La metanización es un proceso biológico de degradación de la materia orgánica. También se le llama digestión anaeróbica o digestión anaeróbica . La digestión anaeróbica es el proceso biológico natural de degradación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno ( anaeróbico ); Los contaminantes orgánicos son convertidos por microorganismos anaeróbicos en un producto gaseoso (incluido el metano) y lodos residuales, el digestato , que tienen potencial para su reutilización.
La metanización se produce de forma natural en determinados sedimentos , marismas , arrozales , vertederos , así como en el tracto digestivo de determinados animales, como insectos (termitas) o rumiantes. Parte de la materia orgánica se descompone en metano y parte es utilizada por microorganismos metanogénicos para su crecimiento y reproducción. La descomposición no es completa y deja el digestato (en parte comparable a un compost ).
La metanización también es una técnica implementada en metanizadores donde el proceso se acelera y se mantiene para producir un gas combustible ( biogás , llamado biometano después de la purificación ). Los residuos orgánicos (o productos de cultivos energéticos, sólidos o líquidos) pueden, por tanto, recuperarse en forma de energía.
En la naturaleza, la digestión anaeróbica microbiana juega un papel importante en el ciclo del carbono .
La metanización resulta de la acción de ciertos grupos de microorganismos microbianos que interactúan y que constituyen una red trófica . Clásicamente podemos distinguir cuatro fases sucesivas:
En el reactor, los microorganismos hidrolizan primero la materia orgánica compleja en moléculas simples. Así, los lípidos , polisacáridos , proteínas y ácidos nucleicos se convierten en monosacáridos , aminoácidos , ácidos grasos y bases nitrogenadas . Esta descomposición se lleva a cabo mediante enzimas exocelulares.
Puede convertirse en el paso limitante porque es “demasiado lento” en el caso de compuestos que son difíciles o de hidrolizar lentamente, como lignina , celulosa , almidón o grasas. En el caso de una mezcla de residuos sólidos, la hidrólisis se produce a diferentes velocidades en función de la bioaccesibilidad de los componentes de la biomasa, mientras que es simultánea en medios homogéneos y más líquidos.
AcidogénesisEstos sustratos son utilizados durante la etapa de acidogénesis por las denominadas especies microbianas acidógenas, que producirán alcoholes y ácidos orgánicos, así como hidrógeno y dióxido de carbono . Este paso es de 30 a 40 veces más rápido que la hidrólisis.
AcetogénesisLa etapa de acetogénesis permite la transformación de los diversos compuestos resultantes de la fase anterior en precursores directos del metano: acetato , dióxido de carbono e hidrógeno . Hay dos grupos de bacterias acetogénicas :
La producción de metano está asegurada por microorganismos anaerobios estrictos que pertenecen al dominio Archaea . Este último paso da como resultado la producción de metano . Se lleva a cabo por dos vías posibles: una a partir del hidrógeno y el dióxido de carbono por las denominadas especies hidrogenotróficas , y la otra del acetato por especies acetotróficas (también llamadas acetoclastos). Su tasa de crecimiento es menor que la de las bacterias acidógenas.
CO 2+ 4 H 2→ CH 4+ 2 H 2 O. CH 3 COOH→ CH 4+ CO 2.La metanización es un proceso biológico complejo que requiere el establecimiento de ciertas condiciones fisicoquímicas para las cuales se optimiza la reacción biológica. Los organismos metanogénicos de Archaea son anaeróbicos estrictos. Se desarrollan satisfactoriamente cuando el potencial redox relativo al electrodo de hidrógeno normal (Eh) en el medio es muy bajo (-300 mV ).
Condiciones de temperaturaLa temperatura objetivo se denomina "temperatura establecida". Son posibles tres regímenes térmicos:
Los metanógenos de Archaea tienen necesidades individuales de micronutrientes como el hierro , el molibdeno , el níquel , el magnesio , el cobalto , el cobre , el tungsteno y el selenio . La presión parcial de hidrógeno debe permanecer por debajo de 10 -4 bar en la fase gaseosa. Un pH neutro favorece la formación de biogás frente a un pH ácido.
Para reducir la presencia de sulfuro de hidrógeno en el biogás producido, se pueden crear condiciones microaeróbicas en la superficie del medio de reacción inyectando una pequeña proporción de oxígeno en la parte gaseosa del digestor.
La metanización se refiere principalmente a la materia orgánica. Para los componentes no orgánicos, puede afectar su forma.
Así, el nitrógeno presente en los efluentes del ganado no sufre ninguna transformación, mientras que el nitrógeno orgánico de la sangre , los residuos verdes y de mesa se mineraliza y el nitrógeno mineral de frutos , paja y grasa evoluciona hacia nitrógeno orgánico.
Los materiales (o insumos ) metanizables son materiales orgánicos de origen animal , vegetal , bacteriano o fúngico . Se caracterizan particularmente por su porcentaje de materia orgánica (MO), materia seca (MS) y su potencial metanogénico conocido como BMP ( acrónimo de Biochemical Methane Potential ). Vienen principalmente de:
La producción de insumos varía con las estaciones. Deben almacenarse, a veces durante varios meses, e idealmente lejos del aire y en un lugar fresco, para retener su poder metanogénico . Existen varios métodos de almacenamiento:
Los productos de los buques tanque de GNL no deben contener biocidas o compuestos que puedan inhibir las reacciones biológicas implicadas en la digestión anaeróbica o dañar la instalación.
Para que el digestato pueda reutilizarse esparciéndolo, no debe contener cantidades excesivas de diversos contaminantes que puedan encontrarse en los productos introducidos en el digestor.
Para metanizar ciertos materiales más rápidamente es necesaria una fase de pretratamiento, como la trituración, la fase de compostaje, la preparación termoquímica o enzimática.
El pretratamiento enzimático mezcla los desechos con las enzimas durante unas diez horas. El resultado es un líquido en el que los materiales lignocelulósicos se han lisado parcialmente, que el metanizador tratará entonces de forma mucho más eficaz y rápida.
Los primeros prototipos industriales están en funcionamiento en Dupont (Optimash® AD-100), en DSM (Methaplus) para residuos agrícolas y en una gran planta de tratamiento de residuos Renescience de DONG / Novozymes para biorresiduos (5 megavatios de electricidad producidos a partir de 120.000 t / año de biorresiduos (el equivalente a la producción de unas 110.000 familias inglesas) en Norwich .
La metanización, como bioproceso , se puede implementar en un digestor , para recuperar residuos cargados de materia orgánica mientras se produce energía en forma de metano. Puede tratar vertidos tan diversos como aguas residuales, lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales, excrementos de animales, residuos de la industria alimentaria, residuos de cocina, residuos domésticos, residuos agrícolas, etc.
La metanización con recuperación del biogás producido (producción de energía térmica y / o eléctrica por combustión directa de metano o en motores térmicos) tiene su lugar entre todas las diversas soluciones para la producción de energía renovable al permitir alcanzar tres objetivos complementarios: para producir energía, para reducir la carga contaminante de residuos y efluentes y también, dependiendo de la naturaleza del producto de partida, para producir un digestato estabilizado.
Hoy en día las principales aplicaciones industriales de la digestión anaeróbica para el tratamiento de residuos identificadas por Ademe (Agencia Gubernamental de Gestión del Medio Ambiente y la Energía) son: digestión agrícola (excrementos de animales), digestión de residuos sólidos domésticos y similares (biorresiduos), digestión de aguas residuales urbanas. lodos y digestión de efluentes industriales. En cuanto a este último campo de aplicación, la digestión anaeróbica es un tratamiento muy competitivo frente a la depuración aeróbica. Se aplica principalmente para tratar efluentes de industrias agroalimentarias de alta carga y efluentes de fermentación (75% de los digestores de alta carga en funcionamiento en 2006).
El uso de metano, producido a partir de la metanización de lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales, para el funcionamiento de autobuses urbanos está experimentando un crecimiento significativo en determinadas ciudades de Francia como Lille . La mejora y la reducción de costes de las técnicas de separación de gases por membrana deberían permitir considerar la posibilidad de purificación de biogás en el lugar de producción.
La metanización permite tratar los efluentes líquidos, incluso cuando están cargados con materia en suspensión. Este es, por ejemplo, el caso de los efluentes del ganado ( purines ) y los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR) (a menudo lodos mixtos que reúnen lodos primarios y lodos biológicos). La metanización también se aplica ampliamente al tratamiento de efluentes agroalimentarios. Estos materiales básicos, generalmente disponibles de forma regular, pueden complementarse con diversos residuos orgánicos, y en particular con grasas cuyo poder metanogénico es fuerte (obtenidas por ejemplo de mataderos o del pretratamiento de estaciones de depuración). El estado líquido de la mezcla permite agitar para obtener una buena homogeneidad del material y de la temperatura.
La metanización de efluentes se ha basado en el desarrollo de procesos intensivos en los que se estructura la biomasa anaeróbica, en agregados granulares muy densos (procesos UASB, EGSB) o en forma de biopelículas adheridas a soportes dedicados.
La mayoría de los residuos orgánicos se pueden metanizar y, en particular, la parte fermentable de los residuos (que idealmente deberían clasificarse y recogerse mediante recogida selectiva, antes de metanizarlos). Según su origen, existen diferentes tipos de residuos:
Generalmente hablamos de metanización sólida o seca cuando las entradas del digestor contienen entre un 15 y un 20% de materia seca.
La agricultura produce una gran cantidad de desechos sólidos (por ejemplo, 67 millones de toneladas de estiércol de ganado y 25 millones de toneladas de residuos de cultivos (especialmente paja) en 2017). La recuperación de determinados residuos orgánicos con un alto contenido de materia seca es difícil (por ejemplo, hasta un 90% en el caso de la paja), especialmente si se trata de compuestos lignocelulósicos poco o poco degradables. En Francia en los años 2000-2010 solo una docena de explotaciones se especializaron en esta ruta. Las vías para mejorar el rendimiento de la metanización seca son la recirculación del lixiviado (líquido residual resultante de reacciones biológicas y cargado de bacterias) en los residuos sólidos almacenados y el pretratamiento por bacterias que degradan la lignina que ralentiza la degradación de la celulosa de la paja y madera. Respecto a este último proceso, en 2017 la empresa de aceleración de transferencia de tecnología (SATT) Ouest Valorisation presentó una patente basada en un inductor que estimula la actividad de degradación de la lignina por bacterias .
Existen experimentos o intentos de agrupar metanizadores para, por ejemplo, co-metanizar residuos orgánicos convencionales (de residuos domésticos y biorresiduos ) y lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales , según lo previsto, en la región de París, el saneamiento (Siaap) y los residuos ( Syctom ) sindicatos en 2018 (proyecto de 90 millones de euros).
La metanización produce un gas combustible , biogás y un fertilizante que contiene digestato líquido y sólido .
El digestato es el residuo sólido y líquido generado por los procesos de digestión anaeróbica de residuos.
Al final del proceso de digestión anaeróbica, generalmente se deshidrata y se coloca en túneles de maduración (herméticos y bien ventilados, para completar la reacción anaeróbica e iniciar una fase de compostaje).
El digestato luego se convierte en un residuo o subproducto tratado y estabilizado. Tiene un cierto valor de enmienda (porque es muy rico en nitrógeno). Hasta cierto punto, es comparable al compost, si se le ha añadido carbono (porque la digestión anaeróbica ha extraído una gran parte del carbono de los materiales que han fermentado); puede ser utilizado para cultivos alimentarios (o cultivos no alimentarios, incluso en espacios verdes ) dependiendo de la normativa, la naturaleza de los productos tratados y los análisis de este digestato.
Las normas NF U 44-051 y NF U 44-095 proporcionan un marco para la valorización agronómica de los digestatos “urbanos” ( residuos verdes y otros residuos biológicos de alimentos de los residuos domésticos) y los digestatos de lodos de depuradora, debido a la presencia en estos lodos. de trazas de drogas, metales pesados y otros residuos químicos nocivos. El nitrógeno en los digestatos (nitrato) es soluble y puede ser lixiviable y no retenido permanentemente por el suelo.
Se están llevando a cabo investigaciones para utilizar nutrientes de los digestatos para cultivar microalgas, que a su vez se utilizan para producir materias primas, incluidos biocombustibles o algcombustibles . Este es el caso del proyecto Algovalo que permitió definir las condiciones para un óptimo desarrollo de las algas. Los resultados son alentadores, ya que se podría recuperar el 95% de los nutrientes en beneficio de las algas.
El biogás producido puede quemarse in situ en cogeneración o purificarse en biometano .
La metanización de los lodos de depuradora reduce su volumen en un tercio, lo que reduce el transporte y los costes asociados de eliminación o distribución. La inversión que esto representa está respaldada por la tarifa de compra de la energía producida, en particular en forma de biometano desde 2014, mientras que algunas plantas de tratamiento de aguas residuales prefieren utilizar la energía para las necesidades térmicas del proceso.
En 2009 , la digestión anaeróbica " en la granja " estaba mucho menos desarrollada en Francia que en Alemania: solo unas diez pequeñas instalaciones estaban en servicio. Desde entonces ha estado en fuerte desarrollo, ya sea con proyectos agrícolas individuales, o proyectos colectivos o regionales que reúnen a varios agricultores y otros actores del territorio. En 2015-2016, hay más de 50 sitios nuevos por año. En Francia, el software denominado Méthasim permite realizar simulaciones técnico-económicas de proyectos de digestión anaeróbica en la explotación.
El plan de lucha contra la proliferación de algas verdes incluye la digestión anaeróbica como medio de tratamiento, pero la producción de metano no elimina el nitrógeno que se encuentra en el digestato (residuo líquido de la metanización).
Ventajas de la metanización agrícolaEn 2008, la digestión anaeróbica se convierte en una actividad agrícola y se ha beneficiado desde 2011 de un decreto que aumenta las tarifas de alimentación.
El depósito de residuos agrícolas es importante:
El proceso microméthanisation no es innovador en sí mismo, ya que desde el comienzo del XX XX microméthaniseurs siglo pocos metros cúbicos para uso doméstico se construyen en China. En 2007, hubo más de 30 millones de instalaciones de estos sistemas en China e India. También se han desarrollado en Europa, Estados Unidos e Israel soluciones tecnológicas para la digestión anaeróbica adaptadas al contexto occidental. Este es el caso del proceso Homebiogas, en el que el biogás se utiliza para fines domésticos, o el contenedor Flexibuster, que procesa los residuos y recicla el biogás mediante la generación de electricidad.
Como parte del proyecto europeo H2020 DECISIVE pilotado por Irstea, alrededor de diez institutos de investigación e industriales están trabajando para establecer un sector de micrometanización en áreas urbanas, en la escala de un distrito de 800 a 1000 hogares (o un distrito más pequeño que comprende una o más establecimientos de restauración colectiva), es decir, un máximo de 200 toneladas de biorresiduos al año. Se trata de un método de gestión de biorresiduos urbanos totalmente innovador, basado en la valoración local, que forma parte de un proceso de economía circular. El resultado: una reducción en la producción de residuos, ahorro de energía y transporte y la producción de un bioplaguicida a partir del digestato. A medio plazo, una herramienta de apoyo a la toma de decisiones permitirá a las autoridades locales que deseen avanzar hacia nuevos sistemas de gestión de residuos, dimensionar las instalaciones según sus necesidades, pero también evaluar el impacto de cambiar el sistema al final del día. un barrio. En 2019, se establecerán dos sitios piloto a gran escala en Lyon y Barcelona.
En varios países (incluido Francia) la inyección de biometano en las redes públicas de gas natural está autorizada y se beneficia de un precio de compra y de una “garantía de origen” para asegurar su trazabilidad.
En 2011, siguiendo las leyes Grenelle de l'Environnement y Grenelle (23% de la energía renovable en el mix energético de Francia en 2020, es decir, una potencia eléctrica instalada de 625 MW en 2020 y una producción de calor de 555 kilotoneladas equivalentes de petróleo por año para biogás), el precio de compra de la electricidad producida por digestión anaeróbica se ha elevado (+ 20% de media) para las “pequeñas y medianas instalaciones agrícolas” (equivalente, según el gobierno, a un apoyo de 300 M € / año ) además a la ayuda de Ademe , las autoridades locales y el Ministerio de Agricultura. Bajo ciertas condiciones, la digestión anaeróbica ahora es reconocida como una “actividad agrícola” por la ley de modernización de la agricultura y la pesca (LMAP).
En Francia, Ademe y los Consejos Regionales han estado ayudando a la digestión anaeróbica durante varios años a través de subvenciones y apoyo a proyectos, etc. Así, la región Midi-Pyrénées se comprometió a mediados de 2013 a apoyar (por 8 millones de euros) la creación de 100 unidades de digestión anaeróbica antes de 2020 (a través de un convenio co-firmado con los Ministros de Ecología y Agricultura, como parte de la EMAA nacional plan (lanzado enmarzo 2013) apuntando a 1.000 nuevas instalaciones antes de 2020.
Según la legislación francesa, las instalaciones de digestión anaeróbica para residuos no peligrosos o materia prima vegetal (excluidas las instalaciones de metanización de aguas residuales o lodos de depuradora urbana cuando se metanizan en su lugar de producción) son instalaciones clasificadas para la protección del medio ambiente (ICPE). De hecho, este tipo de instalación se refiere a la partida n o 2781 de la nomenclatura de las instalaciones clasificadas, que se divide en dos subcategorías:
Las autorizaciones o registros se expiden en forma de decretos prefecturales con el fin de exigir a los operadores el cumplimiento de un cierto número de prescripciones técnicas que permitan limitar sus impactos ambientales , en particular las prescripciones técnicas resultantes de un decreto ministerial fechado.10 de noviembre de 2009 o las resultantes de un decreto ministerial de fecha 12 de agosto de 2010.
Para limitar su impacto ambiental , los operadores de instalaciones sujetas a declaración deben cumplir con los requisitos técnicos de otro decreto ministerial también fechado10 de noviembre de 2009.
El examen de las solicitudes de autorización o registro, así como el control del cumplimiento de los requisitos técnicos por parte de los operadores, se llevan a cabo mediante la inspección de instalaciones clasificadas .
En Europa, a finales de 2002, estaban en servicio 78 unidades industriales de metanización de residuos domésticos y similares con una capacidad de tratamiento de 2,3 millones de toneladas de residuos al año. Las nuevas capacidades instaladas en 2002 ascendieron a 813.000 toneladas anuales.
Después de haberse quedado atrás de otros países del norte de Europa o de Italia, este sector está en pleno desarrollo en Francia. En 2017, hubo 80 instalaciones adicionales, lo que elevó el número total de instalaciones a 514, incluidas 330 en la granja. Según el Think Tank de Francia-Biometano , a finales de 2017, 44 de estos sitios lo actualizaron en forma de biometano inyectado en las redes de gas natural y "a finales de 2018, se esperan algunos cientos de unidades" .
El legislador cuenta con la digestión anaeróbica (entre otras fuentes denominadas verdes o bioenergéticas) para cumplir los compromisos franceses e internacionales sobre el clima y la energía, para descarbonizar la producción de electricidad y estabilizar los ingresos agrícolas.
En 2017, la FNSEA y GRTgaz proponen tres acciones conjuntas de biometano agrícola: la promoción de la financiación del proyecto, mejor apoyo a los agricultores y el desarrollo de I + D .
Comience 2018 (del 1 er febrero) un grupo de trabajo sobre el biogás, fue instalado por el gobierno; presidido por el Secretario de Estado Sébastien Lecornu y que reúne a "gestores de redes, federaciones profesionales, parlamentarios, comunidades, asociaciones de defensa ambiental, establecimientos bancarios, establecimientos públicos y administración" : cinco pequeños comités técnicos deben preparar un plan de acción operativa antes de la Feria Agrícola 2018 (24 de febrero-4 de marzo). Este plan debe proponer soluciones políticas o regulatorias a problemas de larga data para el desarrollo del sector (se discutirá: Simplificación de regulaciones, financiamiento, conexión y bioNGV ).
En 2018, Nicolas Hulot anunció un " plan de liberación de energía renovable " (Marzo 26) que debería basarse en 15 propuestas de apoyo para el sector, en particular la agricultura, realizadas por un grupo de trabajo iniciado en febrero por Sébastien Lecornu (Secretario de Estado): Simplificación administrativa y de ayuda a través de una "ventanilla única" para el examen de expedientes, tiempos de examen más cortos (pasando de un año a 6 meses), aumento del umbral aplicable a la declaración de instalaciones clasificadas para la protección ambiental (ICPE) a 100 toneladas por día (60 t / d hoy), acceso al crédito (por digestión anaeróbica agrícola + remuneración adicional para pequeñas instalaciones); Permitir mezclas de insumos como lodos de depuradoras y biorresiduos (punto sobre el que la FNSEA tiene "fuertes reservas", prefiriendo "regulaciones firmes que garanticen un esparcimiento confiable, garantía de producción de alimentos de calidad"; capacitación (especialmente para agricultura actores) para estructurar y profesionalizar el sector.
Esto también debería informar el trabajo del programa plurianual de energía (PPE) y la futura "hoja de ruta" 2019 - 2023 la transición energética. La FNSEA "acogió con satisfacción estos avances, salvo la mezcla de lodos de depuradora y biorresiduos". También cree que se debe permitir a los productores y agricultores "fijar su capacidad máxima de producción anualmente, y no mensualmente, y darles la posibilidad de tener más visibilidad contratando la compra de biogás a más de 20 años, frente a los 15 de hoy".
Hacia sectores sostenibles en los territoriosLos residuos biológicos y agrícolas necesarios para la metanización suelen ser difusos y su cantidad y calidad varían según el territorio y las estaciones. La recuperación de biogás es difícil de transportar y no encaja bien con la idea de flujo (excepto localmente para el transporte de residuos a la unidad de metanización, luego biogás a las áreas de consumo).
El establecimiento de una unidad de digestión anaeróbica obedece, por tanto, a una lógica territorial de oferta (depósito local de residuos u otra biomasa “metanizable”, proximidad a una red de gas) y demanda (necesidad del territorio en gas, electricidad, digeridos ...).
La voluntad política de los actores locales permite entonces desarrollar este sector que puede ser una fuente de desarrollo local . De hecho, el plan de suministro de productos metanizables generalmente solo es rentable para distancias de transporte cortas y medias. El sector conecta a los actores que suministran materia orgánica con los que utilizarán biogás y digestato (desde las autoridades locales hasta los agricultores o sus grupos, incluidos los fabricantes, el sector de tratamiento de residuos hasta los constructores de fábricas, la metanización y los hogares que consumen la energía producida). Esto supone una lógica territorial con upstream, una recolección de los sustratos orgánicos necesarios para la producción de biogás, luego el proceso en sí, seguido de la transformación de los productos y finalmente su valoración.
Esta lógica territorial se está implantando progresivamente en el área metropolitana de Rennes como parte de varios proyectos liderados por Irstea . En asociación con la empresa Akajoule y Rennes Métropole , los investigadores desarrollaron una metodología para el “diagnóstico territorial” del sector de la metanización. Permite determinar, teniendo en cuenta las limitaciones territoriales y las oportunidades identificadas para residuos, energía y agricultura, los escenarios más adecuados para el establecimiento de unidades de digestión anaeróbica. “Concretamente, a partir de información georreferenciada del territorio (recursos disponibles, lugar de recogida de residuos metanizables, etc.), el modelo matemático determina para cuál de los cinco criterios identificados (tratamiento de residuos, producción de energía, calidad del suelo, calidad del agua, abono requisito) la digestión anaeróbica es la más adecuada ”. Esta colaboración permitió constituir la primera base de datos y elaborar un plan director del sector de metanización del área metropolitana de Rennes. Otro componente importante de los proyectos se refiere al análisis de los impactos ambientales (mediante la movilización de las herramientas de análisis del ciclo de vida) y los impactos socioeconómicos vinculados al despliegue de la digestión anaeróbica. Este trabajo permitió en particular establecer, por primera vez, una lista de efectos atribuibles al sector, como la tensión sobre los materiales utilizados para la digestión anaeróbica o el cambio en las prácticas agrícolas ” .
En 2017, el sector representó más de 1.700 empleos directos. Podría crear 15.000 para 2020 si se alcanzan los objetivos establecidos por el gobierno en 2010. Estos trabajos requieren calificaciones que van desde trabajador hasta bac +5 pasando por técnicos para el mantenimiento.
Aplicaciones municipalesFrancia fue el primer país en embarcarse en la metanización de los residuos domésticos (en 1988 en Amiens con Valorga ). Desde 2002, se han puesto en servicio otras instalaciones: Varennes-Jarcy, Le Robert (Martinica), Calais, Lille, Montpellier, Marsella y una veintena más están en estudio o en construcción en toda Francia. La planta de Romainville, cuya construcción, inicialmente prevista para 2010 pero pospuesta, tratará cerca de 400.000 toneladas de residuos domésticos.
Desde hace una treintena de años, las instalaciones industriales de tratamiento de residuos sólidos de biomasa y / o determinados lodos de depuradora han demostrado su rentabilidad económica, una vez puestas en marcha con ayudas públicas.
Según su origen, los residuos no clasificados en origen deben ser sometidos a un pretratamiento y / o postratamiento mecánico ( clasificación mecánico-biológica con separación, clasificación, reducción de tamaño por trituración, cribado por tamaño y / o pasteurización). Algunas unidades tratan los biorresiduos que consisten en materia orgánica clasificada en origen. Este es el caso de los sitios de Lille o Forbach, por ejemplo.
Las empresas industriales han implementado soluciones de metanización industrial, en particular metanizadores y sistemas de clasificación mecánico-biológicos. Están ubicados en Francia, Alemania, Suiza, Suecia, España, etc.
La producción de biogás se ha desarrollado en varios países de la Unión Europea (UE), con el doble objetivo de producir energía renovable y tratar residuos orgánicos. Al principio del XXI ° siglo, el desarrollo se basa principalmente en un fuerte apoyo público y el uso exclusivo de los cultivos para abastecer la energía eléctrica a través de cogeneración . En 2020, hay una tendencia a la reducción de las ayudas públicas, que enfatiza la recuperación de residuos o cultivos intermedios y se inclina hacia la recuperación en biometano .
La Alemania y el Reino Unido son los pioneros en el desarrollo del sector del biogás; este último instaló la primera planta de energía del mundo en el sitio de la antigua base aérea RAF Eye en 1992. Otros países tienen programas y políticas específicas de biogás como España, Italia, Dinamarca, Países Bajos, Suecia, Polonia, Suiza y Austria. Desde la década de 2000 , la UE se ha convertido en el principal productor de biogás, por delante de Estados Unidos, con más de la mitad de la producción mundial. De hecho, el desarrollo del biogás a escala europea se ha logrado gracias al deseo de algunos países de establecer, gracias al Libro Blanco de 1997, una estrategia y un plan de acción comunitario en el ámbito de las energías renovables. La producción de biogás también cumple con otros objetivos marcados por la UE:
En Alemania, el sector se desarrolló gracias a un fuerte apoyo político en la década de 2000. En particular, tomó la forma de grandes unidades abastecidas con cultivos energéticos como el maíz . Como resultado de las restricciones de apoyo, las unidades pequeñas que operan en cortocircuito con desechos agrícolas tienden a reaparecer. El aumento de la flexibilidad de la producción de energía permitiría reducir la cantidad de maíz utilizado como cultivo energético y las externalidades ambientales en las regiones ganaderas, pero sería muy costoso en subsidios ( precio de compra ) si implica disminuir la cantidad de biogás producido en modo nominal.
En Suiza , la digestión anaeróbica suministra el 2% del gas consumido en 2019 y el sector se ha fijado un objetivo del 30% del consumo de "calor" de las personas (por lo tanto, excluidas las industrias y el transporte) para 2030.
Estados Unidos no tiene una política federal para apoyar la producción de biogás , lo que retrasa el desarrollo en comparación con Europa. Se realizó una pequeña ola de instalaciones en los años 2007-2008 cuando el precio del petróleo era alto, pero no tuvieron un desempeño muy bueno.
A finales de la década de 2010, varios estados como California fomentaron la construcción de instalaciones imponiendo umbrales mínimos para las energías renovables en los suministros de los proveedores de energía, lo que reactivó proyectos, "hasta 50 o 100 en 2019". Los insumos metanizados en los digestores estadounidenses son esencialmente desechos : estiércol de ganado y cerdo , restos de comida, lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales .
Desde la década de 1960, China ha desarrollado programas para construir digestores en áreas rurales , incluida la capacitación de agricultores en el manejo de metanizadores. Una estimación de 2008 indica que más de 30 millones de digestores proporcionan el 1,2% de la energía total del país. Exporta sus tecnologías adaptadas a digestores de pequeña escala en el sur de Asia. En la década de 2010 se produjo una evolución hacia unidades más grandes y centralizadas.
Numerosos programas de investigación se centran en la digestión anaeróbica, desde la digestión anaeróbica (a nivel de distrito, por ejemplo) hasta las escalas industriales, incluido el papel de las enzimas; la reología , las ventajas y desventajas de la vía seca, de la vía gruesa y de la vía líquida o de la alimentación continua o discontinua al reactor; la búsqueda de cepas bacterianas aún más eficaces; recuperación de digestatos, medición y control de olores, salud del trabajador, etc.
En los países (Francia, por ejemplo) donde la digestión anaeróbica no debe competir con la alimentación humana o animal, se realizan esfuerzos en particular para diversificar los insumos (por ejemplo: productos para segar en las carreteras); ayudar a los operadores a gestionar mejor la variedad y la estacionalidad de los insumos que reciben, mediante el perfeccionamiento de los medios de gestión del metanizador (seguimiento) y los ingresos por insumos. En Francia, el proyecto de investigación CARMEN tiene como objetivo mejorar el proceso de digestión anaeróbica y, por lo tanto, comprenderlo mejor (p. Ej., Papel de la preparación de insumos, método de llenado del biorreactor (en estratos o en mezcla), posibles aditivos (p. Ej. el efecto acidificante de los productos de corte o recortes de césped), microcontaminantes y otros inhibidores, posible capacidad de las bacterias para adaptarse a ellos ...). Pero otros trabajos de investigación se refieren al upstream (CIVE, pretratamiento de residuos agrícolas, control de la gestión del estiércol, etc.) y downstream del sector (mejora de los sistemas de depuración y combustión de biogás y biometano; con parte del proyecto CLIMIBIO para ejemplo). En el proceso seco, particularmente en una situación de codigestión de insumos muy diferentes, buscamos comprender y controlar mejor las transferencias y recirculaciones de agua en el reactor para optimizar la digestión.
Las personas que viven cerca de las instalaciones a menudo temen los problemas de olores, que no están justificados con respecto al biogás inodoro. El esparcimiento del digestato también es menos oloroso que el de la lechada cruda, y una gran parte del carbono se transforma en metano. Sin embargo, el nitrógeno transformado, aunque mejor asimilado por las plantas, no obstante es lixiviable por lixiviación y también es más volátil. La circulación de residuos para abastecer las instalaciones también es objeto de críticas. La impugnación de proyectos se enmarca en ocasiones en un contexto de rechazo a las infraestructuras "impuestas" por el mundo industrial o las autoridades.
En Francia, el modelo alemán de cultivos energéticos dedicados se rechaza debido a su competencia con los cultivos alimentarios, primarios o secundarios (para alimentar al ganado).