L’équipe du plan climat a visité la plateforme technologique GAYA, qui vise à produire de l’énergie renouvelable à partir de biomasse sèche, selon un process innovant inédit en France.

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Photo : La plateforme technologique Gaya

 

Qu’est-ce que le biométhane ?

Le biométhane est un gaz dit vert, car il permet de réduire significativement les émissions de gaz à effet liée à sa production. C’est une énergie renouvelable car il utilise des matières organiques disponibles en quantité et dont les stocks se régénèrent plus vite que la consommation qui en est faite ; une bonne gestion des ressources est donc nécessaire. Le biométhane participe au développement d’une économie circulaire territoriale où les déchets deviennent des ressources renouvelables.

 

Il existe plusieurs façons de produire du biométhane :

Le biométhane de première génération est produit par un processus biologique appelé digestion anaérobie de déchets humides (fumier, lisier, boues de station d’épuration) : c’est le principe des méthaniseurs. Par ce procédé, on obtient un gaz composé à 50% de méthane, 50% de CO2 et d’impuretés. Afin d’enlever les impuretés et le CO2, il y a ensuite une purification. Le biométhane obtenu peut alors être valorisé dans le réseau de gaz, ou en tant que bioGNV pour la mobilité.

Le but de Gaya est de produire du biométhane de deuxième génération (2G), à partir de déchets organiques secs, qui ne sont pas valorisés par la filière méthanisation. On retrouve ici les résidus de l’industrie forestière, les plaquettes de bois, les écorces, le bois fin de vie (ou bois B) ou encore les résidus agricoles comme la paille ou les noyaux d’olives. Ce procédé permet également de valoriser des déchets non dangereux et non recyclables tels que les combustibles solides de récupération (CSR). Ces déchets sont aujourd’hui principalement incinérés ou enfouis en décharge. Gaya est la première usine de test produisant ce type de biométhane en France. Les procédés utilisés s’appellent la pyro-gazéification et la méthanation catalytique.

Il existe également des expérimentations sur du biométhane à partir de micro-algues, gazéification hydrothermale de résidus organiques liquides difficilement valorisables en méthanisation.

 

Photo : Cabine d’analyse en ligne de la plateforme GAYA

 

Quel est le coût de ce biométhane ?

Le biométhane de deuxième génération pourrait être à terme très intéressant, car le procédé mis en œuvre par Gaya a un très bon rendement : de près de 85%, grâce à la valorisation du biométhane et de la chaleur produite. Par ailleurs, ce procédé émet jusqu’à – 80% de gaz à effet de serre relativement  à un système utilisant de l’énergie fossile.

Aujourd’hui plus cher que le gaz naturel, le biométhane de deuxième génération pourrait devenir relativement intéressant à long terme. Le coût ciblé est inférieur à 90 €/MWh, et la recherche continue pour atteindre cet objectif.

Enfin, la filière permettra de créer des emplois non délocalisables, les intrants étant issus de filières locales.

 

Gaya : comment ça marche ?

Le biométhane désigne un gaz renouvelable, au contraire du gaz dit « naturel » qui est une énergie fossile. Le biométhane permet de valoriser les déchets pour produire une énergie renouvelable, en contribuant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. C’est donc un allié de la transition énergétique.

Voici les différentes étapes du procédé :

Tout d’abord, les intrants (biomasse) sont préparés (par séchage, criblage, déferraillage). La biomasse solide subit ensuite la pyro-gazéification : soumise à une forte chaleur (entre 750 et 850°C) au sein d’un réacteur en défaut d’oxygène, elle est transformée en gaz de synthèse à haut pouvoir calorifique et riche en dihydrogène (H₂), monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone (CO₂) et méthane (CH₄). Après épuration, le gaz de synthèse est soumis à la méthanation catalytique, procédé utilisant des catalyseurs métalliques. Ce process permet d’augmenter le taux en méthane (CH4) du gaz par couplage du CO, CO2 et H2.

L’un des points forts de ce procédé est de limiter au maximum le rejet d’effluent : il n’y a ainsi aucun rejet liquide mais seulement des cendres (tout comme pour la filière combustion biomasse). Tous les autres effluents sont recyclés par valorisation énergétique directement dans le procédé ou, concernant les composés soufrés, dans des lits d’adsorption qui sont régénérés et dont les effluents gazeux sont traités au même endroit que les fumées.

Le gaz ainsi produit sur la plateforme GAYA n’est pas utilisé à des fins commerciales. Le but de la plateforme de recherche et développement (R&D) Gaya est en effet de rechercher les conditions opératoires optimales pour le développement du procédé. La production de gaz sur la plateforme sert à faire fonctionner le site mais n’est pas injecté dans le réseau de gaz naturel.

 

Photo : La biomasse emprunte ce convoyeur, direction le réacteur de pyrogazéification, au fond de l’image

 

Le gaz produit devrait subir une dernière étape d’épuration pour atteindre une qualité similaire à celle du gaz naturel, pour être injecté dans les réseaux gaziers de transport et de distribution existants, ainsi qu’être utilisé comme biocarburant pour les véhicules fonctionnant au GNV, le gaz naturel véhicules.

 

Quel risque de compétition avec la filière bois actuelle ?

La pyro-gazéification utilise le bois, une ressource renouvelable lorsqu’elle est gérée durablement. De nombreuses solutions liées aux énergies renouvelables utilisent le bois comme ressource principale, que ce soit dans les chaufferies ou les poêles individuels ou pour valorisation matière. L’objectif de ce projet est d’utiliser du bois qui n’est pas valorisé dans ces filières, mais aussi d’utiliser d’autres combustibles.

Gaya veille également à s’approvisionner localement, autour de 70km actuellement, et jusqu’à 150km pour les futures usines. La distance est un critère d’approvisionnement pour la biomasse afin de limiter l’impact environnemental de l’ensemble de la chaîne.

 

Photo : Exemple de biomasse sèche utilisée par Gaya

 

Comment a été financé le projet Gaya ?

Le projet Gaya a eu un coût d’environ 60 millions d’euros, financé en grande partie par Engie, mais aussi subventionné par l’ADEME à hauteur de 19 millions d’euros. Le projet Gaya a mobilisé 11 partenaires jusqu’à fin 2019, principalement autour de la recherche. Aujourd’hui, la plateforme Gaya continue ses essais, financés en totalité par Engie. L’opérateur continue à transmettre à l’ADEME ses analyses sur les performances et le cycle de vie. L’objectif affiché d’Engie est de lancer une première unité commerciale en 2023.

 

Le projet Gaya pourra-t-il être répliqué ?

Effectivement, le projet Gaya est un test grandeur nature pour pouvoir dupliquer de futures usines de production de biométhane, mais dont les échelles seront différentes. Gaya restera une plateforme d’expérimentation dans le but d’une amélioration continue du procédé et de tester de nouvelles innovations, quand d’autres usines pourront fournir du biométhane

 

Dates clés :

• 2014 : pose de la première pierre
• 2017 : inauguration du site
• 2018 : première injection de biomasse et démarrage du programme d’essais
• 2019 : première production de biométhane à partir de biomasse
• 2020 : première production de méthane à partir de combustibles solides de récupération (CSR), une première mondiale !
• Aujourd’hui : essais d’optimisation pour continuer à faire baisser les coûts de production et améliorer les performances, et à diversifier les intrants testés.

Ce projet est cohérent avec les objectifs du plan climat, du schéma directeur des énergies et de l’exécutif actuel en matière d’augmentation de la production et de la consommation d’énergies renouvelables locales.