Bioénergie
L’énergie hydraulique en Suisse est encore, et de loin, la principale source d’énergie renouvelable, beaucoup plus significative que l’énergie solaire et éolienne ou l’utilisation de la chaleur ambiante. Après tout, environ 30 % de l’énergie renouvelable en Suisse, sur la base de la consommation énergétique totale, provient de la biomasse.
L’énergie inexploitée de l’engrais de ferme
Le bois n’a plus cette grande importance dans une civilisation fortement développée. Malgré tout, le bois et les autres sources d’énergie comme les ordures, le compost, les déchets organiques, les boues d’épuration et les engrais de ferme (lisier, fumier) représentent une réserve énergétique considérable. Une nouvelle étude de l’Institut fédéral de recherches sur la forêt, la neige et le paysage (WSL) (Rapports, cahier 57, 2017) a évalué ce potentiel.
Selon l’étude, la biomasse suisse représente 97 pj (pétajoules) d’énergie primaire qui pourrait être utilisée durablement; 53 pj ont déjà été exploités, le potentiel supplémentaire utilisable s’élève à 44 pj. Pour comparer, la consommation en énergie primaire en Suisse s’élève à environ 1100 pj. Les engrais de ferme et le bois de forêt renferment le plus grand potentiel (cf. graphique 1). Tandis qu’une partie considérable du bois de forêt est déjà exploitée à des fins énergétiques aujourd’hui, l’exploitation correspondante de l’engrais de ferme est loin d’être épuisée.
Pour une plus grande utilisation de la biomasse à des fins énergétiques en Suisse, il faut s’aider des technologies innovantes. Cette problématique était le principal thème du séminaire « Recherche sur la bioénergie en Suisse » organisé en mai 2017. Au moins une douzaine de conférencières et conférenciers ont débattu sur la manière d’exploiter le potentiel en attente et de mettre les innovations déterminantes en pratique.
Par exemple, le lisier de bovins contient beaucoup d’énergie mais il ne peut pas être utilisé avec les méthodes actuelles dans la mesure où les composants de la lignocellulose ne peuvent pas fermenter. Des traitements microbiologiques supplémentaires en plus de la fermentation sont un moyen d’atteindre cet objectif. Pour cela, l’équipe du Professeur Michael Studer (Haute école spécialisée bernoise) veut utiliser des microorganismes aérobies, qui se développent dans le biofilm sur une membrane, directement dans le bioréacteur aérobie afin de diviser les substances polymères en molécules hydrosolubles de moindre taille. Quant à elle, l’équipe de chercheurs du Professeur Urs Baier (Haute école des sciences appliquées de Zurich à Wädenswil [ZHAW]) mise sur le procédé de production de biogaz par hydrolyse lors du prétraitement du lisier de bovins et en particulier en présence de substrats fibreux comme le lisier de bovins et les déchets verts de la commune. Les deux procédés se divisent en deux étapes: la première se réalise avec l’ajout d’oxygène (aérobie) et la seconde sans ajout d’oxygène (anaérobie). «Avec notre procédé, nous espérons pouvoir augmenter le rendement de biométhane de la fermentation du lisier de bovins de plus de 20 %.»
Une installation de méthanisation en boxes fermés du fournisseur allemand Bekon GmbH.
Obtenir de nouveaux substrats
Tandis que l’utilisation de l’engrais de ferme est déjà routinière pour la production de biogaz, ce n’est que partiellement le cas pour les biodéchets industriels. Dans le cadre d’un projet, Roger König, Haute école spécialisée de la Suisse italienne (SUPSI), examine si le petit-lait (sous-produit de la fabrication du fromage), les liquides issus de la fermentation (sous-produits de la fabrication d’antibiotiques) de même que les sous-produits de la fabrication d’huile de poisson peuvent être utilisés pour la production de biogaz. Ce faisant, son équipe de recherche mise également sur un processus de fermentation microbiologique à deux niveaux. Contrairement au procédé mentionné auparavant, ce procédé est anaérobie sur les deux niveaux, c’est-à-dire qu’il exclut l’ajout d’oxygène. Selon la déclaration de Roger König, l’objectif est d’augmenter l’exploitation du méthane de plus de 30 % par rapport au procédé conventionnel monophasique. Il existe de nombreuses manières d’obtenir du biogaz à partir de la biomasse; les installations Kompogas en sont une. Du biogaz et du compost sont produits à partir des biodéchets dans un réacteur à fermentation (fermenteur). Hans Engeli (engeli engineering) et le Dr Werner Edelmann (arbi Bioenergie GmbH) souhaitent emprunter une autre voie. Ils ont identifié 64 places de compostage en Suisse. Elles pourraient être complétées par une étape supplémentaire qui permettrait d’obtenir du biogaz en plaçant les biodéchets dans des boxes fermés et chauffés (fermenteurs) et en ajoutant de l’eau (percolation). Cette fermentation en boxes fermés permet de produire 30 millions de m³ de biogaz par an ce qui, une fois transformé en électricité, correspond aux besoins annuels d’environ 20 000 foyers de quatre personnes. Dans la mesure où les installations à boxes fermés sont disponibles à un prix relativement avantageux, leur exploitation pourrait être rentable, complète Engeli. Dans une nouvelle étude, le WSL, à Birmensdorf, a examiné la quantité d’énergie disponible à partir du bois (rangée inférieure) et d’autres formes de biomasse (rangée supérieure). Les surfaces orange foncé montrent le potentiel supplémentaire encore inexploité.
Auteur
Dr Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie
