Méthanisation agricole

La Démarche

Qu’est-ce que la méthanisation ?

La méthanisation est un procédé de production de biogaz à partir de biomasse, par fermentation microbienne en condition aérobie. Cette réaction a lieu dans une cuve appelée digesteur et produit également un résidu organique, le digestat, pouvant être utilisé comme fertilisant. Le biogaz produit sur les unités de méthanisation peut être épuré et directement injecté dans le réseau de gaz national (installations en injection), ou bien brûlé pour produire de l’électricité (installations en cogénération). Il existe différents modèles d’unités de méthanisation, dont la typologie dépend de la taille, du mode de gouvernance et des intrants valorisés par l’installation. On distingue notamment les unités dites « agricoles », qui valorisent des intrants d’origine agricoles tels que les effluents d’élevage, les résidus de culture ou encore les couverts végétaux à vocation énergétique (CIVE). Si le méthaniseur est détenu et géré par un exploitant agricole seul, on parle d’unité « agricole individuelle ». Si au contraire la gouvernance de l’installation est assurée par un collectif d’agriculteurs, parfois associés à des collectivités territoriales ou à des acteurs privés, on parle alors d’unités « agricoles collectives ». La méthanisation agricole est fortement développée en France : environ 80 % des installations de méthanisation en injection sont détenues par des agriculteurs (Observatoire de la filière biométhane (ODRe)) et 90% du gisement de biomasse méthanisable est d’origine agricole (Solagro, 2022).

Le système de Dominique

Historique

Dominique a commencé à s’intéresser à la méthanisation en 2016, dans le cadre de la conversion de la SCEA de La Maison Blanche à l’agriculture biologique. L’exploitation a d’abord produit des légumineuses en grain commercialisées via une coopérative locale qui approvisionnait la restauration collective. Face à des difficultés dans la gouvernance de la coopérative, Dominique Goffart s’est retiré de la structure. En parallèle de la production de lentilles, pois chiches et autres légumineuses graines, Dominique cultivait déjà de la luzerne, intéressante pour son pouvoir couvrant contribuant à gérer le salissement des parcelles en bio, et comme toutes les légumineuses pour son apport d’azote dans les sols. Il fallait cependant trouver un débouché commercial à cette culture fourragère, dans un contexte local largement dominé par les grandes cultures. De plus, suite de sa sortie de la coopérative bio de vente de légumineuses, Dominique a augmenté la surface de luzerne sur son exploitation. N’étant pas le seul exploitant à produire de la luzerne bio dans le secteur de l’aire d’alimentation de captage des Eaux de Paris et à en chercher un débouché, Dominique s’est décidé à franchir le pas de la méthanisation.

La visibilité économique offerte par le tarif d’achat du biométhane soutenu par l’État et l’attrait pour un nouveau projet innovant ont convaincu Dominique de choisir la méthanisation au profit de l’élevage, qu’il connaissait déjà par l’exploitation familiale et dans lequel il ne se projetait pas.

Pour porter le projet de méthanisation, il s’est entouré de plusieurs agriculteurs autour de lui (5 associés au total) pour monter un collectif sous la forme d’une Société par Actions Simplifiées (SAS) : la SAS Terres Energie. Les intérêts à s’associer étaient multiples : sécuriser un gisement suffisant grâce aux surfaces de luzerne de plusieurs associés, répartir la charge de travail, réunir des fonds propres pour investir. La Société d’Économie Mixte créée par le Syndicat Départemental d’Énergies de l’Yonne pour financer les projets d’énergie renouvelables du territoire est entrée au capital de la société de méthanisation à hauteur de 20 % pour compléter le financement du projet.

Les associés de la SAS Terres Énergie ont été ralentis dans leur démarche par l’épidémie de Covid-19 en 2020, puis par des recours administratifs déposés par une association de riverains opposée au projet. Des visites de sites existants ont été organisées pour les opposants et un site internet a été créé pour communiquer sur l’avancée du projet.

En parallèle, les associés ont réalisé de nombreuses visites de sites de méthanisation pour se familiariser avec leur nouvel outil.

L’unité de méthanisation de la SAS Terres Energie a finalement été mise en service en 2024.

Savoirs Agroécologiques

Fonctionnement

L’unité de méthanisation est alimentée par les matières apportées par ses associés (fauches de luzerne et CIVE) mais également par des matières d’apporteurs extérieurs (luzernes et effluents d’élevages). La collecte des matières est assurée par la société de méthanisation via son ETA, qui assure les récoltes de luzerne et transporte les fumiers depuis les élevages jusqu’au site de méthanisation. Le coût de production de la luzerne est aujourd’hui de 35 €/t, transport compris. Actuellement, les associés se rémunèrent la luzerne à hauteur de 60 €/t et achètent le digestat 10 €/t. Pour les apporteurs non-associés, la luzerne n’est pas rémunérée mais le digestat et l’épandage sont fait gratuitement par la société de méthanisation.

La luzerne et les CIVE sont ensilées entre mai et juin et stockées dans les silos de l’unité de méthanisation. Cette matière se stocke bien et peut être valorisée tout au long de l’année. Les fumiers sont valorisés quasiment en « flux tendu » sur l’unité de méthanisation pour éviter qu’ils ne se dégradent et perdent du pouvoir méthanogène au stockage. La ration est complétée par des intrants d’opportunité vendu à la méthanisation par des courtiers en déchets (pommes de terre, etc…).

Chaque jour, les intrants sont introduits dans le méthaniseur dans une trémie d’incorporation qui broie la matière avant de la pousser dans le digesteur. Une fois dans le compartiment de digestion, la matière est dégradée par les micro-organismes (archées bactéries) tout en avançant progressivement jusqu’à la sortie du digesteur, entrainée par le mécanisme de piston de la trémie d’incorporation et par des brasseurs qui mélangent et font avancer la matière. A la sortie du digesteur, la matière dégradée se trouve sous forme de digestat et arrive dans le compartiment de stockage, dans lequel une partie du biogaz produit est toujours récupéré. Enfin le digestat subit une séparation de phase (passage dans une presse à vis) et pourra être stocké et épandu sous forme solide ou bien sous forme liquide. Le digestat liquide peut également être ré injecté dans le process pour fluidifier la matière entrante.

Les exploitations agricoles apportant de la matière à l’unité de méthanisation récupèrent du digestat en fonction des volumes d’intrants apportés. Les épandages de digestat sont majoritairement réalisés par l’ETA des associées de la SAS Terres Energie. Le retour des digestats sur les parcelles des exploitations permet de restituer aux sols une partie de la matière organique exportée par les productions végétales.

L’unité de méthanisation Terres Energie offre ainsi un débouché stable pour les producteurs de luzerne bio situés dans l’aire d’alimentation de captage des Eaux de Paris, tout en leur fournissant un fertilisant organique leur permettant d’améliorer leurs rendements et la qualité des céréales, comme la teneur en protéine par exemple.

Informations techniques de l’unité de méthanisation

• Type d’installation : agricole collective
• Mode de valorisation de l’énergie : injection
• Réseau d’acheminement du biométhane : réseau de distribution GRDF
• Capacité de production : 120 Nm3/ha (environ 11 GWh PCS), capacité pour produire jusqu’à 150 Nm3/ha (environ 13,8 GWh PCS). La production de biométhane actuelle correspond à l’alimentation en gaz d’environ 815 foyers français.
• Mise en service : juillet 2024
• Technologie : Thermophile (55 °C) voie solide continue + incorporation directe + séparation de phase par une presse à vis + épuration membranaire
• Temps de séjour du digestat dans le digesteur : 35 j
• Volume du digesteur : 1 800 m3
• Volume du post-digesteur : 1 800 m3
• Capacité de stockage du digestat liquide : 4 mois de stockage sur site (environ 1 800 m3) plus 1 mois en poche souple hors site (500 m3)
• Capacité de stockage du digestat solide : 6 mois de stockage sur site, soit environ 2 700 m3
• Volume d’intrants consommés : 30 t/jour, environ 10 950 t/an.

Intrants de la méthanisation

• Ensilage de la première fauche de luzerne (mélangée au seigle implanté en sur-semis sur la luzerne) : 6 000 à 7 000 t/an
• Fumiers bovins, porcins et ovin : 2 000 t/an. Les fumiers proviennent uniquement des apporteurs non-associés. La société de méthanisation va chercher les fumiers sur les élevages et épand du digestat sur leurs parcelles.
• CIVE d’hiver : 600 t en 2025. Les CIVE proviennent uniquement de la SCEA de Goffart, elles sont implantées entre les cultures de maïs sur environ 25 ha.
• Maïs ensilage : 830 t en 2025. Le maïs ensilage valorisé en méthanisation représente environ 7 % de la ration de l’unité de méthanisation (inférieur aux 15 % de cultures dédiées autorisées par la règlementation Française). Il est produit uniquement sur la SCEA de Goffart et complète la ration.
• Déchets et sous-produits d’opportunité (pommes de terre, etc…) : 1 000 à 1 500 t/an. Lors de la conception du projet, il était prévu que l’unité valorise des pailles de céréales, à hauteur d’environ 1 000 t/an. Cependant, les exploitants ont rencontré des difficultés à valoriser efficacement la paille dans le méthaniseur et sont toujours à la recherche de la bonne méthode pour les traiter. Pour remplacer les pailles dans la ration, la SAS Terres Energie achètent aujourd’hui des intrants d’opportunité proposés par des courtiers en matières.

Difficultés rencontrées

Outre les oppositions de riverains et la crise de la Covid-19 ayant retardé l’avancée du projet, Dominique et ses associés ont rencontré des problèmes techniques à la mise en service de l’unité et au bout de 1 an et demi d’exploitation, les empêchant d’atteindre la capacité de production initialement prévue. Un problème mécanique sur les brasseurs a d’abord nécessité des interventions sur l’installation, puis au début de l’année 2026, un excès d’azote dans le digesteur a progressivement fait chuter la production de biogaz en perturbant la biologie. Les exploitants ont réussi à maitriser cet aléa en ajoutant de la zoolithe, une matière minérale contribuant à limiter les excès d’azote. Il leur faudra cependant revoir l’équilibre de la ration du méthaniseur, largement basée sur l’ensilage de luzerne qui est une matière très riche en azote. Intérêts du point de vue de l’agriculteur

Intérêts du point de vue de l’agriculteur