Méthanisation Seille Environnement, retrouver une eau de qualité en changeant la pratique agricole

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Article paru dans le Bioénergie International n°80 de septembre 2022

Méthanisation Seille Environnement (MSE) est une centrale de production de biométhane en autorisation administrative située à Haraucourt-sur-Seille en Moselle. Elle a été créée par 23 exploitations agricoles et par le Groupement des Producteurs de Blé Dieuze-Morhange. Au sein de ce consortium, l’un des agriculteurs associés, Denis Kuchly, est également entrepreneur de transport et de travaux ruraux et réalise les prestations de transport et d’épandage pour l’ensemble des sociétaires. Raccordée au réseau de transport de GRTgaz, cet investissement de 8,5 M€ transforme 55 000 tonnes de biomasse par an en 4,4 millions Nm³ de biométhane (44 GWh) et en 43 000 tonnes d’amendement naturel pour les sols.

La qualité de l’eau comme point de départ

Ce projet a ainsi été imaginé à l’origine à la fois pour trouver des solutions aux nombreux problèmes que rencontrent les agriculteurs, en termes de marchés, de coûts de production, de santé des sols et de changement climatique, mais aussi pour régler le gros souci de la pollution régionale des eaux de captage par les nitrates, et accessoirement par les traitements phytosanitaires et les germes pathogènes.

Dans la région d’Haraucourt-sur-Seille, de Xanrey et de Juvelize, se pratique en effet une agriculture intensive mais raisonnée. La principale cause de la présence des nitrates dans l’eau est la minéralisation naturelle lente de l’azote présent dans les fumiers et lisiers épandus sur les sols, qui rend les nitrates disponibles une bonne partie de l’année et pas forcément quand les plantes en ont besoin.

Face à ce phénomène, la méthanisation permet de transformer l’azote organique en azote minéral, ce qui le rend immédiatement absorbable par les plantes. Il ne reste alors plus qu’à l’épandre au bon moment, pour le plus grand bénéfice des cultures, et ce qui va éviter son lessivage et sa fuite dans les eaux hivernales.

La méthanisation est ainsi apparue comme capable de résoudre une partie importante des causes de la pollution des eaux, à condition de mener en même temps une révolution sur les traitements à apporter aux cultures et sur le mode de valorisation des effluents. Elle permet ainsi à la fois de réduire l’usage des très énergivores intrants de synthèse par des apports très précis et efficaces des éléments fertilisants N, P, K et Mg présent dans les digestats, et de réduire l’usage des herbicides par neutralisation des graines d’adventices dans le fumier et par la pratique des couverts végétaux en intercultures.

Dix années d’efforts et d’abnégation

L’histoire de MSE commence en 2009 alors que Laurent Paté, agriculteur à Haraucourt-sur-Seille, échange sur les pratiques agricoles et la méthanisation des effluents avec Alain Badoc, alors conseiller à la Chambre d’agriculture de la Moselle. Suite à cela, un groupe d’agriculteurs se forme, créé l’association Méthanisation Seille Environnement et lance des études de faisabilité. Au fil des avancées, le nombre de candidats au projet augmente et ensemble ils forment la SAS MSE à la suite des conclusions de leurs études. Ils investiront ainsi jusqu’à 250 000 € d’études avant de prendre la décision de se lancer. Une fois celle-ci prise, il a fallu choisir le site adéquat, c’est-à-dire celui qui obéit aux critères suivants : proche du plus gros tuyau de gaz possible, proche du centre de gravité des tonnages de matières pour minimiser les transports, attenant à une route hors gel et non inondable.

Suite à la communication réalisée sur les possibilités d’implantation, les porteurs du projet ont alors rencontré à la fois l’opposition des riverains potentiels, mais aussi l’attentisme de nombreux élus locaux. Après de très nombreuses investigations, le choix s’est arrêté sur un terrain de 3 ha situé à côté de l’ancien Fort d’Haraucourt, dans un périmètre classé aux Monuments Historiques. Ce choix, qui rassemblait l’ensemble des prérequis, engendrera néanmoins trois années de discussions, de négociations et de travaux avec les architectes des bâtiments de France pour trouver la bonne insertion dans ce paysage historique, avec notamment la création d’un terrassement rappelant les fortifications de Vauban. Ensuite après enquête publique, l’autorisation d’exploiter a enfin été délivrée. Dix années après les premières discussions, le 5 novembre 2019, le site livrait ses premiers mètres cubes de biométhane.

Une logistique originale pour les intrants

La production actuelle du site est de 450 Nm³ de biométhane par heure. Pour assurer ce débit, 150 tonnes de biomasse sont introduites quotidiennement dans le cycle de production qui dure 85 jours. Sur une année, cela représente environ 55 000 tonnes de substrats qui se répartissent en 35 000 tonnes d’effluents d’élevage et liquides laitiers (fumiers, lisiers et eaux blanches de laiterie), 5000 tonnes de sous-produit agroalimentaires et 15 000 tonnes de CIVE et cultures diverses.

L’objectif du projet était d’être autonome en intrants, de par les engagements des associés à fournir effluents, cultures dédiées (8 %) et Cultures Intermédiaires à Vocation Energétiques (CIVE), y compris les années sèches, mais aussi de par une sécurisation des produits agroalimentaires par contrats, afin d’éviter tout besoin d’achats en position de demandeur, toujours catastrophiques économiquement. Alain Badoc, aujourd’hui actionnaire de la société, confie que le site refuse aujourd’hui toutes les offres de produits d’origine animale ou de mauvaise qualité.

En termes d’organisation, de par le choix judicieux de l’implantation, le rayon moyen de collecte des matières n’est que de 4,5 km en moyenne pondérée. Le partenaire de transport, passe chez chaque sociétaire deux fois par semaine pour ramener du digestat et emporter fumier ou lisier.

Les achats sont réalisés à 120 € la tonne de matière sèche. Les agriculteurs garantissent leur tonnage, et s’ils ne peuvent pas eux-mêmes l’apporter, alors ils doivent l’acheter. Pour les CIVE, l’organisation se fait au travers des exploitations agricoles associées, par campagnes chez les uns puis chez les autres, avec une capacité de récolte de 2000 tonnes par jour.

Sur le site de méthanisation, le fumier est stocké sur une fumière transitoire de 300 m². Les ensilages sont stockés à l’année sur un silo à plat de 2 750 m², positionné juste à côté des digesteurs, mais aussi sur deux silos extérieurs de 5 000 m² notamment pour sécuriser les approvisionnements les années de sécheresse.

L’installation de méthanisation

L’opérateur retenu pour la conception et la construction de la partie méthanisation est Agrogaz France, filiale de la société allemande Ökobit. Cette partie de l’usine, réalisée pour 3,5 M€, obéit tout d’abord à la nécessité d’une disponibilité maximale. Pour cela, elle dispose de la plupart de ses équipements en double pour garantir une redondance quasiment systématique.

Le second point important auquel Agrogaz a dû répondre, fut de proposer une alimentation flexible avec prétraitement du fumier. Pour les porteurs du projet, de la qualité de la préparation du fumier dépend le rendement en gaz. Pour les matières solides, Agrogaz a ainsi proposé un système de silos universels pouvant accueillir tous types de matières organiques. Il s’agit de deux silos à plat carrossables de 120 m³ avec extracteurs hydrauliques au sol, comme dans les silos de chaufferies biomasse. Il y en a un pour les matières ne nécessitant pas de broyage, comme les CIVE, et un pour le fumier. Ils peuvent être chargés directement par les camions de livraison disposant d’un ticket de pesée ou par une chargeuse du site. La ligne pour le fumier dispose d’un séparateur magnétique et d’un broyeur à marteaux. Les liquides sont quant à eux réceptionnés dans une cuve enterrée de 120 m³.

Solides, liquides auxquels s’ajoutent 40 m³ de digestat liquide en recirculation, rejoignent quotidiennement une fosse de pré-mélange de 475 m³ et équipée d’un énorme agitateur lent à pales, un Hydromixer de chez Steverding. Cette cuve étant ouverte, elle dispose aussi d’un système de traitement des odeurs par pulvérisation d’huiles essentielles. En sortie de cuve, le mélange passe dans un broyeur à couteaux.

Par la suite, la digestion se réalise à 43 °C dans le premier digesteur pour garantir les taux requis d’Escherichia Coli et de salmonelles. Le site dispose de trois digesteurs et d’un post-digesteur, tous de 3 186 m³ et équipés de trois agitateurs lents à pales, d’une toiture avec charpente bois, et petite anecdote, d’une corde sur bâche pour faire chuter la neige qui ne fond pas sur ces surfaces isolées. La chaleur y est maintenue par une chaudière à biogaz de 700 kW.

Concernant la gestion du soufre, si les charpentes en bois limitent son taux dans le biogaz, 180 litres d’oxyde de fer sont aussi utilisés chaque jour dans le même but. Et en fin de circuit, quatre tonnes de charbon actif par an terminent l’épuration du soufre avant la filtration membranaire, et sont épandus avec le digestat solide après usage.

La production annuelle de digestat passe par deux séparateurs de phase et est épandue sur une Surface Potentielle d’Epandage de plus de 5 000 ha répartie sur 44 communes. Deux séparateurs de phase à vis déversent le digestat solide sur une plateforme de 600 m². Le digestat liquide est quant à lui stocké dans une lagune de 21 000 m³ pouvant accueillir huit mois de production.

Le service du partenaire comprend aussi l’épandage du digestat liquide par rampes à enfouisseurs et le dépôt en bord de champ pour le solide. Cette organisation permet de mieux répartir ces amendements sur les terres alors qu’avant les épandages se concentraient plutôt autour des fermes. Notons que pour améliorer les taux de matières organiques de leurs sols, la plupart des agriculteurs n’exportent pas leurs pailles de céréales.

La gestion de l’installation occupe ici trois salariés dont un à temps complet sur les aspects purement administratifs, pour répondre aux contraintes imposées par l’autorisation environnementale. Les porteurs du projet soulignent que cet aspect de l’activité est le plus pesant, y compris financièrement, d’autant qu’une pression forte leur a été mise depuis la mise en service, avec non moins de cinq contrôles réalisés par la DREAL.

La production de biométhane

La production du site est de 450 Nm³/h et ne pourra à ce stade évoluer, car la conduite GRTgaz ne peut absorber plus en été. La chaleur dissipée par les compresseurs est récupérée pour le chauffage des cuves, ce qui représente environ 70 % de deux fois 90 kW.

Notons enfin qu’un projet de valorisation du CO2 est en attente de conditions économiques plus favorables sur ce marché, et qu’un projet de station bioGNV est aussi à l’étude.

Contacts :

• MSE : sasmse57@gmail.com – 03 87 05 23 93
• Méthanisation : www.agrogaz.fr
• Cuves : www.bio-dynamics.be/fr/
• Alimentation et broyage des solides : 
www.huning-maschinenbau.de
• Traitement des odeurs : fr.biothys.net
• Broyeurs liquide : www.vogelsang.info/fr-fr/
• Pompes : 02 41 43 60 20 – contact@becot-sas.fr – www.becot-sas.fr – www.wangen.com
• Agitateurs lents : 
www.ruehrwerkstechnik-steverding.de/fr/
• Séparateurs de phase : www.boerger.com/fr
• Épuration : www.prodeval.com
• Filtres à membranes : www.membrane-separation.com
• Chaudière biogaz : www.viessmann.fr
• Analyse du biogaz : www.awite.de
• Torchères : www.gt-himmel.com
• Poste d’injection : www.grtgaz.com

Frédéric Douard, en reportage à Haraucourt-sur-Seille