La metanazione è un processo biologico di degradazione della materia organica. Viene anche chiamata digestione anaerobica o digestione anaerobica . La digestione anaerobica è il naturale processo biologico di degradazione della materia organica in assenza di ossigeno ( anaerobica ); gli inquinanti organici vengono convertiti da microrganismi anaerobici in un prodotto gassoso (incluso il metano) e fanghi residui, digestato , che hanno un potenziale di riutilizzo.
La metanizzazione avviene naturalmente in alcuni sedimenti , paludi , risaie , discariche , nonché nel tratto digestivo di alcuni animali, come insetti (termiti) o ruminanti. Una parte della materia organica viene degradata in metano e un'altra viene utilizzata dai microrganismi metanogeni per la loro crescita e riproduzione. La decomposizione non è completa e lascia il digestato (in parte paragonabile ad un compost ).
La metanizzazione è anche una tecnica implementata nei metanizzatori in cui il processo viene accelerato e mantenuto per produrre un gas combustibile ( biogas , chiamato biometano dopo la purificazione ). I rifiuti organici (o prodotti da colture energetiche, solidi o liquidi) possono così essere recuperati sotto forma di energia.
In natura, la digestione anaerobica microbica svolge un ruolo importante nel ciclo del carbonio .
La metanizzazione risulta dall'azione di alcuni gruppi di microrganismi microbici interagenti che costituiscono una rete trofica . Possiamo classicamente distinguere quattro fasi successive:
Nel reattore, la materia organica complessa viene prima idrolizzata in molecole semplici da microrganismi. Così, lipidi , polisaccaridi , proteine e acidi nucleici diventano monosaccaridi , amminoacidi , acidi grassi e basi azotate . Questa decomposizione è effettuata da enzimi esocellulari.
Può diventare il passaggio limitante perché è “troppo lento” nel caso di composti difficili o lentamente idrolizzabili, come lignina , cellulosa , amido o grassi. Nel caso di una miscela di rifiuti solidi, l'idrolisi avviene a velocità diverse a seconda della bioaccessibilità dei componenti della biomassa, mentre è simultanea in mezzi omogenei e più liquidi.
acidogenesiQuesti substrati vengono utilizzati durante la fase di acidogenesi dalle cosiddette specie microbiche acidogene, che produrranno alcoli e acidi organici, oltre a idrogeno e anidride carbonica . Questo passaggio è da 30 a 40 volte più veloce dell'idrolisi.
AcetogenesigenesiLa fase di acetogenesi consente la trasformazione dei vari composti risultanti dalla fase precedente in precursori diretti del metano: acetato , anidride carbonica e idrogeno . Esistono due gruppi di batteri acetogeni :
La produzione di metano è assicurata da microrganismi strettamente anaerobi che appartengono al dominio Archaea . Quest'ultimo passaggio porta alla produzione di metano . Viene effettuato per due possibili vie: una dall'idrogeno e dall'anidride carbonica per le cosiddette specie idrogenotrofiche , e l'altra dall'acetato per le specie acetotrofiche (dette anche acetoclasti). Il loro tasso di crescita è inferiore a quello dei batteri acidogeni.
CO 2+ 4 ore 2→ CANALE 4+ 2 H 2 O. CH 3 COOH→ CANALE 4+ CO 2.La metanizzazione è un processo biologico complesso che richiede l'instaurazione di determinate condizioni fisico-chimiche per le quali la reazione biologica è ottimizzata. Gli organismi metanogeni Archaea sono anaerobi rigorosi. Si sviluppano in modo soddisfacente quando il potenziale redox rispetto al normale elettrodo a idrogeno (Eh) nel mezzo è molto basso (-300 mV ).
Condizioni di temperaturaLa temperatura target è chiamata "temperatura impostata". Sono possibili tre regimi termici:
Gli Archaea metanogeni hanno esigenze individuali di micronutrienti come il ferro , il molibdeno , il nichel , il magnesio , il cobalto , il rame , il tungsteno e il selenio . La pressione parziale dell'idrogeno deve rimanere al di sotto di 10 -4 bar in fase gassosa. Un pH neutro favorisce la formazione di biogas rispetto ad un pH acido.
Al fine di ridurre la presenza di idrogeno solforato nel biogas prodotto, si possono creare condizioni microaerobiche sulla superficie del mezzo di reazione iniettando una piccola percentuale di ossigeno nella parte gassosa del digestore.
La metanizzazione riguarda principalmente la materia organica. Per i componenti non organici, può avere un effetto sulla loro forma.
Così, l' azoto presente negli effluenti zootecnici non subisce alcuna trasformazione, mentre l'azoto organico del sangue , dei rifiuti verdi e della tavola viene mineralizzato e l'azoto minerale di frutta , paglia e grasso evolve verso azoto organico.
I materiali metanizzabili (o input ) sono materiali organici di origine animale , vegetale , batterica o fungina . Sono particolarmente caratterizzati dalla loro percentuale di sostanza organica (OM), sostanza secca (DM) e dal loro potenziale metanogeno noto come BMP ( acronimo di Biochemical Methane Potential ). Provengono principalmente da:
La produzione degli input varia con le stagioni. Devono essere conservati, a volte per diversi mesi, e idealmente al riparo dall'aria e in un luogo fresco, per conservare il loro potere metanogeno . Esistono diversi metodi di archiviazione:
I prodotti delle navi cisterna GNL non devono contenere biocidi o composti che possano inibire le reazioni biologiche coinvolte nella digestione anaerobica o danneggiare l'impianto.
Affinché il digestato possa essere riutilizzato mediante spargimento, non deve contenere quantità eccessive di vari inquinanti che potrebbero essere presenti nei prodotti introdotti nel digestore.
Per metanizzare più rapidamente alcuni materiali è necessaria una fase di pretrattamento, come la macinazione, la fase di compostaggio, la preparazione termochimica o enzimatica.
Il pretrattamento enzimatico mescola i rifiuti con gli enzimi per circa dieci ore. Il risultato è un liquido in cui i materiali lignocellulosici sono stati parzialmente lisati, che il metanizzatore tratterà poi in modo molto più efficiente e rapido.
I primi prototipi industriali sono in funzione A Dupont (Optimash® AD-100), a DSM (Methaplus) per i rifiuti agricoli e in un grande impianto di trattamento dei rifiuti Renescience di DONG / Novozymes per i rifiuti organici (5 megawatt di energia elettrica prodotta da 120.000 t/anno di rifiuti organici (l'equivalente della produzione di circa 110.000 famiglie inglesi) a Norwich .
La metanizzazione, come bioprocesso , può essere implementata in un digestore , per recuperare i rifiuti carichi di materia organica mentre si produce energia sotto forma di metano. Può trattare scarichi diversi come acque reflue, fanghi provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue, escrementi di animali, rifiuti dell'industria alimentare, rifiuti di cucina, rifiuti domestici, rifiuti agricoli, ecc.
La metanizzazione con recupero del biogas prodotto (produzione di energia termica e/o elettrica mediante combustione diretta di metano o in motori termici) si colloca tra tutte le varie soluzioni per la produzione di energia rinnovabile consentendo di raggiungere tre obiettivi complementari: produrre energia, ridurre il carico inquinante di rifiuti ed effluenti ed inoltre, a seconda della natura del prodotto di partenza, produrre un digestato stabilizzato.
Oggi le principali applicazioni industriali della digestione anaerobica per il trattamento dei rifiuti individuate dall'Ademe (Agenzia governativa per l'ambiente e la gestione dell'energia) sono: la digestione agricola (escrementi animali), la digestione dei rifiuti solidi domestici e assimilati (rifiuti organici), la digestione dei liquami urbani fanghi e la digestione degli effluenti industriali. Per quanto riguarda quest'ultimo campo di applicazione, la digestione anaerobica è un trattamento molto competitivo rispetto alla purificazione aerobica. Si applica principalmente effluenti trattare da altamente caricati agro- alimentari industrie ed effluenti da fermentazione (75% dei digestori alto carico in funzione nel 2006).
L'utilizzo del metano, prodotto dalla metanizzazione dei fanghi degli impianti di trattamento delle acque reflue, per il funzionamento degli autobus urbani sta registrando una crescita significativa in alcune città francesi come Lille . Il miglioramento e la riduzione dei costi delle tecniche di separazione dei gas a membrana dovrebbero consentire di considerare la possibilità di purificazione del biogas nel sito di produzione.
La metanizzazione permette di trattare effluenti liquidi, anche quando sono carichi di sostanze in sospensione. È il caso, ad esempio, degli effluenti zootecnici ( liquami ), e dei fanghi provenienti da impianti di trattamento delle acque reflue (WWTP) (spesso fanghi misti che riuniscono fanghi primari e fanghi biologici). La metanizzazione è ampiamente applicata anche al trattamento degli effluenti agroalimentari. Questi materiali di base, generalmente disponibili con regolarità, possono essere integrati con vari rifiuti organici, ed in particolare con grassi dal forte potere metanogeno (ottenuti ad esempio dai macelli , o dal pretrattamento delle stazioni di depurazione). Lo stato liquido della miscela permette di agitare per ottenere una buona omogeneità del materiale e della temperatura.
La metanizzazione degli effluenti si è basata sullo sviluppo di processi intensivi in cui la biomassa anaerobica è strutturata, in aggregati granulari molto densi (processi UASB, EGSB) o sotto forma di biofilm aderenti a supporti dedicati.
La maggior parte dei rifiuti organici può essere metanizzata, ed in particolare la parte fermentescibile dei rifiuti (che idealmente dovrebbe essere differenziata e raccolta mediante raccolta differenziata, prima di essere metanizzata). A seconda della loro provenienza, esistono diversi tipi di rifiuti:
Si parla generalmente di metanizzazione solida o secca quando gli input del digestore contengono tra il 15 e il 20% di sostanza secca.
L'agricoltura produce una grande quantità di rifiuti solidi (ad esempio 67 milioni di tonnellate di letame bovino e 25 milioni di tonnellate di residui colturali (in particolare paglia) nel 2017). Il recupero di alcuni rifiuti organici ad alto contenuto di sostanza secca è difficile (es. fino al 90% per la paglia), soprattutto se si tratta di composti lignocellulosici poco o lentamente degradabili. In Francia negli anni 2000-2010 solo una dozzina di aziende agricole specializzate in questo percorso. Le vie per migliorare la resa della metanizzazione secca sono il ricircolo del percolato (liquido residuo derivante da reazioni biologiche e caricato di batteri) nei rifiuti solidi stoccati e il pretrattamento da parte di batteri che degradano la lignina che rallenta la degradazione della cellulosa da paglia e legna. Per quanto riguarda quest'ultimo processo, nel 2017 è stato depositato dalla società di accelerazione del trasferimento tecnologico (SATT) Ouest Valorisation un brevetto basato su un induttore che stimola l'attività di degradazione della lignina da parte dei batteri .
Esistono esperimenti o tentativi di mettere in comune i metanizzatori per, ad esempio, co-metanizzare rifiuti organici convenzionali (da rifiuti domestici residui e rifiuti organici ) e fanghi da impianti di trattamento delle acque reflue , come previsto, nella regione di Parigi, il servizio igienico-sanitario (Siaap) e rifiuti ( Syctom ) sindacati entro il 2018 (progetto di 90 milioni di euro).
La metanizzazione produce un gas combustibile , biogas , e un fertilizzante contenente liquido e solido, digestato .
Il digestato è il rifiuto solido e liquido generato dai processi di digestione anaerobica dei rifiuti.
Al termine del processo di digestione anaerobica, viene generalmente disidratato e posto in tunnel di maturazione (stretti e ben ventilati, per completare la reazione anaerobica e iniziare una fase di compostaggio).
Il digestato diventa quindi un rifiuto o sottoprodotto trattato e stabilizzato. Ha un certo valore ammendante (perché è molto ricco di azoto). È in una certa misura paragonabile al compost, se vi è stato aggiunto del carbonio (perché la digestione anaerobica ha estratto gran parte del carbonio dai materiali che hanno fermentato); può essere utilizzato per colture alimentari (o non alimentari, anche in aree verdi ) a seconda delle normative, della natura dei prodotti trattati e delle analisi di questo digestato.
Le norme NF U 44-051 e NF U 44-095 forniscono un quadro per il recupero agronomico dei digestati “urbani” ( rifiuti verdi e altri rifiuti bio- alimentari da rifiuti domestici) e dei digestati dei fanghi di depurazione, per la presenza in questi fanghi di tracce di farmaci, metalli pesanti e altri residui chimici nocivi. L'azoto nei digestati (nitrato) è solubile e può essere lisciviabile e non trattenuto in modo permanente dal suolo.
Sono in corso ricerche per utilizzare i nutrienti dei digestati per coltivare microalghe, che sono a loro volta utilizzate per produrre materie prime, inclusi biocarburanti o algocarburanti . È il caso del progetto Algovalo che ha permesso di definire le condizioni per uno sviluppo ottimale delle alghe. I risultati sono incoraggianti, poiché il 95% dei nutrienti potrebbe essere recuperato a beneficio delle alghe.
Il biogas prodotto può essere bruciato in loco in cogenerazione o depurato in biometano .
La metanizzazione dei fanghi di depurazione riduce il loro volume di un terzo, il che riduce il trasporto e i relativi costi di smaltimento o spargimento. L'investimento che ciò rappresenta è sostenuto dalla tariffa di acquisto dell'energia prodotta, in particolare sotto forma di biometano dal 2014, mentre alcuni impianti di depurazione preferiscono utilizzare l'energia per il fabbisogno termico del processo.
Nel 2009 la digestione anaerobica “ in azienda ” era molto meno sviluppata in Francia che in Germania: erano in servizio solo una decina di piccoli impianti. Da allora ha avuto un forte sviluppo, sia con progetti di singole aziende agricole, sia con progetti collettivi o regionali che riuniscono diversi agricoltori e altri attori del territorio. Nel 2015-2016, ci sono più di 50 nuovi siti all'anno. In Francia, un software denominato Méthasim consente di effettuare simulazioni tecnico-economiche di progetti di digestione anaerobica in azienda.
Il piano per combattere la proliferazione delle alghe verdi prevede come mezzo di trattamento la digestione anaerobica, ma la produzione di metano non elimina l'azoto presente nel digestato (residuo liquido della metanizzazione).
Vantaggi della metanizzazione agricolaNel 2008 la digestione anaerobica è diventata un'attività agricola e, dal 2011, ha beneficiato di un decreto che ha aumentato le tariffe incentivanti.
Il deposito dei rifiuti agricoli è importante:
Il processo microméthanisation non è innovativo in sé, perché fin dall'inizio del XX ° microméthaniseurs secolo pochi metri cubi per uso domestico sono costruiti in Cina. Nel 2007, ci sono state più di 30 milioni di installazioni di questi sistemi in Cina e India. Soluzioni tecnologiche per la digestione anaerobica adattate al contesto occidentale sono state sviluppate anche in Europa, Stati Uniti e Israele. È il caso del processo Homebiogas, in cui il biogas viene utilizzato per scopi domestici o del contenitore Flexibuster, che tratta i rifiuti e ricicla il biogas generando elettricità.
Nell'ambito del progetto europeo H2020 DECISIVE guidato da Irstea, una decina di istituti di ricerca e industriali stanno lavorando alla realizzazione di un settore di micrometanizzazione nelle aree urbane, della dimensione di un distretto da 800 a 1.000 famiglie (o un distretto più piccolo composto da una o più esercizi di ristorazione collettiva), ovvero un massimo di 200 tonnellate di rifiuti organici all'anno. Si tratta di un metodo di gestione dei rifiuti organici urbani totalmente innovativo, basato sulla valutazione locale, parte di un processo di economia circolare. Il risultato: una riduzione della produzione di rifiuti, un risparmio energetico e dei trasporti e la produzione di un biopesticida dal digestato. A medio termine, uno strumento di supporto alle decisioni consentirà agli enti locali che desiderano orientarsi verso nuovi sistemi di gestione dei rifiuti, di dimensionare gli impianti in base alle proprie esigenze, ma anche di valutare l'impatto di un cambiamento del sistema a fine giornata. un quartiere. Nel 2019 saranno istituiti due siti pilota su vasta scala a Lione e Barcellona.
In diversi paesi (fra cui la Francia) l'immissione di biometano nelle reti pubbliche del gas naturale è autorizzata e beneficia di un prezzo di acquisto e di una “garanzia di origine” per assicurarne la tracciabilità.
Nel 2011, a seguito delle leggi Grenelle de l'Environnement e Grenelle (23% di energia rinnovabile nel mix energetico francese nel 2020, ovvero una potenza elettrica installata di 625 MW nel 2020 e una produzione di calore di 555 chilotonnellate equivalenti di petrolio all'anno per biogas), è stato alzato il prezzo di acquisto dell'energia elettrica prodotta da digestione anaerobica (+ 20% in media) per i “piccoli e medi impianti agricoli” (equivalente, secondo il governo, a un sostegno di 300 M€/anno ) oltre agli aiuti dell'Ademe , degli enti locali e del Ministero dell'Agricoltura. A determinate condizioni, la digestione anaerobica è ora riconosciuta come "attività agricola" dalla legge sulla modernizzazione dell'agricoltura e della pesca (LMAP).
In Francia, Ademe e i Consigli regionali aiutano la digestione anaerobica da diversi anni tramite sovvenzioni e sostegno a progetti, ecc. Così, la regione Midi-Pirenei si è impegnata a metà del 2013 a sostenere (per 8 milioni di euro) la creazione di 100 unità di digestione anaerobica entro il 2020 (attraverso un accordo cofirmato con i ministri dell'ecologia e dell'agricoltura, nell'ambito dell'EMAA nazionale piano (lanciato inmarzo 2013) mirando a 1.000 nuove installazioni prima del 2020.
Secondo la legislazione francese, gli impianti di digestione anaerobica per rifiuti non pericolosi o materie prime vegetali (esclusi gli impianti di metanizzazione per acque reflue o fanghi di depurazione urbani quando sono metanizzati nel loro sito di produzione) sono impianti classificati per la protezione dell'ambiente (ICPE). Infatti, questo tipo di impianto riguarda la voce n ° 2781 della nomenclatura degli impianti classificati, che è suddivisa in due sottocategorie:
Le autorizzazioni o registrazioni sono rilasciate sotto forma di decreti prefettizi al fine di imporre agli operatori il rispetto di un certo numero di prescrizioni tecniche che consentono di limitare i loro impatti ambientali , in particolare le prescrizioni tecniche derivanti da un decreto ministeriale del10 novembre 2009 o risultanti da decreto ministeriale del 12 agosto 2010.
Al fine di limitare il loro impatto ambientale , i gestori degli impianti oggetto di dichiarazione devono attenersi alle prescrizioni tecniche di un altro decreto ministeriale anch'esso datato10 novembre 2009.
L'esame delle domande di autorizzazione o registrazione nonché il controllo del rispetto dei requisiti tecnici da parte degli operatori sono effettuati mediante l' ispezione degli impianti classificati .
In Europa alla fine del 2002 erano in servizio 78 impianti di metanizzazione industriale per rifiuti domestici e assimilati con una capacità di trattamento di 2,3 milioni di tonnellate di rifiuti all'anno. Le nuove capacità installate nel 2002 ammontano a 813.000 tonnellate all'anno.
Dopo essere rimasto indietro rispetto ad altri paesi del Nord Europa o in Italia, questo settore è in pieno sviluppo in Francia. Nel 2017 ci sono state 80 installazioni aggiuntive, portando il numero totale di installazioni a 514, di cui 330 in azienda. Secondo il Think Tank Francia-Biometano , a fine 2017, 44 di questi siti lo hanno recuperato sotto forma di biometano immesso nelle reti del gas naturale e "a fine 2018 sono previste poche centinaia di unità" .
Il legislatore conta sulla digestione anaerobica (tra le altre cosiddette fonti di energia verde o bioenergetica) per rispettare gli impegni francesi e internazionali per il clima e l'energia, per decarbonizzare la produzione di elettricità e stabilizzare il reddito agricolo.
Nel 2017, FNSEA e GRTgaz hanno proposto tre azioni congiunte per il biometano agricolo: promuovere il finanziamento di progetti, sostenere meglio gli agricoltori e sviluppare la ricerca e lo sviluppo .
Avviare 2018 (il 1 ° febbraio) un gruppo di lavoro sulla produzione di biogas, è stato installato dal governo; presieduto dal Segretario di Stato Sébastien Lecornu e che riunisce "responsabili di rete, federazioni professionali, parlamentari, comunità, associazioni di difesa ambientale, istituti bancari, enti pubblici e amministrazione" : cinque piccoli comitati tecnici devono preparare un piano di azione operativa prima del Salone dell'agricoltura 2018 (24 febbraio-4 marzo). Questo piano deve proporre soluzioni politiche o normative a problemi annosi per lo sviluppo del settore (sarà discusso: Semplificazione delle normative, finanziamento, connessione e bioNGV ).
Nel 2018 Nicolas Hulot ha annunciato un " Piano di rilascio di energia rinnovabile " (26 marzo), che dovrebbe basarsi su 15 proposte di sostegno al settore, in particolare all'agricoltura, formulate da un gruppo di lavoro avviato a febbraio da Sébastien Lecornu (segretario di Stato): Aiuti e semplificazione amministrativa attraverso uno "sportello unico" per l'esame della normativa pratiche, tempi di esame più brevi (che vanno da un anno a 6 mesi), innalzamento della soglia applicabile alla dichiarazione degli impianti classificati per la tutela ambientale (ICPE) a 100 tonnellate al giorno (60 t/g oggi), accesso al credito (per digestione anaerobica agricola + remunerazione aggiuntiva per piccoli impianti); Consentire miscele di input come fanghi di depurazione e biorifiuti (punto su cui la FNSEA ha "forte riserve", preferendo "norme ferme che garantiscano uno spargimento affidabile, garanzia di una produzione alimentare di qualità"; formazione (soprattutto per i attori) al fine di strutturare e professionalizzare il settore.
Ciò dovrebbe anche informare il lavoro del programma pluriennale dell'energia (PPE) e la futura "tabella di marcia" 2019 - 2023 per la transizione energetica. La FNSEA "ha accolto favorevolmente questi progressi, fatta eccezione per la miscela di fanghi di depurazione e rifiuti organici". Ritiene inoltre che ai produttori e agli allevatori dovrebbe essere consentito “di fissare la loro capacità massima di produzione annualmente, e non più mensilmente, e di dare loro la possibilità di avere maggiore visibilità contraendo l'acquisto di biogas in 20 anni, contro i 15 anni di oggi”.
Verso settori sostenibili nei territoriI rifiuti organici e gli scarti agricoli necessari alla metanizzazione sono spesso diffusi e la loro quantità e qualità variano a seconda del territorio e delle stagioni. Il recupero del biogas è difficile da trasportare e non si sposa bene con l'idea di flusso (salvo localmente il trasporto dei rifiuti all'unità di metanizzazione, quindi il biogas alle aree di consumo).
La costituzione di un'unità di digestione anaerobica obbedisce quindi ad una logica territoriale di offerta (deposito locale di rifiuti o altre biomasse “metanizzabili”, vicinanza ad una rete del gas) e di domanda (fabbisogno del territorio di gas, energia elettrica, digestati...) .
La volontà politica degli attori locali permette poi di sviluppare questo settore che può essere fonte di sviluppo locale . Infatti, il piano di fornitura di prodotti metanizzabili è generalmente redditizio solo per le brevi e medie distanze di trasporto. Il settore collega gli attori che forniscono materia organica con coloro che utilizzeranno il biogas e il digestato (dalle autorità locali agli agricoltori o ai loro gruppi, compresi i produttori, il settore del trattamento dei rifiuti ai costruttori di fabbriche, la metanizzazione e le famiglie che consumano l'energia prodotta). Ciò suppone una logica territoriale con a monte, una raccolta dei substrati organici necessari alla produzione di biogas, poi il processo stesso, seguito dalla trasformazione dei prodotti e infine la loro valorizzazione.
Questa logica territoriale si sta progressivamente attuando nell'area metropolitana di Rennes nell'ambito di diversi progetti guidati da Irstea . In collaborazione con la società Akajoule e Rennes Métropole , i ricercatori hanno sviluppato una metodologia per la "diagnosi territoriale" del settore della metanizzazione. Consente di determinare, tenendo conto dei vincoli territoriali e delle opportunità individuate per rifiuti, energia e agricoltura, gli scenari più idonei per la costituzione di unità di digestione anaerobica. “Concretamente, dalle informazioni georeferenziate del territorio (risorse disponibili, luogo di raccolta dei rifiuti metanizzabili, ecc.), il modello matematico determina per quale dei cinque criteri individuati (trattamento dei rifiuti, produzione di energia, qualità del suolo, qualità dell'acqua, fertilizzante requisito) la digestione anaerobica è la più adatta”. Questa collaborazione ha permesso di costituire la prima banca dati e di redigere un masterplan per il settore della metanizzazione per l'area metropolitana di Rennes. Un'altra parte importante dei progetti riguarda l'analisi degli impatti ambientali (mediante la mobilitazione degli strumenti di analisi del ciclo di vita) e gli impatti socioeconomici legati allo sviluppo della digestione anaerobica. "Questo lavoro ha permesso in particolare di stabilire, per la prima volta, un elenco di effetti imputabili al settore, come lo sforzo sui materiali utilizzati per la digestione anaerobica o il cambiamento delle pratiche agricole" .
Nel 2017, il settore ha rappresentato più di 1.700 posti di lavoro diretti. Potrebbe crearne 15.000 entro il 2020 se gli obiettivi fissati dal governo nel 2010 verranno raggiunti. Questi lavori richiedono qualifiche che vanno dal lavoratore al bac +5 attraverso tecnici per la manutenzione.
Applicazioni comunaliLa Francia è stato il primo Paese a intraprendere la metanizzazione dei rifiuti domestici (nel 1988 ad Amiens con Valorga ). Dal 2002 sono state messe in servizio altre installazioni: Varennes-Jarcy, Le Robert (Martinica), Calais, Lille, Montpellier, Marsiglia e una ventina di altre sono in fase di studio o costruzione in tutta la Francia. L'impianto di Romainville, la cui costruzione, inizialmente prevista per il 2010 ma posticipata, tratterà quasi 400.000 tonnellate di rifiuti domestici.
Da circa trent'anni, gli impianti industriali di trattamento di biomasse solide e/o alcuni fanghi di depurazione hanno mostrato la loro redditività economica, una volta avviati con aiuti pubblici.
A seconda della loro origine, i rifiuti non differenziati alla fonte devono essere sottoposti a pretrattamento e/o post-trattamento meccanico ( cernita meccanico-biologica con separazione, cernita, abbattimento per frantumazione, vagliatura per pezzatura e/o pastorizzazione). Alcune unità trattano i rifiuti organici costituiti da materia organica selezionata alla fonte. È il caso, ad esempio, dei siti di Lille o di Forbach .
Le aziende industriali hanno implementato soluzioni di metanizzazione industriale, in particolare metanizzatori e sistemi di smistamento meccanico-biologico. Si trovano in Francia, Germania, Svizzera, Svezia, Spagna, ecc.
La produzione di biogas si è sviluppata in diversi paesi dell'Unione Europea (UE), con il duplice obiettivo di produrre energia rinnovabile e trattare i rifiuti organici. Agli inizi del XXI ° secolo, lo sviluppo si basa principalmente su un forte sostegno pubblico e l'uso dedicato di colture per la fornitura della energia elettrica attraverso la cogenerazione . Nel 2020 si tende a ridurre il sostegno pubblico, che privilegia il recupero dei rifiuti o delle colture intermedie e tende al recupero del biometano .
La Germania e il Regno Unito sono i pionieri nello sviluppo del settore del biogas; quest'ultimo ha installato la prima centrale elettrica al mondo sul sito dell'ex base aerea RAF Eye nel 1992. Altri paesi hanno programmi e politiche specifiche sul biogas come Spagna, Italia, Danimarca, Paesi Bassi, Svezia, Polonia, Svizzera e Austria. Dagli anni 2000 , l'UE è diventata il principale produttore di biogas - davanti agli Stati Uniti - con oltre la metà della produzione mondiale. Infatti, lo sviluppo del biogas su scala europea è stato raggiunto dalla volontà di alcuni paesi di stabilire - grazie al Libro bianco del 1997 - una strategia e un piano d'azione comunitario nel campo delle energie rinnovabili. La produzione di biogas soddisfa anche altri obiettivi fissati dall'UE:
In Germania, il settore si è sviluppato grazie a un forte sostegno politico negli anni 2000. In particolare, ha assunto la forma di grandi unità fornite di colture energetiche come il mais . A causa delle restrizioni al sostegno, le piccole unità che operano in corto circuito con i rifiuti agricoli tendono a ricomparire. Il potenziamento della flessibilità della produzione energetica consentirebbe di ridurre la quantità di mais utilizzata come coltura energetica e le esternalità ambientali nelle regioni zootecniche, ma sarebbe molto oneroso in sovvenzioni ( prezzo di acquisto ) se comportasse la riduzione della quantità di biogas prodotto in modalità nominale.
In Svizzera la digestione anaerobica fornisce il 2% del gas consumato nel 2019 e il settore ha fissato un obiettivo del 30% del consumo di “calore” degli individui (escludendo quindi industrie e trasporti) per il 2030.
Gli Stati Uniti non hanno una politica federale a sostegno della produzione di biogas , che ritarda lo sviluppo rispetto all'Europa. Una piccola ondata di installazioni è stata realizzata negli anni 2007-2008 quando il prezzo del petrolio era alto, ma non hanno funzionato molto bene.
Alla fine degli anni 2010 diversi stati come la California hanno incoraggiato la costruzione di impianti imponendo soglie di piano per le energie rinnovabili nelle forniture dei fornitori di energia, che hanno rilanciato i progetti, “fino a 50 o 100 nel 2019”. Gli input della digestione anaerobica nei digestori americani sono essenzialmente rifiuti : letame bovino e suino , scarti alimentari, fanghi degli impianti di depurazione .
Dagli anni '60, la Cina ha sviluppato programmi per costruire digestori nelle aree rurali , inclusa la formazione degli agricoltori nella gestione dei metanizzatori. Una stima del 2008 indica che più di 30 milioni di digestori forniscono l'1,2% dell'energia totale del paese. Esporta le sue tecnologie adattate ai digestori su piccola scala nell'Asia meridionale. Negli anni 2010 si è verificata un'evoluzione verso unità più grandi e centralizzate.
Numerosi programmi di ricerca si concentrano sulla digestione anaerobica, dalla digestione anaerobica (a livello distrettuale ad esempio) alle scale industriali, compreso il ruolo degli enzimi; la reologia , i vantaggi e gli svantaggi della via secca, della via spessa e della via liquida o dell'alimentazione continua o discontinua al reattore; la ricerca di ceppi batterici ancora più efficaci; recupero dei digestati, misurazione e controllo degli odori, salute dei lavoratori, ecc.
Nei paesi (ad esempio la Francia) dove la digestione anaerobica non deve competere con l'alimentazione umana o animale, si cerca in particolare di diversificare gli input (es: prodotti per lo sfalcio stradale); aiutare gli operatori a gestire al meglio la varietà e la stagionalità degli input che ricevono, affinando le modalità di gestione del metanizzatore (monitoraggio) e le entrate in ingresso. In Francia, il progetto di ricerca CARMEN mira a migliorare il processo di digestione anaerobica e quindi a comprenderlo meglio (es. ruolo della preparazione degli input, modalità di riempimento del bioreattore (in strati o in miscela), eventuali additivi (es. l'effetto acidificante dei prodotti di falciatura o dell'erba tagliata), microinquinanti e altri inibitori, possibile capacità dei batteri di adattarsi ad essi...). Ma altri lavori di ricerca riguardano a monte (CIVE, pretrattamento dei rifiuti agricoli, controllo della gestione dei liquami, ecc.) e a valle del settore (miglioramento degli impianti di depurazione e combustione del biogas e del biometano; con parte del progetto CLIMIBIO per esempio). Nel processo a secco, in particolare in una situazione di co-digestione di input molto diversi, cerchiamo di comprendere e controllare meglio i trasferimenti e il ricircolo dell'acqua nel reattore per ottimizzare la digestione.
Le persone che vivono vicino alle strutture spesso temono problemi di odore, che non sono giustificati per quanto riguarda il biogas inodore. La diffusione del digestato è inoltre meno odorosa di quella del liquame grezzo, una parte significativa del carbonio viene trasformata in metano. Tuttavia, l'azoto trasformato, anche se meglio assimilato dalle piante, è comunque lisciviabile per lisciviazione ed è anche più volatile. Anche la circolazione dei rifiuti per l'approvvigionamento degli impianti è oggetto di critiche. La contestazione dei progetti si inserisce talvolta in un contesto di rifiuto delle infrastrutture “imposte” dal mondo industriale o dalle autorità.
In Francia, il modello tedesco delle colture energetiche dedicate è rifiutato a causa della sua competizione con le colture alimentari, primarie o secondarie (per alimentare il bestiame).