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Méthanisations : au-delà des controverses, quelles perspectives ?

29 septembre 2021 : Méthanisations : au-delà des controverses, quelles perspectives ? ( rapport d'information )

II. SOURCE D'EXTERNALITÉS POSITIVES COMME NÉGATIVES, LA MÉTHANISATION EST L'OBJET DE DÉBATS CROISSANTS QUANT À SES RISQUES

A. UN DÉVELOPPEMENT DE LA MÉTHANISATION JUSTIFIÉ PAR DE NOMBREUSES EXTERNALITÉS POSITIVES

Le soutien public au développement de la méthanisation se justifie par les nombreuses externalités positives induites. En effet, si la méthanisation présente des avantages d'un point de vue énergétique, elle est également porteuse d'effets positifs dans la gestion des déchets, ainsi que d'un point de vue agronomique et économique.

1. La méthanisation : un outil essentiel pour le verdissement et la souveraineté de notre système énergétique

Le gaz représente 15 % de la consommation d'énergie primaire en France ; contrairement à l'électricité, il est quasi exclusivement d'origine fossile et carbonée. Alors que la production de gaz renouvelable s'élève à 2207 GWh, soit 0,50 % de la consommation de gaz naturel en France199(*), la production électrique renouvelable annuelle s'élève à 121 TWh et couvre ainsi 26,9 % de l'électricité annuelle consommée en 2020200(*). En tant que mode de production de gaz renouvelable le plus avancé, loin devant la pyrogazéification et l'hydrogène bas-carbone, la méthanisation présente donc un atout majeur : amorcer la nécessaire diminution de l'empreinte carbone de la consommation de gaz.

La combustion du biométhane, puisqu'elle s'inscrit dans le cycle naturel du carbone, est en elle-même considérée comme neutre en carbone (voir infra sur la « boucle du carbone »). Le bilan carbone de la méthanisation doit donc s'apprécier au regard des émissions induites par le mode de production de l'énergie, mais également des émissions évitées (ex. émissions liées au stockage des effluents d'élevage). Le bilan carbone de la méthanisation doit ainsi s'opérer selon une analyse de cycle de vie (ACV) complète. Malgré les difficultés méthodologiques inhérentes à la réalisation d'études en ACV, un consensus large existe sur le bilan carbone (largement) positif de la méthanisation (voir infra).

Le biométhane présente un intérêt particulier pour la décarbonation de certains secteurs qui ne pourraient pas bénéficier pleinement de l'électrification des usages. C'est tout particulièrement le cas du secteur du transport de marchandises, une des premières sources d'émissions de gaz à effet de serre en France (environ 15 % du total de nos émissions nationales). Concernant le transport de poids lourds, le facteur d'émissions du biogaz carburant (bioGNV) est non seulement près de sept fois moindre que celui de l'hybride diesel, mais également 35 % inférieur à celui de l'électrique (voir graphique ci-dessous). Certaines flottes captives pourraient également bénéficier de solutions fondées sur le biométhane ; en revanche, les flottes de particulier ne devraient être concernées qu'à la marge.

Source : Association française du gaz.

De surcroît, en comparaison avec les autres énergies renouvelables, le biométhane bénéficie des nombreux avantages du gaz dans le mix énergétique. Le gaz renouvelable n'est pas une énergie intermittente ou dépendante du vent ou du soleil ; elle est facilement stockable et adaptée aux usages thermo-dépendants, grâce à la puissance appelable en période de pointe. Par rapport aux énergies intermittentes, qui pourraient, en cas d'intégration massive, nécessiter la mise en place de solutions de flexibilité telles que le stockage, le gaz permet, par son stockage et la constance de sa production, d'assurer à moindres frais l'appariement de l'offre et de la demande.

Pour toutes ces raisons, la méthanisation apparaît aujourd'hui comme un moteur essentiel à la transition de notre système énergétique.

En substituant un gaz fossile intégralement importé par un gaz renouvelable produit sur le territoire national, la méthanisation est également un levier indispensable du renforcement de la souveraineté et de l'indépendance énergétique de notre pays.

2. Les « boucles de la méthanisation », au service de l'économie circulaire

La méthanisation s'articule autour de « boucles d'économie circulaire » qui en font à la fois l'intérêt et la singularité.

a) La boucle du carbone

La première boucle, celle du carbone, garantit la neutralité de la consommation de biométhane.

Les émissions de CO2 associées à la combustion du biométhane sont en effet des émissions biogéniques : la biomasse synthétise le carbone de l'atmosphère, lequel est restitué sous forme d'énergie au terme du processus de méthanisation. Le carbone fixé par photosynthèse, au crédit, compense les émissions à la combustion, au débit : le solde carbone est donc égal à zéro.

Une autre manière d'appréhender cette boucle est de constater que le carbone contenu dans le biogaz provient de la décomposition de matières biodégradables qui, par définition, se seraient décomposées par une autre voie, si elles n'avaient pas été méthanisées. Ainsi, la méthanisation limite, par son propre mode de production, les émissions associées au stockage des intrants.

Le carbone des intrants étant en partie dégradé dans le processus de méthanisation, se pose toutefois la question de la capacité du carbone résiduel à entretenir la matière organique du sol, lorsqu'il y est restitué sous forme de digestat (voir infra).

b) La boucle de l'azote

La deuxième boucle, celle de l'azote, est propre à la méthanisation agricole.

Elle permet la valorisation d'effluents d'élevage, sous forme de digestat, sans que la méthanisation ne modifie les quantités totales en éléments fertilisants, notamment en azote, présents dans les intrants à l'entrée du processus.

Les effluents, qui reviennent ainsi au sol, assurent la fertilisation des cultures qui alimenteront à leur tour les élevages agricoles.

En ce qu'elle ne modifie pas les quantités totales en éléments fertilisants, la méthanisation n'a toutefois pas vocation à régler les problématiques d'excédents d'azote.

c) Les boucles territoriales courtes

À ces deux boucles agricoles s'ajoute la possibilité de boucles territoriales courtes de production à partir des biodéchets alimentaires et agroalimentaires et d'usages locaux pour le déplacement des véhicules au biogaz ou pour le chauffage neutre en carbone de bâtiments à partir de productions locales.

3. La méthanisation comme soutien à la transition vers l'agro-écologie

En facilitant la transition vers l'agro-écologie, la méthanisation est également porteuse de nombreuses externalités positives pour les systèmes agricoles.

a) Les externalités positives du digestat

En permettant tout d'abord de réduire la quantité d'engrais azotés de synthèse, le digestat constitue un levier de verdissement des pratiques agricoles.

La fertilisation azotée est à l'origine de 42 % des émissions de gaz à effet de serre de l'agriculture (87 MTCO2eq201(*) en 2017), le surplus d'azote non consommé par les végétaux fertilisés retournant à l'atmosphère sous forme principalement de protoxyde d'azote (N2O), dont le potentiel de réchauffement global est 310 fois supérieur à celui du CO2.

À cet égard, le digestat peut être à la source d'une pollution azotée de même nature que les engrais azotés de synthèse. Pour autant, là où les engrais de synthèse contribuent à une pollution nette, insérant dans les milieux des substances azotées ne s'y trouvant pas a priori, le digestat s'intègre dans une boucle circulaire de l'azote : les pollutions qu'il induit auraient de toute façon prévalu, que les intrants aient été transformés en digestat dans le processus de méthanisation ou aient été directement valorisés. La question de l'azote doit toutefois être appréhendée dans sa globalité en lien avec le modèle agricole.

En ce qu'elle encourage une substitution des engrais de synthèse par un fertilisant d'origine organique - le digestat -, la méthanisation constitue donc un levier de verdissement des pratiques agricoles. Ce raisonnement théorique est conforté par les observations pratiques : le bilan azoté des exploitations MéthaLAE - programme de recherche appliquée par le compte d'affection spécial au développement agricole et rural (CASDAR) - fait état d'une baisse de la fertilisation par des engrais azotés de synthèse de plus de 30 kilogrammes par hectare sur 14 exploitations202(*).

Il faut par ailleurs noter que la méthanisation constitue l'une des rares voies d'accès de l'agriculture biologique à de l'azote minéral d'origine organique rapidement assimilable par les plantes, car présent sous forme ammoniacale. Il convient de rappeler que les moindres rendements obtenus généralement avec l'agriculture biologique sont dus pour l'essentiel à l'absence d'apport d'azote rapidement assimilable par les plantes. En convertissant une partie de l'azote organique (effluents d'élevage, résidus de culture) en azote minéral, la méthanisation accélère donc le cycle de l'azote, favorisant ainsi l'augmentation des rendements en agriculture biologique.

b) Les externalités positives des CIVE

La méthanisation favorise également le développement des cultures intermédiaires - les CIVE - dont les externalités positives sont nombreuses.

· Une diminution de la pollution de l'eau par les nitrates par un meilleur contrôle du cycle de l'azote

Par rapport au maintien du sol nu, les cultures intermédiaires permettent de mieux contrôler le cycle de l'azote : elles limitent notamment le lessivage des nitrates par les pluies et contribuent à fixer de l'azote atmosphérique. Les CIVE jouent à cet égard un rôle analogue aux cultures intermédiaires pièges à nitrates (CIPAN), à la seule différence que les premières sont récoltées, contrairement aux secondes, qui ont vocation à rester au sol.

· Une amélioration écologique du rendement des cultures principales

Les CIVE agissent comme des couverts multiservices, produisant d'une part de la biomasse, tout en rendant, d'autre part, des services écosystémiques, qui améliorent le rendement des cultures principales.

Elles permettent tout d'abord de limiter l'expansion de certaines maladies : en particulier, l'allongement des rotations et la diversification des cultures contribuent à réduire la pression des bio-agresseurs, permettant de réduire l'usage de produits phytosanitaires.

Les CIVE freinent également le développement des adventices (mauvaises herbes) : la méthanisation contribue ainsi à diminuer l'usage des herbicides par les agriculteurs.

Elles limitent enfin les risques d'érosion des sols en offrant une couverture en intercultures.

· Une préservation de la biodiversité

Les cultures intermédiaires agissent également en faveur de la préservation de la biodiversité, pour autant que leurs impacts positifs en la matière ne soient pas annulés par des recours à des produits phytosanitaires qui pourraient être utilisés pour traiter ces cultures.

En permettant utilement de maintenir un couvert végétal lors des périodes d'intercultures, les CIVE favorisent le développement des populations de pollinisateurs. Cet enjeu est particulièrement crucial, au regard du déclin alarmant des insectes pollinisateurs en France203(*) et du rôle essentiel joué par ces pollinisateurs dans la préservation de la souveraineté alimentaire de notre pays204(*).

· Un stockage du carbone dans les sols

L'Inrae205(*) a récemment estimé que la mise en place de couverts intermédiaires pourrait représenter 35 % du potentiel total d'augmentation du stockage du carbone dans les sols, dans la perspective de l'atteinte de l'objectif « 4 pour 1 000 » consistant à augmenter chaque année d'un quatre millième le stock de carbone présent dans les sols (voir infra). D'autres études ont montré que même si les CIVE sont récoltées - contrairement aux CIPAN - le maintien du système racinaire au sol contribue en pratique au stockage du carbone dans le sol.

c) Un soutien aux cultures protéiniques par la production de chaleur à la ferme

La méthanisation offre enfin un soutien indirect au développement des cultures protéiniques, nécessaire à la souveraineté de l'élevage français et à la réduction de son empreinte carbone.

La production de protéines végétales en France a longtemps été réalisée majoritairement par la culture de la luzerne, qui a décliné avec le développement des élevages hors-sol et la spécialisation régionale, et le recours concomitamment accru au maïs pour l'alimentation des animaux, moins riche en protéines et nécessitant de recourir à des apports extérieurs complémentaires de protéines. Ce déclin de la luzerne s'explique notamment par le fait que sa déshydratation est une activité fortement consommatrice d'énergie, réalisée pendant longtemps par recours au charbon et au gaz naturel, dont les prix ont fortement augmenté au fil du temps.

À cet égard, la valorisation du biométhane à la ferme - pour la production de chaleur ou en cogénération - contribue à augmenter l'indépendance énergétique des exploitations agricoles, en apportant une nouvelle source de chaleur, disponible pour le chauffage de bâtiments d'élevage ou de serre, mais également pour le séchage de cultures comme la luzerne. Par ce biais, la méthanisation peut contribuer à la renaissance de cultures protéiniques.

4. Un soutien à l'économie rurale et à l'aménagement du territoire

La méthanisation offre enfin un soutien à l'activité agricole, que plusieurs travaux de recherche ont tenté de quantifier et de caractériser.

C'est notamment le cas du projet « Métha'Revenus »206(*), mené dans le cadre de l'appel à projets de recherche « Le revenu des agriculteurs : mesures, déterminants et instruments d'accompagnement » du ministère de l'agriculture et de l'alimentation, qui offre un tableau complet des revenus agricoles de la méthanisation et de leurs déterminants.

Il convient de noter, toutefois, que la grande diversité des formes de méthanisation - qui varient selon la taille, le type de valorisation du biométhane, la nature des intrants mobilisés ou encore le type d'acteurs impliqués, qu'ils soient agricoles ou non agricoles (industriels, collectivités territoriales...) - limite grandement la portée d'analyses trop généralistes.

Les?revenus courants calculés avant impôt (RCAI) perçus par les porteurs de projet, bien qu'hétérogènes, sont très majoritairement positifs : sur la base d'un échantillon de vingt-cinq unités de méthanisation analysées, les auteurs de l'étude observent une variation de - 520 € à + 1 400 € par an et par kilowatt électrique (kwe). Toutefois, sur les vingt-cinq unités évaluées, une seule avait un revenu négatif et une seule un revenu supérieur à 850 €/kWe, les vingt-trois autres ayant obtenu un revenu brut avant impôt positif compris entre 54 €/kWe et 847 €/kWe. L'étude constate que les unités en injection ont des revenus beaucoup plus resserrés autour de la médiane (située à 500 €/kWe) que les unités en cogénération. Pour ces dernières, la médiane est légèrement plus faible (450 €/kWe) et les revenus nettement plus dispersés.

Dans les cas, majoritaires, où l'unité est portée par des agriculteurs uniquement, en collectif ou individuellement, et pour lesquelles la taille est comprise entre 100 KWe et 3 MWe, le revenu brut tiré d'une unité en injection peut donc varier de l'ordre de 50 000 euros à 1,5 million d'euros par an.

Outre la variabilité des revenus d'une exploitation à l'autre, l'étude met en exergue la stabilité des revenus dans le temps, due principalement à l'existence de mesures de soutien à l'investissement, d'un tarif de rachat et d'une maîtrise du coût des intrants.

Naturellement, la stabilisation des revenus agricoles constitue donc une des deux grandes motivations au développement des unités de méthanisation par les porteurs de projet : « une part importante des unités de méthanisation enquêtées a été mise en place dans un contexte de forte fluctuation des prix des céréales, du lait et de la viande, et certains agriculteurs expriment clairement le fait que la méthanisation a été pensée comme une activité de diversification et une alternative aux difficultés rencontrées dans leurs filières habituelles ». L'étude identifie une seconde motivation, plus proche d'une logique commerciale « consistant à créer une activité « d'énergiculteur » ». La logique poursuivie est ici davantage celle d'une modernisation de l'activité, que celle d'un prolongement ou un soutien à l'activité agricole préexistante. Toutefois, « dans les faits, ces deux motivations ne sont pas opposées, [les] agriculteurs rencontrés les [ayant] tous mentionnées de manière conjointe ».

Le programme CASDAR « MéthaLAE : la méthanisation, levier de la transition agro-écologique »207(*), mené entre 2015 et 2018, met en lumière d'autres impacts qualitatifs induits par le développement des unités de méthanisation. La méthanisation apparaît ainsi pour certains comme un facteur favorisant la transmission de leur exploitation, en offrant des perspectives aux jeunes générations qui hésitaient à s'installer à la suite de leurs parents. Le rapporteur note toutefois que la méthanisation, en augmentant la valeur de l'exploitation agricole, peut rendre l'accès aux exploitations plus complexe pour des jeunes agriculteurs qui ne bénéficieraient pas d'une transmission de patrimoine.

Il ressort également de l'étude MéthaLAE que la méthanisation favorise le maintien des activités d'élevages, notamment dans les exploitations orientées vers les grandes cultures (céréales, maïs...), où les activités d'élevage bovines et ovines ont tendance à disparaître. La méthanisation permet par ailleurs des gains de temps pour la gestion des effluents dans la plupart des exploitations étudiées et permet souvent la création ou la consolidation d'emplois salariés, que ce soit pour le fonctionnement du méthaniseur ou pour le développement d'activités nouvelles induites par la méthanisation (ex. maraîchage sous serre chauffée).

L'étude MéthaLAE n'élude pas pour autant les risques socio-économiques pouvant entourer le développement de la méthanisation. Elle fait toutefois état, en conclusion, d'un très large plébiscite des porteurs de projet (« si c'était à refaire, 98 % des agriculteurs le referaient »).

Au total, en 2018, 4 000 emplois directs et indirects auraient été générés par la filière biogaz : à horizon 2030, ce nombre pourrait s'élever à 18 000 ou 53 000, selon le rythme de développement de la filière208(*). La méthanisation constitue à cet égard un levier majeur de création d'emplois durables dans les territoires et un puissant moteur de l'aménagement du territoire dans notre pays.

Énergétiques, climatiques, environnementales, agronomiques, économiques... les externalités positives induites par la méthanisation sont nombreuses, justifiant un soutien de la puissance publique.

Si le bilan général demeure complexe, la mesure des mérites de la méthanisation se heurtant à la difficulté de comparer des bénéfices dans des champs différents, l'ensemble des externalités du biométhane a été évalué par la Commission de régulation de l'énergie à une valeur comprise entre 40 et 70 €/MWh.


* 199 SER, Chiffres clés et parc des installations d'injection de biométhane en France au 31 décembre 2020.

* 200 RTE, Panorama de l'électricité renouvelable au 31 décembre 2020. Il convient d'ajouter que le mix électrique français est complété par une production nucléaire, non renouvelable, mais également décarbonée.

* 201 Millions de tonnes d'équivalents en dioxyde de carbone.

* 202 Difficile pour autant de tirer des conclusions trop générales avec un si petit échantillon de 14 méthaniseurs.

* 203 « Plus de 75 % de la biomasse des insectes volants ont disparu en Europe en moins de trente ans » (C.A. Hallmann et al. (2017) “More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas”, PLOS One).

* 204 « Dans l'Union européenne, près de quatre cinquièmes des fleurs sauvages et des cultures des zones tempérées dépendent à différents degrés de la pollinisation par les insectes. Un projet financé par l'Union européenne a permis d'estimer à quelque 15 milliards d'euros la contribution annuelle des insectes pollinisateurs à l'agriculture européenne. Les pollinisateurs augmentent la quantité de nourriture produite, de même que sa qualité et, en fin de compte, garantissent notre approvisionnement alimentaire » (Cour des comptes européenne, Protection des pollinisateurs sauvages dans l'Union européenne - Les initiatives de la Commission n'ont pas porté leurs fruits, 2020).

* 205 Inrae, « Stocker du carbone dans les sols français : quel potentiel au regard de l'objectif 4 pour 1000 et à quel coût ? », 2019.

* 206 Recherche Métha'Revenus - Identification et analyse des effets structurels de l'investissement dans une unité de méthanisation sur les revenus de l'agriculteur | Ministère de l'Agriculture et de l'Alimentation

* 207 MéthaLAE : la méthanisation, levier de la transition agroécologique

* 208 Transitions, « Étude d'impact de la filière biogaz sur l'emploi en France de 2018 à 2030 », juillet 2019.