La méthanisation des boues d’épuration des eaux usées

Gazomètre sur step, photo Synteau

Gazomètre sur step, photo Synteau

Le Synteau, Syndicat national des entreprises du traitement de l’eau en France, vient de publier une fiche sur la méthanisation des boues d’installations de traitement des eaux résiduaires urbaines ou industrielles. La méthanisation des boues d’épuration connaît un essor réel ces dernières années et représente un potentiel de développement important pour la production d’énergie renouvelable.

Cette fiche présente les bénéfices apportés par cette valorisation des boues, les principes de la filière de traitement et les voies d’optimisation ainsi que différents exemples réalisés par les entreprises du Synteau en France et à l’international.

Quels bénéfices pour les exploitants de stations d’épuration des eaux ?

Environnementaux et sanitaires

  • Production d’énergie renouvelable – contribution à l’autosuffisance énergétique des installations de traitement des eaux usées ;
  • Amélioration de l’empreinte environnementale des installations ;
  • Réduction du volume des boues issues du traitement des eaux usées et donc réduction des nuisances environnementales liées au transport et au devenir de ces boues ;
  • Stabilisation et hygiénisation des boues ;

    Unité de méthanisation des boues d'épuration de Saumur, après hydrolyse thermique, photo Synteau

    Unité de méthanisation des boues d’épuration de Saumur, après hydrolyse thermique, photo Synteau

Économiques

  • Réduction des coûts d’exploitation découlant de la filière de traitement des boues ;
  • Revente d’énergie renouvelable à un tarif préférentiel ;
  • Réduction des besoins thermiques des installations ;
  • Création d’emplois locaux non délocalisables en construction – maintenance – exploitation.

Comment ça marche ?

Le schéma ci-dessous présente de manière synthétique le fonctionnement d’une installation de traitement des eaux résiduaires urbaines conventionnelle dotée d’un processus de méthanisation des boues. Il présente aussi quatre voies de valorisation possibles du biogaz produit ainsi que trois optimisations majeures envisageables.

Les voies de valorisation des boues d'épuration par méthanisation, crédit Synteau - Cliquer pour agrandir.

Les voies de valorisation des boues d’épuration par méthanisation, crédit Synteau – Cliquer pour agrandir.

L’optimisation de la production de biogaz

Il existe des méthodes, qu’il est possible d’utiliser simultanément, permettant de maximiser la production de biogaz (méthodes indiquées en pointillés dans le schéma ci-dessus) :

L’intégration d’une décantation primaire

Les boues issues de la décantation primaire, dites « boues primaires » sont plus fortement chargées en matière organique que les boues issues de la clarification, dites « boues biologiques ». Ainsi la production de biogaz par digestion des boues mixtes (boues primaires + boues biologiques) est optimisée par rapport à celle obtenue uniquement par digestion des boues biologiques.

La dégradation des boues d’épuration avant digestion

Il est possible d’optimiser la production de biogaz en dégradant les boues d’épuration avant digestion par hydrolyse (notamment thermique et par ultrason. Les boues d’épuration ainsi dégradées libèrent une quantité plus importante de matière organique et permettent ainsi une production de biogaz plus importante.

La co-digestion

La technique de co-digestion consiste à méthaniser dans le même réacteur les boues issues du traitement des eaux usées et des biodéchets fermentescibles. La production de biogaz est ainsi dopée par ces apports externes. De plus, ces apports permettent de maintenir une production stable et constante. Il est important que ces filières soient bien préparées à l’amont avec les différents acteurs locaux (syndicats, collectivités).

Estimation de l’énergie produite à partir du biogaz

Les chiffres suivant sont calculés pour du biogaz à 65% de méthane.

Cogénération

Lors de la cogénération du biogaz, 1 kg de matière volatile (MV) éliminée produit environ 1 Nm³ de biogaz. Cela signifie qu’environ 7 Nm³/an de biogaz sont produits par équivalent habitant. Après cogénération du biogaz on obtient une production d’environ 12,6 kWh/an/EH de chaleur et 15,4 kWh/an/EH d’électricité.

Injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel

STEP d'Ajaccio avec méthanisation, photo Synteau

STEP d’Ajaccio avec méthanisation, photo Synteau

La production annuelle de biométhane injecté dans le réseau est estimée à environ 3,5 Nm³/an pour 1 EH (on estime que le biométhane produit correspond à 50 % du volume de biogaz produit et 75% du PCS du biogaz produit). La production de biométhane est ainsi équivalente à environ 35 kWh/an/EH PCS.

La fiche du Synteau présente également un état de lé réglementation actuelle et des exemples de méthanisation des boues dans plusieurs villes françaises et européennes : Folschviller en Moselle, Meistratzhein-Obernai en Alsace, Ajaccio en Corse, Saumur dans le Maine-et-Loire, Cherbourg dans la Manche, Triel-sur-Seine dans les Yvelines, Saint-Nazaire en Loire Atlantique, Lyon, Monza en Italie, Budapest en Hongrie, Santiago du Chili.

>> Télécharger la fiche méthanisation des boues de STEP du Synteau (980 ko)