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Quelle que soit l'opinion des gens sur le changement climatique anthropique, la plupart s'accorderont à dire que la combustion des combustibles fossiles – pétrole, charbon et gaz naturel – libère des substances chimiques nocives dans l'air. Même si leurs effets sur la stabilité atmosphérique sont marginaux, elles représentent néanmoins des risques pour la santé respiratoire de tous les êtres vivants. Cette seule raison devrait stimuler la recherche et le développement de sources d'énergie alternatives. Bien sûr, de telles études sont en cours avec l'expansion de l'utilisation de l'énergie solaire et éolienne. Cependant, tandis que ces dernières dépendent des conditions météorologiques, le biogaz est une source d'énergie constante et illimitée.
Une loi naturelle immuable est que les entités biologiques meurent et – en mourant – se décomposent. En bref, leur substance est décomposée en composés et éléments constitutifs. Cela se fait en présence ou en absence d'oxygène. Lorsque les feuilles tombées, les carcasses d'animaux, les déjections, les branches d'arbres mortes, l'herbe compostée ou les sous-produits alimentaires sont enfouis, ils se décomposent de manière anaérobie, c'est-à-dire en l'absence d'oxygène. Appelée digestion anaérobie, ce processus permet à certaines bactéries d'agir sur la matière organique d'une manière qui se termine par la libération de méthane (CH₄). Comme les combustibles fossiles, le méthane peut être brûlé pour produire de l'énergie. Contrairement à celui des combustibles géologiques, le méthane issu du biogaz est cependant neutre en carbone, c'est-à-dire qu'il n'ajoute pas de nouveau dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère. La production de biogaz n'est pas une nouvelle entreprise pour l'humanité – l'une des premières grandes usines de biogaz à partir d'eaux usées a été établie en Grande-Bretagne en 1911.
La croûte terrestre empêche le carbone de pénétrer dans l'atmosphère. Ce n'est que lorsque la croûte est perforée pour l'exploitation minière et l'extraction d'énergie que le carbone est libéré, surtout lorsque ces extractions géologiques sont brûlées dans le processus de production d'énergie. Dans ce cas, du CO₂ qui resterait autrement confiné dans la terre est ajouté au CO₂ dans l'atmosphère. En revanche, le CO₂ provenant de la matière organique en décomposition serait naturellement libéré – soit de manière aérobie, soit de manière anaérobie – pendant la décomposition, qu'il soit utilisé comme biogaz ou non. Par conséquent, aucun dioxyde de carbone supplémentaire n'est comptabilisé.
La production de biogaz est si diverse en termes d'échelle et d'application qu'il est difficile d'identifier un projet biogaz « typique ». Les variations de taille, de but et de substrat – c'est-à-dire la catégorie de matière organique utilisée pour la digestion – sont nombreuses. Une ferme pourrait utiliser la digestion anaérobie du fumier de bétail pour s'auto-alimenter et peut-être vendre le surplus d'électricité à un service public régional. Une installation de traitement de l'eau peut également digérer les matières d'eaux usées pour sa propre électricité. Un foyer peut utiliser son propre compost et ses déchets alimentaires pour cuisiner et chauffer sa maison. Malgré tous les modes utilisés par les producteurs de biogaz, il existe quelques éléments communs aux grandes centrales de biogaz. Chacune possède une méthode et des moyens d'accumulation et de gestion du substrat. Le digesteur anaérobie est la pièce maîtresse de toute installation mise en place par une entreprise de biogaz. Une fois séparé, le biogaz est collecté et purifié de tous les composés ou éléments qui nuisent à son efficacité. Pendant ce temps, ce qui reste du substrat – désormais appelé digestat – est collecté pour être utilisé ultérieurement comme engrais et/ou litière animale.
Comment une entreprise de biogaz se lance-t-elle dans le secteur de l'énergie ? La conversion du méthane d'origine organique en électricité est un moyen écologiquement sain d'alimenter les foyers, les entreprises et les infrastructures. Une pile à combustible peut transformer l'énergie chimique du biogaz, avec l'aide de l'oxygène, en électricité. Cependant, cette technologie reste quelque peu coûteuse. Le plus courant est lorsque le biogaz alimente un générateur électrique par combustion, la chaleur produisant le couple qui fait tourner le moteur. Cette énergie mécanique stimule un noyau de fer à l'intérieur d'un aimant, ce qui crée un courant électrique.
La fabrication de carburant de transport à partir de méthane d'origine organique intéresse aussi bien les startups que les grandes entreprises de biogaz. En effet, les carburants « verts » sont au centre de nombreuses recherches et développements. Pour être transporté et stocké efficacement en vue d'une utilisation ultérieure dans les véhicules, le biogaz doit être comprimé. Avant ce processus, le biogaz est débarrassé de son CO₂ et de contaminants comme le sulfure d'hydrogène (H₂S), chacun réduisant la densité énergétique du biogaz. La condensation du gaz sous des pressions allant jusqu'à 5 000 livres par pouce carré facilite son stockage et son transfert d'un endroit à l'autre.
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