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BioGNV

Le biogaz, possible carburant d'avenir des véhicules lourds

Le biogaz est constitué pour 50 à 70 % de méthane (CH4), et pour le reste essentiellement de dioxyde de carbone (CO2) de 20 à 50 % et d’autres éléments en plus faible quantité (eau, azote, sulfure d’hydrogène, etc.). La majorité du biogaz actuellement produit sert à de la production d’électricité et de chaleur. Mais après épuration, il est aussi possible d’obtenir du biométhane, un gaz quasiment identique au gaz fossile qui peut alors être injecté dans les réseaux de gaz ou utilisé comme carburant, le gaz naturel véhicule (GNV ou bioGNV selon son origine).

Plusieurs procédés de fabrication de biométhane sont possibles : le plus développé est la méthanisation, qui utilise la digestion anaérobie (en absence d’oxygène) de matières organiques fermentescibles ; ensuite, la pyrogazéification, un traitement thermique adapté pour de la biomasse plus sèche telle que le bois, qui permet d’obtenir un syngas puis d’utiliser la méthanation pour aboutir à du méthane ; enfin, il est possible d’obtenir du biométhane par méthanation d’hydrogène, appelé power-to-gas, un processus coûteux et encore peu développé. C’est surtout la méthanisation qui se développe actuellement. Elle est la plus prometteuse à l’horizon 2030, et potentiellement aussi à l’horizon 2050, étant donné que la biomasse solide et l’hydrogène pourraient être prioritaires pour d’autres usages plus directs que pour la transformation en gaz.

L’impact carbone de la méthanisation est généralement très positif, bien que les chiffres dépendent des ressources mobilisées et des hypothèses retenues. Du puits à la roue et selon les analyses, les baisses d’émissions sont considérées à : -97 % pour le biométhane comparé à un véhicule essence;  -70 % à partir de déchets organiques et -80 % pour le lisier, par rapport à un véhicule essence ; -75 % pour les bus par rapport au GNV ; -86 % pour des biodéchets et -206 % pour le lisier, lorsque le stockage du digestat se fait en milieu fermé, que le méthane restant est brûlé et qu’il n’y a pas de fuite sur le reste de la chaîne.

Carbone 4 indique pour sa part -90 % d’émissions par rapport au GNV fossile, dont -40 % liés aux baisses d’émissions pour la production et la combustion du gaz (secteur énergie), et -50 % liés aux moindres émissions de méthane des intrants généralement stockés en plein air. En analyse de cycle de vie du véhicule, cela reste très intéressant étant donné des émissions de production du véhicule similaires aux modèles essence et diesel. Ainsi les résultats sont même légèrement meilleurs que l’électrique pour les voitures de segment C et D, les VUL, les poids-lourds de livraison, et sont similaires pour les bus électriques et au bioGNV.

Au contraire, les bénéfices climatiques sont faibles ou inexistants pour le GNV fossile : selon les études, ils sont souvent légèrement meilleurs en ACV comparés aux véhicules essence et diesel ; -24 % par rapport à un véhicule essence ; entre -7 % et -23 % comparés aux véhicules légers diesel et essence, et -15 % environ comparés aux poids-lourds diesel, et de -12 à +9 % selon les modes.

Bien que les bénéfices climatiques soient forts, le développement du biogaz sera cependant limité par le potentiel de production et les ressources durables disponibles. 

Toutes les études laissent apparaître des potentiels pour la méthanisation inférieurs aux consommations prévues dans la SNBC, parfois de manière importante, tandis que les potentiels de pyrogazéification et de power-to-gas sont pour le moment incertains. Au-delà des potentiels liés aux déjections animales et aux stations d’épuration, qui sont déjà en développement, d’autres filières qui nécessitent la récupération des biodéchets, des résidus de cultures ou de cultures intermédiaires, nécessiteront des développements substantiels pour atteindre les potentiels identifiés par ces études.

Les comparaisons montrent que le biogaz ne pourra représenter une part significative du gaz consommé qu’à condition d’une très forte baisse des consommations. La possibilité de l’utiliser pour les transports lourds dépendra donc également de la réussite de la transition du secteur résidentiel-tertiaire, de l’industrie, des interactions intéressantes qui sont possibles avec le secteur agricole, et des choix dans les pays européens voisins, une partie importante du trafic étant internationale.

En termes de déploiement, le biogaz présente aussi l’avantage de pouvoir se stocker, avec une technologie GNV mature, un réseau de gaz existant, et des développements actuels qui semblent en phase avec les objectifs de la PPE. Un dernier obstacle possible sera le coût de production du biogaz, 4 fois plus élevé que le gaz fossile, environ 100 €/MWh et 25 € respectivement.

Si le ministère et la CRE estiment des baisses de 30 % des coûts de production possibles d’ici 2030, la filière estime ces objectifs comme trop ambitieux. Cela a conduit à revoir légèrement à la baisse l’ambition initiale de la Programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) d’avoir 10 % d’incorporation de biogaz dans les réseaux en 2030. Pourtant, sans une forte hausse de ce pourcentage et avec un potentiel de production limité, le risque est grand, comme pour l’hydrogène, de créer des usages carbonés qu’il sera difficile de décarboner.

Et les agrocarburants ?

L’analyse réalisée sur les biocarburants consommés en France en 2017 a montré que leur intérêt climatique est nul en moyenne. L’impact est plus important pour le biodiesel, et particulièrement fort pour l’huile de palme, le soja et le colza. Par ailleurs, seulement la moitié de ces biocarburants sont issus de ressources françaises, et 34 % proviennent de pays hors Union Européenne. Aussi les agrocarburants de 1ère génération ont l’inconvénient de rentrer en concurrence avec les cultures à usage alimentaire.

à l’avenir, il est important de pouvoir préserver ces terres pour des usages classiques pour faire face à la hausse de la population et de la demande alimentaire, et parce que la conversion à une agriculture moins intense en intrants chimiques devrait impliquer de moindres rendements.

Il est donc important de réduire progressivement cette part des biocarburants de 1ère génération, en commençant par supprimer ceux qui ne sont pas produits en France et qui ont un fort bilan carbone. La valorisation des co-produits pour l’alimentation animale (tourteaux de colza, les drêches de blé et de maïs, pulpes de betteraves, etc.) devra faire l’objet d’un point de vigilance, afin d’évaluer s’ils peuvent justifier ou non le maintien de ces cultures à vocation énergétique.

à l’avenir, la filière la plus prometteuse pour les biocarburants concerne ceux de 2ème génération, produits à partir de résidus ou de déchets, issus des filières agricoles, forestières ou des déchets. Des caractéristiques communes avec le biogaz se retrouvent ici, car leurs ressources sont partiellement substituables pour les deux types de production. Leur impact climatique est aussi largement favorable, avec des réductions généralement fortes des émissions, qui apparaissent cependant variées selon les matières premières mobilisées.

De nouveau, leur potentiel sera limité par les ressources disponibles. L’étude de JRC (2015) donne pour la France, dans le scénario avec disponibilités moyennes, des potentiels de l’ordre de 13 Mtep en 2050 (4,6 pour les résidus agricoles, 5,9 forestiers, 2,7 déchets municipaux ; aussi 6,2 pour le fumier/lisier déjà considéré pour le biogaz.

D’autres analyses sur l’Europe sont moins optimistes : 225 Mt de matières sèches en 2030, soit 36,7 Mtep ; le chiffre de 225 Mt a été réévalué par les mêmes auteurs à 157 Mt de matières sèches, dont 32 Mt pour la France ; avec la même équivalence pour la conversion en énergie, cela ferait de l’ordre de 5,2 Mtep de biocarburants avancés disponibles pour la France.

La question de la répartition des ressources entre agrocarburants et biogaz d’une part, puis entre les secteurs économiques et les modes de transport d’autre part, reste entière. En 2050, la SNBC prévoit 7,7 Mtep de biocarburants pour les transports, dont 4,4 pour le transport aérien, des chiffres qui pourraient être difficiles à atteindre de manière durable. Ainsi le scénario européen de décarbonation de T&E estimait que seuls 11 % des consommations d’énergie de l’aérien en 2050 pourraient être fournies par les biocarburants, dont le développement sera aussi freiné par un coût plus élevé que le kérosène.

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