PRG du méthane : horizon de 20 ou de 100 ans ? Comment chiffrer l’impact climatique du biogaz

Le PRG (Global Warming Potential, GWP) est un coefficient qui indique combien de fois un gaz donné réchauffe le climat plus fortement que la même masse de CO₂ sur un horizon temporel déterminé. Pour le méthane, selon le cinquième rapport du GIEC (AR5, 2013), le GWP₁₀₀ est d’environ 28 et le GWP₂₀ d’environ 84. La différence tient au fait que le méthane se décompose dans l’atmosphère en une dizaine d’années environ, alors que le CO₂ persiste des centaines d’années. Dans un calcul sur 100 ans, l’effet du méthane se « dilue » dans le temps, dans un calcul sur 20 ans, il est visible dans son intégralité.

Comment se forme le PRG

La valeur du PRG dépend de deux caractéristiques du gaz : sa capacité d’absorption du rayonnement (le forçage radiatif dit) et sa durée de vie dans l’atmosphère. Le méthane absorbe le rayonnement infrarouge bien plus fortement que le CO₂ par molécule, mais il disparaît plus vite : sa durée de vie est d’environ 12 ans (perturbation). En intégrant l’effet sur 20 ou 100 ans et en divisant par l’intégrale analogue pour le CO₂, on obtient les PRG correspondants.

L’AR5 donne des valeurs tant avec prise en compte des rétroactions climat–cycle du carbone (GWP₁₀₀ d’environ 34) que sans elles (environ 28). Dans la déclaration des émissions, on utilise généralement les valeurs sans rétroactions.

Quel horizon choisir

Le choix de l’horizon est une question d’objectif de l’analyse, et non de « vérité ». Pour les politiques visant à limiter le réchauffement dans les décennies à venir, des réductions rapides de méthane sont importantes ; pour la neutralité climatique à long terme, le CO₂ est déterminant. Les deux points de vue mènent à la même conclusion pratique dans le contexte du biogaz : il ne faut pas laisser se produire de fuites.

Conséquences pour les unités de méthanisation

Le biogaz se compose pour environ la moitié de méthane, donc chaque fuite de la cuve de digestion, du réservoir de stockage de biogaz, des soupapes de sécurité ou de l’installation d’épuration (upgrading) a une dimension climatique. Avec un GWP₁₀₀ = 28, 1 tonne de méthane perdue équivaut à 28 t de CO₂e, et avec un GWP₂₀ = 84 – jusqu’à 84 t de CO₂e.

Exemple de calcul

Hypothèses : l’unité de méthanisation produit 4 millions de m³ de biogaz par an (55 % de CH₄, soit 2,2 millions de m³ de méthane), la fuite est de 2 % du méthane, la densité du CH₄ de 0,717 kg/m³. Fuite : 44 000 m³ ≈ 31,5 t de CH₄. Selon un GWP₁₀₀ = 28 : 883 t de CO₂e par an. Selon un GWP₂₀ = 84 : 2 650 t de CO₂e par an. À titre de comparaison, brûler 31,5 t de méthane à la torchère le transformerait en environ 86 t de CO₂ (selon la réaction CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O ; 16 g de CH₄ → 44 g de CO₂), soit environ 10 fois moins à l’échelle du GWP₁₀₀ et 30 fois moins à l’échelle du GWP₂₀ qu’une fuite. Cela justifie l’exigence d’une torchère de secours et de l’étanchéité.

CO₂ biogénique et méthane

Le dioxyde de carbone libéré après la combustion du biogaz provient de la biomasse qui l’avait auparavant prélevé dans l’atmosphère, c’est pourquoi il est traité comme neutre dans les bilans simplifiés. Le méthane qui fuit dans l’atmosphère n’est pas neutre : il se transforme en CO₂ après une douzaine d’années (ce qui est également biogénique), mais avant que cela se produise, il réchauffe le climat. C’est pourquoi le bilan des émissions d’une unité de méthanisation se compose principalement de méthane et de N₂O, et non de CO₂.

Règles pratiques

• Dans les documents, indiquez toujours la version du PRG (par ex. AR4 ou AR5) et l’horizon temporel.
• Lorsque vous comparez des offres et des projets, utilisez les mêmes coefficients.
• Vérifiez si la méthodologie (par ex. RED) impose les valeurs de PRG, car il n’y a alors pas de liberté de choix.
• Lorsque vous présentez les résultats, envisagez de montrer les deux horizons lorsque vous traitez de l’effet des fuites.

Autres gaz dans le bilan d’une unité de méthanisation

Outre le méthane, le bilan d’une unité de méthanisation agricole comprend le protoxyde d’azote (N₂O) issu du digestat épandu sur les champs, dont le GWP₁₀₀ selon l’AR5 est d’environ 265. Pour le N₂O, l’horizon temporel a moins d’importance, car le gaz reste dans l’atmosphère plus de 100 ans. C’est pourquoi le bilan des émissions d’une unité de méthanisation doit être construit à partir des trois gaz : CO₂, CH₄ et N₂O, en indiquant à chaque fois le PRG retenu. Omettre l’un d’eux conduit à sous-estimer ou à surestimer le résultat, et les comparaisons avec d’autres technologies perdent leur sens.

Conclusion

Le PRG est un outil de comparaison, et non une constante physique. Les valeurs pour le méthane dépendent de l’horizon et de la version du rapport du GIEC, et pour les unités de méthanisation, la conclusion pratique est le soin apporté à l’étanchéité, aux mesures et à la limitation des pertes de méthane.