Brametot : la pertinence de la méthanisation des ordures ménagères

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Article paru dans le Bioénergie International n°46 de décembre 2016

L’usine de méthanisation de Brametot, photo Valor’Caux

À l’heure de la transition énergétique, il est essentiel de tirer le maximum de toutes les ressources naturelles et les déchets des ménages ne doivent pas échapper à cette règle. Désormais, les collectivités françaises extraient les matériaux recyclables des ordures et se dirigent vers une valorisation accrue de la fraction organique. Le reste de la poubelle, qui représente de 2/5 à 3/5e, est pris en charge de différentes façons. Dans les grandes villes, l’incinération permet d’alimenter les réseaux de chaleur urbains, ce qui autorise une bonne valorisation de l’énergie contenue dans ces ordures. En milieu rural, les besoins énergétiques sont dispersés et plus faibles, ce qui incite à rechercher des alternatives.

À Brametot en Seine Maritime, le Syndicat Mixte de Traitement et de VAlorisation des Déchets du Pays de Caux (SMITVAD) a opté pour la construction d’une usine de tri-méthanisation de biodéchets (ou fraction biodégradable des OMr) extraits par voie mécanique. Celle-ci a été mise en service en juin 2014 et réceptionnée en juillet 2015. Elle produit environ 15 000 t/an d’un fertilisant organique de qualité, ainsi que du biogaz qui permet de fournir de l’électricité.

La genèse de l’usine de méthanisation UMOM

Le SMITVAD assure le traitement des déchets ménagers de plus de 120 000 habitants et jusque 130 000 en période estivale. Avant ce projet, la collectivité disposait depuis 1980 d’une usine de compostage d’ordures ménagères à Brametot. Mais vu son âge, elle produisait un compost qui ne répondait plus à la réglementation en vigueur. Par ailleurs, le suivi post-exploitation des centres de stockage de déchets non dangereux (ISDND), n’avait pas été mis en place. La gestion des lixiviats n’était pas satisfaisante et la récupération du biogaz inexistante sur 2 des 3 sites. Face à cela, dès 2001, les élus ont entamé une première réflexion sur la collecte séparative des biodéchets, mais en raison du caractère rural du territoire et du surcoût de collecte que cela engendrait, l’hypothèse a été écartée.

En 2007, deux nouvelles options furent examinées :

• L’abandon de l’usine de compostage et l’externalisation du traitement des déchets ménagers. Mais cela n’exonérait pas le syndicat du suivi post-exploitation de ses trois centres de stockage.
• La modernisation de l’usine de Brametot, ce territoire rural justifiant la poursuite de la production de fertilisant.

Deux voies ont ainsi été étudiées :

• Le compostage seul, moins coûteux en investissement, mais qui n’apportait aucune solution en matière de traitement des lixiviats et qui ne procurait aucune recette en dehors du traitement de déchets industriels ou provenant d’autres collectivités.
• La méthanisation, qui demande plus d’équipements, mais qui permet de produire de l’électricité et de la chaleur permettant de traiter la question des lixiviats.

C’est le bureau d’études CEDEN qui a été chargé de la réalisation de l’étude de faisabilité et d’une mission d’assistance à maîtrise d’ouvrage en coopération avec CALIA Conseil dans le but d’organiser la consultation pour retenir un délégataire.

Le 23 mars 2009, le principe d’une rénovation de l’usine fut adopté. Durant la période d’étude de réalisation et de construction (2011-2014), CEDEN a aussi accompagné le syndicat dans ses relations avec le délégataire, et en particulier, dans le dimensionnement de l’installation et le suivi des travaux. Cet accompagnement s’est soldé par une phase de réception des ouvrages, qui a permis d’évaluer la performance de l’installation à l’occasion d’un suivi de 12 mois (2015).

Le projet E’CAUX Pôle a ainsi vu le jour le 1er octobre 2010 au travers d’un contrat entre Valor’Caux (filiale de Veolia Recyclage & Valorisation des Déchets) et le syndicat. Ce contrat obligeait le délégataire à financer, construire et faire fonctionner l’usine d’extraction biomécanique et de méthanisation des biodéchets, à acheminer les ordures ménagères jusqu’à Brametot, à gérer les deux ISDND en activité, à suivre la post-exploitation, et tout cela durant 20 années à compter de la mise en service de l’usine de méthanisation. Les investissements se sont élevés à 24 millions € pour une capacité de traitement dimensionnée à 36 000 t/an, une capacité moins importante que celle des autres installations du même type en France.

L’extraction de la fraction biodégradable des OMr

Les ordures ménagères sont introduites dans un tube de préfermentation de 48 mètres de long animé d’un mouvement rotatif, dont les 3 fonctions sont d’ouvrir les sacs, d’hydrater les matières cellulosiques et d’obtenir une hydrolyse des substrats organiques. À l’issue d’une réaction de 2,5 jours, on obtient un mélange hétérogène composé du substrat organique et d’impuretés macroscopiques.

Le produit passe ensuite dans une chaîne d’extraction des indésirables, semblable à celle mise en place par d’autres syndicats produisant des composts très appréciés du monde agricole et des maraîchers. Elle permet de retirer les impuretés visuelles : plastiques, verre, bouchons, textiles, en jouant sur les différences de densité et de viscosité des matières. La chaîne d’extraction permet également de récupérer certains matériaux recyclables comme les métaux ferreux. À terme, le syndicat envisage la production de CSR à partir des refus de l’usine, notamment pour réduire les flux enfouis ; le cadre réglementaire favorable mis en place en 2016 et l’augmentation du prix des énergies fossiles pourraient favoriser l’émergence de cette voie de valorisation à Brametot.

Le traitement biologique

Dans la technologie retenue (Bal Hybrid), deux processus de méthanisation se déroulent simultanément :

• une fermentation en voie sèche à 37 °C se produit au sein de quatre tunnels de 600 m³ chacun, et fermés hermétiquement par des joints en caoutchouc gonflable, pour y récupérer le biogaz. Le substrat organique, introduit à l’aide d’un chargeur, en mélange avec des broyats de déchets verts pour structurer le mélange, est en permanence humidifié par les jus récupérés en fond des tunnels. Leur recirculation permet de réguler la température et d’introduire des additifs en vue d’optimiser la dégradation. Après quatre semaines, le produit est évacué vers l’unité de compostage et maturation.
• une fermentation en voie humide à 35-37 °C se déroule dans un digesteur permettant de traiter les jus et de récupérer également du biogaz.

La valorisation des biogaz

La production de biogaz de l’UMOM est aujourd’hui de 35 à 40 Nm³/tonne d’ordures ménagères résiduelles, soit un total de plus d’un million de Nm³/an représentant un potentiel d’énergie de 6 GWh/an. Après séchage et désulfurisation, le biogaz est dirigé vers un moteur de cogénération de 420 kWé qui produit en 2016 2,5 GWh/an d‘électricité. La chaleur est quant à elle utilisée pour les besoins de la digestion et pour évaporer les lixiviats des centres de stockage (8 000 m³ en 2015), à hauteur de 3 GWh/an.
Le biogaz collecté sur l’ISDND de Brametot est épuré et valorisé depuis 2015 dans un second moteur de cogénération de 200 kWé qui produit 1,1 GWhé par an.

La fabrication du fertilisant organique

Pour garantir une remontée en température suffisante lors du compostage, des déchets verts sont mélangés au digestat qui est ensuite orienté vers les tunnels de compostage. Cette méthode permet d’obtenir le degré de stabilité souhaité. Et pour garantir un débouché pérenne de son compost, le SMITVAD a adopté une double stratégie :

• établir un partenariat avec une société cauchoise spécialisée dans la distribution de produits agricoles,
• l’enrichir avec des éléments minéraux (P, K et MgO) pour adapter au mieux le fertilisant à l’usage local, (actuellement, le compost n’est toutefois pas complémenté).

Le traitement des effluents

À l’E’CAUX Pôle, deux types d’effluents seront traités : l’air vicié et les lixiviats. Afin de limiter les risques de nuisances olfactives, l’air vicié est capté à tous les endroits sensibles. Une tour de lavage physico-chimique et un biofiltre permettent de désodoriser l’air rejeté dans le milieu.

Les lixiviats des centres de stockage et les excédents hydriques de l’UMOM sont orientés vers une unité de traitement par osmose inverse aboutissant à de l’eau pure et à un concentrat.

La chaleur des moteurs est utilisée pour déshydrater le concentrât. L’eau pure alimente l’usine en eau industrielle et irrigue une saulaie en vue de produire du bois-énergie. Les excédents sont évaporés conformément à l’objectif Zéro rejet, la ressource en chaleur étant excédentaire.

Un projet structurant pour l’agriculture

L’agriculture cauchoise est centrée sur l’élevage bovin, mais cette activité décline lentement au profit de cultures industrielles (lin, pomme de terre, betterave ou colza). Aujourd’hui, les volumes de déjections diminuent et le retour au sol des fertilisants d’origine urbaine, sous réserve qu’ils respectent les exigences de qualité des utilisateurs, prend toute son importance.

Un programme pour améliorer la connaissance pour ce mode de traitement

Parallèlement, CEDEN et le SMITVAD ont suscité l’émergence de l’association E’Caux TECH, qui rassemble les professionnels en charge de la construction et de l’exploitation de l’E’Caux Pôle, les organismes régionaux de recherche et de formation (Universités et écoles d’ingénieurs…), plusieurs collectivités locales… Cette association a pour but de capitaliser le retour d’expérience et de rechercher toute amélioration du fonctionnement de l’installation à tous les étages : technique, biologique, agronomique, économique… À ce titre, l’ADEME finance à hauteur de 50 % un premier programme de recherche et développement sur la période 2017 – 2018. Le solde est pris en charge par le syndicat et les professionnels. Son objectif est triple : améliorer la qualité des intrants, établir un bilan technique, biologique et énergétique détaillé de l’installation en axant les travaux sur la production de CSR, construire les bases d’un suivi agronomique. Le programme sera coordonné par l’équipe de CEDEN, qui bénéficiera notamment du soutien de deux partenaires scientifiques : l’INRA et l’IRSTEA.

Conclusion et perspectives

Dans une région dominée par l’incinération et l’enfouissement, l’usine de Brametot, qui n’a bénéficié d’aucun soutien financier de la part des pouvoirs publics, est un mode de traitement complémentaire qui permet, à son échelle, de valoriser la fraction organique des ordures ménagères en agriculture, de produire une énergie renouvelable et de gérer la post exploitation des installations de stockage. Si l’installation a rapidement atteint son régime de croisière, on peut regretter un taux de refus encore trop important (autour de 57 %) : pour abaisser ce chiffre, l’exploitant expérimente et envisage des solutions techniques diverses au niveau du BRS (séchage, isolation…) et conduit des réflexions sur la production de CSR, en étroite collaboration avec le syndicat. De plus, l’extension des consignes de tri aux plastiques souples entraînera mécaniquement une baisse du taux de refus et une amélioration de la qualité du compost.

Contacts :

• SMITVAD : www.smitvad.com
• Valor’Caux : www.ecauxpole.fr
• Tube fermenteur : www.maguin.com
• Cogénération ISDND : www.funkesenergie.de
• Lixiviats : www.ovive.fr
• Pesée : www.preciamolen.com
• Tri : www.rosroca.com
• Génie civil : www.cmeg.fr
• Bureau d’études : Dominique Boulday – 02 35 12 44 74 – boulday@ceden.fr – www.ceden.fr

Frédéric Douard