Etude afgnv biomethane carburant février 2009 version définitive

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etude du potentiel pour le biomethane carburant

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Etude afgnv biomethane carburant février 2009 version définitive

  1. 1. Février 2009 Etude Biogaz Etat des lieux et potentiel du biométhane carburant Etude réaliséesous légide du Groupe de travail Energie-Environnementde lAssociation Française du Gaz Naturel pour Véhicules par GDF Suez, lIFP et lADEME
  2. 2. Février 2009 Etude BiogazEtat des lieux et potentiel du biométhane carburant Etude réalisée sous légide du Groupe de travail Energie-Environnement de lAssociation Française du Gaz Naturel pour Véhicules par GDF Suez, lIFP et lADEME avec la participation financière de la Direction Générale de lEnergie et du Climat, de lADEME, dATEE - Club Biogaz et de lAFGNV Auteurs du rapport Guillaume BASTIDE Julien BERTHIAUD Frédérique BOUVART Gabriel PLASSAT Aude GRENINGER Daphné LORNE Olivier THEOBALD Olga OLIVETI-SELMI Anne PRIEUR Sandrine WENISCH GDF SUEZ1 IFP2 ADEME3(1) GDF SUEZ Direction de la Recherche et de l’Innovation 361 avenue du Président Wilson BP 33 93211 SAINT-DENIS LA PLAINE Cedex(2) IFP Département Economie 1&4 avenue de Bois-Préau 92852 RUEIL MALMAISON Cedex(3) ADEME 20 avenue du Grésillé BP 90406 49004 ANGERS
  3. 3. Remerciements LAFGNV adresse ses remerciements à GDF SUEZ, à lIFP, à la Direction Générale de lEnergie et du Climat, à lADEME et à lATEE-Club Biogaz qui ont contribué techniquement et financièrement à la réalisation de cette étude. LAssociation remercie vivement les membres du Groupe de Travail Energie Environnement : Son Président Philippe PINCHON Directeur Centre de Résultats Moteurs-Energie - IFP Les auteurs du rapport qui ont apporté toute leur expertise dans la conduite de cet important travail et qui ont rédigé le présent rapport : Guillaume BASTIDE - ADEME Julien BERTHIAUD - GDF SUEZ Frédérique BOUVART - IFP Aude GRENINGER - GDF SUEZ Daphné LORNE - IFP Olga OLIVETI-SELMI - GDF SUEZ Gabriel PLASSAT- ADEME Anne PRIEUR - IFP Olivier THEOBALD - ADEME Sandrine WENISCH - ADEME Et tous les autres membres du Groupe de travail qui ont permis de recueillir les nombreuses données nécessaires et denrichir cette étude : Jean-Paul COURTOIS - Renault Carole ETIENNE - GDF SUEZ Laurent GAGNEPAIN - ADEME Jean-Pierre HOLUIGUE - MEEDDAT / DGEC Michel HOSTEINS - REGAZ/Réseaux Gaz de Bordeaux Philippe JOUETTE - RATP Gina JUVIGNY - MEEDDAT Julien LACOSTE - PSA Peugeot-Citroën Félix LEFEVRE - CRMT Louis-Marie LE LEUCH - VEOLIA Environnement Cécile QUERLEU - VEOLIA Environnement Claude SERVAIS - ATEE Club Biogaz Richard TILAGONE - IFP Vincent TISSOT-FAVRE - AFGNV Jean-Claude VERCHIN - ATEE Club BiogazFévrier 2009 3
  4. 4. PréambuleLes objectifs de cette étude sont :• de réaliser un état des lieux des filières de production du biométhane,• didentifier et destimer le potentiel (en termes de ressources disponibles et des points de vue technico- économique et environnemental) du biométhane pour un usage carburant. Ce document a pour vocation dêtre diffusé dans le domaine public, dans un objectif de vulgarisation à destination des acteurs susceptibles dêtre intéressés par la filière gaz carburant.Cette étude a été réalisée en 2008 par GDF SUEZ, lIFP et lADEME, et a été financée par la Direction Générale delEnergie et du Climat (Ministère de l’Ecologie, de l’Energie, du Développement durable et de l’Aménagement duTerritoire), par lADEME, par lATEE Club Biogaz et par l’Association Française du Gaz Naturel pour Véhicules(AFGNV)Remarque : dans ce contexte, est désigné par le terme biométhane un biogaz épuré pour atteindre une qualité gaznaturel. Complémentarité GNV / biométhaneLes caractéristiques du biométhane carburant permettent son incorporation dans le GNV sans limites de volume etsans nécessité de modifications au niveau du moteur, contrairement aux biocarburants liquides, qui nécessitentgénéralement une motorisation adaptée à partir d’un certain seuil d’incorporation.Compte tenu de la complémentarité GNV / biométhane (apport d’une part renouvelable), le développement de lafilière biométhane carburant pourrait profiter des infrastructures développées pour le GNV et le gaz naturel.Février 2009 4
  5. 5. SommaireSynthèse .......................................................................................................................................................................7Synthesis ....................................................................................................................................................................151 État des lieux des filières................................................................................................................................23 1.1 Introduction..........................................................................................................................................23 1.1.1 Quels types de biomasse sont utilisables ? ..................................................................................23 1.1.2 Quels sont les procédés de conversion énergétique de la biomasse ?..........................................24 1.1.3 Quelles maturités pour ces procédés ? .........................................................................................27 1.1.4 Le biogaz et le gaz de synthèse ? .................................................................................................28 1.1.5 Contexte énergétique ...................................................................................................................28 1.2 Filières en développement en France : production de biogaz à partir de ressources fatales (biogaz issu de décharge, méthanisation de biodéchets, effluents industriels et agricoles) ...........30 1.2.1 Quels types de ressources pour quel biogaz ?..............................................................................30 1.2.2 Le principe du processus de « méthanisation » ...........................................................................30 1.2.3 La méthanisation par digesteur, une voie complémentaire pour le traitement des déchets ? ......30 1.2.4 Quels enjeux réglementaires et politiques (et quelle politique énergétique) ?.............................30 1.2.5 Les caractéristiques du biogaz .....................................................................................................30 1.2.6 Quelles valorisations pour ces gaz (chaleur, électricité, biométhane carburant) ? Quels traitements impliquent-elles ? ......................................................................................................31 1.2.7 L’épuration ..................................................................................................................................33 1.2.8 Quelles productions en France et en Europe ?.............................................................................33 1.3 Filières en débat : production de biogaz à partir de cultures énergétiques dédiées.......................36 1.4 Filières en perspective : gazéification de la biomasse .......................................................................36 1.5 Synthèse ................................................................................................................................................362 Potentiel des substituts au GNV issus de la biomasse .................................................................................37 2.1 Potentiel de production de biométhane carburant issu de ressources fatales ................................37 2.1.1 Potentiel actuel de production de biogaz à partir de ressources fatales .......................................38 2.1.2 Potentiel technico-économique de production de biométhane carburant ....................................51 2.1.3 Conclusions..................................................................................................................................53 2.2 Évaluation technico-économique ........................................................................................................54 2.2.1 La chaîne de production du biométhane carburant ......................................................................54 2.2.2 Procédés d’épuration....................................................................................................................56 2.2.3 Coût de production du biogaz ......................................................................................................60 2.2.4 Nouvelles technologies et avancées attendues.............................................................................67 2.3 Bilan environnemental.........................................................................................................................70 2.3.1 Introduction..................................................................................................................................70 2.3.2 Synthèse des résultats de létude ..................................................................................................70 2.3.3 Intérêts et limites des ACV..........................................................................................................81 2.3.4 Résultats.......................................................................................................................................84 2.3.5 Conclusion ...................................................................................................................................89 2.4 Biométhane issu de cultures énergétiques dédiées - Filières en débat.............................................90 2.5 GNV de substitution issu de gazéification de la biomasse - Filières en perspective .......................913 Conclusions .....................................................................................................................................................93Février 2009 5
  6. 6. Synthèse État des lieux et potentiel du biométhane carburant Étude ADEME, AFGNV, ATEE Club Biogaz, GDF Suez, IFP, MEEDDATCe document présente les filières de production du biométhane carburant et les ressources à mobiliser pour cesproductions. Le potentiel de chaque type de ressource et les coûts de production associés sont détaillés. Enfin,l’impact de ce biocarburant gazeux sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre est évalué..Le biogaz est un mélange composé essentiellement Ressources fatal es (déchets, Cul tures énergét iques Biomassede méthane (CH4) et de gaz carbonique (CO2) produit eff l uent s…) mét hanisabl es méthanisabl es l igneusepar fermentation anaérobie (en absence dair) dematières organiques. La fermentation anaérobie est M éthanisation Gazéificatio nun processus naturel à l’origine des phénomènescomme les feux follets. Digest at Biogaz Gaz de synt hèseLes matières organiques (ou biomasse) nécessairespour produire des biocarburants gazeux peuvent être Epuration M ét hanat io n - Epurat io nde deux types : • les ressources dites fatales, déchets solides ou Biomét hane effluents, quils soient forestiers, agricoles, carb urant domestiques ou industriels..., • les cultures énergétiques.1. Comment produire le biométhane carburant ? Le biométhane ayant une qualité similaire à celle du gaz naturel, l’incorporation de biométhane dans leLe biométhane est du biogaz qui a été épuré pourêtre similaire à du gaz naturel (pouvoir GNV1, quelle qu’en soit la proportion, peut êtrecalorifique, composition). Il peut être valorisé réalisée sans modification des véhicules fonctionnantcomme biocarburant gazeux ; on parle alors de au gaz naturel, ni des infrastructures de distributionbiométhane carburant. Il s’utilise exactement associées. Ces deux carburants sont tout à faitcomme le gaz naturel, nécessitant pour alimenter un complémentaires, dans la mesure où levéhicule d’être comprimé à 200 bar par une station biométhane apporte une part renouvelable aude compression. GNV, mais il ne pourra se développer que si la filière GNV est elle-même bien implantée.Plusieurs voies de production pour le biométhane Les investissements dédiés au GNV (technologie• A court terme, il s’agit d’utiliser des déchets moteur, accroissement du nombre de stations) ou effluents d’origine organique. Cette filière participent donc au développement progressif du est déjà bien développée dans de nombreux pays biométhane carburant. d’Europe. En France, la filière est en plein développement ces dernières années.• A moyen terme, la production de biométhane pourra être éventuellement réalisée à partir de cultures énergétiques (Sorgho Biomasse par exemple).• A plus long terme, la gazéification de la biomasse issue de ressources lignocellulosiques est également envisageable. 1 GNV : Gaz Naturel pour VéhiculesFévrier 2009 7
  7. 7. Développement d u parc de véhicules GNV Émergence de la gazéif icat io n de biomasse = biocarb urant Développement des gazeux de 2ième générat ion inf rast r uct ures de dist rib ut ion GNV (st at io ns) Développement de la Développement des Développement des mét hanisat io n cul t ures énergét iq ues cul t ures énergét iq ues des déchet s pour f il ière pour f il ière mét hanisat io n gazéif icat ion 2008 2020 Déchet s Déchet s Déchet s + + Cult ures énergét iques Cult ures énergét iques non l ig neuses non l ig neuses + M at ières lig neuses de Lille-Marquette où le biogaz issu de la digestionLe biométhane issu de ressources fatales : un anaérobie des boues urbaines a permis, aprèscarburant renouvelable attractif, en plein épuration, d’alimenter 4 bus.développement Le biométhane issu de cultures énergétiques : uneA l’échelle industrielle, deux types de production du filière en débatbiogaz peuvent être cités : Au-delà du potentiel biométhane associé au gisement • l’installation de stockage de déchets non que représentent les déchets, un potentiel important dangereux : le biogaz est issu de la dégradation pourrait être atteint à moyen terme grâce à spontanée de la fraction fermentescible des l’utilisation de surfaces agricoles pour la production déchets ménagers et assimilés enfouis. La de cultures dédiées méthanisables, sous réserve que production de biogaz peut durer, en mode de celles-ci ne soient pas en concurrence avec les filières gestion classique, environ 20 à 30 ans. alimentaires, ou d’autres filières énergétiques ou • la méthanisation en digesteur : le processus de matériaux. base de « méthanisation » a été mis en œuvre industriellement via la technologie de Il y a lieu de souligner que la méthanisation présente méthanisation ou de digestion anaérobie. Après un atout spécifique, le digestat, sous-produit avoir été débarrassée des composés indésirables, organique valorisable en amendement, qui peut être la matière organique est introduite dans un utilisé sur les terres agricoles mobilisées pour les réacteur, appelé digesteur, maintenu à des cultures énergétiques, en substitution aux engrais températures de l’ordre de 35°C ou 50-55°C chimiques. selon le procédé ; le temps de séjour peut La méthanisation de cultures énergétiques s’est avoisiner une vingtaine de jours. En plus du fortement développée en Allemagne, grâce à une biogaz, il est également produit un digestat qui fiscalité avantageuse ; toutefois, la plante peut être traité et composté pour aboutir à un majoritairement utilisée est le maïs dont le pouvoir produit organique valorisable. méthanogène est intéressant, mais dont la culturePar son caractère renouvelable, le biogaz contribue à pour un usage énergétique fait face à différentsla réduction des émissions de gaz à effet de serre. Il questionnements : besoins en irrigation, hausse despeut être transformé en chaleur, en électricité et/ou, à prix, etc. Il est donc essentiel d’identifier des plantescondition qu’il soit correctement épuré, en un qui permettront de produire du biométhane carburantbiocarburant gazeux. de façon encore plus durable (luzerne, sorgho...). A plus long terme, la production par gazéificationLe biométhane carburant est fortement développé enSuède et en Suisse. En France, cest une filière encore Le biocarburant gazeux peut aussi être produit àen émergence. A titre dexemple, le projet de Lille partir de biomasse ligno-cellulosique par uneMétropole traite 108 000 t de biodéchets avec pour première étape de gazéification, suivie d’une étape deobjectif de produire suffisamment de biométhane méthanation.pour alimenter une centaine de bus. Cette expérienceavait déjà fait ses preuves, pendant 10 ans, parl’opération de démonstration de la station d’épurationFévrier 2009 8
  8. 8. Ce processus permet de produire du Substitute biocarburant gazeux encore plus important que celuiNatural Gas (SNG). Aujourd’hui, la gazéification et constitué uniquement par les déchets.la méthanation sont technologiquement connues,mais elles doivent être adaptées à la biomasse ; la Elle devrait se positionner favorablement au sein destechnologie de production de SNG est encore au biocarburants de seconde génération grâce à desstade de démonstration. Cette filière, complémentaire rendements énergétiques élevés, supérieurs à 60%.de la production de biocarburants liquides de seconde Les tailles d’installation de production de biométhanegénération, se positionne sur une biomasse différente carburant par cette filière pourront être adaptées à unde celle utilisée pour la digestion anaérobie (plus approvisionnement local en biomasse et à uneligneuse et moins humide). A long terme, elle valorisation locale aisée de la chaleur co-produite.permettrait donc d’atteindre un potentiel de Biomasse Préparation Gaz de SNG Gazéification Traitement Méthanation ligneuse sèche Biomasse synthèse (biométhane) (déchets de procédés de transformation, eaux de2. Le potentiel de production de biométhane lavage etc.). carburant Une partie de ces déchets peut être recyclée (papiers,Les ressources fatales fermentescibles en mesure cartons notamment), une autre peut être utiliséedalimenter la production de biométhane peuvent être comme apport de matière organique aux solsissues de trois principaux secteurs : lagriculture agricoles (enfouissement des pailles, épandage) et(résidus de récolte, effluents délevage), les également permettre la production dénergiecollectivités (une part des ordures ménagères et (combustion de gaz de décharge, incinération,déchets verts, boues de STEP etc.), lindustrie méthanisation. Déchets organiques agricoles Déchets organiques urbains Déchets organiques industriels Résidus Effluents Déchets Effluents Déchets Effluents de récolte délevage solides urbains solides industriels Déchetterie Station dépuration Station urbaines dépuration sur sites Méthanisation industriels Stockage (décharges) Incinération Méthanisation Enfouissement Épandage Compostage valorisation organique Biogaz Électricité Ø BIOGAZ Alimentation torché + BIOGAZ animale Chaleur Épandage Épandage ÉpandageFévrier 2009 9
  9. 9. En fonction des valorisations existantes de chacun de pailles, gaz de décharge torché, déchetsdes déchets, peuvent être définis : incinérés sans production dénergie etc.), • un "potentiel hors valorisation matière" de• un "potentiel total" de biogaz produit à partir de biogaz (ou potentiel intermédiaire) excluant les la totalité du gisement de déchets déchets aujourdhui recyclés pour une fermentescibles produits, sans tenir compte des valorisation matière (industrie, amendement). Ce filières de valorisation actuelles, dernier potentiel fait lhypothèse dune volonté• un "potentiel hors valorisation" de biogaz (ou première de réduire la production de déchets, potentiel minimum) produit à partir des déchets puis de valoriser énergétiquement les déchets déjà valorisés en biométhane ainsi que des non recyclés. déchets non valorisés à lheure actuelle (surplus Différents potentiels de production annuelle de biogaz brut à léchelle de la France Potentiel hors Potentiel hors Potentiel total valorisation matière valorisation Mtep biogaz Mtep biogaz Mtep biogaz Solides 2,1 1,6 1,2 Déchets urbains Effluents 0,2 0,2 0,2 Total urbain 2,3 1,8 1,4 Solides 2,9 0,3 0,3 Déchets Effluents 0,4 0,3 0,3 industriels Total industriel 3,2 0,6 0,6 Déchets agricoles 10,7 ≤ 10,7 5,0 TOTAL 16,2 ≤13,1 7,0 Source : IFP daprès ADEME, Solagro, AND, SITATenant compte uniquement de la disponibilité des biométhane : lintégralité de ces ressources nest pasressources fatales, la production potentielle de forcément économiquement mobilisable, de mêmebiogaz séchelonne de 7 à 16 Mtep (millions de que linvestissement nécessaire pour atteindre unetonnes équivalent pétrole). Le secteur agricole qualité carburant du biogaz ne se justifie pas danssemble être de loin la première source de déchets tous les cas.organiques, suivi par le secteur industriel du point de Il y a lieu de noter que la répartition du gisementvue de la production de déchets, mais par les varie selon les secteurs. Le secteur agricole disposecollectivités du point de vue des déchets valorisables dune ressource très dispersée en milieu rural, tandisen énergie (une part importante des déchets que les secteurs industriel et urbain (OM) peuventorganiques industriels étant aujourdhui déjà valorisée disposer dimportants volumes concentrés de déchetsen alimentation animale, en compost ou recyclés). et de réseaux de transports facilités. CetteLe potentiel intermédiaire hors valorisation matière particularité pourrait potentiellement rendre lessélève à près de 2,44 Mtep pour les secteurs urbains secteurs industriel et urbain prédominants en termeset industriels, auxquelles peut sajouter un potentiel de ressources mobilisables techniquement etintermédiaire agricole correspondant à la quantité de économiquement.biogaz produit par les déchets réellementsubstituables par lépandage des digestats issus de la Pour évaluer un potentiel de production de biogaz àméthanisation. Dans lhypothèse où lépandage des lhorizon 2015-2020, une première estimation, baséedigestats permettrait de saffranchir intégralement de uniquement sur la prise en compte des parcs delépandage des effluents et de lenfouissement des méthaniseurs existants, des projets et despailles, ce potentiel intermédiaire agricole serait perspectives probables de développement par secteurproche du potentiel total. Le potentiel intermédiaire de la méthanisation aboutit à une capacité totale detous secteurs confondus avoisinerait alors les 1,4 Mtep de biogaz (cf. hypothèses du Tableau ci-13 Mtep. dessous).Ce potentiel doit être nuancé du fait de contraintes A ce potentiel vient sajouter une production entechniques et économiques susceptibles de décharge, calculée à partir dhypothèses sur le tauxrestreindre le développement de la production de moyen de récupération de biogaz de lensemble desFévrier 2009 10
  10. 10. décharges et sur le taux de valorisation énergétique soit un potentiel technico-économique final dedu biogaz récupéré. Cette production sélevant à 1,9 Mtep de biométhane carburant (ou bioGNV).0,87 Mtep (Source : Solagro, 2008) de biogaz àlhorizon 2020, la capacité totale de production de Cette taille seuil dépend du substrat utilisé et labiogaz représente donc 2,3 Mtep. rentabilité dune unité dépuration ne peut sévaluer quau cas par cas i.e. projet par projet. Néanmoins,Dans un second temps, la prise en compte dune taille pour ce calcul réalisé à léchelle macro économique,seuil minimum dinstallation de méthanisation les hypothèses considérées sont précisées dans lepermettant de rentabiliser lépuration du biogaz pour Tableau ci-dessous.un usage carburant réduit le potentiel de près de 15%, Source : IFP daprès ADEME, Solagro2, AND3Par ailleurs, il convient de préciser deux points : associée au faible niveau actuel de développement• les chiffres mentionnés correspondent à une des filières de production de biogaz en France. Les production "brute" de biogaz et non "utile", ne potentiels de production centrés sur la ressource sont tenant donc pas compte de lautoconsommation des potentiels de plus long terme ; correspondant à un des procédés, de lordre de 10% de la production développement massif de ces filières. "brute" dénergie.• les potentiels technico-économiques tiennent A titre comparatif, les biocarburants liquides de 1ère compte dun critère de rentabilité de la génération sont actuellement incorporés à hauteur de production de bioGNV, sans toutefois la 1,16 Mtep de biodiesel dans le gazole, de 0,03 Mtep comparer aux performances technico- déthanol et 0,66 Mtep dETBE dans lessence. Cela économiques des autres filières de valorisation correspond à un taux dincorporation global de possibles du biogaz brut (électricité et / ou 3,59 % PCI4 dans les carburants routiers consommés chaleur). en France en 2007. Le potentiel de production de bioGNV issu de ressources fatales à horizon 2020Des écarts importants existent entre les potentiels de avoisine donc la consommation actuelle annuelle deproduction de biogaz calculés à partir du gisement de biocarburants liquides sur une base énergétique.ressources fatales disponibles (7 à 16 Mtep) et lespotentiels technico-économiques évalués à partir des Le biométhane issu de ressources végétalesparcs existants, des projets connus et des politiques dédiées comme le bois ou les cultures énergétiques a,actuelles de développement (2,3 Mtep soit 14 à 33% comme lensemble des biocarburants de 2èmedes ressources fatales disponibles). Ceci est génération utilisant les ressources lignocellulosiques,naturellement lié à la différence des approches un potentiel de production nettement supérieur. Lesadoptées pour les calculs mais également à léchéance seuls surplus de bois actuellement non valorisés maisde temps de court-moyen terme (2015-2020) techniquement mobilisables (en excluant donc lesconsidérée pour les potentiels technico-économiques, zones de montagne et les besoins en minéraux du sol) sont en mesure de produire près de 1.3 Mtep de2 gazole de synthèse ou déthanol ou 1.8 Mtep de C.Couturier, janvier 2008, "Waste Landfilling in Europe: biométhane de synthèse. Si lon considère lintégralitéEnergy Recovery and Greenhouse Gas Mitigation"3 AND International, 2004, "La marché de la méthanisation en 4France" PCI : Pouvoir Calorifique InférieurFévrier 2009 11
  11. 11. du gisement de bois capitalisé mais non récolté en Si besoin, à ces traitements s’ajoute l’éliminationFrance, ces potentiels sélèvent respectivement à d’éléments traces problématiques, notamment les3 Mtep et 4,4 Mtep. Il convient de noter que ces métaux lourds (généralement par adsorption).valeurs supérieures correspondent à des potentiels deplus long terme car elles supposent de mobiliser un Coûts de productiongisement de biomasse pour lequel les conditionsdaccès sont plus difficiles (zones de pentes Le coût de production du biogaz épuré, odorisé,notamment). contrôlé et compté, produit à partir de cultures énergétiques et de lisier se situe respectivement entreDautres cultures énergétiques implantées sur terres 8 et 21 c€/kWh, et entre 5 et 15 c€/kWh, et décroîtagricoles marginales permettraient également de lorsque la puissance augmente. Dans le cas d’uneproduire dimportantes quantités de carburants mais il production à partir de déchets, le coût du biogazreste difficile dévaluer à lheure actuelle le niveau de épuré est inférieur à 7 c€/kWh, et son évolution endéveloppement de ces cultures à moyen terme et la fonction de la puissance est difficile à estimer.part attribuée aux différents types de biocarburants. En France, le prix à la pompe du GNV est de l’ordre3. Du biogaz au biométhane carburant de 0,89 €/L équivalent diesel, c’est-à-dire environ 8 c€/kWh. Il est difficile de définir une tailleLa chaîne de production du biométhane carburant se critique pour les installations de production dedivise en quatre grandes étapes : biogaz. En effet, le prix à la pompe comprend les• la production du biogaz brut, taxes éventuelles sur ce carburant, qui diffèrent selon• l’épuration de ce biogaz pour en faire du les pays. Il inclut également les frais relatifs aux biométhane, infrastructures pour acheminer le carburant du site de• le comptage, l’odorisation, et la vérification de production jusqu’au réservoir du client. la qualité du biométhane,• le stockage du biométhane carburant, sa Cependant, un projet de production de biométhane distribution et sa compression à 200 bar. carburant à partir de déchets devrait être a priori plus rentable qu’un projet utilisant des culturesDifférents procédés d’épuration énergétiques. Sans redevance pour le lisier, les projets de production de biométhane s’appuyant surL’épuration du biogaz sert à la fois à éliminer les cette ressource devraient également intégrer dautrescomposés indésirables et à augmenter le pouvoir déchets organiques pour rendre ces projets pluscalorifique du biogaz (notamment par l’élimination rentables. Seule une étude au cas par cas permettraitdu CO2, énergiquement inerte). Elle comporte de trancher sur la rentabilité d’un projet degénéralement au moins trois étapes : production de biométhane carburant.• la décarbonatation : le dioxyde de carbone représente le deuxième constituant principal du biogaz, après le méthane. Son élimination permet de réduire les risques de corrosion et d’augmenter le pouvoir calorifique du biogaz. Ce traitement peut être réalisé par adsorption, par lavage (eau ou autre solvant) ou par procédés membranaires ;• la désulfuration : l’H2S est toxique et, en présence d’eau, très corrosif même à faible teneur. Il peut être séparé notamment par lavage et/ou par adsorption sur charbon actif imprégné ;• la déshydratation : l’eau est le principal facteur de risques de corrosion. Pour atteindre des teneurs en eau aussi faibles que dans le GNV, il est possible d’utiliser les procédés suivants : une adsorption sur alumine activée, gel de silice ou tamis moléculaire, ou bien par lavage avec un solvant hydrophile (cette dernière option étant plutôt réservée à des débits de gaz très importants).Février 2009 12
  12. 12. Culture Le coût de production du Tendance « culture » Lisier biogaz épuré, odorisé, Tendance « lisier » Li i Lisier / déchets contrôlé et compté varie en fonction des substrats Coût du biogaz épuré odorisé Déchets utilisés et de la puissance Cultures de l’installation de production. (ce/kWh) Les plages tracés ne sont Lisier qu’une représentation visuelle d’évolution des coûts du biogaz épuré selon le substrat considéré. Elles ne représentent pas de Déchets frontières réelles.Nouvelles technologies et avancées attendues Cas du biométhane produit à partir de ressources fatalesLa recherche actuelle vise à rendre la filière Les études publiées sur le bilan environnemental debiométhane carburant plus performante : lutilisation du biométhane ex-déchets comme • en modifiant les procédés existants afin carburant en substitution aux carburants fossiles d’améliorer leurs performances mettent en avant les réductions démissions de gaz à environnementales (par exemple en diminuant effet de serre associées : les pertes de méthane de l’installation ou en • lors de lutilisation, puisque les émissions de contenant les éventuelles mauvaises odeurs CO2 issues des déchets d’origine biomasse sont pouvant se dégager pendant le processus de considérées comme neutres vis-à-vis de leffet production), de serre, comme pour tout type de biomasse, • en développant de nouveaux procédés • lors de sa production, la méthanisation de d’épuration et des procédés adaptés aux petites déchets organiques permet déviter les fuites de installations. CH4 qui auraient pu avoir lieu au cours du stockage de déchets ou du stockage d’effluentsLes caractéristiques du biométhane carburant d’élevage….permettent son incorporation dans le GNV sanslimite et sans nécessité de modifications des Le niveau de réduction de ces émissions de GESmoteurs. Pour cela, une filière GNV mûre et dépend naturellement des filières considérées, selonprésente sur le territoire favorisera fortement le le type de ressource convertie et les modalités dedéveloppement de la filière biométhane carburant, conversion (type de déchet, mode de traitement ducette dernière pouvant profiter des infrastructures digestat, type dinstallation...). Les gains sont dedéveloppées pour le gaz naturel. lordre de 80% pour une utilisation du biométhane carburant issu de méthanisation de déchets4. Une contribution à la limitation des émissions organiques municipaux en substitution à lessencede gaz à effet de serre dans le secteur des conventionnelle.transports Le digestat produit lors de la méthanisation deLe biogaz, issu de déchets ou de cultures déchets organiques ou de cultures énergétiques peuténergétiques (cultivées de façon durable), est une être valorisé comme amendement ou fertilisanténergie renouvelable : son utilisation permet donc de organique sur les sols en culture. Son utilisationréduire les consommations dénergie non présente certains avantages environnementaux,renouvelable et de diminuer la dépendance aux comme la limitation de l’apport dengrais chimiques,énergies fossiles. grâce notamment à la forte minéralisation de lazote du produit, et la conservation de la valeur amendante et fertilisante du déchet traité. Cependant, dansFévrier 2009 13
  13. 13. certains contextes locaux, lutilisation des digestatspeut ne pas être pertinente dun point de vueenvironnemental : risques de volatilisation de lazotelors de lépandage, faible contenu en carbone, etc.Cas du biométhane produit à partir de culturesénergétiquesLa mobilisation de cultures énergétiques pour laproduction de biométhane carburant constitue unevoie également intéressante : dans la mesure où il estpossible de méthaniser la plante entière, la quantitédénergie finale produite par hectare est élevée. Làencore, les performances de ces filières dépendentdu choix des espèces cultivées et des itinérairesculturaux (mode de culture, type de récolte, intrantsagricoles). La bibliographie rapporte toutefois desgains en termes démissions de GES relativementaux filières fossiles de lordre de 60%5.En France, le secteur des transports est responsablede 26% des émissions de gaz à effet de serre et de34% des émissions de CO2. Dans ce secteur, plus de93% des émissions de CO2 sont dues au transportroutier. L’introduction de biométhane carburantpourrait donc permettre des réductions significatives.5 Börjesson et Berglund, 2007, Environmental systems analysisof biogas systems - Part 2 : The environmental impact ofreplacing various reference systems, Biomass and Bioenergy 31,326-344.Février 2009 14
  14. 14. Synthesis State of the art and potential of biomethane vehicle fuel Joint study by ADEME, AFGNV, ATEE Club Biogaz, GDF Suez, IFP, MEEDDATThis document presents approaches to producing biomethane vehicle fuel and the resources involved. Thepotential of each type of resource and the production costs are described in this report. Lastly, the contribution ofthis gaseous biofuel to reducing greenhouse gas emissions is evaluated.Biogas is a mixture consisting basically of methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) produced by the anaerobicfermentation (in the absence of air) of organic matter. Anaerobic fermentation is a natural process that causes suchphenomena as will-o-the-wisps.Two kinds of organic matter (or biomass) can be used to produce gaseous biofuels:• solid wastes or effluents, from forests, from the residential sector or the industry; characterized by the fact that they are undesirable matters associated with desired productions by industrial, residential or agricultural process.• energy crops.1. How is biomethane vehicle fuel produced? Organic w ast es or ef f l uent s Non-w ood y energ y Woody energ y crops cropsBiomethane is biogas that has been purified to M et hanizat io n Gasif icat io nresemble natural gas (heating value, composition).It can be used as a gaseous biofuel, in which case it Digest at e Biogas Syngasis called biomethane vehicle fuel. It is used exactlylike natural gas, and to supply a vehicle must be M et hanatio n -compressed to 200 bar by a compression station. Upgrading UpgradingSeveral ways of producing biomethane: Biomet hane f or vehi cl es• In the short term, use is made of wastes or Since the quality of biomethane is similar to that of effluents of organic origin. This approach is natural gas, the incorporation of biomethane in already well developed in many European NGV6, in any proportions, is possible with no countries. In France, the approach has modification either of the vehicles running on undergone rapid development in the last few natural gas or of the associated distribution years. infrastructure. These two fuels are perfectly complementary, insofar as biomethane• In the medium term, it may be possible to constitutes a renewable input to NGV, but it will produce biomethane from energy crops. be able to grow only if the NGV approach itself is• In the longer term, the gasification of biomass well established. derived from lignocellulosic resources is also Investments in NGV (engine technology, larger foreseeable. number of stations) therefore contribute to the gradual development of biomethane vehicle fuel. 6 NGV: Natural Gas for VehiclesFévrier 2009 15
  15. 15. CNG fleets development Biomass gasif icat ion CNG distribut io n emergence inf rastruct ures development (statio ns) Waste anaerobic Energy crops Energy crops digestion development for development for development biomethane prod uctio n biomethane prod uctio n (by anaerobic digest ion) (by gasificatio n) 2008 2020 Waste Waste Waste + + Non-w oody energ y Non-w oody energ y crops crops + Woody energ y crops biomethane to supply about a hundred buses. TheBiomethane from organic wastes: a fast-growing, process had already been tried and tested, over a 10-attractive renewable fuel year period, by the demonstration operation of the Lille-Marquette purification station, where biogasOn the industrial scale, two types of biogas derived from the anaerobic digestion of urbanproduction can be mentioned: sludges served, after purification, to fuel 4 buses. • storage installations for non-hazardous wastes: biogas is produced by the spontaneous Biomethane derived from energy crops: a debated breakdown of the fermentable fraction of buried approach household and similar wastes. In the conventional management mode, the production In addition to the biomethane potential associated of biogas can last approximately 20 - 30 years. with fermentable wastes, a large potential could be • anaerobic digestion in a digester: this basic developed in the medium term by using farmland to process has been implemented on an industrial grow dedicated crops that could be converted to scale using digestion technology. After methane, provided that this does not compete with undesirable compounds have been removed, the the production of food, or with the production of organic matter is put into a reactor, or other types of energy or materials from the same "digester", kept at temperatures of the order of resource. 35°C or 50-55°C depending on the process; the It must be emphasized that anaerobic digestion has a residence time can be close to twenty days. In specific strength, the digestate, an organic by- addition to biogas, this also produces a digestate product that can be used to fertilize farmland that can be treated and composted to yield a dedicated to energy crops, replacing chemical useful organic product. fertilizers.Because it is renewable, biogas contributes to The anaerobic digestion of energy crops is highlyreducing greenhouse gas emissions. It can be developed in Germany, thanks to tax breaks;converted into heat, electricity, and/or, if correctly however, the crop most used is corn, which,purified, a gaseous biofuel. alongside its strong methane potential, has some drawbacks: irrigation needs, rising prices, etc. It isBiomethane vehicle fuel is highly developed in therefore essential to identify plants that will make itSweden and Switzerland. In France, it is still an possible to produce biomethane vehicle fuel moreemerging approach. As an example, the Lille sustainably (alfalfa, sorghum, etc.).Métropole project treats 108,000 metric tons ofbiowastes with a view to producing enoughFévrier 2009 16
  16. 16. In the longer term, production by gasification from that used for anaerobic digestion (more ligneous and less damp). In the long term, it wouldGaseous biofuel can also be produced from ligno- therefore make it possible to attain a gaseous biofuelcellulosic biomass by a first gasification step, potential even larger than that made up of organicfollowed by a methanation step. wastes alone.This process produces Substitute Natural Gas(SNG). Today, gasification and methanation are It can be expected to occupy a favorable positiontechnologically understood, but must be adapted to among second-generation biofuels thanks to high-biomass; the SNG production technology is still in energy yields, higher than 60%. The sizes ofthe demonstration stage. This approach, facilities producing biomethane vehicle fuel usingcomplementary to the production of second- this approach could be adapted to local supply ofgeneration liquid biofuels, uses a different biomass biomass and easy local use of the co-produced heat. Dry woody Biomass Syngas SNG Gasification Treatment Methanation biomass preparation (biomethane)2. Biomethane vehicle fuel production potentialThe fermentable wastes needed to supply the Some of these wastes can be recycled (paper andproduction of biomethane can come from three main cardboard in particular), while others can be used assectors: agriculture (harvest residues, breeding an input of organic matter to farmland (burial ofeffluents), municipalities (a share of household and straw, spreading), and also be used for energygreen wastes, sewage treatment sludges, etc.), and production (combustion of landfill gases,industry (transformation process wastes, scrubbing incineration, anaerobic digestion).waters, etc.). Farm organic wastes Municipal organic wastes Industrial organic wastes Crop Solid Sewage Solid Sewage Manures residues wastes sludge wastes sludge Waste Municipal reception treatment center plant Industrial treatment Digestion plant Landfill Incineration Digestion Animal Ploughing in Spreading Composting feed Organic recycling Burned Heat, biogas electricity Spreading Spreading Spreading BIOGAS BIOGASFévrier 2009 17
  17. 17. Based on the existing recovery processes for each of gas, wastes incinerated without energythe wastes, it is possible to define: production, etc.), • a "total potential" of biogas production from all • a biogas "potential without recovery of material" fermentable wastes produced, without taking (or intermediate potential), excluding wastes into account current recovery approaches, currently recycled for the recovery of materials • a biogas "potential without recovery" (or (industrial uses, fertilizer). This last potential minimum potential), produced from wastes assumes a determination first to reduce waste already recovered as biomethane plus wastes not production, then to recover energy from the currently recovered (surplus straw, flared landfill wastes not otherwise recycled. Various annual raw biogas production potentials in France Potential without Total potential Potential without recovery recovery of materials Mtoe biogas Mtoe biogas Mtoe biogas Solids 2,08 1,56 1,24 Urban wastes Effluents 0,21 0,21 0,18 Total urban 2,29 1,77 1,42 Solids 2,85 0,26 0,25 Industrial wastes Effluents 0,35 0,35 0,33 Total industrial 3,20 0,61 0,58 Agricultural wastes 10,7 ≤ 10.7 5,0 TOTAL 16,2 ≤13 7,0 Source : IFP calculation from ADEME, Solagro, AND, SITAConsidering the availability of the organic wastes necessarily usable from an economic standpoint, andalone, potential biogas production ranges from 7 the investment necessary to produce fuel-gradeto 16 Mtoe (millions of metric tons oil equivalent). biogas is not justified in all cases.The agricultural sector seems to be by far the leading It should be noted first of all that the distribution ofsource of organic wastes, followed by the industrial the resource varies depending on the sector. Thesector, from the standpoint of waste production, but agricultural sector has a very sparse resource in aby municipalities from the standpoint of wastes rural setting, while the industrial and urban sectorsrecoverable as energy (a large share of industrial can provide concentrated large volumes of wastesorganic wastes is already recovered for animal feed, and convenient transport networks. Thiscompost or recycled). consideration might make the industrial andThe intermediate potential without recovery of residential sectors predominant in terms of thematerial comes to nearly 2.4 Mtoe for the residential resources that could be used from a technical andand industrial sectors, to which can be added an economic standpoint.agricultural intermediate potential corresponding tothe quantity of biogas produced by the wastes that To evaluate a biogas production potential by 2015-could actually be substituted by the spreading of 2020, a first estimate, based on existing and planneddigestates coproduced by the anaerobic digestion. digesters alone and on probable developments ofAssuming that the spreading of the digestates would anaerobic digestion by sector, indicates a totaleliminate all need to spread effluents and plough in capacity of 1.4 Mtoe of biogas.straws, this agricultural intermediate potential would To this potential may be added a landfill production,be close to the total potential. The intermediate calculated based on assumptions concerning thepotential, all sectors combined, would then be close mean rate of biogas recovery of all landfills and onto 13 Mtoe. the rate of energy extraction from the recovered biogas. This production amounts to 0.87 Mtoe ofThis potential must be qualified due to technical and biogas by 2020 (Solagro, 2008). The total biogaseconomic obstacles likely to limit the development of production capacity is therefore 2.3 Mtoe.biomethane production: not all of these resources areFévrier 2009 18
  18. 18. In a second step, taking into account the minimum This threshold size depends on the substrate used anddigestion installation size for profitable purification the profitability of a purification unit may only beof the biogas for use as a vehicle fuel reduces the evaluated for specific projects. Nevertheless, macro-potential by nearly 15%, leaving a final technical economic assumptions may be used for a globaland economic potential of 1.9 Mtoe of biomethane evaluation, that are detailed in the following table.vehicle fuel (or bioNGV). Biogas fuel Sector Total capacity Comments production capacity Comments (Mtoe) 75% of agricultural biogas (344 ktoe) could be produced Target of the French Grenelle EnvironmentAgricultural 0.46 0.34 in collective facilities large enough to make the production Round Table for 2013 of BioNGV profitable.Urban 1.09 0.86 90% of landfills would be large enough to make BioNGV In an optimized system, 90% of the methane production profitable (> 50,000 population equivalent). of which landfill gas 0.87 collected in landfills in 2020 could be 0.78 However, limits on the CH4 content of landfill gases, converted into energy. which can vary significantly. 23 household waste methanizer projects are All household waste methanizers (63 ktoe) and 6% of of which announced (63 ktoe), while the equipment of urban sewage treatment plant methanizers (at least 12.7 0.22 0.08 methanizers urban sewage treatment plants could double, ktoe) would be large enough to make BioNGV production according to the ADEME (154 ktoe) profitable.Industrial 0.73 Existing and planned: 0.73 Mtoe 0.73 100% of the total industrial capacityTOTAL 2.28 1.93Source : IFP calculation from after ADEME, Solagro7, AND8In addition it should be noted that: As a comparison, first-generation liquid biofuels the mentioned potentials correspond to a "gross" currently comprise 1.16 Mtoe of biodiesel in diesel production of biogas and not to a "final" or "net" oil and 0.03 Mtoe of ethanol and 0.66 Mtoe of ETBE production; in other words, they dont include in gasoline. This amounts to a global level of 3.59% autoconsumption of biogas by production plants, by LHV9 in road fuels consumed in France in 2007. that represent around 10% of gross biogas The production potential of biogas fuel derived from production. organic wastes, by 2020, is therefore comparable to Evaluations of technico-economical potentials the current annual consumption of liquid biofuels on are based on a profitability criterion for BioNGV an energy basis. production, but dont take into account technico- economical performances of other possible Biomethane derived from dedicated plant valorizations of biogas (power and / or heat). resources such as wood and energy crops has, likeThere is an important gap between biogas production all 2d generation biofuels using lignocellulosicpotentials based on available waste resources (7 to resources, a much larger production potential.16 Mtoe) and technico-economical potentials based Surplus wood not currently recovered but technicallyon existing production units, known projects and usable (thus excluding mountainous area and mineralprobable growth linked to actual development requirements of soils) could by itself produce nearlymeasures (2.3 Mtoe, i.e. 14 to 33% of available 1.3 Mtoe of synthetic biodiesel or ethanol ororganic wastes). This is obviously linked to the 1.8 Mtoe of synthetic biomethane. Considering thevarious calculation methods but also to the time- whole capitalised amount of wood which is notframe associated to each potential: short or middle entirely collected in France, these potentials amountterm (2015-2020) for technico-economical potentials, to respectively 3 Mtoe and 4.4 Mtoe. It is importantdue to the low development level of those pathways to notice that these higher values correspond to quitein France today; longer term for potentials based on long term potentials since it implies to access tothe total available resource, corresponding to an biomass amounts which are more difficult to collectimportant development of biogas production (slope area notably). Other energy crops, on marginalpathways. farmland, could also produce large quantities of fuels, but it is still currently difficult to evaluate the development level of these crops and the shares allocated to the different types of biofuel.7 C.Couturier, January 2008, "Waste Landfilling in Europe:Energy Recovery and Greenhouse Gas Mitigation"8 AND International, 2004, "La marché de la méthanisationen France" 9 LHV: Lower Heating ValueFévrier 2009 19
  19. 19. 3. From biogas to biomethane vehicle fuel hydrophilic solvent (this last option tends to be reserved to very high gas flowrates).The biomethane vehicle fuel production chain isdivided into four main steps: If necessary, these treatments can be completed by• production of the raw biogas, the elimination of problematic trace elements, in• purification of this biogas to turn it into particular heavy metals (generally by adsorption). biomethane,• the metering, odorization, and checking of the Production costs biomethane quality,• storage of the biomethane vehicle fuel, its The production cost of purified, odorized, checked distribution, and its compression to 200 bar. and metered biogas, made from energy crops and from liquid manure, is between 8 and 21 €c/kWh,Various purification processes and between 5 and 15 €c/kWh, respectively, and decreases as the power increases. In the case ofBiogas purification is used both to eliminate production from wastes, the cost of the purifiedundesirable compounds and to increase the heating biogas is less than 7 €c/kWh; but it is difficult tovalue of the biogas (in particular by eliminating CO2, estimate cost variations according to power.which is inert in energy terms). It generallycomprises at least three steps: In France, the price of NGV at the pump is approximately €0.89 /L equivalent diesel, in other• decarbonation: carbon dioxide is the second words approximately 8 €c/kWh. It is difficult to largest component of biogas, after methane. Its define a critical size for biogas production facilities: elimination reduces the risk of corrosion and the price at the pump includes any taxes on this fuel, increases the heating value of the biogas. This which differ from country to country. It also includes treatment can be performed by adsorption, by the cost of infrastructure to convey the fuel from the scrubbing (water or another solvent), or through production site to the customers fuel tank. membrane processes;• desulfurization: H2S is toxic and, in the presence However, producing biomethane vehicle fuel from of water, highly corrosive, even at a low wastes is expected to be more profitable than from concentration. It can be separated in particular by energy crops. Without any fee for liquid manure, scrubbing and/or by adsorption on impregnated biomethane production projects relying on this activated carbon; resource should also include wastes to make these• dehydration: water is the leading corrosion risk projects more profitable. Only a case-by-case study factor. To reach water contents as low as in can determine the profitability of a biomethane NGV, it is possible to use the following vehicle fuel production project. processes: adsorption on activated alumina, silica gel or a molecular sieve, or scrubbing with a 25 Culture The cost of producing biogas that is purified, Tendance «cultures » Energy crops Energy crops trend Lisier Tendance «lisier» 20 Manure trend Manure Lisier / déchets odorized, checked, and Manure/waste me tered varies with the Coût biogaz épuré odorisé (c€/kWh) Déchets cultures Waste substrates used and the 15 Energy crops power of the production facility. lisiers The ranges plotted are 10 Manure only a visual representation of the 5 déchets major trends in the variation of the costs of purified biogas according Waste 0 to the substrate use d. They 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 are not the actual Puissance (kW) boundaries.Février 2009 20
  20. 20. Expected advances and new technologies The extent to which these greenhouse gas emissions are reduced naturally depends on the approach, theCurrent research is aimed at making the biomethane type of resource converted, and the conversionvehicle fuel approach more effective: process (type of waste, digestate treatment method, • by modifying the existing processes in order to type of facility, etc.). Savings are approximately 80% improve their environmental performance (for when biomethane vehicle fuel derived from the example by reducing methane losses from the anaerobic digestion of municipal organic wastes facility or by containing any bad odors that may replaces conventional gasoline. be given off during the production process), • by developing new purification processes and The digestate produced by the anaerobic digestion of processes suited to small facilities. organic wastes or energy crops can be used as an organic fertilizer on cropland. Its use has someBiomethane vehicle fuel characteristics allow its environmental benefits, such as limiting inputs ofincorporation in NGV in any proportions, with no chemical fertilizers, thanks in particular to the highneed to modify the engines. So a mature NGV sector, mineralization of the nitrogen in the product and thewith a large national foothold, would foster the preservation of the fertilizing value of the treateddevelopment of the biomethane vehicle fuel waste. However, in some local contexts, using theapproach, which could use the infrastructure set up digestates may not be environmentally friendly: riskfor conventional natural gas. of volatilization of the nitrogen during spreading, low carbon content, etc.4. A contribution to limiting greenhouse gas Case of biomethane produced from energy cropsemissions in the transport sector Using energy crops for the production of biomethane motor fuel is also an interesting approach: insofar asBiogas, derived from wastes or energy crops it is possible to convert the whole plant, the quantity(cultivated sustainably), is renewable energy: it can of net energy produced per hectare is high. Heretherefore contribute to reducing non-renewable again, the performance of the approaches depends onenergy consumption and reliance on fossil energy. what species are cultivated and how they are cultivated (cultivation and harvesting practices, typeCase of biomethane produced from organic wastes and amounts of agricultural inputs). However, thePublished studies of the environmental outcome of literature reports savings in terms of greenhouse gasusing biomethane from wastes as a fuel, replacing emissions of approximately 60% compared to fossilfossil fuels, highlight the reduction of greenhouse gas fuels10.emissions achieved accordingly: • at the use step (combustion of fuel), as CO2 In France, the transport sector accounts for 26% of emissions from biomass wastes (like those from greenhouse gas emissions and 34% of CO2 all kinds of biomass) are considered as neutral emissions. In this sector, more than 93% of CO2 with respect to the greenhouse effect, emissions are due to road transport. The introduction • at the production step, as the anaerobic digestion of biomethane vehicle fuel could therefore yield of organic wastes enables to eliminate CH4 significant reductions. leaks that tend to occur when wastes, animal breeding effluents, etc. are stored. 10 Börjesson and Berglund, 2007, Environmental systems analysis of biogas systems - Part 2: The environmental impact of replacing various reference systems, Biomass and Bioenergy 31, 326-344.Février 2009 21
  21. 21. 1 État des lieux des filièresCette première partie a pour objectif de dresser un état de lart des filières biométhane en France et en Europe. Ilsagit principalement de décrire :• les filières existantes en Europe et en développement en France (production de biogaz à partir de ressources fatales),• mais aussi les filières en développement (production de biogaz à partir de cultures énergétiques dédiées),• et les filières en perspective, à plus long terme (production de substitut au gaz naturel via la gazéification de la biomasse).1.1 IntroductionDans lintroduction sont présentées les différentes filières possibles et leurs niveaux de maturité respectifs. Lesdifférents usages possibles du biogaz sont également rappelés.1.1.1 Quels types de biomasse sont utilisables ?La biomasse utilisable pour produire des biocarburants liquides ou gazeux peut être de deux types : 1/ Des ressources dites fatales qui englobent tous les déchets d’origine forestière, agricole, domestique, industrielle : • résidus de cultures (paille, issus de silo…), • effluents agricoles (lisier, fumier…), • fraction fermentescible des ordures ménagères ou FFOM (déchets de cuisine notamment : épluchures de légumes…), • boues de STEP (stations d’épuration) urbaines, • boues de STEP industrielles, • déchets fermentescibles industriels (par exemple les graisses animales), • co-produits d’exploitation forestière (rémanents), • déchets de bois de 1ère et 2ème transformation (chutes, délignures, copeaux issus de scierie par exemple), • bois de rebut (palettes usagées, bois de déchetterie, etc.). 2/ Des cultures énergétiques qui permettent également de produire des biocarburants liquides : • cultures saccharifères (betterave sucrière ou canne à sucre, …), • cultures oléagineuses (colza, tournesol, soja, …), • cultures amylacées (blé, maïs, …), • cultures lignocellulosiques (taillis à courte rotation, miscanthus, switchgrass, Sorgho Biomasse…).Février 2009 23

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