Comment produire du biogaz et du biochar par la pyrolyse de végétaux

October 4, 2022
Carbon neutrality

Le procédé de pyrolyse végétale pour produire du biochar et du biogaz

Les étapes de la pyrolyse végétale

Le procédé de pyrolyse végétale est un mécanisme finalement assez simple, mais extrêmement efficace pour produire plein de bonnes choses à partir de matières organiques avec des déchets végétaux à l'usage initial faible.

Les étapes sont les suivantes :

  • Récolter des déchets de biomasse organique
  • Faire sécher les matières organiques
  • Les broyer
  • Réaliser une pyrolyse, c'est-à-dire une combustion sans oxygène

Les co-produits de la pyrolyse végétale : de l'énergie et de la capture carbone

Les bénéfices de l'exploitation de ces énergies renouvelables sont multiples. À la clé : une réduction de nos émissions de gaz à effet de serre. De nombreux produits très utiles peuvent être séparés de ce procédé :

  • Biochar : carbone solide stabilisé pouvant stocker du carbone sur des centaines d'années
  • Biogaz : énergie remplaçant le gaz naturel, mais avec un impact carbone incommensurablement plus faible
  • Bio-huiles : produits de substitution bas carbone utilisables dans de nombreux usages industriels
  • Chaleurs et électricités utilisables sur place ou raccordables à un réseau

Le biogaz, une énergie très peu carbonée et utile contre le changement climatique

Le biogaz, une énergie bas carbone par essence

La filière biogaz contribue pleinement aux objectifs de la transition énergétique pour la croissance verte, à savoir le développement des énergies renouvelables, la réduction des émissions de gaz à effet de serre et le développement d'une économie circulaire avec la valorisation des digestats issus de la méthanisation dans l'agriculture.

La base du biogaz est la valorisation des déchets organiques, et son utilisation présente donc plusieurs immenses avantages :

  • Le gaz utilisé est extrait d'un cycle court du carbone, qui aurait été émis de toute façon, donc sa valorisation n'émet pas plus de GES que lors du scénario actuel.
  • Il remplace une source d'énergie polluante, le plus souvent le gaz naturel, par une production locale et à effet équivalent.
  • Enfin, le fait de brûler le méthane contenu dans le biogaz le transforme en CO2 (un gaz à effet de serre 25 fois moins puissant) et réduit donc l'effet de serre !

Le biogaz, une énergie polyvalente excellente pour la substitution aux énergies fossiles

Le biogaz, moyen propre de produire de l'énergie, peut remplacer plusieurs usages :

  • Remplacer du gaz naturel, très utile dans de nombreux usages industriels et pour chauffer les bâtiments
  • Remplacer les carburants de mobilité, en le transformant en bio-GNL
  • Produire de l'électricité dans les pics de production, les centrales électriques à gaz étant le moyen le plus efficace de répondre à une hausse rapide de la demande

Comme le montre le graphe ci-dessous, quel que soit l'usage, le biogaz reste une énergie peu carbonée par rapport aux autres :

Le biogaz est l'énergie bas carbone et polyvalente par excellence.

Objectif du biogaz

La consommation mondiale de biogaz, gaz naturel, (souvent sous forme de biométhane) aurait progressé en moyenne de 3,5 % par an de 1965 à 2000, pendant que la demande globale en énergie primaire n'augmentait en moyenne « que » de 2,4 % par an. C'est une énergie qu'il faut maximiser tant elle est efficace. La SNBC fixe donc entre 30% et 65% la consommation de gaz par du biogaz en 2050, vs moins de 1% aujourd'hui, faute d'installation de grande échelle (le prix du gaz naturel étant toujours "relativement" peu cher, même si les événements récents poussent les choses à changer).

Les seules contraintes du biogaz résident bien évidemment dans la quantité de déchets agricoles et de biomasse disponibles.

Biochar et charbon de bois, quelles différences ?

Le biochar : un excellent moyen de séquestrer du carbone

Le biochar, ce nouvel or noir pour le climat, se positionne aujourd'hui comme une solution viable pour remplacer le charbon de bois. Le terme ‘biochar' est l'abréviation de ‘bio-charcoal'. du préfixe « bio » qui veut dire origine biologique et du mot anglais « charcoal » qui signifie charbon de bois. Ce charbon vert évite non seulement les émissions liées à la combustion d'une biomasse non renouvelable, mais également les grandes quantités de méthane (CH 4) générées par la production artisanale de charbon de bois.

Récemment, le biochar a été utilisé comme moyen de stockage du carbone. En effet, lors de la pyrolyse, le carbone est capturé et fixé sous forme de biochar. Son procédé de fabrication, par pyrolyse, permet aussi de produire des énergies renouvelables de manière locale et décentralisée. De plus, le carbone est piégé dans le sol, le biochar agit donc comme un "puits de carbone". Cependant, en fonction de certains facteurs, la qualité de la capture du carbone peut être très différente. Le principal facteur à surveiller est la production de la matière première. En effet, la qualité de la biomasse et la façon dont elle est cultivée sont deux facteurs qui peuvent modifier le taux de séquestration.

Les caractéristiques d'un bon biochar durable

Afin de garantir que le biochar est produit de manière durable (et non en brûlant des forêts en pleine croissance par exemple), plusieurs éléments doivent être pris en compte :

  • Les matières premières utilisées doivent être de la biomasse durable, et idéalement des déchets de biomasse
  • Le biochar doit être stable sur le long terme pour garantir que le carbone reste bien stocké (teneur en H2 vs. teneur en carbone > 0,2).
  • La pyrolyse doit être réalisée sans utiliser uniquement des combustibles fossiles, et avec une valorisation (ou au moins une combustion) des gaz produits au cours du processus.

Objectif du biochar

D'une utilisation encore marginale aujourd'hui, bien que connu depuis des millénaires, le biochar est un outil majeur de la lutte contre le réchauffement climatique :

  • Le GIEC estime son potentiel à 0,66 GtCO2 à horizon 2050 (vs 32GtCO2 émis en 2020, soit 2%)
  • L'étude Drawdown, répertoriant les 100 armes majeures contre le réchauffement climatique, établi même son potentiel à 2GtCO2 en 2050 (soit 6,25% des 32GtCO2!)

Naoden : le parfait exemple d'une solution doublement vertueuse

Naoden permet aux industries de remplacer le gaz naturel - utilisé pour la chaleur ou l'électricité - par du biogaz produit directement sur site, avec une unité de méthanisation simple et modulaire.

L'ACV de Naoden illustre son impact : la valorisation des déchets a permis une réduction des émissions de GES de 93%. Cela signifie que pour chaque MWh produit, ce sont environ 212,3 kgCO2 qui sont évités.

De plus, Naoden utilise le digestat pour produire du biochar, qui est un coproduit de la fermentation. Ainsi, pour chaque MWh, le biochar permet aux industriels de capter 60 kgCO2. Enfin, pour chaque MWh d'énergie primaire produit, ce sont environ 270 kgCO2e qui sont évités.

Un seul module Naoden produit environ 2400 MWh chaque année, tout en évitant 2545 tCO2 d'ici 2026, et en capturant 700 tCO2 avec le biochar.

Un module Naoden, produisant facilement du biogaz et du biochar à partir de déchets végétaux.

Clément GeorgetClément Georget

Clément Georget has been working more than 6 years in industry 4.0. He is highly specialized in carbon measurement, life cycle analysis and data management to monitor industrial facilities.

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