Méthalys, 35 exploitations agricoles produisent du biogaz en autonomie totale

Article paru dans le magazine Bioénergie International n°57 de novembre 2018

Vue sur les installations Méthalys par une journée d’hiver, photo Frédéric Douard

Depuis avril 2017, la Sas Méthalys pilote l’une des plus grandes unités de méthanisation 100 % agricole de France. Elle est implantée sur la commune de Faveraye-Mâchelles à 40 km au sud d’Angers. Ses 35 actionnaires, tous exploitants agricoles, transforment 65 000 tonnes d’effluents en électricité, chaleur et fertilisants. Les maîtres-mots de ce projet exemplaire de par sa taille sont mutualisation et autonomie totales en matières premières, capitaux, moyens d’exploitation et plan d’épandage, un brillant exemple d’intelligence collective au service de l’économie rurale et de l’environnement.

Méthalys, sœur jumelle de l’usine de méthanisation de Vihiers

Le projet a commencé à se dessiner en 2010 autour de 80 exploitations représentant 120 000 tonnes d’effluents. Dans le but de limiter les transports, le projet s’est rapidement scindé en deux projets jumeaux : Bioénergie Vihiers avec 45 exploitations et Méthalys avec 35. C’est le bureau d’études Astrade qui accompagnait les deux projets.

Les installations Méthalys avec au premier plan les cuves béton pour le lisier et pour la décantation du digestat liquide, photo Frédéric Douard

Les deux sites ont été conçus sur un même schéma et mutualisent deux postes importants : le personnel réuni au sein d’un groupement d’employeurs et les véhicules de transport et d’épandage gérés par la CUMA Biolys réunissant les mêmes agriculteurs. Le personnel travaille cinq jours par semaine et se relaye pour assurer les astreintes des fins de semaines alors que les installations continuent à fonctionner en automatique. À Faveraye-Mâchelles, le responsable de site est Christophe Vitrai.

Les investissements de Méthalys se montent à 6,5 M€ pour l’usine et 0,9 M€ pour 50 % du matériel de la CUMA, à savoir un camion avec citerne semi-remorque, deux porte-conteneurs avec leur jeu de bennes et un épandeur automoteur Vredo de 20 m³.

Le camion-citerne utilisé en commun par Méthalys et Bioénergie Vihiers pour le transport des intrants et digestat liquides, photo Frédéric Douard

Après un an de travaux, l’injection d’électricité a débuté le 17 juillet 2017. Les intrants sont composés de 40 000 tonnes de fumiers et 25 000 m³ de lisiers provenant de 1 600 vaches laitières, 750 truies et leur descendance, 1 500 chèvres et des milliers de volailles, plus des compléments en cives et menue-paille.

Les installations de méthanisation

L’usine est construite sur une parcelle de 3 ha avec 2 000 m² de voirie. Elle est composée d’un pont-bascule, d’une cuve à lisiers aérienne de 300 m³, d’un digesteur de 5 000 m³, d’un post-digesteur de 7 000 m³, d’un décanteur aérien de 250 m³ et de deux poches de stockage du digestat liquide de 5 000 m³ chacune.

Deux des trois cuves principales chez Méthalys, photo Frédéric Douard

La technologie de méthanisation est l’infiniment mélangé et c’est Biogaz PlanET qui a été retenu pour la mettre en place. Le digesteur et post-digesteur sont tous les deux équipés d’un eco® paddel de 15 kW et de trois eco® powermix de 22 kW. Les digesteurs ont un rapport hauteur/diamètre optimisé permettant de garantir la performance de l’installation avec ces quantités d’intrants.

Le bâtiment de réception et de transformation des matières

Un bâtiment fermé de 900 m² héberge le local électrique mais aussi le hall de réception et d’incorporation des matières solides, le séparateur de phase et le sécheur.

Incorporateur DECOVAL des intrants solides à Méthalys, photo Frédéric Douard

Des travées reçoivent l’équivalent d’une journée de consommation de fumier, c’est-à-dire 110 tonnes. De là, le fumier est versé au chargeur dans une trémie Havelberger de 120 m³ qui a été dimensionnée pour assurer une autonomie de fonctionnement de 24 heures. Elle couvre ainsi seule toutes les nuits et le dimanche.

Sortie de la trémie de dosage et de démélage du fumier HAVELBERGER et déféraillage avant le broyeur, photo Frédéric Douard

Cette trémie, qui est distribuée en France par les Ets Décoval-Servipack, a aussi pour mission de démêler le fumier et de l‘émietter de manière à ce qu’il soit ensuite dosé par la trémie qui alimente le broyeur en matière solide. De là, une pompe chargée d’assurer l’apport liquide permet un mélange homogène vers le digesteur. L’ensemble de préparation matière Prémix a été fourni par Vogelsang.

Schéma de l’installation de préparation des intrants solides chez Méthalys, source Décoval – Cliquer sur l’image pour l’agrandir.

La trémie Havelberger dispose d’un entraînement par racleurs à chaînes qui amène le fumier contre cinq arbres de fraisage. En sortie de trémie, et avant le broyeur, le fumier passe sur une table à rebonds pour en éliminer les corps lourds, puis sous un aimant pour les métaux.

Les hérissons démêleurs de la trémie d’alimentation HAVELBERGER, photo Astrade

Les lisiers sont quant à eux réceptionnés dans une cuve de 300 m³ à côté de laquelle se trouve un puits de rempotage pour recharger le camion-citerne avec le digestat liquide provenant des stockages. Ainsi, lorsque le camion est positionné pour vider son lisier, il peut recharger du digestat liquide sans bouger et repartir chargé.

Convoyeur de fumier ATLANTIQUE INDUSTRIE vers le broyeur, photo Frédéric Douard

Le séparateur de phase de Méthalys, photo Frédéric Douard

Ce sont ainsi 180 tonnes d’intrants, dont 70 m³ de lisier, qui sont introduits tous les jours dans le circuit et qui vont y rester en moyenne 70 jours.

Ensuite, après séparation de phase, le digestat solide retourne dans les fumières des exploitations en attendant les périodes d’épandage. Les porte-conteneurs circulent ainsi toujours pleins dans les deux sens.

Le digestat liquide quant à lui rejoint la cuve de décantation puis son trop plein haut, plus riche en azote et plus pauvre en phosphore, rejoint l’une des deux poches de stockage du site.

De là, en passant par le puits de rempotage, il pourra être pompé et transporté vers l’une trois des poches décentralisées sur champ à chaque passage de la citerne. En tout, on compte ainsi un volume de près de 40 000 m³ de cuves ou de poches.

Stockage souple du digestat liquide chez Méthalys, photo Frédéric Douard

Enfin, pour éviter les odeurs, l’air vicié du hall de travail, comme celui qui sort du sécheur, sont aspirés et traités par des équipements fournis par la société Galli Aldo, représentée en France par EPO Ingénierie.

Biofiltre GALLI ALDO pour le traitement de l’air de travail vicié, photo Frédéric Douard

Le dispositif est composé d’un circuit de gaines de captage dans le bâtiment, d’une centrale d’aspiration qui pompe 35 000 m³/h, d’un laveur acide sulfurique et d’un biofiltre de 170 m² dont le média filtre est un lit de bruyère broyée. Ces dispositifs permettent une réduction quasi totale des émissions odorantes, constituées notamment d’ammoniac et d’hydrogène sulfuré. Notons que le lavage acide transforme l’ammoniac en solution de sulfate d’ammonium qui peut être valorisé comme engrais.

La centrale d’aspiration de l’air vicié dans le hall de livraison et de préparation, photo Frédéric Douard

La production d’énergie

PlanET a mis en place un module de cogénération 2G de 889 kWé avec moteur Jenbacher. Avec son rendement de conversion électrique de 41,6 %, l’objectif est de produire 7,5 GWhé/an.

Le module de cogénération 2G ENERGY chez Méthalys, photo Le module de cogénération 2G ENERGY chez Méthalys, photo Frédéric Douard

Une partie de l’énergie thermique récupérée sur le moteur est utilisée dans le processus. Le surplus, environ 4 GWh par an, sert en partie à sécher le digestat solide, ainsi que la partie basse du décanteur de digestat liquide, les boues phosphorées, de manière à exporter du phosphore des exploitations qui en ont trop.

Le moteur de cogénération de Méthalys, photo Frédéric Douard

Pour le séchage, la Sas utilise un séchoir Scolari à tapis mouvants perforés qui utilise 750 kW de chaleur, également représenté en France par EPO Ingénierie. Il a la capacité de sécher du digestat solide de 25 à 80 % de MS et des boues phosphorées de 14 à 80 % de MS. Il peut aussi sécher des céréales ou du bois-énergie moyennant des adaptations périphériques

Le digestat

Le premier élément qui a mobilisé les agriculteurs autour du projet de méthanisation fut l’aspect fertilisation, car le rapport azote/phosphore obtenu par la méthanisation correspond parfaitement à ce dont les plantes ont besoin. La minéralisation qui est opérée permet de plus une assimilation immédiate par les plantes. Et cerise sur le gâteau, les exploitants n’ont plus de problèmes d’odeurs ni de stockage à gérer, les produits étant évacués au fur et à mesure vers l’usine.

Le séchoir à digestat solide Scolari chez Méthalys, photo Frédéric Douard

Le projet a évité bon nombre de mises aux normes coûteuses dans les exploitations. La désodorisation des effluents d’élevage a aussi supprimé les odeurs au moment des épandages. Et enfin, la méthanisation détruit toutes les graines adventices du fumier, ce qui limite l’utilisation d’herbicides.

Le rapport entre les quantités de matières sortantes et entrantes est de 85 %, le reste étant transformé en gaz ou en eau. Le digestat obtenu est à 80 % liquide et 20 % solide. Pour respecter la réglementation, il est nécessaire de disposer d’une capacité de stockage de neuf mois pour le digestat liquide, mais Méthalys a prévu une année entière, ce qui lui offre plus de souplesse. Par ailleurs, les 3/5 de ces volumes sont disposés sur champs, dans des citernes souples, ce qui facilite le remplissage de l’épandeur pendant les campagnes. Les boues phosphorées sèches sont exportées ou épandues par un semoir classique.

Cet épandeur automoteur Vredo a été acheté en commun par Bioénergie Vihiers et Méthalys pour épandre le digestat liquide, photo Joseph Ortner

Le digestat solide est épandu à la fin de l’été au moment de l’implantation des cultures et le liquide au printemps au moment du démarrage des plantes. Les épandages sont réalisés par la CUMA Biolys dans le cadre d’un plan d’épandage sur 6 800 ha, en commun avec Bioénergie Vihiers.

Chargement de digestat solide dans le hall de travail de Méthalys, photo Frédéric Douard

Les performances du site après 18 mois de fonctionnement
Après une période de montée en charge et prise en main de l’outil assez rapide, l’installation réalise depuis janvier 2018 un dépassement de 15 % des objectifs initiaux en termes de vente d’énergie. Le moteur de cogénération de 889 kW fonctionne depuis cette date quasiment sans arrêt, sur une base de plus de 8 500 heures annuelles.

Contacts :

Cuve d’acide sulfurique pour le lavage de l’air vicié du hall de travail, en amont du bioflitre, photo Frédéric Douard

Frédéric Douard, en reportage à Montilliers

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