Etude : le bioGNC, solution vertueuse optimale pour la collecte des déchets

Avec Iveco, le Conseil national italien de la recherche conclut dans une étude que l’emploi du bioGNC dans les camions de collecte des déchets est la meilleure solution du point de vue environnemental. Surtout en exploitant au maximum l’énergie produite.
 

7 scénarios, dont 5 avec du biométhane venant des déchets collectés

Pour se prononcer sur l’impact de différents paramètres, le Conseil national italien de la recherche (CNR) et Iveco ont imaginé sept scénarios afin d’aboutir à celui le moins émissif en oxydes d’azote et en gaz à effet de serre. L’électrique à batterie et l’hydrogène n’ont pas été retenus afin de former la boucle la plus simple entre l’activité de collecte des déchets ménagers et la production du carburant qui alimente les bennes à ordures.
 
Les deux premiers cas servent principalement à établir des comparaisons avec ce qui existe déjà. Il s’agit respectivement de l’emploi du gazole et du gaz naturel d’origine fossile. Les cinq scénarios suivants supposent tous l’emploi de bioGNC produit à partir des ordures ménagères collectées par les véhicules.
 
Les différences reposent sur trois points. Ainsi le captage (Tecno Project Industriale) ou non du CO2 émis lors du processus de valorisation (part de 96 % de méthane), et la distance entre le centre de collecte et l’unité de production du biogaz. Le dernier ajoute l’emploi du biométhane comme énergie d’alimentation pour faire fonctionner les systèmes de captage du CO2 et de compression du gaz. On se doute déjà que les meilleurs résultats seront obtenus avec la septième proposition.
 

Scénarios BioGNC uniquement	Captage CO2	Distance entre usines	Biogaz pour alimenter les systèmes
3	Non	20 km	Non
4	Oui	20 km	Non
5	Non	50 km	Non
6	Oui	50 km	Non
7	Oui	20 km	Oui

 

Emissions de CO2eq et NOx

Les matières exploitables ici pour méthanisation sont les « déchets biodégradables des jardins et des parcs, déchets alimentaires et de cuisine des ménages, restaurants, traiteurs et magasins, et déchets comparables des usines de transformation des aliments ». Sont exclus « les boues d’épuration ou autres déchets biodégradables tels que les tissus naturels, le papier ou le bois transformé ».
 
Les rédacteurs de l’étude ont fait le choix d’effectuer leurs comparaisons du puits à la roue, et non sur l’analyse du cycle de vie, afin de ne s’intéresser qu’aux impacts concernant les carburants eux-mêmes. L’efficacité énergétique des véhicules n’a pas été prise en compte non plus. En revanche, le mégajoule par kilogramme a été retenu pour les carburants, avec des valeurs fixées à 42,6 MJ/kg pour le gazole et 50 MJ/kg concernant le GNC/bioGNC.
 

Scénarios	CO2eq en g/MJ Du puits à la roue	CO2eq en g/MJ Du puits au réservoir	CO2eq en g/MJ Du réservoir à la roue	NOx en g/MJ
1 - Gazole B7	91,2	23,5	67,7	0,874
2 - GNC	63,3	13,9	49,4	0,270
3 - BioGNC	19,4	- 30.0	49,4	0,238
4 - BioGNC	14,3	- 35,1	49,4	0,263
5 - BioGNC	20,5	- 28,9	49,4	0,243
6 - BioGNC	15,5	- 33,9	49,4	0,265
7 - BioGNC	3,3	- 46,1	49,4	0,262

Oxydes d’azote

On retrouve dans le tableau ci-dessus des constats bien connus des habitués du bioGNV. A savoir déjà une diminution importante des oxydes d’azote, de l’ordre de -70 % par rapport au gazole. Pour ce dernier, la part la plus importante est émise sur la phase du réservoir à la roue à hauteur de 0,783 g/MJ. Le reste est à rechercher depuis l’extraction (0,0034 g/MJ) jusqu’à la distribution du gazole (0,0289 g/MJ) en passant par le raffinage (0,0048 g/MJ).
 
La partie libérée lors du transport apparaît négligeable. Pour le gaz naturel, qu’il soit d’origine fossile ou du biométhane, les émissions d’oxydes d’azote ne présentent pas de différences importantes, comprises entre 0,24 et 0,27 g/MJ. Là aussi, la part prépondérante pèse sur la phase du réservoir à la roue, pour 0,24 g/MJ. Les faibles proportions qui se dégagent lors du transport de la biomasse, de la valorisation, du captage du CO2 et de la compression sont compensées par les gains obtenus au titre de la digestion anaérobie.

Les GES du gazole

Concernant le gazole B7, les émissions en CO2eq sont de 91,2 g/MJ, dont 67,7 g/MJ portent sur la phase du réservoir à la roue. Les 23,5 g/MJ restants se répartissent sur l’extraction (7,04 g/MJ), le transport (0,13 g/MJ), le raffinage (14,56 g/MJ) et la distribution (1,77 g/MJ). Concernant le transport, les rédacteurs ont pris en compte différentes provenances avec un acheminement par pétrolier sous forme liquide : 72,4 % d’Afrique et du Moyen-Orient, 16 % de pays européens hors UE (principalement la Russie), et 7,8 % d’Asie centrale et occidentale.
 
Un savant calcul a été effectué pour retenir une valeur pour les émissions en mer. Il intègre différents facteurs dont la consommation du bateau en fonction de son tonnage et de son âge, le retour à vide, etc.
 
Pour le raffinage, il a été tenu compte des coproduits, de l’approvisionnement en énergie et du stockage. De la complexité également du côté de la distribution qui a nécessité d’effectuer des simplifications à partir d’hypothèses. Ainsi, il a été retenu l’usage de camions citernes de plus de 32 tonnes avec une charge moyenne de 16 tonnes, équipé d’un moteur Euro6, et effectuant un trajet moyen de 300 km (50 % sur autoroute + 40 % sur d’autres routes + 10 % en zones urbaines). La consommation moyenne d’un tel poids lourd a été évaluée à 62,3 l/100 km.


 

Les GES du GNC

De la même manière que pour le gazole, les émissions en CO2eq du GNC ont été évaluées, montrant que la part du réservoir à la roue (49,4 g/MJ) est identique pour le gaz naturel d’origine fossile et le biométhane. C’est en amont qu’il faut rechercher les différences. Il convient alors d’ajouter 13,9 g/MJ pour le GNC fossile, ce qui donne un total de 63,3 g/MJ.
 
S’il y a bien un gain par rapport au gazole, il est modéré, d’un peu plus de 30 %. L’extraction (terrestre et offshore), le raffinage et la compression pèsent respectivement 5,71, 3,43 et 4,78 g/MJ. Parce qu’il est réalisé principalement par gazoduc méthanier en particulier depuis l’Algérie, l’Asie centrale et l’Europe, le transport du gaz naturel ne compte pas dans les émissions de CO2eq du puits au réservoir. Pour les opérations de raffinage et de compression, les auteurs de l’étude ont tenu compte des fuites dans les calculs.

Partis pris pour le biogaz

Comme le montre notre second tableau, le choix du bioGNC s’accompagne de valeurs négatives pour la phase du puits à la roue. Comment en arrive-t-on à cela ? « La composante CO2 des émissions depuis le réservoir jusqu’à la roue pour les scénarios relatifs à la production de bioGNC est reportée comme un crédit dans la section du puits au réservoir, car elle correspond au CO2 capté par la biomasse végétale au sein d’un cycle biogénique », précisent les rédacteurs de l’étude. Seules les fuites de méthane du réservoir à la roue seraient à « considérer comme ayant un impact du point de vue des altérations climatiques », avec des volumes présumés « très faibles ».
 
Outre l’alimentation des véhicules, sont aussi considérés comme biogéniques la combustion du biogaz pour obtenir l’énergie nécessaire au déroulement des différents processus, selon les composantes des scénarios.
 
Iveco et le CNR sont partis du principe que les opérations de digestion anaérobie, captage du CO2, valorisation et compression sont regroupées sur un même site distant de 20 ou 50 km du centre de collecte. Il n’a pas été tenu compte de l’impact pour la collecte des déchets ni des émissions de ces derniers avant méthanisation.
 
En revanche il a été considéré que les processus de digestion et de valorisation sont autosuffisants en énergie grâce au biogaz. Ce qui n’est pas le cas pour le captage du CO2 et la compression pour lesquels le mix énergétique italien a été retenu. Sauf pour le scénario qui exploite également le biogaz pour ces deux opérations.
 

Les GES du biogaz

Scénarios	Transport	Digestion	Valorisation	Captage CO2	Compression	Total
3	0,77	11,38	2,26	0	4,78	19,19
4	0,77	11,38	2,26	-5,03	4,78	14,41
5	1,94	11,38	2,26	0	4,78	20,36
6	1,94	11,38	2,26	-5,03	4,78	15,33
7	0,77	16,44	2,26	-17,81	0,46	2,12

 
Les émissions de CO2 pour le transport de la biomasse depuis le centre de collecte jusqu’au méthaniseur sont de 0,77 g/MJ quand la distance entre les deux sites est de 20 km, mais de 1,94 g/MJ pour 50 km.
 
Dans les cinq scénarios biogaz, la part est invariable concernant la digestion anaérobie (11,38 g/MJ) et la valorisation (2,26 g/MJ). C’est également le cas pour la compression (4,78 g/MJ) sauf pour le dernier scénario (0,46 g/MJ) où le biogaz est exploité comme énergie pour effectuer l’opération.
 
Ce qui sera également le cas pour le captage du CO2 où la baisse des émissions sera alors maximale : -17,81 contre - 5,03 g/MJ. C’est pourquoi le septième scénario qui cumule captage et exploitation du biogaz comme énergie de tous les processus apparaît comme le meilleur avec seulement 2,12 g/MJ au total, à comparer à une fourchette de 14,41 à 20,36 pour les quatre autres.
 
Le CNR et Iveco entrevoient encore comme optimisation l’adossement sur place d’une station de distribution du bioGNV pour effectuer le plein des bennes à ordures, mais aussi ouverte aux véhicules privés ou liés aux transports publics locaux.