Production de biogaz et température

Note technique 3: Production de biogaz et température

Comme pour toute réaction bactérienne, la température a une influence majeure sur les productions de biogaz. Si la température a une influence sur la qualité du biogaz produit et notamment son taux de méthane (cf article sur « Composition du biogaz et facteurs influant sa composition), elle a surtout une influence sur les cinétiques de production de biogaz.

Il faut noter que la réaction de méthanisation est très légèrement exothermique, mais cela ne suffit pas à entretenir la température de réaction : si l’on veut procéder à une méthanisation à une température supérieure à la température ambiante, il faut apporter au réacteur de la chaleur (qui peut être apportée via la combustion du biogaz).

 La méthanisation psychrophile

On parle de méthanisation psychrophile lorsqu’il n’y a pas de système de chauffage du réacteur et que la réaction bactérienne se déroule à température ambiante (entre 5 et 25°C). Les cinétiques de production de biogaz sont alors variables en fonction de la température du milieu. On observe alors une production ralentie en hiver, mais toujours significative au-delà de 5°C. Les réacteurs enterrés, qui bénéficient d’une température constante de l’ordre de 12°C, permettent une production de biogaz toute l’année.

Dans les pays en développement, la méthanisation psychrophile est de loin la plus développée : en Chine, en Inde, mais aussi en Afrique et en Amérique du Sud, des milliers de digesteurs domestiques fonctionnent en psychrophile, pour la production de biogaz domestique (chauffage de l’eau, cuisson…)

En France, on rencontre de la méthanisation psychrophile notamment dans les installations de stockage de déchets non dangereux (ISDND) : les déchets sont stockés dans des casiers étanches non chauffés ; leur dégradation anaérobie produit du biogaz. En France, en 2012, 70% de l’énergie primaire issue du biogaz l’est via le process psychrophile, majoritairement dans les ISDND[1].

La méthanisation psychrophile se déroule également naturellement dans toutes les unités de stockages d’effluents liquides chargés de matière organique (fosse septique, post-digesteur, silo de stockage de boues, fosse à lisiers…)

 La méthanisation mésophile

On parle de méthanisation mésophile lorsque le réacteur de méthanisation est maintenu à une température à peu près équivalente à celle du corps humain : entre 35 et 40°C. C’est le fonctionnement le plus répandu, que ce soit pour des installations agricoles ou industrielles. En effet, les bactéries issues présentes dans les effluents d’élevages proviennent de l’estomac des animaux où la température est de 37°C.

La méthanisation mésophile permet d’avoir de bons rendements de digestion avec une très bonne stabilité du process bactérien. C’est cette robustesse qui séduit les exploitants d’unités de méthanisation.

La méthanisation thermophile

On parle de méthanisation thermophile lorsque la température de digestion est d’environ 55°C. La méthanisation thermophile apporte de nombreux avantages :

  • Une digestion beaucoup plus rapide qu’en mésophile et donc la possibilité de réduire le temps de séjour (et donc la taille du digesteur et les coûts d’investissement).
  • Hygiénisation plus poussée des germes pathogènes. Cela est particulièrement intéressant dans le cas de méthanisation de déchets soumis à hygiénisation où il est possible, dans certains cas, de ne pas avoir à investir dans un hygiéniseur.

La méthanisation thermophile amène certaines contraintes à ne pas négliger :

  • La consommation de chaleur est importante : de l’ordre de 35% de la chaleur produite par le moteur (contre 20% en mésophile). Cela peut ne pas être un problème si la chaleur est produite en excès.
  • Le process bactérien est moins stable et l’unité nécessite un pilotage plus pointu pour éviter tout arrêt de la réaction.

[1] Source : Commission du Développement Durable et de l’Aménagement du Territoire. (2013). La biomasse au service du développement durable. Rapport d’information, Assemblée Nationale, page 22.