Du maïs-ensilage en CIVE d’été pour produire du biométhane

Un article paru dans le Bioénergie International n°65 – janvier 2020

Bertrand Fahy d’Agri Métha Energy et Benoit Denormandie de Pioneer devant les digesteurs de Saints, photo Frédéric Douard

Photo Frédéric Douard

Le 13 octobre 2017, deux jeunes couples de cultivateurs briards, Karine et Bertrand Fahy, et Agathe et Arnaud Maury, mettaient en service la centrale de biométhane Agri Métha Energy sur la commune de Saints à six kilomètres de Coulommiers. Leur objectif était de diversifier les revenus de leurs exploitations centrées sur les grandes cultures tout en s’engageant dans une démarche environnementale tournée vers un marché d’avenir.

Une recette basée sur les grandes cultures

La production des deux exploitations, l’une de 355 ha et l’autre de 180 ha, s’articule autour de rotations entre blé, orge, betteraves, pommes de terre, maïs grain, pois et lin. Leur projet a été dimensionné pour fonctionner majoritairement en autonomie d’intrants sur une base très forte de cultures intermédiaires et de pulpes de betteraves. Pour trouver leur équilibre, les deux couples ont aussi associé à leur projet les terres d’une troisième exploitation de 280 ha, celle des frères d’Arnaud, l’ensemble permettant de garantir une marge confortable de progression de la nouvelle activité, mais aussi un plan d’épandage de 820 ha.

La centrale biométhane Agri Métha Energy en Seine-et-Marne, photo Frédéric Douard

Initialement lancée à 30 tonnes par jour, l’unité de méthanisation est passée fin 2019 à 55 tonnes de végétaux par jour pour nourrir les digesteurs. À ce stade, ce sont 20 000 tonnes de produits qui sont nécessaires au fonctionnement des installations : 9 000 tonnes de maïs ensilage, 2 000 tonnes d’ensilage d’orge immature, 8 000 tonnes de pulpe de betterave et un peu plus de 1 000 tonnes d’issues de silos et de produits occasionnels à haut pouvoir méthanogène. Ces solides sont dilués par du digestat et par les jus récupérés sous les silos.

L’installation de méthanisation

Le processus est réalisé en infiniment mélangé à 40 °C et en 120 jours. Initialement, l’installation comprenait deux cuves de digestion, un post digesteur et une cuve de stockage. En 2019, pour permettre le doublement de la production, l’affectation des cuves a changé, ce qui avait été envisagé dès la conception, et de nouvelles capacités de stockage du digestat ont été ajoutées.

Deux des trois cuves de digestion d’Agri Métha Energy à Saints, photo Frédéric Douard

En ce début 2020, l’installation est composée de :

  • deux cuves verticales de 80 m³ pour le stockage des intrants liquides occasionnels,
  • trois silos à plat de 2 400 m³, de 8 000 tonnes de capacité,
  • deux incorporateurs à fond mouvant de 90 m³,
  • un digesteur de 2 200 m³,
  • un post-digesteur de 2 200 m³ devenu digesteur,
  • une cuve de stockage de 4 300 m³ devenue post-digesteur,
  • une lagune de stockage en géomembrane de 3 500 m³ sur place,
  • une lagune de stockage de 10 000 m³ située à Beautheil à 4 km et alimentée depuis l’usine par une conduite fixe (débit 80 m³/h),
  • une lagune de stockage de 2 500 m³ située à Mouroux à 10 km,
  • et une lagune de stockage de 5 000 m³ située à Beton-Bazoches à 18 km.

Le processus utilise la chaleur récupérée sur les compresseurs de biogaz pour les cuves chauffées. Cette source a été complétée par la production de la chaudière du site durant trois mois et demi les deux premières années.

Chez Agri Métha Energy, les silos ne sont volontairement pas bâchés, photo Frédéric Douard

La conduite courante de l’installation, demande 50 heures de travail par semaine, se décomposant en 1 h 30 quotidienne pour le chargement des trémies, et le reste pour l’ensemble des contrôles et maintenances. Les 20 000 tonnes de digestat brut permettent de couvrir 60 à 80 % des besoins en engrais de plus de 500 ha de cultures.

La production de biométhane

Le poste d’injection de biométhane chez Agri Métha Energy, photo Frédéric Douard

L’installation injecte actuellement 250 Nm³/h de biométhane à 4 bar dans une conduite de 1 400 m qui rejoint le réseau GRDF de Coulommiers. Cette production est distribuée dans une trentaine de communes environnantes et en été, elle couvre 100 % des besoins de ce secteur, ce qui est pour l’instant le principal facteur limitant à une poursuite de la croissance du projet.

En sortie de gazomètres, le biogaz est épuré dans une installation membranaire, comprimé et odorisé avant contrôle par GRDF et injection. L’ensemble des investissements, de méthanisation et purification, se monte à ce stade à 4,6 millions d’euros. Le temps de retour brut est de huit ans en tenant compte des 22 % de subventions perçues.

Signalons également que le projet, étant situé dans une zone isolée, n’utilisant pas d’effluents animaux et ayant été présenté publiquement lors de plusieurs réunions, a été bien accueilli par la population.

Les membranes de purification du biogaz à Saints, photo Frédéric Douard

La production de CIVE

Elle est pratiquée toute l’année sur 350 ha. Les CIVE d’hiver sont pratiquées sur 50 ha, principalement en orge fourrager, semé fin septembre, devant un maïs grain par exemple, et ensilé mi-mai. Cet ensilage, qui rapporte de 5 à 10 tonnes de MS/ha, est relativement humide (de 20 à 30 % de MS) et requiert d’en récupérer les jus pour les injecter dans le post-digesteurs.

Profitant des terres profondes pouvant atteindre deux mètres de limon permettant une bonne réserve utile en eau, nos jeunes agriculteurs ont fait le choix de plusieurs variétés spéciales de maïs pour réaliser leurs CIVE d’été, sur 300 ha.

Benoit Denormandie de Pioneer dans une parcelle de maïs Alterna implanté fin juin à Saints, le 1er octobre 2019, photo Frédéric Douard

Ces maïs, nommés Alterna sont fournis en partie par Pioneer Semences, et sont des variétés à indice précoce, dans le cas présent du P7326. Il est adapté pour le nord de la France et semé tout début juillet derrière un orge d’hiver par exemple. Le semis est réalisé immédiatement derrière la moisson, si possible dans les deux ou trois heures qui suivent, et en tout cas dans les 24 heures pour ne pas perdre l’humidité que la culture précédente a conservé sous son couvert.

À Saints, ce maïs est semé au strip-till également pour éviter de perdre de l’humidité. Ainsi seule une bande étroite de sol est ouverte pour y positionner les semences. Ces précautions permettent de réussir ces cultures en plein été sans irrigation, y compris par été chaud et sec comme ce fut le cas ces deux dernières années.

Un autre avantage de la pratique du strip-till est de limiter fortement la réactivation des adventices. Cette pratique, associée à une implantation avec un écartement réduit des rangées de 50 cm contre 80 cm habituellement permet de conduire ces cultures sans aucun désherbage.

Et pour lancer la culture, du digestat brut (4N, 2K, 2P) est épandu directement sur ces semis à raison de 30 m³ par ha. Le maïs est ensilé entre le 15 octobre et le 1er novembre et sur ces limons argileux la productivité est de 7 à 10 tonnes de MS par ha (30 tonnes matière brut).

L’engagement de Pioneer France dans la méthanisation

Pioneer spécialiste des semences hybrides propose une offre complète adaptée à la méthanisation. L’enjeu N°1 étant la sécurisation du stock fourrager, Pioneer propose trois axes d’accompagnement.

Le premier concerne l’agronomie et le positionnement du bon hybride dans la bonne parcelle. Dans le cas de Saints, la réussite d’Alterna dépendait d’un respect des bonnes pratiques mais surtout du bon diagnostic réalisé avec l’accompagnement d’un agent Pioneer.
Le deuxième concerne les bonnes pratiques de stockage du fourrage afin de limiter les pertes et augmenter la digestibilité du fourrage par l’utilisation d’un inoculant spécifique à la méthanisation.

Récolte de CIVE de maïs fin septembre au Gaec Vivieroche en Haute-Saône, photo Corteva

Le troisième, ce sont les services. Ayant son propre laboratoire et ayant développé ses propres outils de mesure, Pioneer a la capacité d’accompagner les agriculteurs de l’analyse du pouvoir méthanogène en vert ou en fermenté de toutes les sources de fourrages ou matières premières jusqu’au contrôle de la qualité du digestat afin de finaliser le plan de fumure.

Définir sa stratégie de CIVE

Stade de développement du maïs Alterna implanté fin juin à Saints, le 1er octobre 2019, photo Frédéric Douard

Pour sécuriser son stock fourrager, l’agriculteur a plusieurs options. Il peut semer du maïs ou de l’herbe en première culture, des CIVE d’hiver et mettre un maïs adapté ensuite. Et avec Alterna, il a la possibilité de cultiver du maïs derrière de l’orge d’hiver ou des légumes avec l’objectif de récolter au plus tard le 15 octobre pour pouvoir semer du blé derrière.

Alterna peut aussi servir de variable d’ajustement du stock de l’année, fournir la possibilité de faire du stock supplémentaire si les autres cultures ont été moins productives, voire pour envisager de vendre le surplus à d’autres méthaniseurs ou à des éleveurs ayant besoin de fourrage supplémentaire. Pour cela, un diagnostic parcellaire doit être fait avec un agent Pioneer pour définir si les semis sont envisageables pour une réussite totale.

Les maïs Alterna ont des besoins en unités chaleurs plus faible que des hybrides semés au printemps (indice : 170 à 200 au lieu de 350) mais ils sont surtout très tolérants au stress hydrique et chaleur.

Les trois stratégies en maïs fourrage, source Pioneer – Corteva

Si dans les zones de la moitié Nord de la France, après des récoltes de légumes ou de céréales, il est envisageable de semer du maïs fin juin / début juillet, les hybrides doivent cependant avoir des cycles très courts et être tolérants à une floraison de fin août / début septembre. À Saints, le P7326 (indice 180) a montré beaucoup de stabilité, quels que soient les étés et le niveau de stress.

Améliorer la digestibilité de l’ensilage de maïs

Additif proposé par Pioneer pour une meilleure digestibilité du maïs ensilage, photo Frédéric Douard

Parmi l’offre Pioneer, il y a les bonnes pratiques au silo. Ce poste est en général sous-estimé. Premièrement il est fortement conseillé de faire un bon tassement et une bonne herméticité par un bâchage. Il y a aussi des nouvelles technologies comme les additifs. Revenons sur les additifs de silos pour la méthanisation. L’entreprise a mis au point l’inoculant 11CH4 qui contient des bactéries L. buchneri qui améliorent la stabilité à l’air et évitent les pertes par échauffement. Les pertes évitées sont en moyenne 4,5 % de MS.

Par ailleurs, les bactéries du 11CH4 produisent des acides et des enzymes qui fragmentent la lignine. Les ponts entre la lignine et les parois cellulaires sont détruits, ce qui facilite l’accès des micro-organismes du méthaniseur à la cellulose et à l’hémicellulose. L’ensilage est ainsi mieux valorisé.

Les résultats de 180 tests de fermentation d’ensilage de maïs et de 40 tests de fermentation d’ensilage d’herbe ont montré une amélioration de plus de 8 % de la production de biogaz sur une période de fermentation en silo de 7 et 9 semaines et sur une période de fermentation dans le réacteur d’au moins 35 jours.

Résultats du P73.26 à Saints durant l’été 2018, source Pioneer – Corteva

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Beautheil-Saints

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