"La plupart des émissions de méthane des centrales de biogaz européennes pourraient être réduites sans coût supplémentaire."

Une étude évaluée par des pairs mesurant les émissions de méthane dans 31 usines de biogaz en Allemagne, en Pologne et au Royaume-Uni a révélé que la majorité des émissions pourrait être éliminée sans aucun coût net pour les opérateurs, bien que les niveaux actuels soient plus élevés que précédemment estimés et que les cadres réglementaires ne parviennent pas à les capturer de manière adéquate.

La recherche, publiée dans Communications Sustainability et menée par des scientifiques de l'Université Queen Mary de Londres, de Royal Holloway et d'institutions collaboratrices en Allemagne et en Pologne, a trouvé des émissions moyennes de 14,4 kg par heure par site, représentant 5,4 % du méthane produit.

Les deux chiffres dépassent les estimations précédentes dans la littérature. Les émissions variaient considérablement d'un pays à l'autre, les usines allemandes étant les plus basses avec une moyenne de 5,5 kg par heure et une intensité en méthane de 3,1 %, tandis que les usines polonaises avaient une moyenne de 17,8 kg par heure et celles du Royaume-Uni de 20,9 kg par heure.

Malgré ces chiffres élevés, l'étude estime que 59 % des émissions pourraient être éliminées sans coût net, avec jusqu'à 83 % récupérables par des améliorations opérationnelles et de conception. La rentabilité variait selon les pays : la part de réduction sans coût était en moyenne de 38 % pour les usines allemandes, 57 % pour les usines britanniques et 67 % pour les usines polonaises.

D'où viennent les émissions

L'étude a identifié la production et le stockage de biogaz et les gaz d'échappement des moteurs de cogénération (CHP) comme les principales étapes d'émission. Seulement 2 % des sources individuelles, y compris les lagunes, les fuites de toit, les évents et les échappements, étaient responsables de 20 % des émissions totales sur tous les sites. Les chercheurs ont identifié plusieurs options de réduction pratiques sans regrets nécessitant peu ou pas d'investissement en capital : sceller et intégrer les cuves de mélange et les pasteurisateurs dans le système de biogaz, installer des compartiments de digestat étanches aux gaz et mettre en œuvre des enquêtes annuelles de détection et de réparation des fuites (LDAR), que l'étude a jugées rentables dans 76 % des installations ayant des émissions fugitives identifiées.

La source la plus techniquement et économiquement difficile est la fuite de méthane du gaz d'échappement du CHP, qui est présente dans tous les sites et constitue un émetteur continu majeur. Sa réduction nécessite généralement l'installation d'un oxydant thermique régénératif, une intervention coûteuse qui peut également être inadaptée pour les usines opérant de manière flexible en réponse aux fluctuations des prix de l'électricité. Les auteurs appellent à davantage de recherches sur des approches rentables pour cette source.

Une chaîne d'approvisionnement dominée par le méthane

Lorsque les émissions sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement sont prises en compte, le méthane émerge comme le principal gaz à effet de serre, représentant en moyenne 47 % des émissions totales sur un horizon de 100 ans et 60 % sur un horizon de 20 ans. L'étude met également en avant l'importance du choix des matières premières : les usines utilisant des matières premières résiduelles bénéficient d'émissions évitées associées à des alternatives d'élimination des déchets, produisant une empreinte cyclique nettement inférieure à celle des usines utilisant des cultures énergétiques dédiées telles que le maïs ou le seigle, qui portent le plein fardeau des émissions liées à la culture et à la récolte.

Les auteurs concluent que pour que le biogaz et le biométhane soient considérés comme des sources d'énergie véritablement à faible émission de carbone, la production doit combiner des matières premières basées sur des déchets avec une minimisation active des émissions de méthane tout au long de la chaîne d'approvisionnement.

Lacunes réglementaires

L'étude constate que le paysage politique actuel est fragmenté et inadéquat. Les critères d'épargne en gaz à effet de serre de la directive européenne sur les énergies renouvelables, qui fournissent le principal levier réglementaire pour le méthane au niveau de l'UE, ne s'appliquent pas aux petites usines et ne couvrent pas deux grandes catégories d'émissions identifiées dans la recherche : les émissions fugitives et les évents des soupapes de décharge, qui représentent ensemble 54 % des émissions instantanées totales mesurées dans l'étude.

Les exigences de LDAR existent en Allemagne et au Royaume-Uni mais varient considérablement en portée, en fréquence et en application. La recherche a révélé que les usines dans les pays avec des réglementations nationales de LDAR avaient des émissions fugitives plus faibles que les sites polonais, où seule une surveillance de sécurité est requise. Cependant, l'efficacité des programmes de LDAR existants est compromise par des normes de détection incohérentes : les usines britanniques tenues de réaliser des inspections annuelles utilisaient dans certains cas des caméras thermiques optiques moins sensibles et non refroidies, avec des enquêtes ne couvrant que des zones limitées de chaque installation, respectant la lettre de la réglementation sans réaliser de réductions significatives des émissions.

Les auteurs appellent à la normalisation des équipements et des protocoles de détection à travers l'UE, à la mesure obligatoire du débit de gaz pour quantifier les volumes brûlés et évacués, à une comptabilisation révisée des gaz à effet de serre dans le cadre de la directive sur les énergies renouvelables pour mieux refléter la contribution climatique du méthane, et à une plus grande cohérence entre le règlement sur le méthane de l'UE et les politiques nationales de biogaz.

Les résultats sont particulièrement significatifs compte tenu de l'ampleur de l'expansion prévue du biométhane à travers l'Europe. La Commission européenne a fixé un objectif indicatif de 35 milliards de mètres cubes de biométhane par an d'ici 2030, soit plus de dix fois la production actuelle. Les auteurs avertissent que sans intervention politique ciblée, augmenter la production sans traiter les fuites de méthane risque d'entraîner une augmentation involontaire des émissions globales du secteur.