Que sont les digesteurs anaérobies ?
Les digesteurs anaérobies captent les émissions issues des déchets organiques, comme le fumier ou les restes alimentaires, pour produire de l'énergie. Aux États-Unis, la plupart de ces systèmes, parfois appelés « digesteurs laitiers », sont installés dans les exploitations agricoles. Le fumier du bétail sert de matière première pour la cuve de digestion, également appelée réacteur. Ces cuves sont des milieux anaérobies, c'est-à-dire dépourvus d'oxygène. Des bactéries qui se développent dans ces conditions vivent dans les digesteurs et décomposent la matière organique. Ce faisant, elles libèrent un gaz composé de méthane, de dioxyde de carbone et de traces d'autres gaz. Ce produit, souvent appelé « biogaz », peut ensuite être capté et soit brûlé directement , soit purifié en gaz naturel à base de méthane. La digestion anaérobie produit également un résidu organique appelé digestat, qui peut être utilisé comme engrais et litière pour le bétail.
Où sont installés les digesteurs ?
Aux États-Unis, plus de 80 % des digesteurs anaérobies sont installés dans des exploitations laitières, le reste se trouvant dans des élevages porcins, avicoles et bovins, ainsi que dans des décharges et des stations d'épuration.
Des digesteurs sont installés dans les exploitations agricoles qui utilisent des lagunes pour stocker le lisier. Ce mode de gestion du lisier est utilisé dans les grandes exploitations (plus de 1 000 vaches) car de nombreux animaux sont gardés en étable et leurs déjections sont évacuées à l'eau. Ce lisier liquide est ensuite déversé dans de grandes lagunes à ciel ouvert. La décomposition du lisier dans ces lagunes, en l'absence d'oxygène, entraîne le rejet d'une quantité importante de méthane. Les élevages en pâturage, qui comptent moins de bétail, laissent le lisier se décomposer sur les pâturages, en présence d'oxygène. Par conséquent, la décomposition de ce lisier libère beaucoup moins de méthane .
La gestion des déjections animales représente neuf pour cent des émissions de méthane aux États-Unis. Les digesteurs réduisent les émissions de méthane provenant des bassins de stockage de liquides en les couvrant et en piégeant les gaz qui, autrement, seraient rejetés dans l'atmosphère. Entre 1990 et 2020, les émissions de méthane issues des déchets d'élevage aux États-Unis ont augmenté de 71 %.
Combien coûtent les digesteurs et qui les finance ?
Le coût des digesteurs varie en fonction de leur taille et de la technologie utilisée. En Californie, où la majorité des nouveaux digesteurs ont été installés grâce à des financements publics, un digesteur pour une exploitation laitière de moins de 5 000 vaches coûtait 4.7 millions de dollars en 2022. Un digesteur pour une exploitation laitière comptant jusqu'à 14 000 vaches coûtait 9.7 millions de dollars. En septembre 2022, le programme californien de recherche et développement sur les digesteurs laitiers avait approuvé des demandes de subvention pour des projets d'un coût moyen de 5.1 millions de dollars chacun, les subventions couvrant en moyenne 31 % du coût total. Ces digesteurs ont été installés dans des exploitations comptant entre 1 000 et 14 000 vaches.
En Californie, deux programmes d'État permettent de réduire les coûts d'installation d'un digesteur. Le programme de recherche et de développement sur les digesteurs laitiers (Dairy Digester Research and Development Program) octroie des subventions pour l'installation d'un digesteur anaérobie, tandis que la norme relative aux carburants à faible teneur en carbone (Low Carbon Fuel Standard - LCFS) rémunère les exploitations agricoles pour le biométhane produit par ces digesteurs. Depuis 2015, le Département californien de l'alimentation et de l'agriculture (CFDA) a alloué 213 millions de dollars à l'installation de 131 digesteurs. Ce programme finance jusqu'à la moitié du coût d'un digesteur. De 2015 à 2019, le montant maximal de la subvention s'élevait à 3 millions de dollars ; il a depuis été ramené à 2 millions de dollars.
Les coûts restants liés à l'installation d'un digesteur peuvent être pris en charge par les propriétaires de la ferme ou par un tiers.
Le programme californien de normes relatives aux carburants à faible teneur en carbone (LCFS) achète du biométhane capté à partir de digesteurs. Les exploitations laitières vendent une partie de ce gaz au LCFS, et les raffineries et distributeurs de pétrole sont tenus d'acheter ces crédits car leurs produits dépassent la limite d'intensité carbone fixée par le California Air Resources Board (CARB).
Les exploitations agricoles équipées de digesteurs peuvent vendre leur biométhane conformément à la norme relative aux carburants à faible teneur en carbone, même si elles ne sont pas situées en Californie.
Qui possède et exploite les digesteurs anaérobies ?
Les digesteurs peuvent être détenus et exploités par les agriculteurs, par un tiers, ou encore par les agriculteurs et exploités par un tiers. Quatre-vingt-quinze pour cent des subventions californiennes pour les digesteurs ont été allouées à des projets gérés par Maas Energy Works et California Bioenergy, qui possèdent ou financent les digesteurs installés sur des exploitations partenaires. Maas Energy Works et California Bioenergy organisent la vente du biogaz ou de l'électricité produits, conformément à la norme californienne sur les carburants à faible teneur en carbone. California Bioenergy s'est associée à Chevron et BMW pour financer certaines installations de digesteurs. Maas Energy Works s'est associée à Toyota pour financer un gazoduc transportant le gaz naturel des exploitations laitières californiennes vers les gazoducs existants.
Que font les agriculteurs avec le biogaz ?
La Californie, qui possède le plus grand nombre de digesteurs aux États-Unis, dispose également du plus grand nombre de données sur l'utilisation du biogaz. Si quelques projets construits en 2015 ont permis de brûler le biogaz pour produire de l'électricité injectée dans le réseau, l'application la plus courante consiste à le transformer en gaz naturel. En janvier 2023, deux projets utilisaient des piles à combustible pour convertir le biogaz en électricité sans combustion.
Le gaz naturel issu du biogaz est injecté dans les gazoducs et peut être utilisé comme carburant pour véhicules ou pour la vente de gaz naturel en général.
En dehors de la Californie, la conversion du biogaz en gaz naturel est moins courante. Sur les 416 digesteurs recensés aux États-Unis, 193 produisent du gaz naturel . De nombreuses exploitations utilisent le biogaz pour alimenter leurs générateurs.