Empreinte carbone : définition, calcul et réduction
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L'empreinte carbone est un outil permettant d'évaluer le niveau d'émissions de gaz à effet de serre (GES) générées. Mais que faut-il savoir à son sujet ?
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Le biométhane et ses perspectives d'avenir
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“ Chaque kWh de biométhane injecté dans le réseau de gaz permet d’éviter l’émission de 200 g de CO₂ équivalent (source : ADEME, 2022). ”
Qu'est-ce que le biométhane ?
Pour commencer : qu’est-ce le méthane et quelle est sa composition ?
Le méthane (CH₄) , gaz sans couleur, est un des six gaz à effet de serre dont les émissions doivent être réduites au titre du Protocole de Kyoto. Sa composition est la suivante (source : Actu-Environnement) :
💨
Hydrogène (H)
Quatre atomes d'hydrogène
💨
Carbone (C)
Un atome de carbone
Comment est produit le méthane ?Il est produit par des micro-organismes appelés méthanogènes, qui décomposent la matière organique, et conduisent à la production de méthane à partir d'un mélange de gaz carbonique et d'hydrogène. Ces bactéries réduisent donc le dioxyde carbone (CO₂) en méthane (source : Planet Terre (ENS), 2000).
Le méthane a récemment attiré l'attention en raison de son potentiel de réchauffement 80% supérieur à celui du dioxyde de carbone, malgré une persistance atmosphérique d'environ dix ans.
“ Le méthane (CH₄) n’est peut-être pas le plus émis, mais c’est un redoutable accélérateur du changement climatique : il est responsable à lui seul d’environ 0,5 °C de réchauffement depuis la fin du XIXᵉ siècle, soit la moitié de celui causé par le CO₂ d’après le GIEC (source : CEA, 2024). ”
Le méthane d’origine humaine se trouve surtout dans le gaz naturel, un combustible fossile largement utilisé dans les activités anthropiques, et qui est en grande partie composé de méthane. On le retrouve également dans tous les combustibles à base d'hydrocarbures (charbon, pétrole, gaz) ; il est aussi généré par certaines actions humaines telles que :
🐄 L’élevage
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Les vaches et d’autres ruminants (moutons, chèvres, etc.) produisent du méthane quand ils digèrent leur nourriture. C’est un gaz qui sort surtout par les rots.
🌾 L’agriculture
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Comme la culture du riz, l’eau stagnante dans les rizières empêche l’oxygène de circuler. Alors, des microbes décomposent les plantes mortes dans le sol, et ce processus libère du méthane.
À quoi sert le méthane ?
Le méthane, bien qu'étant l’un des principaux gaz à effet de serre émis par les activités humaines, fait aussi naturellement partie des grands cycles planétaires depuis des millions d'années, notamment en participant aux cycles biogéochimiques, à l’instar du cycle du carbone.
En effet, il joue donc un rôle important dans les échanges entre la biosphère, l’atmosphère et la géologie – pour les raisons suivantes :
🧪Agent de transformation
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Il est le produit final de la décomposition anaérobie (sans oxygène) de la matière organique, principalement dans les milieux humides, les sédiments et les systèmes de digestion.
🔄 Cycle biogéochimique
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Il joue un rôle clé dans les grands cycles biogéochimiques mondiaux qui assurent la distribution des éléments vitaux à la vie (tels que le carbone, l'azote ou le soufre) entre les sols, les roches, l'eau, l'air et les organismes vivants.
🔥 Substrat
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Il constitue une source d’énergie pour certaines bactéries méthanotrophes, qui l'utilisent comme substrat.
🔺 Chaîne alimentaire
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Il sert de base à des chaînes alimentaires dans les environnements marins profonds.
C’est donc un maillon naturel dans les grands cycles biogéochimiques qui connecte la vie, le sol, l'air et l’eau.
Pour ce qui est du méthane d’origine anthropique, bien qu’il n’ait pas toujours une utilité directe, il pourrait néanmoins, grâce à une approche bio-inspirée, représenter une opportunité de produire un gaz utile à partir de la décomposition de nos propres déchets : c’est le biométhane.
Comment définir le biométhane ?
Biométhane, définition
Le biométhane fait partie de la catégorie des biogaz (comme le bioGNV) et est issu de la fermentation des déchets organiques.
“ Très riche en méthane, la composition du biométhane est à un niveau de qualité équivalent à celle du gaz naturel (source : Engie, 2020). ”
Du fait de ses excellentes propriétés, il peut servir à (source : ADEME) :
🌍 Substituer le gaz
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Le méthane peut remplacer le gaz naturel pour assurer le chauffage de logements ou l'approvisionnement d'installations industrielles, notamment dans les processus requérant de la chaleur.
⛽ Combustible
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On peut utiliser du méthane en tant que source d'énergie pour produire de l'électricité, de la chaleur, ou encore comme essence pour les véhicules.
🌱 Engrais
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Le biométhane produit un résidu appelé digestat, qui peut être utilisé comme engrais naturel riche en nutriments pour fertiliser les sols agricoles.
Pour ce faire, la fermentation du biométhane a lieu dans un méthaniseur, un équipement fermé et chauffé où des micro-organismes décomposent les déchets en absence d’oxygène.
“ Au premier janvier 2022, la France comptait plus de 1175 unités de méthanisation, dont 652 qui injectaient du biométhane (source : ADEME, 2022). ”
Comment produit-on du biométhane ?
Le biométhane est produit par la dégradation anaérobie (sans oxygène) de la matière organique, un processus naturel réalisé par des bactéries spécifiques.
C'est principalement le résultat des activités anthropiques suivantes :
♻️
Déchets alimentaires
Issus des ménages, restaurants, industries agroalimentaires...
♻️
Déchets agricoles
Lisiers, fumiers, résidus de cultures...
♻️
Boues d’épuration
Résidus organiques des stations de traitement des eaux usées...
♻️
Déchets organiques industriels
Agro-industrie, brasseries, abattoirs…
Cette fermentation libère un mélange gazeux, appelé le biogaz, composé principalement de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂). Le biométhane est par la suite purifié pour éliminer l'eau, le CO₂ et les impuretés, ce qui permet d'obtenir un gaz riche en méthane : le biométhane. Ce gaz peut ensuite être injecté directement dans le réseau de gaz naturel ou transformé en carburant
Pour synthétiser, voici les étapes de production du biométhane (source : GRDF) :
On procède au tri, au brassage et à l'introduction des déchets organiques dans un méthaniseur ;
Ils sont par la suite mélangés et chauffés dans un méthaniseur à environ 40 °C ; au cours de la fermentation, les bactéries les convertissent en biogaz ;
après avoir été odorisé (afin de le rendre détectable en cas de fuite) et contrôlé par un organisme, le gaz devient connu sous le nom de biométhane ;
enfin, le biométhane peut être introduit dans le système de distribution.
Biogaz et biométhane : deux concepts à ne pas confondre
Le biogaz et le biométhane partagent le même processus de production initial : la méthanisation anaérobie de matières organiques, où des bactéries transforment les déchets en gaz combustible. Cependant, leurs chemins de fabrication divergent à l'étape de valorisation.
Contrairement au biométhane, le biogaz sort directement du digesteur sous sa forme brute. Il peut être utilisé tel quel, notamment pour produire de l’électricité et de la chaleur en même temps, grâce à un système appelé cogénération.
Le biométhane, lui, est du biogaz "purifié" mais nécessite une étape supplémentaire d'épuration. Cette différence de traitement détermine leurs débouchés : le biogaz reste confiné à la production locale d'énergie, tandis que le biométhane épuré peut être injecté dans les réseaux gaziers existants ou utilisé comme biocarburant.
À retenir :En essence, tout biométhane était du biogaz, mais tout biogaz ne devient pas biométhane : cela dépend du traitement appliqué selon l'usage souhaité. Le biométhane représente la valorisation maximale du potentiel énergétique du biogaz brut.
Peut-on reprocher quelque chose à la biométhanisation des déchets ?
Quelles sont les utilités du biométhane et les avantages du méthaniseur ?
Le biométhane tire son utilité de son modèle circulaire : au lieu de finir comme déchet, la matière organique est valorisée et transformée en énergie utile, à rebours du schéma classique de l’économie linéaire.
Voici l'utilité du biométhane si on le met en comparaison avec l’utilisation du gaz naturel :
Production bas-carbone
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La phase de production en méthaniseur émet moins de gaz à effet de serre comparé à la combustion du gaz naturel.
Économique
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Le coût du traitement des déchets par méthanisation est de l'ordre de 50 € la tonne, contre une centaine d'euros voire plus pour une méthode classique (incinération ou enfouissement) d’après l’ADEME (2023).
Énergie accessible
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Les déchets organiques représentent un atout majeur face au gaz naturel, dont les ressources sont délocalisées et achetées dans des pays aux tensions géopolitiques variées et au prix volatil (e.g. achat de gaz en Russie).
Adaptation facilitée
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Le biométhane peut être stocké et injecté dans les infrastructures existantes (réseau de gaz naturel), ce qui facilite son intégration dans le mix énergétique sans transformation lourde des installations.
Dynamise l’économie locale
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L'implantation de méthaniseurs en France, particulièrement ceux appartenant à des agriculteurs, stimule l'économie locale en générant des emplois qui ne peuvent pas être délocalisés.
Autonomie des agriculteurs
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Sa production produit du digestat qui peut servir d'engrais, augmentant ainsi l'indépendance des fermes agricoles dotées d'un méthaniseur, ou encore offre aux agriculteurs une source de revenus supplémentaire.
Néanmoins, le biométhane, à l’instar de tous nouveaux procédés industriels, suscite quelques réserves...
Quels sont les inconvénients du biométhane ?
Comme toute production industrielle, le biométhane, en partie subventionné par des aides gouvernementales, nécessite des infrastructures coûteuses et une logistique complexe – ce qui peut représenter les inconvénients suivants :
- pollution olfactive : des odeurs peuvent être dégagées lors du transport, du stockage, du déchargement et du chargement des déchets organiques ;
- acceptabilité du projet : des collectifs de riverains et associations locales critiquent certains projets d'envergure de méthaniseurs, pointant du doigt le manque de transparence et les désagréments associés à la production des méthaniseurs (source : Greenpeace) ;
- risque de monoculture : pour maximiser le rendement, certaines exploitations pourraient privilégier la culture intensive de plantes énergétiques (ex. : maïs), uniquement dans le but de produire du biométhane, ce qui appauvrit la biodiversité et met en péril la souveraineté alimentaire ;
- accaparement des terres : le développement de cette filière ne doit pas détourner l’agriculture de sa vocation première en orientant les terres vers une production dédiée à cette énergie ;
- priorités inversées : le développement de la méthanisation ne doit pas faire écran aux réformes profondes que nécessite le modèle agricole : agroécologie, meilleure rémunération des producteurs, relocalisation, végétalisation, etc…
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Pollution olfactive
Des odeurs peuvent être dégagées lors du transport, du stockage, du déchargement et du chargement des déchets organiques.
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Acceptabilité du projet
Des collectifs de riverains et associations locales critiquent certains projets d'envergure de méthaniseurs, pointant du doigt le manque de transparence et les désagréments associés à la production des méthaniseurs (source : Greenpeace).
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Risque de monoculture
Pour maximiser le rendement, certaines exploitations pourraient privilégier la culture intensive de plantes énergétiques (ex. : maïs), uniquement dans le but de produire du biométhane, ce qui appauvrit la biodiversité et met en péril la souveraineté alimentaire.
🔴
Accaparement des terres
Le développement de cette filière ne doit pas détourner l’agriculture de sa vocation première en orientant les terres vers une production dédiée à cette énergie.
❗
Priorités inversées
le développement de la méthanisation ne doit pas faire écran aux réformes profondes que nécessite le modèle agricole : agroécologie, meilleure rémunération des producteurs, relocalisation, végétalisation, etc…
“ En conclusion, comme toute logique industrielle, celle du biométhane n'est vertueuse que si elle demeure concertée, équitablement partagée et intégrée dans un projet de développement territorial cohérent qui respecte les équilibres locaux et la diversité des usages. ”
Bibliographie
Méthane (CH4) - Définition, Actu-Environnement, https://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/methane_ch4.php4
Bilan mondial du méthane 2024 : un record d’émission par les activités humaines qui ne peut plus durer si nous voulons conserver un climat habitable, CEA, 2024, https://www.cea.fr/presse/Pages/actualites-communiques/environnement/bilan-mondial-methane-record-emission.aspx
La production biologique de méthane, Planet Terre (ENS), 2000, https://planet-terre.ens-lyon.fr/article/methanogenese.xml
Biométhane : une source d'énergie renouvelable, GRDF, https://www.grdf.fr/gaz-vert/production-gaz-renouvelable/biomethane-energie-renouvelable
Biométhane : Définition, fonctionnement et avantages, Engie, 2020, https://entreprises-collectivites.engie.fr/glossaire/biomethane/
Les chiffres clés de la méthanisation, ADEME, 2022, https://infos.ademe.fr/magazine-fevrier-2022/faits-et-chiffres/les-chiffres-cles-de-la-methanisation/
La méthanisation en 10 questions, La librairie ADEME, 2023, https://librairie.ademe.fr/ged/6475/guide-methanisation-en-10-questions.pdf
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