PTC Systems et les Bioénergies Les bioénergies occupent une place croissante dans la transition énergétique. La méthanisation permet de transformer des matières organiques et des déchets en un gaz renouvelable : le biogaz. Après purification, celui-ci peut devenir du biométhane, utilisable pour la chaleur, l’électricité, la mobilité ou l’injection dans les réseaux de gaz. PTC Systems intervient dans une étape essentielle de cette chaîne : le traitement des composés soufrés du biogaz, notamment : H2S.

PTC Systems avec son procédé BIOPOL® participe à la lutte contre les émissions de CO2

Produit à partir de déchets issus de l'industrie agro-alimentaire, de la restauration collective, de déchets agricoles et ménagers, le biométhane est un biogaz épuré qui respecte à 100% les propriétés du gaz naturel.

La digestion de ces matières organiques produit du biogaz pouvant être valorisé par combustion sous forme de chaleur et/ou d’électricité.
Ce biogaz peut être purifié pour atteindre la qualité du gaz naturel. On l’appelle alors « biométhane ». Une fois épuré et odorisé, il peut être injecté dans les réseaux de gaz.
Ses emplois sont multiples :

La production de biogaz génère un résidu appelé digestat. Engrais organique naturel, il est répandu sur les terres agricoles et se substitue ainsi aux engrais minéraux d’origine fossile.

Le biométhane obtenu à partir des biogaz est utilisable dans quatre filières:

• Valorisation thermique
  La chaleur de combustion du biométhane peut servir pour la production d'eau chaude, de vapeur à moyenne ou haute pression, ou bien dans des fours de procédés.
  La pression nécessaire pour l'alimentation des appareils au gaz est généralement faible : 20 à 100 mbar.
  D'une manière générale, les valorisations thermiques nécessitent des débouchés de proximité : il peut s'agir de consommateurs externes au site de production (industries, réseau de chaleur...) ou d'usages internes.
  Sur les stations d'épuration, une partie du biogaz produit est en général utilisé pour maintenir le digesteur à la température de fermentation (37 ou 55 °C).
  Cette consommation interne du procédé représente environ 15 à 30% de la production.
  
  
• Valorisation électrique (avec ou sans cogénération)
  Environ 7 Nm³/an de biométhane sont produits par équivalent habitant.
  
  Après cogénération du biométhane on obtient une production d'environ 12,6 kWh/an/EH de chaleur et 15,4 kWh/an/EH d'électricité.
  
  

  
  
• Injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel
  La production annuelle de biométhane injecté dans le réseau est estimée à environ 3,5 Nm³/an pour 1 EH (on estime que le biométhane produit correspond à 50 % du volume de biogaz produit et 75% du PCS du biogaz produit). La production de biométhane est ainsi équivalente à environ 35 kWh/an/EH PCS.
  
  
• Biocarburant 
  Assez répandue en Suède, la valorisation du biométhane sous forme de carburant automobile ne fait l'objet en France que de quelques installations .
  Elle est destinée pour l'instant à l'alimentation des flottes captives de véhicules des collectivités locales : collecte des ordures ménagères, transport en commun ; son intérêt est à la fois économique et environnemental, compte tenu de la qualité des rejets des moteurs à gaz.
  
  

Le biométhane: des opportunités écologiques et économiques

Parmi les énergies renouvelables, la méthanisation répond sans doute le plus aux exigences d’un développement durable : elle valorise les déchets par la production d’énergie et d’éléments fertilisants non polluants, contribue à la mise en valeur des territoires agricoles, participe à la lutte contre les gaz à effet de serre, créée une filière d’entreprises innovantes.

Le biométhane : équilibrer notre approvisionnement en gaz 

L’Ademe estime qu’en 2030, 20% de la fourniture totale de gaz proviendra de la méthanisation.
Le biométhane, issu de l’épuration du biogaz, peut d’ores et déjà être directement injecté dans les réseaux de distribution de gaz.
Il contribue ainsi fortement à la réduction de la dépendance énergétique française en limitant les besoins d’importation de gaz naturel.

Le biométhane : la valorisation en carburant vert

Le biométhane est également un carburant vert qui alimente aujourd’hui les transports en commun des collectivités et alimentera demain le transport routier.
Un projet ambitieux de maillage du territoire français par des stations de biométhane est en cours de développement qui offrira aux transporteurs routiers une véritable alternative d’approvisionnement.
Cette filière offre ainsi de très nombreuses opportunités pour divers secteurs d’activité à condition de maîtriser les risques inhérents à ce nouveau marché.

Le biométhane : la valorisation en bio-hydrogène

Actuellement, avec la fin programmée du "Diesel" jugé polluant, une phase transitoire est lancée avec les véhicules "électriques" et "hybrides" pour lesquels rapidement les batteries poseront un problème environnemental (construction et recyclage).
Un marché naissant est celui de l’hydrogène pour l’alimentation des véhicules à pile à combustible à hydrogène.
La pile à combustible (PAC) utilise de l’hydrogène (H2) et de l’oxygène (O2) pour générer de l’électricité et de la chaleur, en n’émettant que de l’eau.
Il est clair que pour cette application de l’hydrogène, celui-ci doit obligatoirement être produit sans émission de CO2 fossile et distribué à un prix de vente attrayant.
Cet hydrogène peut être produit à partir de très nombreuses sources d’énergie primaire,

• soit par électrolyse
  
• soit par reformage

Dans les deux cas, son coût dépend fortement de la taille de l’installation de production et du coût de l’énergie primaire utilisée.
Les énergies renouvelables (produites sans émissions de CO2 fossile) les moins chères sont actuellement le biogaz et l’électricité d’origine hydraulique.

Chiffres biométhane 2022 - 2023 :

Biogaz épuré, le biométhane a une composition très similaire à celle du gaz naturel. Il est donc tout à fait possible de l'injecter dans les réseaux de gaz.
On obtient ce gaz grâce à la méthanisation, donc la fermentation sans oxygène de déchets alimentaires ou végétaux.
L'Allemagne et le Royaume-Uni sont en avance dans la production de biométhane, car ils ont autorisé la culture dédiée à la production de biogaz. En France, seule l'utilisation de déchets est autorisée pour fabriquer du biométhane.

La filière biométhane s’est durablement installée dans le mix énergétique français. Au 30 juin 2026, la France comptait 837 installations injectant du biométhane, pour une capacité installée d’environ 16,2 TWh/an. La file d’attente comprenait 1 357 projets, représentant environ 23,4 TWh/an de capacité supplémentaire.

Au 31 décembre 2023, 1065 installations produisant de l’électricité à partir de biogaz sont raccordées au réseau. Cela correspond à une capacité totale installée de 590 MW.
Au cours des trois premiers trimestres 2023, 16 MW supplémentaires ont été raccordés, mais 6 MW ont été déclassés.
Les installations de puissance supérieure à 1 MW représentent 57 % de la puissance installée. Les installations de méthanisation constituent 82 % du parc pour 52 % de la puissance totale.
La puissance des projets en file d’attente est de 36 MW au 31 décembre 2023.
La production d’électricité à partir de biogaz s’élève à 3,0 TWh au cours de l'année 2023, soit 0,7 % de la consommation électrique française sur cette période.

Aujourd'hui ce sont 668 sites de methanisation qui injectent du biomethane dans le réseau de distribution.
La capacité de biomethane installée représente 12 050 GWh/an ce qui représente 3 014 159 équivalents logements neufs chauffés.

La trajectoire nationale 2026-2035 confirme le développement du biométhane injecté. L'objectif est de l'ordre de 44 TWh en 2030, avec une perspective comprise entre 47 et 82 TWh en 2035.

Cette progression renforce les besoins en technologies de purification performantes, capables de protéger les installations et d’améliorer la qualité du gaz avant sa valorisation.

Les coûts de production du biométhane

Découvrez des exemples types de projets de méthanisation et leurs données économiques qui vous donneront un premier éclairage des coûts et des bénéfices à envisager. Le cas « type » présenté a été réalisé en fonction de données de projets similaires aujourd'hui en fonctionnement.
Il s'agit d'estimations qui sont proposées à titre indicatif, pour vous donner des ordres de grandeur d'un projet de méthanisation.
Elles sont basées sur des hypothèses de calcul réalistes et sur les tarifs d'achat en vigueur au 1er janvier 2024 mais ne remplacent pas la réalisation d'un business plan personnalisé auprès d'organismes compétents.

Projet agricole – Polyculture

Base cive - Projet territorial

Base effluents d'élevage

Cependant, un projet de production de biométhane carburant à partir de déchets devrait être a priori plus rentable qu’un projet utilisant des cultures énergétiques.

Le tableau suivant résume les paramètres les plus importants des technologies décrites appliquées à un biogaz brut de composition moyenne.
La valeur de certains paramètres représente une moyenne issue de la bibliographie ou d’installations existantes.

Paramètres	Lavage à l'eau	lavage avec un solvant organique	Lavage aux amines	Technologie PSA	Technologie membranaire
Méthane contenu [vol%]	95,0 - 99,0	95,0 - 99,0	> 99,0	95,0 - 99,0	95,0 - 99,0
Taux de récupération du méthane [%]	98,0	96,0	99,96	98	80 - 99,5
Perte en méthane [%]	2,0	4,0	0,04	2,0	20 - 0,5
Pression en sortie [bar(g))]	4 - 8	4 - 8	°	4 - 7	4 - 7
Besoins en électricité [kWh/m3 de biométhane]	0,46	0,49 - 0,67	0,27	0,46	0,25 - 0,43
Besoin en chauffage et température de consigne	-	70 - 80·C	120 - 160·C	-	-
Désulfurisation requise	Dépendant du process	oui	oui	oui	oui
Besoins en consommables	Agent de désengorgement, agent de séchage	Solvant organique (dangereux)	Solution aux amines (dangereux, corrosif)	Charbon actif (dangereux, risque incendie)	-
Taux de charge partiel [%]	50 - 100	50 - 100	50 - 100	85 -115	50 -105
Nombre d'installations de référence	important	bas	moyen	important	bas

Le biomethane avec PTC Systems

Valorisation du biogaz purifié avec PTC Systems en biométhane

La valorisation du biogaz en biométhane est généralement une application efficace et rentable.
Le biométhane peut être injecté directement dans les réseaux gaziers nationaux ou transformé en gaz naturel comprimé (Bio-GNC) ou en gaz naturel liquéfié (Bio-GNL) pour les transports.
Toutefois, pour atteindre la pureté requise de 99 % de CH4, un traitement est nécessaire.

Plusieurs technologies sont disponibles pour séparer le CH4 du CO2 et d’autres molécules dans le flux gazeux.

Avec PTC Systems nous avons assuré la purification du biogaz. Pour obtenir du biomethane nous devons maintenant séparer le CO2 du biogaz.

Schéma complet de la chaîne de traitement proposé incluant le lavage aux amines. Voir article détaillé

Conclusions

PTC Systems selon ce schéma de conception est adapté pour la production de biomethane pour injection dans les réseaux de distribution.