Pour la transition énergétique, le biogaz n’a rien d’une panacée

Hubert Girault

Les flux de gaz naturel de la Russie vers l’Europe ont chuté et la Suisse se prépare à une pénurie cet hiver. Dans ces conditions, le biogaz, produit par méthanisation de déchets organiques, revient sur le devant de la scène. Mais pour le chimiste Hubert Girault, professeur honoraire à l’EPFL et spécialiste de l’hydrogène vert, le biogaz n’est pas la panacée de la transition énergétique.

Pour pallier les problèmes d’approvisionnement de l’Europe en gaz naturel, certains affirment qu’une solution passe par une augmentation de la production de biogaz par méthanisation. Mais est-ce vraiment une bonne idée? Ne faut-il pas y voir un alibi pour continuer à développer des infrastructures et assouvir notre addiction au gaz, dont la distribution et la combustion sont sources de gaz à effet de serre?

Commençons peut-être par quelques définitions. Le gaz naturel d’origine fossile est un mélange de gaz très riche en méthane (CH4). Il contient aussi quelques autres hydrocarbures comme l’éthane (C2H6), le propane (C3H8), le butane (C4H10), ainsi qu’un peu de gaz carbonique (CO2) et d’eau (H2O). Après séparation, seul le méthane est distribué aux utilisateurs, qui peuvent l’employer comme source d’énergie.

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Le biogaz issu de la méthanisation est quant à lui principalement composé de méthane et de CO2, à environ 55-45 %. Il est obtenu par fermentation de la biomasse: des déchets forestiers ou agricoles, des boues d’épuration, etc., sont digérés par des bactéries, dans de grandes cuves fermées, afin d’assurer l’absence d’oxygène et de lumière.

  • Cette fermentation produit non seulement du biogaz mais un digestat liquide, ou lisier, contenant un cocktail de molécules organiques (des alcools, par exemple) que l’on peut épandre dans les champs après élimination des pathogènes.

  • A la fin, il reste une partie solide, le terreau composé principalement de fibres végétales lignocellulosiques que les bactéries, comme celles de nos estomacs, ne peuvent digérer. Si ce terreau ne contient pas de déchets plastiques ou des microplastiques, il peut aussi être utilisé pour le jardinage ou l’agriculture.

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Le biogaz est utilisé sur place pour cogénérer de l’électricité et de la chaleur, ou bien purifié en vue d’être distribué dans le réseau de gaz naturel. L’industrie gazière aime à promouvoir le biogaz car cela «verdit» son image, mais sa contribution reste en fait très modeste. Et dans tous les cas, le biométhane est brûlé, ce qui relargue du CO2 dans l’atmosphère.

Dans le meilleur des cas, donc, la méthanisation est neutre en CO2. La majorité du carbone absorbé par les plantes en début de cycle finit par être rejetée dans l’atmosphère – soit par la combustion du biométhane, soit par l’oxydation lente du lisier et du terreau.

Avant l’exploitation des gisements de gaz naturel, on produisait au XIXe siècle par pyrolyse, et ceci à l’échelle industrielle, le gaz de ville, aussi appelé gaz d’éclairage, en faisant réagir du charbon avec de l’eau en l’absence d’oxygène. 

La pyrolyse plutôt que la méthanisation

Mais un autre procédé précède de loin l’extraction de gaz naturel et la production de gaz de ville. Il s’agit de la pyrolyse, une combustion en absence partielle d’oxygène, historiquement utilisée pour la production du charbon de bois, du vinaigre de bois et même de l’hydrogène.

Suivant la température du four et la vitesse de chauffage, la biomasse est transformée en différentes proportions de gaz, liquides et solides, avec des débouchés différents:

  • Le gaz issu de la pyrolyse est similaire au gaz de ville et peut être brûlé comme le biogaz (mais en générant de la vapeur d’eau), afin de co-générer de l’électricité et de la chaleur. Ce mélange peut aussi être traité par vaporeformage pour produire de l’hydrogène pur, par exemple pour les véhicules à piles à combustibles. En France, la société Haffner Energy propose de tels systèmes pour faire rouler les camions à hydrogène de la marque Hyliko.

  • Le liquide de pyrolyse est plutôt une huile riche en diverses molécules organiques, qui peuvent par exemple être utilisées pour produire des carburants synthétiques.

  • Le solide qui résulte de la pyrolyse, appelé biochar, est une poudre de carbone souvent poreux avec quelques résidus minéraux. Il est utilisé en agriculture pour maintenir l’humidité des sols et enrichir la fertilité. Le biochar est une forme stable du carbone qui produit très peu de CO2 en contact avec l’air. C’est donc un moyen très efficace de stocker et séquestrer du carbone.

En conclusion, la pyrolyse permet une bien meilleure valorisation de la biomasse que la méthanisation, et contribue à la réduction du CO2 atmosphérique. Plutôt que de produire du biogaz, ne devrait-on pas produire du biohydrogène et du biochar?