

Comment limiter

1. Couverture étanche des cuves de digestat et leur raccordement au système gazier.
2. Torchère de secours et stockage de gaz de grande capacité, afin d’éviter les mises à l’air libre.
3. Contrôles et LDAR : détection régulière des fuites au détecteur ou à la caméra optique et leur réparation.
4. Oxydation catalytique du méthane dans les fumées des CHP là où les valeurs sont élevées.
5. Postcombustion de l’off-gas de l’épuration (upgrading).
6. Procédures d’exploitation : démarrages, arrêts, remplacements de filtres, de manière à limiter les mises à l’air libre.
7. Formation du personnel et contrôle de la qualité des réparations.

Effet sur le bilan GES

La fuite de méthane entre dans le bilan des émissions du biométhane ou de l’énergie issue du biogaz et peut décider du respect du seuil de réduction de la directive RED. De faibles pertes (fractions de pour cent) ne modifient généralement pas l’évaluation, mais des pertes de quelques pour cent peuvent réduire sensiblement la réduction. C’est pourquoi les producteurs documentent de plus en plus souvent les pertes par des mesures.

Rôle de la conception et de la réception de l’installation

La plupart des problèmes de fuites peuvent être limités au stade de la conception : taille adéquate du stockage de gaz, torchère de capacité suffisante, soupapes avec possibilité d’évacuation vers la torchère plutôt que vers l’atmosphère, couvertures étanches et accès aux points de contrôle. Lors de la réception de l’installation, il est utile d’exiger des essais d’étanchéité et un examen à la caméra optique, et d’inscrire dans le contrat de maintenance des contrôles réguliers. Une mesure initiale des fuites après la mise en service constitue un point de référence pour les comparaisons ultérieures.

Pourquoi les mesures sont rentables

Les installations qui mesurent leurs pertes les réduisent généralement – savoir où le méthane s’échappe permet de fixer les priorités de réparation. De plus, une documentation fiable améliore la position dans la certification et dans les discussions avec la banque ou l’acheteur de gaz.

Conclusion

Les émissions de méthane des unités de méthanisation sont un problème technique qui peut être sensiblement réduit par de petits investissements et de bonnes pratiques. La meilleure stratégie est de combiner une construction étanche, des mesures systématiques et des réparations rapides.