Catherine DARRIGAN, coordinatrice de l’équipe « projet biométhane » à la Communauté de Communes du Quercy Vert (CCQV), donne ici quelques informations sur le méthane et la méthanisation et des éléments de réponse sur la « dangerosité » du procédé.
Le méthane
sa formule chimique CH4 ; hydrocarbure composé de :
1 atome de carbone
4 atomes d’hydrogène
Le méthane est le composant principal du gaz naturel
C’est le principal composant du biogaz issu de la fermentation de matières organiques animales et végétales, en l’absence d’oxygène ; dénommé aussi « gaz de tourbe «

Nous utilisons de façon courante le méthane fossile ou gaz naturel dans les réseaux de gaz qui alimentent les villes ; ce gaz naturel circulant dans les conduites est fourni au client à l’état gazeux.

L’utilisation du méthane renouvelable obtenu après méthanisation, le biogaz, est opérationnelle depuis de nombreuses années en Asie, Amérique centrale, en Amérique du Nord et en Europe. On estime qu’il existe quelques millions d’installations dans le monde , tout secteur confondu et toute taille confondue .

Composition du biogaz

La composition du Biogaz varie en fonction de la nature des substrats méthanisés et des conditions opératoires ;
A titre indicatif : composition du biogaz agricole (source : étude INERIS (Institut National de l’EnviRonnement Industriel et des riSques)

Constituants Teneur en %
CH4 50 à 75
CO2 25 à45
H2S ‹ 1
N2 0 à 6
H2 ‹ 1
O2 ‹ 2
Composés organiques volatils Traces
H2O Saturé

Méthane et effet de serre:

Le méthane est un puissant gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique ; son impact est (environ) 21 à 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone selon les sources.
D’où l’intérêt de la méthanisation des effluents agricoles qui contribue ainsi à réduire drastiquement le biogaz des fumières et fosses à lisier s’échappant dans l’atmosphère.

Les propriétés du Méthane : identification des dangers

Aux conditions normales de température et de pression le méthane est un gaz :
– Plus léger que l’air
– incolore
– Inodore (odorisation artificielle dans le réseau Gaz naturel)

Le méthane est un combustible :
Il s’enflamme en présence d’oxygène et d’une source de chaleur
C’est un gaz explosif (comme le butane, le propane, l’hydrogène et bien d’autres gaz) ; le gaz méthane détonne dés lors que le mélange dans l’air ambiant atteint une concentration spécifique.
Pour le méthane ( gaz naturel ) le mélange se produit entre 5 et 15 % de gaz dans l’air ambiant
Le gaz butane : le mélange se produit entre 1,8 et 8,8 % de gaz dans l’air ambiant
Le propane : le mélange se produit entre 2,4 et 9,3 % de gaz dans l’air ambiant

En dessous des limites inférieures et au-dessus des limites supérieures indiquées il n’y a pas de risque d’explosion.
En milieu libre, non confiné il n’y a donc pas de risque d’explosion.

Le risque d’anoxie :
En milieu libre le méthane est plus léger que l’air ; il s’élève rapidement et se disperse sans créer de nappe gazeuse ni au sol ni dans l’atmosphère .Le méthane se dilue donc très rapidement dans l’air.
En milieu confiné : il peut agir à forte concentration par inhalation comme gaz asphyxiant par privation d’oxygène.

Le risque d’intoxication :
En milieu confiné et dans le cas d’une mauvaise combustion du gaz, en milieu appauvrit en oxygène il peut y avoir production de monoxyde de carbone.

Effets toxicologiques :
Pas d’effet toxicologique connu ; les expositions éventuelles sont rares du fait de la très forte volatilité du gaz dans l’air ;
Ne contient pas de monoxyde de carbone sauf en cas de mauvaise combustion.
Le méthane étant un gaz largement utilisé en milieu urbain et industriel depuis des décennies, les dangers liés à son utilisation sont parfaitement connus et maîtrisés

Unité de méthanisation

La méthanisation est un phénomène de décomposition naturelle des matières organiques biodégradables par une flore bactérienne en absence d’oxygène. La matière organique est transformée en un amendement de qualité ( le digestat ) , tout en produisant du « biogaz « mélange gazeux à forte teneur en méthane.
Les matières organiques issues de l’agriculture peuvent être des déjections d’élevage (fumier, lisier, purin, eaux vertes et blanches), des déchets de cultures (menues paille, issues de silo, …), de maraîchage, des ensilages de cultures ou de pâturages (herbes, luzerne, sorgho,…..)
Il s’agit donc d’un phénomène naturel que l’on rencontre dans les marais, tourbières, fosses à lisier et fumières, compost non aéré, etc.

Les unités de méthanisation agricoles sont composées de 4 ensembles :
Stockage et pré traitement des effluents
Le digesteur
Le stockage – traitement et installations d’utilisation du biogaz
Stockage et traitement de l’effluent après digestion (digestat)
Il existe de nombreuses technologies de méthanisation adaptées aux différentes typologies de substrats incorporés.
Dans le cas de méthanisation d’effluents agricoles et de matières végétales la technologie la plus couramment utilisée est l’infiniment mélangé.
La méthanisation a lieu dans un digesteur : cuve en forme de « camembert « étanche, fermée ,brassée et chauffée pour maintenir le mélange à une température de 37°c (mésophile) ou 55° C (thermophile)
La couverture du digesteur est constituée d’une bâche souple fixée hermétiquement qui se gonfle en fonction de la pression à l’intérieur du ciel du méthaniseur (quelques millibars : de 5 à 15 mbar)
Les substrats sont incorporés en continu dans le digesteur, et le digestat est extrait au même rythme de manière à maintenir un niveau constant dans le digesteur.
Le volume du digesteur est dimensionné pour un temps de séjour moyen variant de 20 à 60 jours en fonction de la nature des substrats.
Le digestat est ensuite stocké dans un post –digesteur afin d’optimiser la production de biogaz et de diminuer progressivement la température.
Le pos-digesteur est de conception identique au digesteur.

Le biogaz produit dans le digesteur et le post-digesteur est collecté et transporté par canalisation vers son unité de valorisation.
Le biogaz est préalablement refroidi et épuré pour éliminer l’eau et l’hydrogène sulfuré ( H2S )
Le biogaz est ensuite transformé :
– Soit en énergie thermique par combustion dans une chaudière
– Soit en énergie électrique et calorique : le biogaz est utilisé comme carburtant pour un module de cogénération composé d’un moteur et d’un alternateur.
La réglementation impose qu’il n’existe AUCUN rejet de biogaz dans l’atmosphère. C’est pourquoi il est toujours prévu une torchère de secours pour brûler le gaz non valorisé.

Le digestat :
Il est valorisé comme amendement organique de haute qualité dans le cadre d’un plan d’épandage.
En effet le process de méthanisation conserve les valeurs fertilisantes des matières organiques.
La totalité de l’azote, phosphore et potassium contenu dans le substrat fourni par l’agriculteur est conservé après digestion.
Le digestat est une matière vivante, étant donné le process biologique de méthanisation, disposant d’un fort pouvoir humique, ce qui est recherché par les agriculteurs pour maintenir la vie organique du sol.
L’implantation d’une unité de méthanisation permet également de mieux gérer les pertes d’éléments fertilisants lors des stockages en amont et en aval.
On estime qu’un fumier à l’air libre perd 20 à 30 % de sa teneur en azote par évaporation et lessivage, ce qui participe aux effets néfastes d’eutrophisation des cours d’eau.
De plus le digestat est désodorisé et hygiénisé par le process, ce qui réduit les mauvaises odeurs lors des épandages ainsi que la reprise des adventices et le développement des mouches.

La Prévention des 2 risques les plus « inquiétants » :

Risque d’explosion :
Les installations doivent être conçues pour prévenir ce risque et sont soumises aux normes ATEX sur un certain zonage à l’intérieur de l’enceinte de méthanisation (zonage de 1 à 10 m autour du digesteur) .
Le risque d’explosion est très local et maîtrisé dès lors que l’installation répond à ces normes ATEX ;
La faible pression de mise en œuvre du biogaz est de nature à limiter les conséquences d’une éventuelle explosion sur l’environnement

L’hydrogène sulfuré (H2S)
Risque de toxicité aigue dans les milieux confinés ou semis confinés ; l’hydrogène sulfuré a tendance à s’accumuler dans les parties basses (fosse de déchargement. etc. )
Ce risque peut être fortement limité dès la conception des ouvrages.
Il est également primordial que les intervenants dans les opérations de maintenance ou de travaux connaissent les règles de sécurité à respecter.
La sécurité va aussi découler des choix des intrants constitutifs du substrat et de la qualité de la traçabilité de ces intrants depuis le lieu d’origine jusqu’à la sortie sous forme de digestat ;
Le fumier , principal constituant du projet Quercy Vert ne présente aucun risque d’émanation de H2S .

Aucun accident n’est jamais totalement fortuit ; leur analyse met toujours en évidence des erreurs ou des négligences parfois minimes mais qui s’enchaînant les unes aux autres expliquent la survenance de l’accident .
Il est donc essentiel que ces installations soient conduites par des professionnels formés ; connaissant parfaitement, les règles de sécurité ; capables de procéder à l’analyse et l’évaluation des risques et de prendre en compte les incidents ou presque accidents révélant un disfonctionnement.
C’est certainement l’un des avantages d’un projet de méthanisation agricole collectif dont la conduite de l’unité sera confiée à un technicien, sur une méthanisation agricole individuelle conduite par un chef d’exploitation qui n’aura peut être pas toute la formation requise.

Pour ce qui concerne le projet de Quercy Vert l’unité de méthanisation est soumise à autorisation par la Réglementation ICPE (Installations Classées  pour la Protection de l’Environnement) et sera en conséquence contrôlée très régulièrement sur les aspects sécuritaires .

Catherine DARRIGAN