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Biométhane : un gaz renouvelable clé pour la transition énergétique

Biométhane : un gaz renouvelable clé pour la transition énergétique

Quand la consommation et la production énergétique sentent le gaz en matière de respect de l’environnement, il devient nécessaire de se tourner vers des alternatives renouvelables comme le biométhane, afin de décarboner le réseau énergétique.

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Biogaz
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Quand la consommation et la production énergétique sentent le gaz en matière de respect de l’environnement, il devient nécessaire de se tourner vers des alternatives renouvelables comme le biométhane, afin de décarboner le réseau énergétique.

La transition énergétique passe par la décarbonation des sources d’énergie, y compris le gaz naturel. Dans cette optique, une alternative durable, renouvelable et qui permet de valoriser les infrastructures existantes des énergies fossiles se développe : le biométhane. Produit à partir de l’épuration du biogaz issu de la méthanisation, un procédé de valorisation de matières organiques, le biométhane s’impose progressivement comme une solution verte et durable pour les logements, le transport et les entreprises. Qu’est-ce que le biométhane ? Et comment est-il produit ? Quels sont ses avantages en entreprise ? Big média s’est penché sur le sujet.

Qu’est-ce que le biométhane ?

Le biométhane est une alternative au gaz naturel. Il est 100 % renouvelable et permet de valoriser des déchets et matières organiques issus de l’industrie ou de l’agriculture, afin de produire une énergie bas-carbone à usages divers.

Le biométhane, un gaz renouvelable et bas-carbone

Le biométhane n’existe pas en tant que tel. Il est issu du processus d’épuration du biogaz et se substitue au gaz naturel afin de réduire l’usage d’une énergie fossile limitée ainsi que l’empreinte carbone de la production et consommation énergétique. 

Le biométhane s’inscrit dans les objectifs de développement durable et de transition énergétique de la France et peut être directement intégré dans les réseaux de gaz historiques, en remplacement du gaz naturel fossile.

Biométhane, biogaz et gaz naturel : quelles différences ?

Le gaz naturel est une énergie fossile produite à partir de matières organiques décomposées il y a des milliers d’années. Il est extrait de manière similaire au pétrole, par forage et extraction, et est utilisé depuis la révolution industrielle tant par les professionnels que les particuliers.

Le biogaz est, pour sa part, un gaz vert issu de la méthanisation (processus de dégradation de la matière organique animale et/ou végétale grâce à des micro-organismes). Il est principalement composé de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) et peut être valorisé en chaleur ou en électricité (grâce à la cogénération qui consiste à produire en même temps, au sein de la même installation de l'énergie thermique à combustion et de l'énergie mécanique, transformée ensuite en énergie électrique grâce à un alternateur), ou bien épuré pour en faire du biométhane. 

Le biométhane est le produit de l’épuration du biogaz. Il s’agit d’un gaz presque entièrement composé de méthane qui peut remplacer le gaz naturel dans toutes ses applications, son injection dans les réseaux restant soumise à l’obtention de propriétés similaires. 

Bon à savoir : Biométhane et pollution : le bilan carbone

L’étude intitulée “Évaluation des impacts GES de la production et de l’injection du biométhane dans le réseau de gaz naturel”, menée par Quantis et ENEA en 2017, analyse le bilan carbone du biométhane selon une méthode d’analyse de cycle de vie standardisée.

Les conclusions révèlent que le biométhane, une énergie renouvelable produite en France et injectée dans le réseau gazier, présente un contenu carbone moyen de seulement 23,4 g CO2eq/kWh PCI (pouvoir calorifique inférieur). Ce chiffre reflète l’impact climatique du biométhane, en tenant compte de :

  • l’émission de gaz à effet de serre générée tout au long de son cycle de vie ;
  • la réduction d’émissions de gaz à effet de serre résultant de la méthanisation dans le secteur agricole et de la gestion des biodéchets.

La production du biométhane

L’obtention du biométhane s’effectue par l’épuration du biogaz. Il existe plusieurs méthodes pour obtenir du biométhane, et chacune a ses forces et ses faiblesses. De nouvelles solutions de production sont également en cours de développement.

Comment est produit le biométhane ?

Le biométhane est issu de l’épuration du biogaz, qui provient pour sa part des digesteurs des unités de méthanisation. Le biogaz est composé de plusieurs gaz, présents en différentes teneurs : 60 à 70 % de méthane et 30 à 40 % de CO2. 

Les étapes de fabrication et d’injection du biométhane

méthane

Source : GRDF

Il existe plusieurs méthodes pour purifier le biogaz et obtenir du biométhane.

  • La gazéification hydrothermale : le CO2 présent dans le biogaz est dissous via un procédé de dégazage pour ne conserver que le méthane. Le reste est absorbé dans l’eau qui peut être réutilisée.
  • L’absorption dans un solvant : le solvant d’amine capture le CO2, ne laissant que le méthane.
  • L’inversion de pression : le biogaz est pressurisé dans une cuve contenant un média qui absorbe le CO2, lequel sera libéré ensuite via un cycle de décompression.
  • La séparation membranaire : utilisation d’une membrane qui filtre les molécules, dont le CO2, plusieurs étapes permettent d’assurer une qualité suffisante pour le biométhane et des rejets minimaux en méthane dans l’atmosphère.

Le CO2 qui est extrait pour produire le biométhane est relâché dans l’atmosphère pour réintégrer le cycle naturel du carbone, ou capté grâce à des technologies de carbon capture et transformé, par exemple, en carbone alimentaire. Comme pour le gaz naturel, le biométhane est odorisé avant d’être injecté dans le réseau de gaz par mesure de sécurité en cas de fuite. Un contrôle de qualité et une régulation de la pression sont réalisés avant l’injection dans le réseau.

3 générations de production du biométhane

Trois générations de production de biométhane coexistent, chacune avec ses propres caractéristiques et horizons de maturité.

  • Première génération : La méthanisation est le processus de concentration d’intrants fermentescibles dans un digesteur pour produire du digestat, utilisable comme engrais, et du biogaz. Ce biogaz peut être valorisé en chaleur et/ou électricité ou purifié en biométhane, similaire au gaz naturel. C’est la technologie éprouvée actuellement déployée industriellement en France.
  • Deuxième génération : Prévue pour maturer après 2030, elle se divise en deux méthodes. La pyrogazéification implique la pyrolyse de biomasse ligneuse, comme le bois, suivie d’une gazéification oxydante pour produire du biométhane après épuration et méthanation. La voie Power-To-Gas produit de l’hydrogène (H2) par électrolyse de l’eau avec de l’électricité renouvelable. Cet hydrogène peut être injecté dans le réseau en partie ou transformé en CH4 en le combinant avec du CO2.
  • Troisième génération : Encore à l’état prospectif, elle envisage la culture de microalgues pour alimenter les digesteurs, en utilisant le processus de méthanisation.

micro algues

Source : carbone4.com

Les producteurs de biométhane en France

En mai 2024, GRDF recense 678 sites d’injection de biométhane, soit l’équivalent de 3 millions de logements alimentés au gaz vert. Il existe plusieurs types de sites d’injection, selon les matières organiques qu’ils intègrent pour produire le biogaz puis le biométhane : 

  • sites agricoles autonomes ou territoriaux ;
  • sites industriels ;
  • sites de déchets ménagers/biodéchets ;
  • stations d’épuration (STEP) ;
  • installations de stockage des déchets non dangereux.

Installations d’injection de biométhane en France fin 2023

biométhane

Source : Panorama des gaz renouvelables en France, Syndicat des énergies renouvelables

À quoi sert le biométhane ?

Qu’il soit valorisé en électricité, carburant ou chauffage, le biométhane offre une alternative renouvelable au gaz naturel et permet de réduire les gaz à effet de serre liés à la consommation énergétique. Il s’inscrit dans une optique d’économie circulaire et participe, à travers ses différents usages, à la transition énergétique. 

Le biométhane comme carburant pour une mobilité durable

Rouler au biométhane, c’est possible ! Les véhicules peuvent déjà s’alimenter en GNV (gaz naturel véhicules) mais le biométhane, aussi appelé bioGNV pour cet usage, représente une solution plus verte et plus durable pour le secteur des transports

Le bioGNV émet 80 % de CO2 en moins qu’un véhicule Diesel, mais produit également une très faible quantité de particules fines car seule la molécule de méthane est brûlée dans le moteur. Il est particulièrement utilisé pour le transport utilitaire, logistique et les réseaux de transports en commun municipaux. C’est également une alternative plus économique sur le plan financier, car les  véhicules thermiques sont plus abordables à l’achat que les véhicules électriques. Le recours à des moteurs thermiques fonctionnant au gaz renouvelable produit localement est aussi un choix stratégique à échelle nationale. Il ne pose pas la question des batteries (fabrication, recyclage), ne demande pas de nouvelles infrastructures pour produire les moteurs, comme c’est le cas pour l’électrique, et n’implique pas de dépendance à d’autres ressources fossiles comme les terres rares.

D’après le panorama des gaz renouvelables en France, 2744 véhicules légers, 9883 véhicules utilitaires, 11000 poids lourds, 8646 bus et cars et 4704 bennes à ordures roulaient au bioGNV en 2023 sur le territoire français.

Se chauffer et s’éclairer grâce au biométhane

Comme son homologue d’origine fossile, le biométhane peut produire de la chaleur et de l’électricité et être valorisé pour les particuliers et les professionnels. 

Dans les chaudières, il sert de combustible et est converti en chaleur sous forme de vapeur ou d’eau chaude. Lorsqu’il est brûlé, son énergie permet d’alimenter un générateur et de produire de l’électricité. Le biométhane peut également être valorisé en cogénération, pour produire de la chaleur et de l’électricité de manière combinée. 

Diversifier et décarboner le mix énergétique grâce au biométhane

Le biométhane se fait une place progressive dans le mix énergétique français. Fin 2023, 1920 installations produisaient du biogaz en France dont 34% le valorisent en biométhane. Cette même année, l’augmentation de la production de biométhane a augmenté de 31% sur le territoire jusqu’à atteindre 9,1 TWh. 

Production cumulée de biométhane en 2023 en France

panorama gaz RV

Source : Panorama des gaz renouvelables en France, Syndicat des énergies renouvelables

Cette hausse de la capacité de production française s’inscrit dans une optique de transition énergétique et de contribution aux objectifs posés par la Loi de transition énergétique pour la croissance verte (2015), qui entend porter la consommation de gaz renouvelable à 10% d’ici 2030. 

Le biométhane contribue à la transition énergétique et à l’économie circulaire

Les entreprises de toutes les filières peuvent se fournir en biométhane pour réduire leur empreinte carbone et engager leur transition énergétique. 

Le biométhane est une énergie décarbonée qui contribue à la sobriété énergétique à l’échelle du territoire. Il émet 10 fois moins de gaz à effet de serre que le gaz naturel, avec une moyenne de 23,4 CO2eq/KWh. Son utilisation pour le chauffage, l’électricité ou le carburant permet de réduire l’empreinte carbone des ménages, de certaines entreprises et des transports routiers. L’utilisation et la valorisation du biométhane dans les réseaux de gaz naturel renforce également l’indépendance énergétique de la France, en complétant et remplaçant progressivement le gaz naturel.

Parce qu’il est issu de l’épuration du biogaz, et donc de la méthanisation, le biométhane participe à l’économie circulaire grâce à la valorisation des matières organiques issues des élevages, des cultures ou encore de l’industrie agroalimentaire.

Comment se fournir en biométhane ?

Pour les professionnels, le biométhane peut représenter un véritable atout énergétique, tant pour le coût de la consommation que le bilan carbone de l’entreprise. Pour se fournir en biométhane, les sociétés peuvent s’associer à des agriculteurs pour trouver toutes les valorisations possibles de l’énergie produite sur leurs unités de méthanisation. Par exemple, l’agence de voyages Prêt à Partir s’est associée à des agriculteurs locaux en Meurthe-et-Moselle pour investir dans un méthaniseur et décarboner ses flottes de transport de voyageurs.

L’accès au biométhane peut passer par un accord entre producteur et consommateur, qui déterminent entre eux les tarifs d’achat du biométhane et la durée de leur contrat dans le cadre des biomethane purchase agreements (BPA). En tant que consommateur (professionnel ou particulier) il est aussi possible de se tourner vers un contrat avec une garantie d’origine biométhane, tel que proposé par la plupart des fournisseurs d’énergies qui adosse chaque MWh vendus à une garantie d’origine (GO) permettant de mieux rémunérer les productions de gaz verts.

Le biométhane fait l’objet d’un tarif d’achat mis en place par l'État qui garantit une rémunération fixe au producteur pendant 15 ans pour chaque MWh de biométhane injecté dans le réseau. Ce tarif a fait l’objet d’une augmentation de 15 % en 2023. Pour les sites de plus de 25 GWh/an, des appels d’offres sont organisés par la Commission de régulation de l’énergie (CRE).

Quelles entreprises peuvent utiliser le biométhane ?

Le biométhane s’adresse à toutes les filières, mais s’avère particulièrement pertinent en usage direct ou en injection dans certains cas : 

  • les entreprises qui produisent beaucoup de déchets organiques (agroalimentaire) ;
  • les entreprises soumises à des quotas d’émissions carbone ;
  • les entreprises soumises à des obligations de valorisation des déchets (restauration collective, hôpitaux, établissements scolaires).

Une part importante du biométhane est produite par la filière agricole, qui reste indispensable et essentielle dans la filière car la méthanisation produit également des digestats en plus du biogaz. Ces digestats sont valorisés en engrais et amendements lors du retour au sol.

Depuis janvier 2024, la loi anti gaspillage (AGEC) impose à certaines entreprises de trier et valoriser leurs biodéchets, qu’elles peuvent choisir de valoriser par méthanisation et d’affecter à la production de biométhane. Cela concerne en particulier les entreprises de gestion et d’entretien des espaces verts, la grande distribution, la filière chimique, l’agroalimentaire, les cantines et restaurants.

Bon à savoir - Le dispositif des garanties d’origines (GO)

La garantie d’origine est un document électronique qui certifie au consommateur que la quantité de biométhane consommé correspond à une quantité réellement produite. Cette certification est émise pour chaque MWh de biométhane produit et injecté dans le réseau, et permet de prouver et d’établir un registre de la production et de la consommation de biométhane sur le territoire.

 

Sources : 

Biométhane - Chiffres clés des énergies renouvelables - édition 2023, Ministère de la transition énergétique

Tableau de bord : biométhane injecté dans les réseaux de gaz - quatrième trimestre 2023, Ministère de la transition écologique

La CRE accompagne l’essor du biométhane en France, Commission de régulation de l’énergie

Biogaz et biométhane : transformer nos déchets en énergie, IFP énergies nouvelles

Panorama des gaz renouvelables en 2023, Syndicat des énergies renouvelables

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