Le mode de traitement d’un déchet donné est conditionné par sa nature et les contraintes qu’elle implique. Il existe des solutions de traitement spécifiques à certains déchets identifiés (comme ceux issus du milieu médical ou du bâtiment), et des solutions plus globales, notamment pour les ordures ménagères. Les solutions qui permettent non plus simplement de traiter mais de valoriser le déchet pour produire de l’énergie ont aujourd’hui le vent en poupe.
L’enjeu de la valorisation des déchets est double : Le premier est d’équilibrer voire d’inverser la tendance à l’exploitation des énergies fossiles comme le gaz naturel, qui constituent des ressources limitées ; le deuxième est d’instaurer une véritable démarche de valorisation du déchet, afin qu’il ne soit plus exclusivement une source de pollution mais une nouvelle ressource, notamment énergétique.
Les pouvoirs publics l’ont bien compris : le développement des solutions de production d’énergies vertes et renouvelables est un facteur clé de la transition énergétique. Parmi les solutions de valorisation existantes cohabitent notamment la méthanisation et l’incinération, qui sont deux modes de traitement distincts et complémentaires abordés dans le cadre de cet article.
Etat des lieux de la production d’énergie à partir des déchets en France
Le plan d’action national en faveur des énergies renouvelables de 2010 fixe un objectif global de 23 % d’énergies renouvelables dans la consommation finale d’énergie à l’horizon 2020. Ce plan inclut à la fois un volet maîtrise de la consommation énergétique, et un ambitieux volet production d’énergies renouvelables puisque la France a ambitionné à travers lui de doubler sa production d'ENR en dix ans.
La filière du déchet représente aujourd’hui 2,2% de l'électricité verte produite en France (sur 97,2 TWh), et 6,8% de la production de chaleur (sur 13,9 mégatonnes équivalent pétrole). En 2016, la filière du déchet produisait à elle seule 5,9 % de l’énergie renouvelable.
Plus largement, on constate que la quantité d’énergie renouvelable produite dans l’Union européenne a augmenté de 66,6% entre 2006 et 2016, soit 5,3% par an.
La valorisation du déchet est en plein essor et promet de prendre toute sa place dans le panorama global des énergies renouvelables.
L’incinération - processus de production d’énergie par la destruction du déchet
Fonctionnement de l’incinération
L’incinération consiste à brûler les déchets au sein d’unités d’incinération d’ordures ménagères (UIOM). Ce processus permet la production d’énergie calorifique dégagée par la combustion, énergie qui peut être exploitée en alimentant directement des réseaux de chaleur, ou en étant transformée en électricité.
Au même titre qu’en méthanisation, la production simultanée de chaleur et d’électricité est également possible : on l’appelle la cogénération. Au final, 5 à 7 tonnes de déchets permettent d’obtenir une quantité d’énergie équivalente à une tonne de fioul. 70% des déchets sont combustibles et pourraient donc servir à produire de l’énergie par leur incinération. En effet, non seulement les ordures ménagères ou les déchets agricoles et agro-alimentaires sont concernés, mais aussi bon nombre de déchets industriels tels que les résidus d’hydrocarbure, les goudrons ou encore les solvants usagés.
La combustion implique toutefois la production d’une quantité importante de dioxyde de carbone non valorisé à l’heure actuelle. De plus, si les déchets secs ont un potentiel énergétique important, les déchets composés d’eau comme les déchets organiques ont un potentiel plus faible.
Potentiel et limites de l’incinération
Aujourd’hui en France, 113 unités d’incinération d’ordures ménagères (UIOM) produisent de l’énergie. Ce chiffre est bas à côté des performances de plusieurs autres pays voisins du Nord de l’Europe. Or, si l’Europe exploitait tout son potentiel de récupération d’énergie des déchets, 17 millions de ménages pourraient être alimentés en électricité grâce à l’incinération, et 24 millions en chauffage.
Le rendement global de la filière incinération est tributaire de la teneur en eau des déchets à brûler : si celle-ci est trop élevée, la quantité d’énergie nécessaire à mobiliser pour le processus d’incinération est supérieure à celle que l’on peut récupérer.
C’est pourquoi la notion de complémentarité entre les filières de méthanisation et d’incinération prend un sens profond, en dirigeant les déchets biodégradables riches en eau (autour de 70-80%) vers une dégradation anaérobie, et les autres vers l’incinération, traitement thermodynamique rationnel et logique puisque concentrant un pouvoir calorifique important mobilisable facilement.
La méthanisation - premier processus de production d’énergie par la transformation du déchet
Fonctionnement de la méthanisation
La méthanisation est le processus par lequel des matières biodégradables (telles que les matières organiques animales ou végétales provenant de l'alimentation des ménages, du secteur agricole et agro-alimentaire ou encore des boues et eaux d’épuration) se décomposent par l’effet de bactéries qui agissent en l’absence d’air. On nomme également ce processus « fermentation anaérobie ».
La décomposition de ces matières produit un gaz, le biogaz, majoritairement composé de méthane. Il a les mêmes caractéristiques que le gaz naturel fossile et peut, par conséquent, être transformé en chaleur, en électricité ou en carburant pour véhicules.
Le pouvoir méthanogène du biogaz produit est conditionné par la nature des déchets intrants, créant ainsi une complémentarité entre les acteurs du secteur qui méthanisent des déchets différents. Ces déchets peuvent être catégorisés comme suit :
boues de stations d’épuration,
biodéchets (déchets verts, déchets alimentaires),
déchets agricoles / d’élevage.
Enjeux environnementaux
Sur le plan environnemental, la dégradation en milieu fermé présente l'avantage de maîtriser la captation de l’ensemble du biogaz produit pendant le procédé, et d'éviter ainsi les rejets à l’atmosphère. La transformation des biodéchets utilisés pour la production du biogaz fait de ce dernier une énergie renouvelable.
En outre, une unité de méthanisation traitant 15 000 tonnes/an de déchets peut couvrir les besoins en électricité de 1 300 logements et les besoins en eau chaude de 2 000 logements, et ainsi couvrir un besoin local réel. On peut estimer qu’une tonne de biodéchets permet de produire approximativement 80 à 100 m3 de biométhane.
Le biogaz étant destiné aux mêmes usages que le gaz naturel, il permet de proposer une alternative écologique aux carburants usuels au travers du GNC (Gaz Naturel Comprimé). Le GNC est 70% moins bruyant que le carburant classique et émet environs 95% de particules fines en moins.
La méthanisation répond aux exigences réglementaires nationales qui exigent aujourd’hui des producteurs de déchets d’effectuer un tri à la source des biodéchets pour les destiner à une voie de valorisation, alors que les OMR (ordures ménagères résiduelles) sont envoyées en incinération.