Prometer, la plus importante unité de méthanisation du constructeur Naskeo
Article paru dans le Bioénergie International n°79 de juin 2022
L’unité Prometer en février 2022, photo BSVL
La centrale biométhane Prometer sera mise en service durant l’été 2022 à Montbazens, sur le flan sud-ouest du Massif central, entre Decazeville, Rodez et Villefranche-de-Rouergue. Elle est le fruit de la volonté de la Communauté de communes du plateau de Montbazens et de ses agriculteurs, de développer la méthanisation sur ce territoire d’élevage pour faire face aux exigences économiques et environnementales qui pèsent sur cette activité. Quinze années de développement auront été nécessaires pour faire sortir de terre ce projet territorial.
Un très long parcours
Dès 2008, les élus locaux et les éleveurs réfléchissent à créer un outil collectif en partenariat avec les entreprises agroalimentaires locales. Cette réflexion s’appuie sur une étude menée en 2005 par Solagro dans le cadre du programme européen Probiogaz. 2012 fut l’année de la création de la Sas Prometer avec la Caisse des Dépôts, la Sas EVAM (Énergies Vertes Agricoles du Montbazinois) et l’opérateur Eneria sur la base d’un projet de cogénération.
En 2014, le premier permis de construire est déposé mais affiche des contraintes économiques fortes notamment pour le stockage du digestat. Face à ces difficultés, en 2015, le projet se réoriente et l’évapo-concentration est retenue pour supprimer le stockage du digestat liquide. Ce choix permettra également d’éviter le coût d’épandage du digestat liquide, un produit dont les éleveurs n’ont en fait pas besoin, l’immense majorité des surfaces étant pâturées.
Depuis la gauche, Benoit Dunet, associé en charge du suivi du chantier, Antoine Stouff, président de Prometer et Benoit Labascoul, responsable du site, photo Frédéric Douard
En 2016, le dépôt d’un nouveau permis de construire entérine parallèlement le choix de l’injection de biométhane dans le réseau de transport de Teréga. Le partenaire Eneria est remplacé par Engie BiOZ et l’autorisation d’exploiter est accordée en 2017. Mais en janvier 2020, la réglementation impose que les effluents d’élevages ne bénéficient plus de la dérogation à l’hygiénisation au-delà de 30 000 tonnes par an, ou si ceux-ci proviennent de plus d’une dizaine d’établissements. Cela va induire un investissement supplémentaire de 1,3 million € et va repousser le démarrage des travaux à novembre 2020.
Au final c’est un projet de 23 M€ qu’il faut financer. Deux millions sont apportés par les actionnaires en capital social et en comptes courants d’associés, 7,5 millions par des subventions du Conseil Régional et du Fonds Européen de Développement Régional, et 13,5 millions par l’emprunt.
L’unité Prometer en construction en février 2022, photo BSVL
En termes de gouvernance, Prometer est contrôlée à 52 % par la société EVAM qui regroupe 111 actionnaires dont 100 agriculteurs, 9 citoyens, Unica Invest et les Moulins Calvet à Rignac. Ces agriculteurs représentent 65 exploitations d’une taille moyenne de 75 ha. Les 48 % restants sont partagés à égalité entre Engie BiOZ et la Banque des Territoires. Avec cette architecture, les agriculteurs restent maîtres du projet.
Les intrants
La capacité autorisée du projet est de 320 tonnes par jour, soit 116 800 tonnes par an. Ce tonnage, collecté sur 110 sites dans un rayon moyen de 10 km, est constitué à plus de 75 % de fumier, lisier, plus un peu de CIVE. Le complément est apporté par des sous-produits industriels collectés dans un rayon de 50 km. Aucun apport d’eau n’est utile à la ration.
Les deux trémies de réception à fond mouvant pour le fumier, photo Frédéric Douard
Pour éviter les problèmes d’odeurs avec le voisinage, dans cette région d’habitat dispersé, le transport des intrants se fait dans des camions fermés. Pour ce qui concerne l’hygiénisation des intrants, elle n’est pratiquée que pour les déchets animaux.
Il est aussi à noter que dans cette région où les cultures sont peu nombreuses, la part de CIVE est très faible. En conséquence, il a été décidé de ne pas stocker d’intrants sur le site, de travailler en flux tendu, et de profiter au maximum des stockages existants des apporteurs.
L’unité de méthanisation
Le chantier et la mise en route sont encadrés par Impulse (ex Utilities Performance) qui intervient en tant que maître d’œuvre de l’ensemble du projet. Naskeo intervient sur les filières incorporation et digestion dont les mises en route ont été lancées en mars 2022 par l’entreprise Sycomore. L’usine est construite sur un terrain de 2,8 ha riverain d’une conduite de gaz, placé au centre de gravité de la zone de collecte des intrants et desservi par un réseau routier adapté.
Vue d’ensemble des cuves Prometer, du laveur d’air et de l’évaporateur de digestat liquide, photo Frédéric Douard
Les produits liquides sont réceptionnés dans des cuves extérieures dédiées au lisier, au lactosérum, aux huiles et aux matières stercoraires. Deux cuves de réception, utilisées pour le sang et les soupes de biodéchets, sont reliées au processus d’hygiénisation. Les fumiers sont déversés dans deux trémies à fond mouvant de 160 m³ et sont ensuite déferraillés et débarrassés des cailloux par une table à rebond et une bande magnétique, avant de passer dans deux broyeurs Premix.
Equipements de préparation du fumier chez Prometer avec table à rebond et overbande, photo Frédéric Douard
Les sous-produits industriels solides et les CIVE sont quant à eux déversés dans un bol dédié de 60 m³ et passés dans un broyeur bi-rotor RedUnit. Quatre silos à plats extérieurs de 60 m² font tampon si besoin entre les livraisons de matière végétale et les trémies en cas de file d’attente. La solution du grappin a été écartée pour limiter les risques d’indisponibilité, les trois trémies étant redondantes en cas de souci. Sur ce dernier point, il est à noter que dans ce projet, la redondance des équipements sensibles est une religion. Elle est garante du non-blocage du processus.
Bol d’incorporation des déchets industriels solides et des CIVE, photo Frédéric Douard
Pour éviter les odeurs et protéger certains équipements, les déchargements, le broyage, le criblage, le déferraillage, la séparation et l’hygiénisation sont réalisés dans le bâtiment de 1 600 m² en dépression. Le traitement de l’air vicié est réalisé par lavage acide et charbons actifs pour l’air capté directement dans les ouvrages de réception et par des charbons actifs régénérés par photocatalyse pour l’air ambiant. Ces solutions sont apparues plus efficaces, pilotables, historisables, moins encombrantes et moins coûteuses qu’un biofiltre. Les riverains sont mis à contribution dans la surveillance des odeurs via une appli dédiée.
Le laveur d’air du bâtiment de réception, photo Frédéric Douard
Les matières sont mélangées dans une cuve tampon de 2200 m³ afin de pièger les derniers sédiments, elle-même équipée d’un gazomètre. La digestion se fait dans deux digesteurs de 6600 m³ et dans un post digesteur de 6600 m³, des cuves uniquement chauffées par récupération de chaleur sur l’hygiénisation et sur l’evapo-concentration. Et comme la plupart des lots dans ce projet, les cuves en béton ont été construites par une entreprise locale.
Les cuves de l’unité de méthanisation Prometer, photo BSVL
L’ensemble du processus, qui permet de produire jusqu’à 1 280 Nm³/h de biogaz, consomme jusqu’à 6 GWh/an de gaz naturel, pour l’hygiénisation, la concentration du digestat et le chauffage des cuves, et jusqu’à 7 GWh/an d’électricité. Pour limiter cette dernière, une centrale photovoltaïque de 500 kW sera installée sur le stockage de digestat solide et produira 10 % des besoins annuels. Un chiffrage réalisé pour le projet a montré qu’un moteur de cogénération à gaz aurait pu être rentable au-delà d’un prix de l’électricité de 220 €/MWh. Cette solution d’auto-production d’électricité est aujourd’hui à envisager sérieusement dans tous les projets en injection de biométhane, au regard de la montée à venir du prix de l’électricité en France.
Conduite composite de transport du digestat solide au stockage, photo Frédéric Douard
Notons enfin un détail qui a fait réaliser quelques économies d’investissement au projet : la plupart des conduites de transport de liquides, de gaz et de digestat a ici été réalisée en différents matériaux composites, polyéthylène ou résine fibrée, des matériaux plus légers que l’inox, tout aussi résistants et moins chers. L’installation de méthanisation est pilotée par une équipe de 4,5 ETP d’Engie Solution. Cette formule a été retenue à la demande expresse des banques qui souhaitaient un opérateur d’envergure pour la conduite du projet. L’opérateur est intéressé aux résultats via une grille de bonus-malus bâtie autour d’un objectif de production. Et c’est Engie BiOZ qui suit la biologie.
La production de biométhane
Prometer va injecter plus de 600 Nm³/h sur le réseau avec une capacité maximale actuelle de 700 Nm³/h. Cette quantité équivaut à la consommation de plus de 5000 foyers. C’est l’équipementier Gaseo qui a été retenu pour purifier le biogaz avec la technologie PSA du fabricant ETW.
L’unité PSA d’épuration du biogaz, photo Frédéric Douard
Le gaz est acheté par Engie au tarif de 94 €/MWh (dernier tarif connu) dans le cadre d’un contrat sur 15 ans à tarif réglementé, ce qui représente un chiffre d’affaires de plus de 5 M€/an.
Echangeur de chaleur spiralé en cours de montage devant les trois cuves d’hygiénisation, photo Frédéric Douard
La gestion complexe du digestat
La gestion du digestat est ici un poste majeur sur lequel repose une partie de la rentabilité du projet. D’une part, la réglementation impose de traiter thermiquement la totalité du digestat, et d’autre part, les porteurs du projet ne veulent pas produire de digestat liquide. Pour cela, le digestat brut est traité en continu en quatre étapes qui aboutiront, chaque année, à la production de 45 000 tonnes de digestat solide hygiénisé à 60 000 tonnes d’eau osmosée, réutilisée en partie pour produire la vapeur dans la chaudière et pour diluer les polymères, ou rejetée dans le milieu naturel.
La première étape est donc l’hygiénisation du digestat brut. Comme celle des intrants animaux, elle est réalisée par chauffe rapide au travers d’échangeurs de récupération et d’une injection directe de vapeur, puis la matière portée à 70 °C est stockée durant une heure dans des cuves calorifugées dédiées de 15 m³. Pour limiter la consommation de chaleur, l’énergie thermique de l’hygiénisation est récupérée par trois échangeurs spiralés en sortie des cuves pour préchauffer le digestat brut, de 37 à 50 °C, avant son entrée dans lesdites cuves.
Les trois centrifugeuses de digestat, photo Frédéric Douard
Les phases suivantes concernent la réduction du digestat liquide. Le processus retenu est l’évapo-concentration et la distillation. La technologie utilise le procédé de flot tombant qui fonctionne en circulation gravitaire dans les tubes d’un échangeur thermique. Elle permet d’évaporer de grandes quantités, ici jusqu’à 12 tonnes/h évaporées pour 15 tonnes traitées, avec un investissement et un coût énergétique raisonnables. Or, ce processus requérant un liquide à moins de 1 % de matière en suspension, la deuxième étape consiste à centrifuger le digestat brut à ce niveau très bas de matière sèche. Pour y parvenir, il est nécessaire de floculer le digestat avec des polymères avant centrifugation de manière à y piéger le maximum de matière solide. Le site est équipé de trois centrifugeuses.
L’unité d’évaporation du digestat liquide, photo Frédéric Douard
La troisième étape est la concentration du digestat liquide. Cette phase utilise la vapeur à 180 °C produite par une chaudière de 1,5 MW alimentée en gaz naturel, voire en biométhane selon le prix du marché. C’est également cette chaudière qui complète la chaleur d’hygiénisation. L’opération permet de récupérer 2 500 m³ d’une solution de sulfate d’ammonium. La quatrième et dernière phase consiste à filtrer par osmose inverse les 60 000 m³ d’eau résiduelle du processus d’évapo-concentration avant réutilisation ou rejet. Toute l’eau consommée sur le site tourne en circuit fermé sans prélèvement au réseau.
Pour en revenir au digestat solide, en sortie de centrifugeuse, son taux de matière sèche est proche de 28 %. Au sortir de cette opération, avant stockage, il est mélangé avec la fraction concentrée issue de l’évaporateur et additivé avec une fraction du sulfate d’ammonium produit. Il reçoit la totalité de la solution de sulfate d’ammonium, ainsi que qu’une partie de l’eau résiduelle de distillation, afin de le ramener vers les 22-25 % de MS. Ceci permet de le véhiculer jusqu’à 100 m de distance par la pression d’une pompe poussant à 15 bar vers un bâtiment qui peut contenir jusqu’à 15 000 tonnes, soit quatre mois de production.
Le retour du digestat au sol est assuré dans le cadre d’un plan d’épandage sur 4 000 ha couvrant 39 communes. Ce retour aux apporteurs est calculé selon une formule prenant en compte les éléments NPK et le taux de matière organique.
Pompes PCM de transport du digestat, photo Frédéric Douard
Contacts :
- Prometer : Benoit Labascoule – Sangayrac – 12 220 Montbazens
- Étude de faisabilité : www.solagro.org
- Maîtrise d’œuvre : impulse.green
- Méthanisation : www.naskeo.com
- Montage équipements digestion et mise en service : www.sycomore-services.com
- Exploitation : www.bioz-biomethane.com
- Distillation du digestat : www.evaporation.fr
- Trémies d’incorporation : www.legras-industries.com et www.pumpegmbh.de
- Préparation des intrants solides : www.sermatec.com
- Floculation du digestat brut : sodimate.fr
- Pont bascule : fr.preciamolen.com
- Cuves hygiénisation et sulfate d’ammonium : www.alsaplast.com
- Échangeurs spiralés : www.alfalaval.fr
- Centrifugeuses : www.flottweg.com
- Chaudière vapeur : www.icicaldaie.com
- Conduites composites : www.smt-epocal.com
La chaudière à vapeur pour l’hygiénisation et pour le chauffage des cuves, photo Frédéric Douard
- Lavage acide : www.clauger.fr
- Cuves Béton : www.andrieuconstruction.fr
- Purification du biogaz : www.gaseo.fr et www.etw-energie.de
- Sécurité biogaz : www.biogaskontor.de
- Logiciel de gestion : www.biogasview.com
- Pompes à digestat : www.pcm.eu/fr
Frédéric Douard, en reportage à Montbazens
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