[Photo : Installation de Freiburg : un digesteur dans la ville.]
L'Allemagne est un pionnier dans le développement des collectes de biodéchets. À partir du constat que le marché de la valorisation de la matière organique des déchets passe par la production de compost de qualité irréprochable, elle a mis en place dès les années 90 le tri à la source et la collecte séparée des déchets organiques ménagers. Dans le même temps se mettaient en place des systèmes de qualification des composts produits.
Les biodéchets des collectivités comprennent deux types de constituants de nature différente : des déchets végétaux structurés bien adaptés à une valorisation par compostage et des déchets humides fermentescibles pour lesquels la méthanisation constitue le
meilleur traitement.
Dans une logique d’adéquation de la collecte avec le traitement choisi, la région de Freiburg, près des frontières suisse et française, a mis en place une collecte sélective des déchets humides fermentescibles. En 1998 la société BKF Biogas und Kompostbetrieb GmbH & KG était constituée et choisissait de confier au consortium Steinmüller-Valorga-Rompf la construction d'une installation de méthanisation de ces biodéchets. La construction s'est achevée en novembre 1998.
Problématique du site
Le site d’implantation est situé sur une zone industrielle et commerciale en pleine ville, tout près d'un centre de vie.
Une faible emprise au sol et l'absence totale de nuisances constituaient des critères primordiaux pour cette installation.
Description de l’installation
La capacité maximale de traitement de l'installation est de 36 000 tonnes par an de biodéchets. L’installation a été démarrée en 1999. En 2000 elle a traité 25 000 tonnes de biodéchets. En 2005 la quantité traitée était de 29 000 tonnes.
Unité de préparation des déchets
Les déchets arrivant sur le site étant constitués de fermentescibles ménagers triés à la source, leur préparation est réduite au minimum. Les déchets sont criblés, le passant est dirigé après tri magnétique vers la digestion et la fraction supérieure à la maille est déferraillée et passe dans une cisaille avant de rejoindre la méthanisation. Un retrait périodique des plastiques est possible à ce niveau.
[Photo : La halle de préparation des déchets.]
La composition moyenne des déchets préparés est reportée dans le tableau 1.
Tableau 1 : Composition moyenne des déchets
| - Matière sèche/poids frais : |
33 % |
| - Matière volatile/poids sec : |
70 % |
| - Inertes > 1 mm/poids sec : |
8 % |
Unité de méthanisation
Le digesteur est constitué d'une cuve cylindrique en béton, d’un volume total de 4 000 m³.
C’est un procédé dit « sec », c'est-à-dire que la matière dans le digesteur a une teneur en matière sèche supérieure à 20 %. Grâce à la géométrie particulière de la cuve le procédé se rapproche d'un « piston ». Les matières sont homogénéisées par injection de biogaz à haute pression à la base de la cuve.
La digestion est réalisée en thermophile, à une température de 55 °C. Le digesteur est chargé 6 jours par semaine, en 2 postes durant la semaine et 1 poste le samedi.
Unité de valorisation du biogaz
Le biogaz est utilisé pour produire de l’électricité dans deux groupes électrogènes d'une puissance électrique totale installée de 1 350 kW.
[Photo : Les groupes de cogénération.]
La chaleur produite est utilisée pour accélérer le post-traitement aérobie du produit digéré.
Production de compost
Le digestat est déshydraté en deux étapes : presses à vis puis séparation de la boue liquide sur une presse à bandes, après addition d’un polymère organique.
La partie solide issue des deux étapes de traitement a une teneur en matière sèche de 45 % environ. Elle subit une aération forcée en tunnel, l’air étant préalablement chauffé par récupération de la chaleur des groupes. Le produit est alors criblé et évacué hors du site pour être valorisé en agriculture, éventuellement après une maturation complémentaire.
L’installation est certifiée « RAL-Gütezeichen Garproduckt », ce qui implique entre autre qu’elle est soumise à des analyses régulières par des laboratoires agréés sur des prélèvements de compost réalisés par des tiers.
[Photo : Le stockage du compost.]
Unité de traitement de l’air
L’air aspiré dans les différents bâtiments et dans les tunnels est dirigé vers une unité de traitement constituée d'un lavage acide pour enlever l'ammoniac, et d'un système de deux étages de biofiltres en série. Rappelons qu'une contrainte forte du site est l'absence totale de nuisances.
[Photo : La biofiltration de l'air.]
Unité de traitement des eaux
Le produit traité étant très humide et très biodégradable, la déshydratation du digestat
(presse à vis puis presse à bandes après addition de polymère) génère une quantité importante d’eau de process, soit environ 0,6 m³/tonne de biodéchets. À cela s'ajoutent les eaux excédentaires issues du traitement de l'air. Aujourd’hui ces eaux font l'objet d'un post-traitement par filtration avant rejet à l'égout.
Performances de la digestion
Stabilité du fonctionnement
Les paramètres suivis en routine pendant les deux premières années de fonctionnement sont reportés dans le tableau 2.
Tableau 2 : Variation des paramètres de stabilité durant les 2 premières années
| Paramètre |
Valeur |
| Acidité volatile (1) |
60-100 meq/l |
| Alcalinité (1) |
200-280 meq/l |
| pH |
7,5-8 |
| N-NH₄⁺ |
3,5-4,5 g N/l |
(1) mesurés par dosage acido-basique
Les niveaux de concentrations élevés observés pour les acides volatils, l’alcalinité et l'ammonium sont dus à la nature des déchets d'une part, et au fonctionnement à forte teneur en matière sèche d’autre part. La stabilité du fonctionnement est assurée par la réserve d’alcalinité élevée liée à la production d’ammonium.
Productivité en biogaz
La production de biogaz observée est dans une fourchette de 125 à 150 m³/tonne de biodéchets introduite, en fonction de leur composition.
Ceci correspond à un rendement de 550 à 650 Nm³/tonne de MSV introduite. Cette valeur très élevée est à relier avec la qualité des biodéchets traités, constitués principalement par des déchets alimentaires. Elle témoigne du fonctionnement optimal du processus biologique.
La teneur en méthane varie entre 57 % et 59 %.
Conclusion
L'installation de méthanisation de Freiburg fonctionne depuis 1999. Elle est gérée par la société BKF GmbH et utilise le procédé Valorga.
En 2005 elle a traité 29 000 tonnes de biodéchets et produit 8 000 tonnes de compost fin labellisé et 6,3 millions de kWh d’électricité verte.
Ainsi, à travers une valorisation optimale de l’énergie et de la matière organique, la méthanisation des biodéchets permet de concilier viabilité économique et développement durable.
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