Méthanisation - Qu'en est il réellement ? le CSNM et le GREFFE nous informent

Le Collectif Scientifique National Méthanisation (CSNM) et le GREFFE nous apportent ci dessous une autre réalité. Alors que le Sénat doit rendre un rapport sur la méthanisation (octobre 2021), qui ne devrait pas changer grand-chose à la politique actuelle. A ce sujet nous ne pouvons que déploré la non audition des association et collectifs (plus de 200 à ce jour) ou de leurs représentants

Deux collectifs de scientifiques dénoncent le développement de la méthanisation qui ne répond pas aux enjeux prioritaires de l’énergie, de l’environnement et de l’agriculture

La loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte de 2015, s’exprimant par la Programmation Pluriannuelle de
l’Énergie, fixe l’objectif de porter la part du biométhane à 7 % de la consommation de gaz en 2030 évaluée à 440
TWh, et une production de 140 TWh en 2050, dont 90% serait d’origine agricole. Face à l’étendue de tels projets, les
scientifiques réunis en deux collectifs ont voulu étudier un à un les atouts supposés de la méthanisation et leurs
conséquences au cours des prochaines décennies.
-La production d’énergie par fermentation anaérobie de matière organique. La méthanisation met en jeu de nombreuses étapes, très énergivores pour la plupart, pour aboutir à la synthèse du biogaz, converti ensuite en électricité ou en biométhane injecté dans le réseau de gaz national : (i)- mise en place de cultures de fourrages ou de céréales dédiées ; (ii)- collecte, transport, stockage sur site des différents intrants organiques ; (iii)- chargement des substrats dans les unités de fermentation ; (iv)- chauffage du milieu fermentaire à 39 ou 52° C selon la méthode de
fermentation utilisée et agitation continue en l’absence totale d’oxygène ; (v)- séparation du biogaz et des résidus liquides et solides appelés « digestats » ; (vi)- purification du biogaz par l’association de méthodes chimiques (lavage aux amines par exemple) et physiques (cryogénie, filtration membranaire…) jusqu’à l’obtention de 97 % de méthane ; (vii)- odorisation et compression du biométhane avant son injection dans le réseau ; (viii)- en cas de cogénération, le biogaz actionne des moteurs thermiques ou des turbines à gaz qui génèrent de la chaleur et de
l’électricité, cette dernière étant ensuite injectée sur le réseau national ; (ix)- transport et épandage des digestats sur les terres agricoles.

A l’évidence, la multiplicité des étapes dans le process de « fabrication » du biométhane conduit à un bilan énergétique inférieur à celui du gaz naturel qui, lui, a été synthétisé dans le sous-sol profond sans coût énergétique. Les calculs de bilans carbonés et des émissions de gaz à effet de serre ainsi que l’évaluation des taux de retour énergétique confirment ce diagnostic.


-L’analyse du taux de retour énergétique 1 (TRE) du biométhane. Il est pour le moins surprenant de constater que les pouvoirs publics aient décidé de prioriser la méthanisation dans la production énergétique des prochaines décennies alors qu’aucune donnée existe sur son TRE ! Nous avons choisi d’estimer le TRE du biométhane à partir de celui du bioéthanol dont le mode de production est proche de celui utilisé par la méthanisation. Le fait que le bioéthanol soit issu de fermentations de substrats à haute valeur énergétique (canne à sucre, betterave sucrière, amidon de céréales…) lui donne un avantage certain dans le rendement énergétique de la biotransformation par rapport à la méthanisation. Selon l’OPECST, le TRE du bioéthanol varie de 0,7 à 1,8 ce qui nous amène à proposer la valeur de 0,7 à 1,0 pour le TRE du biométhane. Or, il est reconnu que des valeurs faibles de TRE, typiquement inférieures à 10, ne sont pas énergétiquement rentables 2 .


-L’examen de la « neutralité carbone » du biométhane. La qualité de « neutralité carbone », souvent soulignée par les promoteurs de la méthanisation, devrait reposer sur l’écart entre, d’une part, la quantité de dioxyde de carbone émise au cours de toutes les étapes de production et de combustion du biogaz et, d’autre part, la quantité de dioxyde de carbone fixée par la photosynthèse des végétaux introduits dans les fermenteurs, et par le retour de carbone aux sols via les digestats. En fait, les demandes d’enregistrement présentent le bilan des gaz à effet de serre (GES) d’une installation de méthanisation en le comparant à « celui qui existerait en l’absence de cette installation ».
Cette démarche complexe utilise le modèle de calcul DIGEST 2 qui cible principalement les « GES évités par la méthanisation » et biaise les résultats ; ainsi, les demandes d’enregistrement mentionnent qu’une installation de 650 kW permet d’éviter 5 000 tonnes de CO 2 eq annuellement ! De plus, elle ignore totalement l’apport des climatologues sur le cycle du CO 2 atmosphérique (Figure 1). Quelle que soit sa provenance, des données scientifiques récentes 3 indiquent que sur 100 unités de CO 2 émises dans l’atmosphère, 45 unités y restent quasi définitivement pour notre échelle de temps et participent ainsi à l’aggravation de l’effet de serre, 26 unités sont dissoutes dans les océans et les acidifient. Parmi les 29 unités de CO 2 revenant sur la partie émergée du globe, seulement 8 unités (sur les 100 unités émises) seront fixées par la biomasse végétale. La « neutralité carbone » de la méthanisation n’est donc pas une réalité physique.

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1 Le TRE est égal à la quantité d'énergie utilisable rapportée à la quantité d'énergie dépensée pour obtenir cette énergie.
2 Techniques de l’ingénieur (2016) https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/chronique-retour-energetique-39038/
3 Friedlingstein et al (2019). Global carbon budget 2019. Earth Syst. Data, 11, 1783-1838.

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Figure 1 : Schéma simplifié découlant du rapport du GIEC pour les sources d’énergie carbonées

-L’évaluation des émissions de gaz à effet de serre (GES) au cours du cycle de vie des méthaniseurs ; comparaison avec les émissions du gaz naturel et celles de l’électricité pour une production équivalente d’énergie.
Contrairement à l’idée largement répandue, nous contestons le fait que les émissions de gaz à effet de serre, rapportées à l’unité d’énergie produite, soient réduites par la méthanisation comparativement aux autres sources d’énergie que sont le gaz naturel ou l’électricité. En effet, les données d’une étude conduite dans des conditions proches de celles rencontrées en France 4 , montrent que la méthanisation émet de 300 à 400 kg CO 2 eq par MWh. Nos propres calculs révèlent que ces valeurs sont indéniablement inférieures à la réalité puisque la seule combustion du
biogaz émet déjà 241 kg CO2eq par MWh. Ces valeurs, confrontées à celle du gaz naturel (227 kg CO 2 eq par MWh) et de l’électricité en France (40 kg CO 2 eq par MWh), montrent que la méthanisation émet davantage de GES que les deux autres sources d’énergie. Il est intéressant de noter que cette conclusion ne s’applique pas à l’Allemagne dont la production d’électricité génère 611 kg CO 2 eq par MWh 4 en raison de sa dépendance de sources carbonées fossiles.
Malgré cet avantage, l’Allemagne a décidé de sortir du biogaz (OFATE) dans son scénario de référence 2035 à cause des externalités négatives qui en résultent. Cette approche indique qu’il n’est pas cohérent de vouloir comparer les situations entre pays dont les politiques énergétiques divergent. La méthanisation qui pouvait se justifier aisément en Allemagne avec un mix énergétique extrêmement carboné, n’a aucun intérêt en France, qu’il s’agisse de produire de l’électricité ou du gaz.
-La valorisation des déchets et des résidus organiques par la méthanisation. Le pouvoir méthanogène des intrants de méthanisation dépend de deux conditions : d’une part, ils doivent avoir une teneur élevée en carbone qui constitue la charpente chimique du méthane (CH 4 ) et, d’autre part, le carbone doit pouvoir être utilisé rapidement par les microorganismes impliqués dans le processus de méthanisation. Or, la plupart du temps, les déchets ne répondent pas à ces deux exigences. Ainsi, les lisiers sont à la fois pauvres en carbone et le carbone qui a résisté à la
digestion animale est peu disponible. Par ailleurs, si la plupart des déchets agricoles sont riches en carbone (pailles et menues pailles par exemple), celui-ci est piégé dans des structures chimiques (cellulose, hémicelluloses, lignine) qui résistent aux enzymes microbiennes de la méthanisation. Il est donc indispensable de complémenter les déchets par des substrats riches en énergie (donc riches en carbone disponible). D’où l’introduction de cultures dédiées (maïs, sorgho…), dites « cultures énergétiques », dont l’apport est limité à 15 % des intrants par la réglementation en France. Malheureusement cette limite est aisément dépassée via l’introduction de Cultures Intermédiaires à
Vocation Énergétique (CIVE) non réglementées dans lesquelles on retrouve le sorgho et le maïs ! Il faut donc retenir
que l’utilisation des seuls déchets ne permet pas d’assurer une production efficiente de biométhane

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4 Meyer-Aurich et al (2012). Impact of uncertainties on greenhouse gas mitigation potential of biogas production from
agricultural resources. Renewable Energy, 37, 277-284.

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-L’utilisation des digestats comme engrais naturels. Il s’agit là de la seule utilisation actuelle des digestats, mais répond-elle aux principaux besoins des sols ? La faible teneur en carbone des digestats ne permet pas d’augmenter
de 4 pour 1 000 par an la teneur en carbone des sols requise par la COP 21, à Paris, en 2015. L’apport carboné des digestats ne permet même pas d’assurer la production minimale d’humus qui garantit la qualité physique, chimique et biologique des sols. A l’opposé, les digestats sont riches en azote ammoniacal qui est perdu en grande partie par volatilisation, ainsi qu’en sels d’ammonium solubles qui s’infiltrent à travers les sols et contaminent les eaux de surface et les eaux profondes. Leur utilisation par les plantes est, de ce fait, peu performante.
Enfin, les digestats peuvent souiller les sols par des substances toxiques et par des agents microbiens pathogènes issus des intrants. Ces constituants s’infiltrent directement dans les nappes phréatiques où nous puisons notre eau potable .  Ce risque est particulièrement important dans le cas d’intrants composés de déchets ou de résidus.
-La proposition faite aux agriculteurs de devenir des « énergiculteurs » est-elle raisonnable ? La nécessité d’utiliser des cultures dédiées pour alimenter les digesteurs et de mobiliser des surfaces agricoles pour épandre les digestats, place les agriculteurs en position privilégiée dans le processus de production d’énergie par méthanisation, d’où le néologisme « d’énergiculteur » qui leur est attribué. Les pouvoirs publics affirment que ces nouvelles activités créeraient des revenus complémentaires au monde agricole qui en a bien besoin ! Qu’en est-il exactement ?
La technicité des installations et la complexité des phénomènes biologiques et biotechnologiques impliqués sont dignes du « génie des procédés » ; elles nécessitent des compétences très spécifiques que ne possèdent pas les agriculteurs, même après quelques semaines de formation. La mission des agriculteurs risque de se limiter à l’approvisionnement des digesteurs et à l’élimination des digestats sur leurs terres, la gestion des méthaniseurs étant placée sous la responsabilité des énergéticiens et des technologues.
Le coût élevé des installations, de 1 à 2 millions d’euros pour un site de 500 kWe et jusqu’à plusieurs dizaines de millions d’euros pour une très grosse usine agricole collective, limite le nombre d’investisseurs potentiels et exclue, de facto, la majorité des agriculteurs.
-La mobilisation de surfaces agricoles qui ne sont plus disponibles pour la production alimentaire. La méthanisation occupe les sols agricoles à la fois pour cultiver les plantes destinées à nourrir les digesteurs et pour recevoir les digestats. Ainsi, la production de maïs destinée à fournir 15 % des intrants pour assurer une production de 140 TWh de biométhane en 2050 devrait occuper une surface de culture de 2 340 000 ha ainsi que 6 000 000 ha pour recueillir les digestats. Ces espaces représentent respectivement 8 et 21 % de la SAU  totale de la France ! Ces
chiffres mettent bien en évidence l’aberration de tels projets qui peuvent compromettre l’autonomie alimentaire de notre pays.
-Les conséquences d’une demande croissante de surfaces à cultiver sur le devenir du foncier agricole. Une telle pression sur les terres cultivables entrainera une augmentation de leur valeur marchande. Ce facteur aura un impact négatif sur la transmission du patrimoine foncier des familles d’agriculteurs. On peut alors craindre une mainmise des industriels de l’énergie sur les terres agricoles, ce qui leur permettra de maîtriser l’ensemble de la chaîne « depuis le champ jusqu’à l’énergie délivrée au consommateur ». La méthanisation n'est pas un moyen d'améliorer la situation économique des agriculteurs mais, à l’opposé, elle risque de les déposséder de leur patrimoine foncier.


-Un subventionnement de la filière difficilement soutenable pour les consommateurs et les contribuables, et injuste pour les citoyens. Avec un tarif de rachat du biométhane d’environ 100 €/MWh par GRDF alors que le marché du gaz naturel offre un prix moyen de 9 €/MWh, et une vente aux consommateurs de ce même gaz au prix de 80 €/MWh, il est évident que la méthanisation agricole ne peut exister qu’avec un apport massif de finances publiques. Ainsi, l’ensemble des aides et des subventions de l’Etat a été estimée à 18 milliards d’euros par madame
Barbara Pompili, ministre de la transition écologique, lors de son audition par la commission « méthanisation » du
Sénat, le 12 mai 2021 7 . Par comparaison, les aides à l’éolien et au solaire s’élèvent à près de 8 milliards d’euros par an.

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5 https://reporterre.net/methanisation-un-digestat-bien-indigeste-pour-les-sols-et-les-eaux
6 SAU = superficie agricole utilisée. En France, la SAU représente 29 millions d'hectares, soit 54 % du territoire national.

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A ces subventions, il faut rajouter les aides au développement de la filière portant sur la création de nombreux emplois souvent mise en avant par les promoteurs de la méthanisation. Ainsi, l’appui financier correspondant à un seul emploi direct pour l’étape de construction des méthaniseurs est évalué, selon nos données (Figure 2), à un coût d’environ 640 000 €. Si ce soutien aux emplois parait difficile à pérenniser, il peut aussi être considéré comme injuste à l’égard d’autres activités économiques en souffrance. Ces dotations ne seraient-elles pas plus utiles si elles étaient affectées à des objectifs de transformation de l’agriculture vers des formes plus respectueuses des agriculteurs, des consommateurs et de l’environnement ? Elles seraient précieuses également pour réaliser l’isolation des passoires thermiques et satisfaire le critère d’économie de 200 TWh annuels nécessaire à l’accomplissement du scenario énergétique national.

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Figure 2 : Subvention moyenne par méthaniseur à la date de mise en service

-Les risques multiples sur l’environnement et les populations proches des sites de méthanisation. Les installations de grande taille utilisent plusieurs réservoirs de plusieurs milliers de mètres cubes chacun. Certains emmagasinent les intrants, la principale cuve digère et fermente les matières organiques, d’autres entreposent les digestats liquides et solides jusqu’à la période de leur épandage, et des réservoirs recouverts par une membrane souple stockent le biogaz ainsi que le biométhane obtenu après purification du biogaz. Le biogaz contient de 50 à 70 % de méthane et de 25 à 45 % de dioxyde de carbone, ainsi que de la vapeur d’eau (5 %) et des gaz toxiques comme l’hydrogène
sulfuré, l’ammoniaque et des organochlorés à l’état de traces.
En cas de rupture des parois des cuves de stockage ou de débordement des liquides délivrés, des volumes importants de matières organiques peuvent se libérer dans l’environnement du site et provoquer des dégâts majeurs sur les écosystèmes des milieux aquatiques et des sols (cf. l’accident de Châteaulin en août 2020 qui a privé d’eau potable plus de 180 000 personnes ; 6 pollutions aquatiques ont déjà été signalées en France en 2021,

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7 https://www.usinenouvelle.com/article/climato-ethique-la-methanisation-agricole-rattrapee-par-ses-externalites-
negatives.N1093464

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Figure 3 : Pollutions aquatiques Françaises dues à la méthanisation en France en fonction des années


Malgré la mise en place de zonages ATEX 8 sur les sites de méthanisation, on a recensé plusieurs incendies ou explosions, et un total de 234 sinistres depuis 2015, soit un taux d’accidentologie cinq fois plus fort qu’avant 2015

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Figure 4 : Nombre d’accidents de méthanisation Français au cours des années, pour les unités agricoles (rouge) et pour l’ensemble des unités agricoles, Industrielles et Territoriales (bleu)

Enfin, plus de 250 associations et collectifs de riverains des sites de méthanisation se sont créées pour dénoncer les nuisances qu’ils leur procurent (Figure 5a). Les plaintes portent régulièrement sur les odeurs nauséabondes dues aux émissions d’hydrogène sulfuré et d’ammoniaque gazeux à proximité des installations et au cours de l’épandage des digestats. Il est important de noter que ces gaz malodorants sont également toxiques ! Les accidents les plus fréquents sont les incendies, les fuites, les explosions (Figure 5b).

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8 La réglementation ATEX (pour ATmospheres EXplosives) définie des zones à l’intérieur desquelles l'utilisation de matériels
spéc  ifiques est obligatoire afin d'écarter tout risque d'explosion.

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Figure 5 : a) Répartition Française des associations et collectifs de riverains et b) répartition par type d’accidents de méthanisation

Conclusion
Sur la base des éléments présentés dans cette tribune, nous montrons que les objectifs qui ont été fixés à la méthanisation d’atteindre un tiers de la consommation totale de gaz en 2050, ne sont pas opportuns. Le fait que le biométhane soit une énergie carbonée et, qu’en plus il faille la « fabriquer », lui confère un handicap définitif par rapport à la majorité des autres sources d’énergie.
Nous reprenons à notre compte la conclusion de France Stratégie sur la méthanisation : « Le remplacement du gaz fossile par du gaz renouvelable relève encore largement du pari. Miser sur d’autres options est donc une nécessité, au risque sinon de ne pas atteindre la neutralité carbone en 2050 ».


Auteurs :
-Jean-Pierre Jouany, directeur de recherche honoraire INRAe, membre fondateur de l’association GREFFE et vice-
président de l’association composée de 30 scientifiques (https://groupe-greffe.wixsite.com/groupe-greffe)
-Daniel Chateigner, Professeur, Université de Caen Normandie, Coordonnateur du Collectif Scientifique National

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