Ménagers

Au niveau genevois, environ 355'000 habitants sur 445'000, soit 80% de la population genevoise, est « couverte » par une tournée verte de déchet de cuisine, les 20% restant ne pouvant trier que les déchets de jardin. Malgré ce bon déploiement, le canton des Genève arrive à peine à remplir un digesteur de déchets de cuisine, soit environ 8'000 tonnes de déchets par année. Cela est du au faible taux de recyclage de ces déchets de cuisine, de l’ordre de 20% alors que la proportion est à peu près inverse pour les déchets de jardin.

Tous les détails des flux et des données utilisées pour construire les schémas de flux sont reportées dans l’annexe 8. Dans cette analyse, nous ne prenons pas en compte les composts privés qui ne « sortent pas » du jardin du particulier (recyclage interne).

Les flux en tonnes et en GWh des déchets organiques ménagers de l’AFVG sont donnés dans les Figure 12 et Figure 13 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 9.

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Figure 12 : flux de matière fraîche des déchets organiques ménagers de l’AFVG

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Figure 13 : flux d’énergie des déchets organiques ménagers de l’AFVG

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Afin de vérifier la pérennité de l’utilisation de sols pour l’épandage du compost régional, une estimation basée sur les normes suisse a été faite. Les données de compost produit sur la région est résumée dans l’annexe 10 et abouti à environ 56'000 tonnes de matières fraîches (MF) de compost par année. En reprenant la législation suisse d’épandre au maximum 25 tonnes de compost (en matières sèches, MS) tous les 3 ans par hectare, on peut estimer qu’il faut grosso modo 4'000 ha pour épandre l’équivalent de tous le compost produit sur la région². La SAU totale de l’AFVG est d’environ 55'000 ha, soit un facteur d’environ quatorze fois.

2 Compost final estimé à 60% de matières sèches (MS)

51 2.3.2 Industriels

Concernant les flux de déchets industriels, nous n’avons pris que les flux nous paraissant les plus intéressants, mais cela reste une vision simplifiée. Il s’agit essentiellement des flux de déchets de jardin et de cuisine des entreprises (basée sur GEDEC, 2006) ainsi que des flux de lactosérum et d’huile.

Nous n’avons pas plus exploré d’autres déchets potentiels, en tenant compte du fait qu’ils étaient très probablement déjà valorisés. De plus, il ne s’agit pas d’un enjeu fondamental.

Pour le flux de lactosérum, il paraît important en masse (facteur 200 par rapport aux déchets d’huiles) mais nettement moins en énergie (facteur 10 par rapport à l’huile, soit un facteur 20 entre matière et énergie), ce qui peut avoir tendance à surestimer son impact, même si un traitement à proximité de la ressource s’avère d’autant plus essentiel, afin d’éviter trop de déplacement à des ressources peu énergétiques.

Les flux en tonnes et en GWh des déchets organiques industriels de l’AFVG sont donnés dans les Figure 14 et Figure 15 ci-dessous. Les flux du canton de Genève se retrouvent dans l’annexe 12 tandis que les hypothèses liées aux calculs sont reproduites dans l’annexe 11.

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Figure 14 : flux de matière fraîche des déchets organiques industriels de l’AFVG

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Figure 15 : flux d’énergie des déchets organiques industriels de l’AFVG

De même que pour les flux d’herbes des prairies, tout transfert de lavures ou d’autres déchets organiques actuellement valorisé dans la filière porcine dans une filière de méthanisation provoquera une hausse des importations de fourrages, et donc une diminution du taux d’autosuffisance. Certains auteurs plaident pour une utilisation en alimentation animale prioritairement à une utilisation en valorisation énergétique par digestion (ANDRINI M. et al., 2005). La législation suisse est en train de s’adapter à celle de l’Union Européenne et devrait, selon toute vraisemblance, interdire définitivement la valorisation des lavures de restaurant dans la filière porcine au 1.1.2011.

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3 Transformateurs et Valorisations

Nous avons vu dans la Figure 1 que les filières de la biomasse sont nombreuses et complexes et qu’il serait tout simplement illusoire de vouloir toutes les traiter. Le résumé d’une étude de l’OFEN donne en exemple dix filières de conversion combinées avec 9 catégories de biomasse, ce qui donne 90 combinaisons possibles. Parmi celles-ci, 36 combinaisons biomasse/transformateur leur paraissent judicieuses et techniquement faisables à l’avenir (OFEN, 2004).

La diversité des filières possibles conjuguées au potentiel limité créé des tensions sur l’utilisation des biomasses. C’est pourquoi la Confédération a élaboré une « stratégie relative à la production, la transformation et l’utilisation de la biomasse en Suisse » (OFEN et al., 2009). Le concept proposé est : « la biomasse est – tant au plan des substances qu’à celui de l’énergie – produite, transformée et utilisée de manière optimale au regard des trois dimensions, écologique, économique et sociale, de la durabilité. Les surfaces affectées à la culture de biomasse sont maintenues du point de vue quantitatif et qualitatif, au moins au niveau actuel. ». Pour atteindre ces objectifs stratégiques, huit points sont prônés (OFEN et al., 2009) :

• La biomasse produite dans le pays contribue largement à la sécurité de l’approvisionnement ;

• La surface nécessaire à la culture de la biomasse, notamment à la production de produits alimentaires est réservée. Il faut éviter les effets d’éviction ;

• La biomasse est produite, transformée et utilisée moyennant un recours optimal aux ressources ;

• La biomasse génère beaucoup de valeur ajoutée grâce à l’utilisation en cascade ;

• La biomasse est utilisée selon le principe du cycle fermé ;

• Les ressources naturelles vitales doivent être préservées ;

• La responsabilité sociale est prise en compte ;

• En cas de développement de la législation, la cohérence avec la stratégie relative à la biomasse est assurée.

Nous observons à la lecture de ces points que la stratégie ressemble passablement à celle élaborée pour la stratégie de la gestion du bois.

3.1 Points clés

Malgré la diversité des filières biomasses, quelques généralités peuvent être déduites selon nos diverses expériences, ceci afin d’éviter d’oublier certains points-clés lors de la mise en place de nouvelles filières. Un résumé des points-clés est disponible dans la fiche biomasse faite par nos soins dans le cadre d’un autre rapport (voir annexe 13).

Premièrement, les transformateurs ont souvent des tailles critiques minimum liées à la technique spécifique et la rentabilité financière. Par exemple, les digesteurs de déchets

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organiques ménagers sont toujours prévus pour traiter 10'000 tonnes par an au minimum. Il faut donc être sûr d’avoir le gisement de la ressource adapté.

Deuxièmement, la caractérisation correcte en qualité et quantité de la ressource est essentielle pour le choix de la technologie. Trop souvent, un système non adapté ne permet pas de traiter la ressource voulue et engendre soit des surcoûts importants, soit un abandon du projet. Cela s’est observé par exemple pour des chaudières à bois qui devaient brûler du bois usagé mais cela créant trop de mâchefers, les exploitants ont du finalement brûler du bois naturel dans la chaudière.

Troisièmement, la valorisation et le type de prestation énergétique doivent être prévus et mis en place pour une valorisation optimale des ressources. Il est par exemple dommage de mettre en place un couplage chaleur-force (CCF) au biogaz dans une zone isolée où la chaleur de ce CCF ne sera pas valorisée, ce qui diminuera d’autant le rendement entre l’input de la ressource et la valorisation énergétique réellement utilisée.

Quatrièmement, dans toutes les valorisations énergétiques de la biomasse, il reste systématiquement des déchets et des sous-produits qu’il faut prendre en compte et savoir traiter le cas échéant : cendres, goudrons, eaux usées, amendement organique, etc… Cela implique des coûts pouvant être conséquent

Cinquièmement, le lieu d’implantation d’un site de traitement de la biomasse doit être bien réfléchi. En effet, il peut à la fois y avoir des problèmes d’odeurs liés à la qualité des ressources traitées, un volume et donc des stockages des ressources volumineux ainsi que des transferts de masse pouvant être conséquents.

3.2 Exemples de la valorisation des déchets verts

Afin d’illustrer une filière complète, nous détaillons ci-après les déchets verts en partant de la ressource « déchets organiques ménagers » puis en les valorisant soit en méthanisation, soit en incinération. Il s’agit des deux filières existantes actuellement : les déchets organiques triés par les citoyens vont au Site de Châtillon tandis que les déchets restants dans les poubelles finissent leur parcours à l’UIOM des Cheneviers.

La comparaison approximative des deux filières peut se faire en évaluant la valorisation réelle de l’énergie selon la quantité de déchets entrants. Pour cela, nous avons effectué une évaluation approximative des flux d’énergie de l’UIOM des Cheneviers et repris l’analyse faite par Mme Aeberhard pour le Site de Châtillon (AEBERHARD A., 2009).

3.2.1 UIOM Cheneviers

Notons tout d’abord que l’ordre de grandeur en terme de valorisation énergétique est d’un facteur 100 entre les Cheneviers et Châtillon, c’est-à-dire que les Cheneviers valorisent environ cent fois plus d’énergie que Châtillon. Le PCI des déchets arrivant aux Cheneviers est admis égal à 3.1 [MWh/t] (communication personnelle, M. Schaulin), même si la moyenne suisse est plutôt autour de 3.4 [MWh/t] (OFEFP, 2003). Il s’agit donc du mélange des déchets de cuisine/jardin avec tous les autres types de déchets, car cela ne ferait pas sens de les séparer arbitrairement.

Pour l’UIOM, de nombreuses modifications sont en cours dans l’usine avec notamment l’abandon du four 3 en 2010, ce qui modifie les schémas de flux d’énergie. Nous représentons

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donc ici deux figures, l’une correspondant aux données 2006, l’autre étant estimé selon les données des Cheneviers avec les fours 5 et 6 en fonction et avec une meilleure valorisation (voir Figure 16 et Figure 17).

Figure 16 : Estimation du bilan annuel des flux d’énergie UIOM Cheneviers 2006

Figure 17 : Estimation du bilan annuel des flux d’énergie UIOM Cheneviers 2015

Nous observons qu’en 2006, lorsque 296'000 tonnes ont été traitées, 43% de l’énergie a été valorisée, dont 20% a été autoconsommée et 23% a pu être vendue en électricité et en chaleur.

La chaleur est vendue via le Chauffage à Distance par l’Incinération d’Ordures Ménagères (CADIOM). En 2015, il serait envisageable d’avoir un rendement global à 62% en faisant passer la vente de chaleur et d’électricité à 40% et en conservant l’autoconsommation à 22%

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en tout. Ceci sont des approximations et devrait encore être étudié en détail mais les pistes d’améliorations suivantes peuvent être mises en avant :

• Améliorer l’équilibre entre la production électrique et la production de chaleur afin d’augmenter la récupération d’énergie globale ;

• Adapter la turbine afin d’améliorer le cycle thermodynamique et la récupération de chaleur ;

• Baisser le niveau de température de CADIOM en augmenter la différence de Température sur le retour ;

• Améliorer la gestion du réseau CADIOM en faisant de la gestion par la demande de puissance ou du stockage de chaleur.

A titre indicatif, le taux d’utilisation énergétique (chaleur + électricité) moyen des usines d’incinération en Suisse était d’environ 40% au début des années 2000 (OFEN, 2002)

En France voisine, l’usine d’incinération de Bellegarde gérée par le Sidéfage annonce dans son rapport d’exploitation un rendement énergétique global de 26%, étant donné qu’ils n’ont pas de réseau de chauffage urbain et donc aucune valorisation de chaleur (SIDEFAGE, 2009).

3.2.2 Méthanisation du Site de Châtillon

Concernant la filière déchet vert allant au Site de Châtillon, la transformation des déchets est effectuée via la voie biochimique (et non pas par la combustion). Ces déchets de cuisine se transforment grâce à des microorganismes anaérobies en biogaz et en un résidu solide nommé digestat. Lors de la méthanisation, seule un tiers du contenu énergétique des déchets est transformée en biogaz, le solde restant sous forme matière dans la digestat, qui doit encore être composté.

Le biogaz produit peut ensuite être valorisé sous différentes formes (électricité, chaleur, carburant). Au Site de Châtillon, un couplage chaleur-force valorise le biogaz en électricité et chaleur, même si cette dernière n’est que très partiellement valorisée. Pour le digestat, un processus de compostage de quelques semaines permet de boucler le recyclage de la matière organique.

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L’analyse détaillée des flux d’énergie de la méthanisation du site de Châtillon abouti au schéma suivant (voir Figure 18 ci-après) :

Figure 18 : bilan énergétique détaillé de la méthanisation du Site de Châtillon (AEBERHARD A., 2009)

Ce bilan annuel moyen sur la période 2004-2008 nous indique entre autre les rendements moyens suivants :

• 31% de rendement énergétique global (biogaz/contenu énergétique déchets), dont : o 6% d’électricité valorisée ;

o 10% d’autoconsommation, dont :

 6% de biogaz ;

 1% d’électricité ;

 3% de chauffage des bâtiments ; o 4% de perte torchère ;

o 11% de chaleur perdue.

Le solde du contenu énergétique des déchets n’est pas valorisé en énergie mais en matière, sous forme de compost. Ce compost est obtenu après un nouveau processus microbiologique, le compostage, ayant ces propres contraintes que nous ne décrirons pas ici.

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Ce compost peut être valorisé comme amendement organique sur les sols, avec des effets

positifs sur le long terme tels que^er

• Apport d’éléments fertilisants (éléments principaux et oligo-éléments) ; juillet 2010) :

• Amélioration de la structure du sol ;

• Régulation du bilan hydrique du sol ;

• Protection des sols contre l’érosion ;

• Amélioration de l’équilibre microbien du sol ;

Si nous comparons sommairement les deux filières sur le plan de l’énergie réellement valorisée, nous aboutissons au Tableau 11 suivant :

Méthanisation Châtillon moyenne 2004-2008

UIOM Cheneviers 2006

Rendement énergie Valorisée 16% 43%

Électricité produite 7% 15%

Électricité autoconsommée 1% 4%

Électricité vendue 6% 11%

Chaleur produite 24% 85%

Chaleur autoconsommée 9% 16%

Chaleur vendue 0 12%

Chaleur perdue 15% 57%

« Solde » énergie dans compost 69%

Tableau 11 : comparaison des rendements des filières Châtillon/Cheneviers

Dans le cas des Cheneviers, plus de la moitié de l’énergie termine en réalité sous forme de chaleur dans l’air et surtout dans l’eau du Rhône. Un problème structurel du Site de Châtillon est que la valorisation du biogaz a été mal conceptualisée et ne permet pas de valoriser 15%

de l’énergie récupérable (chaleur perdue). En revanche, l’avantage de la double valorisation énergie/matière des déchets organiques ménagers au site de Châtillon réside dans la possibilité de valoriser entièrement les déchets, sous forme énergie et matière. Cela permet d’améliorer globalement la filière par rapport à la valorisation uniquement énergétique des Cheneviers. La comptabilisation concrète de la valeur du compost comme substituant à des engrais n’est pas facile mais des auteurs l’ont estimé financièrement à environ 10 chf/m³ de compost (SCHLEISS K. et al., 2009), sachant qu’un m³ de compost correspond plus ou moins à une tonne de déchets entrants. Cette valeur supplémentaire donnée à la matière n’existe pas en cas de valorisation purement énergétique aux Cheneviers, où le solde de matière ressort sous forme de mâchefers, considéré comme un nouveau déchet à gérer, qu’il faut mettre en décharge.

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Cette comparaison sommaire de deux filières avec la même ressource mais des transformateurs différents montrent qu’il est toujours complexe d’analyser entièrement et correctement les différentes filières, et que leurs avantages ou désavantages peuvent être vus de différents points de vue. Il faut s’en souvenir lors de choix pour l’analyse et la mise en place de nouvelles filières.

Enfin, pour illustrer les problèmes pouvant se poser en terme de gisement et de choix de filière, nous reprenons un exemple tiré de l’étude suisse effectuée en 2003 sur tous les potentiels des biomasses (OFEN, 2004). Dans cette étude, toutes les biomasses ont été analysées selon leur gisement théorique, écologique et actuel. Ceci correspond à notre gisement brut, accessible et déjà mobilisé. Les résultats sont reproduits dans la Figure 19 ci-dessous :

Figure 19 : potentiels des biomasses au niveau suisse (OFEN, 2006)

Nous nous intéressons ici à la partie droite du schéma, correspondant aux déchets biogènes.

En regardant de plus près, ces déchets comprennent en réalité tous les déchets organiques des ménages, des communes et des industries, y compris les déchets de papier et de carton. Ces derniers représentent d’ailleurs plus de la moitié du flux global de matière sèche.

Dans cette étude, le PCI des déchets de cuisine a été estimé à 14 [MJ/kg], soit celui correspondant à la filière « combustion » (par exemple en UIOM). En cas de transfert de ces

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déchets de cuisine dans une filière biochimique (comme la méthanisation), seul environ un tiers de ce PCI sera effectivement transformé en biogaz, le solde étant conservé dans la partie matière qui sera valorisée en compost. Cet aspect n’est que trop rarement pris en compte et surestime souvent les quantités de biogaz potentiellement produites par les déchets biogènes.

Dans la Figure 19, il s’agit bien des potentiels énergétiques selon la filière « incinération » mais cela n’est pas précisé, ce qui engendre ensuite des confusions, notamment pour des filières « alternatives » comme la méthanisation, qui permettent généralement de valoriser moins d’énergie mais en revanche valorisent le solde de la matière organique. Ce retour au sol est essentiel dans le cadre d’une agriculture durable et ne peut être effectué avec des mâchefers d’incinération. Cependant, si la méthanisation se déroule avec du papier et du carton, cela engendre des risques sur les qualités du compost final, qui ne peuvent plus forcément être valorisés à l’identique. Cela peut donc potentiellement remettre en cause la filière dans sont entier si le compost fini à l’incinération !

Nous voyons ici toute la difficulté d’avoir une ressource identique qui peut aller dans différents transformateurs et avoir différentes formes et quantités de valorisations ! L’analyse des filières est complexe et les avantages et désavantages des unes et des autres doivent être correctement soupesées. Il est également possible qu’au fil du temps, des filières deviennent moins performantes, voir nuisibles, et il faut alors pouvoir les modifier dans la mesure du possible.

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4 Conclusions et recommandations

Dans le tryptique Ressource-Transformateur-Valorisation (R-T-V), l’analyse a porté ici essentiellement sur les ressources de l’agglomération franco-valdo-genevoise. Ceci est une

« photographie » susceptible d’évoluer dans le temps mais permettant de poser les bases de l’analyse. Le gisement brut de biomasse représente environ 15% de la consommation finale de l’AFVG, mais une bonne partie de ce gisement n’est pas mobilisable pour la filière énergie. Environ 11.5% du gisement brut est déjà mobilisé et il reste encore 3% du gisement brut encore mobilisable pour la filière énergie, représentant respectivement 1.5% et 0.5% de la consommation finale de l’AFVG.

Par rapport aux ressources, le scénario de base correspondant à la mobilisation de la biomasse pour de la valorisation énergétique sans conflit d’usage représenterait 117 GWh d’énergie de combustion à disposition. En ajoutant la valorisation locale (sous forme énergétique) de l’entier de la ressource Bois-déchets, soit 115 GWh, la somme représenterait 232 GWh. Dans le scénario de base, seul 10% du Bois naturel mobilisé va en Bois-énergie directement. En imaginant une valeur de 30%, nous pourrions mobiliser 90 GWh supplémentaire, soit 322 GWh en tout. Comme décrit précédemment, il serait possible d’envisager des cultures énergétiques qui pourraient produire jusqu’à 248 GWh pour 10% de la SAU dédiée. A l’heure actuelle, le débat public ne s’oriente pas vers cette direction.

En résumé, les résultats de cette étude montrent que les biomasses potentiellement mobilisables sur la région FVG sont comprises entre 117 et 570 GWh selon les scénarios développés, en plus des 382 GWh déjà mobilisés.

Les ressources sont donc limitées, c’est pourquoi il faut sélectionner les projets les plus performants, et notamment ceux qui favorisent une valorisation maximale sous forme de cogénération (électricité et chaleur). La valorisation matière doit être systématiquement prise en compte et évaluée en parallèle afin d’éviter de maximiser l’une des deux valorisations en péjorant l’autre. Aujourd’hui, l’enjeu ne nous paraît pas être tant dans les technologies de transformation mais plutôt dans un concept optimal qui valorise l’énergie et la matière tout en réduisant au strict minimum les impacts locaux sur l’environnement.

Nous avons vu l’importance d’analyser une filière du début à la fin, pour voir les différentes implications, les rendements et la valorisation matière et énergie effective. La mise en place de nouvelles filières ne pourra se réaliser qu’avec tous les acteurs concernés par les

Nous avons vu l’importance d’analyser une filière du début à la fin, pour voir les différentes implications, les rendements et la valorisation matière et énergie effective. La mise en place de nouvelles filières ne pourra se réaliser qu’avec tous les acteurs concernés par les