CONTRIBUTION A LA CARACTERISATION DE DECHETS ORGANIQUES POUR LA PRODUCTION DE BIOGAZ ET BIOFERTILISANTS

Les Bioénergies de la biomasse 

Définition 

Par définition, les bioénergies désignent l’ ensemble des filières de valorisation énergétique de la biomasse correspondant donc à la conversion de l’ énergie solaire en biomasse par le processus biologique de la photosynthèse (Futura-science , 20 15). Dans des conditions d’ exploitation durable, ces énergies sont considérées comme renouvelables. Dans un sens large, la biomasse réfère aux matières organiques végétales ou animales brutes (bois, cultures énergétiques, déchets verts, … ) ou ayant subi une transformation (effluents, déchets, … ). Ainsi, la biomasse constitue la source principale d’ énergie dans les pays en voie de développement. Son utilisation est en plein essor dans les pays développés où elle occupe une place importante comme source d’ énergie alternative et propre. Le caractère renouvelable que l’ on peut attribuer à l’ énergie issue de la biomasse s’ explique par le cycle du carbone : les émissions correspondant à l’ utilisation de la biomasse sont compensées par le stock de carbone effectué pendant la croissance de cette dernière. Par contre, lorsque les émissions liées à la consommation de la biomasse ne sont pas compensées par sa croissance naturelle (par exemple dans le cas d’ une forêt surexploitée), la biomasse ne peut et ne doit pas être considérée comme une source d’ énergie propre et renouvelable. 

Les différents types d’ énergies de la biomasse

 Dans le détail, on distingue plusieurs types de biomasse (Enea Consulting, 2012) : les dendroénergies, issues de la production de matière organique par les arbres et extraites au travers de l’ exploitation forestière . Il s’ agit essentiellement de combustibles ligneux solides, mais il existe des processus pour produire des combustibles liquides ou gazeux ; les agroénergies, 1ssues de la production agricole au travers de la conversi. On des cultures, des sous-produits et des résidus agricoles en combustibles solides (pailles), liquides (biocarburants) ou gazeux (biogaz) ; les énergies de la biomasse algale, collectée localement ou au sein d’ algoculture en bassins ou en réacteurs. Cette biomasse est ensuite convertie en biocarburants ou en biogaz ; les énergies issues des déchets organiques domestiques et industriels. Ces dernières sont exploitées soit par combustion avec cogénération d’ énergie thermique et électrique, soit par méthanisation et transformation en biogaz ; l’ énergie musculaire des animaux de bât, de trait ou de monte, ainsi que celle de l’ Homme : marche à pied, aviron, cyclisme, etc. L’ énergie musculaire est la plus ancienne énergie exploitée par l’Homme. Cette énergie est encore très importante dans de nombreux pays en voie de développement, en particulier en milieu rural. Enfin, il est à noter que dans certains milieux, le terme de bioénergie recouvre l’ ensemble des énergies renouvelables, considérées comme des énergies dynamiques (flux), par opposition aux énergies fossiles (stock). 

Une filière polymorphe

 Les bioénergies peuvent être séparées en plusieurs sous-filières. Au niveau des intrants tout d’ abord, il est possible de distinguer deux principaux types de biomasse : la biomasse i sue de cultures énergétiques (bois, paille, céréales, colza, algues … ) et la biomasse déchet (déchets ménagers, lisiers, effluents industriels, . .. ) (Enea Consulting, 2012 ). Deux grandes familles de procédés permettent de valoriser cette biomasse en énergie les procédés de conversion thermochimiques (combustion, pyrolyse, gazéification) et physicochimiques (fermentation, extraction d’ huile végétale, méthanisation). Cette multiplicité des filières permet d’obtenir des produits finaux de natures diverses, qu ‘ il s’agisse de l’ énergie sous forme de chaleur et/ou d’ électricité ou d’ un vecteur énergétique intermédiaire liquide, gazeux ou solide. a. Les transformations thermochimiques Les procédés de traitement thermique de la biomasse pour sa valorisation énergétique se différencient principalement par l’ apport d’ air qui est effectué au niveau des réactions thermochimiques en jeu. Ces dernières sont donc différentes, donnant lieu à des produits de réaction variés. Combustion: Méthode la plus évidente, et la plus ancienne, pour valoriser l’ énergie de la biomasse, la combustion se présente sous une extrême variété de procédés : alors que les fours traditionnels sont encore utilisés dans les pays en développement, des unités de grande puissance (de l’ ordre de lOO MW au plus) et à très haut rendement sont développées pour des applications industrielles. La combustion génère de 1 ‘ énergie thermique qui peut être utilisée comme telle ou transformée, par l’ intermédiaire d’une turbine à vapeur par exemple. Les rendements des meilleures technologies de combustion développées pour l’ industrie atteignent 75 à 90%. Pyrolyse et gazéification : En alternative à la combustion, la voie pyrolyse/gazéification offre une plus grande flexibilité en termes de forme de l’ énergie finale mais également un rendement de conversion meilleur pour la production d’ électricité. La pyrolyse consiste en une décomposition thermique de la biomasse en milieu inerte (absence ou très faible quantité d’ air). Elle conduit à la production de trois phases : un solide, le charbon ou « biochar » ; un liquide, l’ huile pyrolytique (issue de vapeurs condensables) ; et un gaz combustible à faible pouvoir calorifique. Les proportions des différents produits sont fonction des paramètres opératoires de la pyrolyse (temps de séjour de la biomasse et température). La réaction dite de gazéification englobe la phase de séchage de la biomasse, la pyrolyse, la gazéification du résidu carboné (le char) et le reformage des gaz et des vapeurs condensables de pyrolyse. Elle aboutit ainsi à la production d’ un gaz combustible communément appelé syngaz constitué majoritairement de CO et de H2 et dont le pouvoir calorifique inférieur (PCI) est généralement compris entre 5 et 20 MJ/Nm3 (en fonction de la biomasse utilisée et du vecteur de gazéification – air, vapeur ou 0 2). Le gaz de synthèse produit peut être valorisé selon trois filières :production d’ électricité et de chaleur par cogénération, production de biocarburant liquide après transformation par un procédé Fischer-Tropsch ou encore reformage pour produire de l’ hydrogène par Water Gas Shift ou du biométhane par méthanisation. Le rendement énergétique global de la transformation varie entre 45 et 95% en fonction du produit final. Les produits de la pyrolyse seule ont aussi leurs propres débouchés : les huiles pyrolytiques en particulier sont une des voies de production des biocarburants de 2nde génération. b. Les transformations physicochimiques On distingue parmi les procédés de traitement physicochimique de la biomasse deux filières relativement différentes : les procédés d’extraction et de fermentation, et la digestion anaérobie ou méthanisation. Fermentation et extraction d’ huile végétale : Ces procédés sont destinés à transformer de la biomasse pour la production de biocarburants liquides : Les procédés de fermentation et distillation permettent d’ obtenir, à partir de biomasse riche en sucres ou en amidon, de l’ éthanol qui peut être utilisé pur ou de manière combinée avec des carburants fossiles. Les procédés d’ extraction sont à la base de la production de biodiesel à partir de plantes oléagineuses. Méthanisation : Le procédé de méthanisation, ou digestion anaérobie, est adapté à une biomasse humide, de type biodéchets et/ou effluents ménagers, agricoles ou industriels. Utilisé à l’ origine comme procédé de dépollution (apparition de la digestion anaérobie en station d’ épuration au début du xxème sièc le), son intérêt énergétique s’ est vite révélé à travers la possibilité de valoriser le biogaz produit. ll. Etat des lieux de la méthanisation dans certains pays Européens et Africains Certains pays ont fait le choix de privilégier l’ aspect production énergétique de la méthanisation, par l’ utilisation de cultures énergétiques en particulier; c’ est le cas de l’ Allemagne. Le biogaz représentait environ 2,7% de la production d’ énergie primaire en Al lemagne en 2007. La méthanisation et la valorisation du biogaz, encore peu présentées en France par rapport à l’Allemagne, sont en plein développement grâce à des politiques incitatives mais auss1 l’ efficacité reconnue de la digestion anaérobie comme procédé de dépollution en comparaison à des procédés aérobies classiques (aération prolongée, lagunage, … ). La création dans un futur proche d’ un cadre réglementaire relatif à l’ injection du biométhane dans le réseau de gaz naturel permettra de développer ce type de projet pour optimiser la valorisation énergétique du biogaz et donnera une nouvelle dynamique à l’ ensemble de la filière. C’est dans une optique de préservation de l’environnement et d’amélioration des conditions de vie, que c’est dernières années, plusieurs projets liés à la production de biogaz se sont développés sur le continent africain. L’ énergie issue du biogaz apparaît quelque peu comme une solution aux coupures intempestives d’ électricité dans certains Etats africains, comme le Sénégal, la Mauritanie et le Burkina Faso. Ces délestages avaient entraîné des manifestations contre la Société nationale d’ électricité, au Sénégal, dont la plus importante a été organisée le 23 juin 2011. On retrouve la plupart du temps des installations reliant des latrines au digesteur lui-même relié à des cuisines ou des lampes fonctionnant au biogaz. Ces pays ont initié un programme national de biogaz, qui a pour objectif d’assurer durablement l’approvisionnement des ménages urbains et ruraux en énergie de cuisson, et d’ éclairage à partir des bouses de vaches pour la plupart des cas. Voici quelques exemples d’initiatives concrètes de développement du biogaz en Afrique : Le Rwanda par exemple a mis au point un système d’autosuffisance énergétique qui équipe la moitié de ses prisons. La cuisine et l’éclairage se fait au biogaz issue de la fermentation anaérobie des excréments produits directement par les détenus. Ce système devrait bientôt équiper de nombreux équipements collectifs au Rwanda. Au Burkina Fa o, dans la région du Plateau central, la technologie du biodigesteur s’ installe dans les habitudes de consommation des populations. Par le biais de la bouse de bovins et des déjections de porcs, elle procure de l’ énergie pour la consommation domestique et de la fumure organique de qualité pour les champs. Cette technologie est vulgarisée par le Programme National de Biodigesteur au Burkina Faso (PNB-BF) qui subventionne plusieurs installations. Le centre Songhaï au Bénin (Porto-Nova) est un centre agrobiologique expérimental, dont la méthodologie est basée sur l’exploitation des ressources propres des zones cultivées. Il vise à élever le niveau de vie des populations en Afrique pour un développement social et économique durable, en utilisant les ressources locales, les méthodes traditionnelles et modernes, en les rationalisant, en pratiquant une gestion rigoureuse, en stimulant la prise de responsabilité et d’initiative par la concertation et l’écoute de tous pour la création d’entreprises agricoles viables. Ainsi plusieurs biodigesteurs y ont été construits et le gaz produit fait fonctionner plusieurs activités du centre. De plus, indépendamment de Songhaï quelques projets de mise en place d’unités de production de biogaz sont en cours d’élaboration (ex : programme des volontaires des Nations Unies en collaborations avec I’ONG Africavenir). Au Mali, I’AMCFE est une ONG formée par des biologistes, environnementalistes et autres professionnels du développement rural. Cette ONG est particulièrement active dans la région de Kayes ou les ressources ligneuses se font rares et ou la demande en énergie est largement supérieure a l’offre. Ainsi en exploitant l’abondance de déjections animales et de points d’eau, I’AMCFE expérimente un projet pilote sur le biogaz qui sera par la suite étendu à la région entière. Plusieurs hôpitaux du Cameroun allègent déjà leur facture de gaz en utilisant leur propre digesteur pour s’alimenter en gaz (ex: L’hôpital baptiste de Banso, centre de santé du nordouest du Cameroun). De plus des études ont montré l’intérêt économique d’installer des digesteurs pour le traitement des déchets dans les villes de Douala et de Yaoundé. Mais l’État hésite encore à franchir le pas. Au Togo la Coopération si no-togolaise a réalisé un projet pilote de biogaz à A vétonou et à Namiélé (Nord du Togo). Cependant les résultats ne furent pas concluant. L’hôpital CHU de Tokoin à Lomé à était équipé d’un biodigesteur qui alimentait son bloc opératoire en électricité pendant une période. Cependant une mauvaise utilisation de celui-ci et le manque de main d’œuvre qualifié dans cette nouvelle technologie a entraîné l’abandon de l’initiative autosuffisance en énergie propre de l’hôpital. Plus récemment, en 2012 dans le village de Kebo-Kpeta un projet communautaire (Projet Kebo-Kpeta) a été mis en place dans le dispensaire du village. Une fois de plus, ce n’est pas un échec, mais les résultats ne sont pas ceux escomptés. Différentes contraintes sont à l’ origine de ces déceptions. 

Le secteur de l’ énergie au Sénégal

 L’ analyse du cadre politique, institutionnel et réglementaire du secteur de l’énergie fait ressortir que l’accès des populations aux différentes formes d’ énergies commerciales est faible de même que le niveau de consommation d’ énergie finale . Par contre la dépendance énergétique vis-à-vis de l’ extérieur est élevée et constitue un fardeau pour les pouvoirs publics. Aussi, la nouvelle politique énergétique du pays, pour la période 20 12 – 2017, met-elle 1′ accent sur un secteur énergétique caractérisé par une parfaite disponibi 1 ité de 1 ‘ énergie et garantit un accès universel aux services énergétiques modernes dans le respect des principes d’acceptabi lité sociale et environnementale. A cela s’ ajoute la volonté du Sénégal à faire accéder au moins la moitié de la population rurale et péri urbaine aux servtces énergétiques modernes à l’ horizon 20 15 (Ministère de l’ énergie, 20 Il ). A travers la nouvelle politique énergétique que le Gouvernement entend mettre en œuvre une stratégie se rapportant au secteur et dont les principaux axes sont les suivants: Garantir la sécurité énergétique et accroître l’ accès à l’ énergie pour tous, afin d’ impulser une croissance économique et un développement social équitable; Développer un mix énergétique comme base de sortie de crise associant le charbon, le gaz naturel, l’ hydroélectricité, les interconnections et les énergies renouvelables Poursuivre et accélérer la libéralisation du secteur ; Améliorer la compétitivité afin, d’ une part, de rendre l’énergie accessible, en termes de prix, au plus grand nombre de consommateurs, tout en préservant la rentabilité des fournisseurs de services énergétiques et, d’ autre part, d’aboutir à un dépérissement progressif du soutien financier de l’Etat ; Accélérer la réforme des cadres réglementaires et de gouvernance ; Apporter des innovations en vue d’ accroître les flux financiers dans le secteur à travers leur mobilisation stratégique auprès de sources publiques et privées, ainsi que sur les marchés nationaux et extérieurs. Ainsi, l’Etat du Sénégal cherche aussi par cette loi à inviter les sources de financement dont le secteur privé à investir et à prendre en main le secteur afin de le remplacer. L’ objectif de l’État est de faire passer le taux de pénétration des énergies renouvelables dans le mix électrique, de 0,4% en 201 3 à 20% en 20 17 en délivrant des agréments (72) à des promoteurs désirant revendre de l’ électricité d’origine renouvelable à la SENELEC qut devra conduire une étude de stabilité de son réseau électrique pour l’ intégration du renouvelable dans son parc de production (SENELEC, 1999). p. 13 CHAPITREI : Synthèse bibliographique Comme on le constate, l’ introduction du renouvelable dans le réseau de la SE ELEC est une autre opportunité d’affaire pour le secteur privé si cela, comme mentionné, ne crée pas de désagréments au niveau du réseau.