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Impact environnemental de la méthanisation : les fuites de méthane traquées

Site de méthanisation suivi dans le cadre du projet Trackyleaks, Ploërmel (Morbihan). © N.Auvinet / Irstea

07/11/2017

En dehors de leur incidence potentielle sur la sécurité et les rendements des sites, les fuites de méthane, puissant gaz à effet de serre (GES), influencent l’impact environnemental de la méthanisation. Cependant aucune donnée en conditions réelles n’existe à ce jour. C’est là l’intérêt des travaux menés par Irstea dans le cadre du projet TrackyLeaks qui vise à quantifier les fuites à l’échelle d’une installation. Objectif : définir le facteur d’émission de GES de la filière méthanisation à l’échelle du territoire.

Traitement des déchets organiques, notamment d’origine agricole, production d’une énergie renouvelable, valorisation des résidus en tant que fertilisants, sont autant d’atouts qui font de la méthanisation une option de premier plan pour relever les défis d’un développement durable. Mais garantir la pertinence du déploiement de la filière nécessite d’évaluer son impact environnemental. Les analyses du cycle de vie réalisées sur différents schémas de méthanisation ont mis en évidence un impact majeur du méthane qui s’échappe des installations.

« Selon les études bibliographiques, les fuites varient de 0 à 10 % de la quantité de méthane produite et, en l’absence de mesure, une valeur par défaut de 5 % est préconisée par le GIEC1. Mais il ne s’agit là que d’estimations car les mesures en conditions réelles sont rares au niveau mondial, et quasi-inexistantes dans le cas précis de la France », précise Thierry Bioteau, ingénieur au sein de l’unité Optimisation des procédés en agriculture, agroalimentaire et environnement du centre Irstea de Rennes. Ainsi, si le bilan positif de la méthanisation fait peu de doute du point de vue environnemental, le bénéfice peut cependant s’annuler dès lors que les fuites de méthane atteignent 10 %.

Une méthode made in Irstea qui associe analyse d’images et mécanique des fluides

Pour combler l’absence de données indispensables à l’évaluation précise de l’impact de la méthanisation, Irstea, avec le soutien financier de l’Ademe, mène le projet Trackyleaks (2014-2018). Son but : développer une méthode de quantification des fuites sur les installations de méthanisation en fonctionnement, en s’appuyant sur des images obtenues par caméra infrarouge (IR).

« Des caméras infrarouges sont déjà utilisées pour détecter les fuites de méthane (calcul de l’absorption du gaz par les rayonnements IR) mais elles ne peuvent pas les quantifier. Les spécialistes en mécanique des fluides impliqués dans le projet ont donc élaboré un modèle mathématique qui permet, à partir de l’analyse des panaches de gaz sur les séquences vidéos, de déterminer les vitesses et les débits des fuites détectées », explique Thierry Bioteau, coordinateur du projet.

Après une phase de test en laboratoire qui a montré une bonne fiabilité des résultats (5 % d’erreur), la méthode a été évaluée in situ, sur un site de méthanisation agricole du Morbihan qui « digère » des lisiers, ainsi que des résidus agricoles et alimentaires. Pour cela, deux autres méthodes de quantification ont été parallèlement testées :

  • l’ensachage des fuites qui consiste à capturer le gaz qui s’échappe pour le mesurer ;
  • une méthode plus globale reposant sur l’injection d’un gaz traceur (butane), soit un gaz facile à mesurer et qui se mélange au méthane. Le calcul de la différence entre les bilans en entrée et en sortie du gaz traceur permet de définir le taux de fuite global de l’installation.

Les résultats définitifs de cette étape ne seront connus que début 2018 mais les premières analyses semblent confirmer l’intérêt du dispositif développé par Irstea. « Par rapport aux autres méthodes, la nouvelle méthode présentera un gros atout : détecter et quantifier simultanément les fuites. Un gain de temps et d’argent non négligeable… », commente Thierry Bioteau.

Emission de méthane d’une installation : premières mesures en conditions réelles

À partir des mesures effectuées, les scientifiques ont établi le taux de fuites de méthane du site de méthanisation suivi. « Si on exclut les émissions dues à l’ouverture de la soupape, l’organe de sécurité qui permet de libérer le méthane excédentaire quand il ne peut pas être transformé en électricité par la co-génératrice, on obtient un facteur de fuites de 0,2 à 0,3 %. Soit un chiffre très en dessous des estimations du GIEC », précise Thierry Bioteau. Un résultat certes spécifique au site étudié mais qui tend à confirmer la pertinence du procédé de méthanisation du point de vue de son bilan environnemental.

Et déjà les scientifiques visent la prochaine étape : optimiser la méthode pour la déployer sur un plus grand nombre de sites de méthanisation. Objectif à terme : déterminer des facteurs d’émission plus représentatifs de la filière et adaptés aux contextes locaux.


1- Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat
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