Memoire Online - Définition d'un outil cartographique d'aide à la décision dans le domaine de la méthanisation

? Tuteur professionnel : Vincent GRAVELEAU ? Tuteur universitaire : Vincent NEDELEC

Ce stage de fin d'étude au sein de la société Armorgreen fut incontestablement une expérience professionnelle enrichissante. Intégrer le pôle Collectivité - Grands Projets de la société m'a permis de développer de nombreuses compétences, mais m'a également donné l'occasion de me fondre totalement dans le fonctionnement quotidien d'une entreprise à taille humaine.

Je tiens donc tout d'abord à remercier Vincent Graveleau, tuteur professionnel qui m'a permis d'intégrer la société tout en assurant un encadrement efficace de mon travail durant les six derniers mois. Mes remerciements vont également à Frederic Autret, directeur du service.

Enfin, j'adresse un grand merci au reste du pôle Collectivité - Grands Projets, et à l'ensemble de l'entreprise qui a toujours su se rendre disponible lorsque le besoin se présentait.

2.3.1 Un développement lié à l'évolution des tarifs de rachat de l'électricité 29

2.3.2 Des objectifs ambitieux pour 2020 avec le plan EMAA* : vers un modèle « à la Française » ? 30

III. MISE EN PLACE D'UN OUTIL D'AIDE A LA DECISION POUR LA SOCIETE ARMORGREEN VISANT A FACILITER LES DEMARCHES DE PROSPECTION SUR

3.3.1 Identification des facteurs déterminant le développement de la méthanisation sur le territoire et

3.3.3 Pondération de l'influence des espaces les uns par rapport aux autres et aires d'influence 54

INTRODUCTION

Jusqu'à la fin des années 1960, la question du lien entre économie et environnement ne s'est posée que très rarement. Il était communément admis que la nature était en mesure de s'autoréguler, et que les activités économiques étaient donc neutres à son égard. À partir des années 1970, l'idée de « crise environnementale » fait surface, et avec elle s'établit une certaine conscience écologique des problèmes liés à la civilisation industrielle. En 1972 a lieu la conférence des Nations Unies à Stockholm, qui va préfigurer la conférence de Rio vingt ans plus tard, et qui donnera lieu à la publication du rapport « Nous n'avons qu'une Terre ». C'est également l'année ou le rapport du Club de Rome « Halte à la croissance » verra le jour. Ces évènements, illustrent à l'échelle internationale un changement de perspective sans précédent en soulignant le divorce croissant entre économie et environnement, et au-delà, posent la question de leur réconciliation.

Les années 80 marquent l'apparition de l'expression « Développement Durable », tentative de réconciliation des trajectoires des développements économiques, avec les enjeux d'équité sociale et d'équilibre écologique de la planète. Les rejets dans l'atmosphère de gaz à effet de serre sont pointés du doigt et la question des énergies renouvelables fait alors surface, tout comme celle de la gestion des déchets.

Ainsi, avec la loi du 15 juillet 1975 apparait la première définition du terme « déchet » : « tout résidu d'un processus de production, de transformation ou d'utilisation, toute substance, matériau ou produit, ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l'abandon ». Plus récemment, les conclusions du Grenelle 1 en 2009 poussaient à passer de 24% des déchets ménagers et assimilés (DMA*) orientés vers le recyclage matière ou organique, à 35% en 2012 et 45% en 2015. Dans le même temps, le Grenelle fixe deux autres objectifs majeurs : une réduction de 20% des émissions de gaz à effet de serre (GES*) d'ici 2020 ainsi qu'une augmentation de la part des énergies renouvelables dans la consommation d'énergie pour atteindre 23% en 2020 (MEDDE, 2012, [50]).

C'est dans ce contexte, avec l'instauration de nouvelles réglementations, que les industriels et autres gros producteurs de biodéchets ont été incités à développer des filières de traitement et de valorisation toujours plus performantes. Ainsi, des technologies alternatives, autres que les centres d'enfouissement ou incinérateurs, ont vu le jour : c'est le cas de la méthanisation. Parallèlement, ce sont des sociétés de développement, de construction ou encore des bureaux d'ingénierie qui ont fait du déchet ou plus largement des énergies renouvelables leur coeur de métier (VERPOEST, 2012, [59]). Armorgreen fait partie de ces entreprises, avec une activité très marquée dans sur tout le Grand Ouest de la France.

La société est, depuis sa création en 2007, essentiellement orientée vers la production d'énergie solaire photovoltaïque, mais se diversifie actuellement avec la méthanisation, la biomasse bois et prochainement l'éolien. Elle ambitionne également à terme de se positionner dans les énergies marines renouvelables (EMR*). L'entreprise propose ainsi des projets « clé en main », pour une clientèle d'entreprises, de collectivités et d'exploitants agricoles, ainsi que de distributeurs spécialisés auprès des artisans et installateurs du

bâtiment. Cinq chaines de métier couvrent l'ensemble de Illustration 1 - Enerpark

la chaine de valeur : développement, ingénierie, installation, maintenance et exploitation.

Basée à Rennes, l'entreprise, adossée au Groupe Legendre ( www.groupe-legendre.com, [77]), compte aujourd'hui 15 implantations dans le Grand Ouest et 100 collaborateurs pour un chiffre d'affaires de 40 millions d'euros ( www.armorgreen.fr, [70]). Dans le domaine de la méthanisation, Armorgreen s'appuie notamment sur deux partenaires allemands de confiance afin de mener à bien l'ensemble de ses activités : Consentis et Farmatic. L'expérience de ces fournisseurs allemands permet à l'entreprise de s'appuyer sur un savoir-faire développé Outre-Rhin, qui est de plus appuyé par un bureau d'études interne qui valide systématiquement la faisabilité technique des projets.

Dans le cadre de la diversification de ses activités vers la méthanisation, l'entreprise Armorgreen souhaite durablement s'implanter sur le territoire du Grand Ouest français, et exerce donc une activité de prospection afin de définir les zones les plus propices au développement de la filière. Afin de faciliter ce travail, la société a souhaité développer un outil cartographique d'aide à la décision. Celui-ci doit pouvoir contribuer à la mise en place d'une stratégie globale de prospection sur le territoire, mais également, en procédant à une variation d'échelle, d'orienter un choix, s'il se pose, entre deux sites d'étude pour le développement d'une unité de méthanisation.

L'étude s'articulera donc autour de trois axes majeurs. Dans un premier temps, le principe de méthanisation, avec ses caractéristiques techniques et réglementaires seront détaillés, suivis par la suite d'une analyse de l'évolution du marché des années 1970 à nos jours. Enfin, au sein d'une troisième et dernière partie, la totalité de l'outil sera présentée (méthodologie, données utilisées, premiers résultats obtenus) pour finalement terminer avec une réflexion sur ses limites et les éventuelles possibilités d'amélioration de celui-ci.

I. LA METHANISATION - ASPECTS TECHNIQUES ET REGLEMENTAIRES 1.1 Définition et principes de la méthanisation

La méthanisation, ou digestion anaérobie, est un processus basé sur la dégradation de la matière organique par des micro-organismes en absence d'oxygène et de lumière dans des cuves hermétiques (digesteurs) en milieu sec ou liquide. Cette transformation de la matière produit :

- du biogaz composé majoritairement de méthane (CH4, 50 à 70%), de dioxyde carbone (CO2, 20 à 50%) et d'eau (H2O). Quelques gaz traces peuvent également être présents (NH3, N2, H2S).

- du digestat, produit liquide ou solide composé de matières organiques non dégradées et de minéraux.

Le biogaz peut ensuite être valorisé de différentes façons (production d'électricité, de chaleur, de carburant, injection sur le réseau GrT), tout comme le digestat (homologation, compostage).

Durant l'évolution du processus de méthanisation, la teneur en eau est un paramètre important pour l'activité microbienne. On distingue deux types de fermentation en fonction de ce critère :

- La fermentation est dite « humide » lorsque la teneur en matière sèche est inférieure à 20% ; - La fermentation est dite « sèche lorsque la teneur est entre 20 et 50%.

Elles peuvent être réalisées à des températures mésophiles (35 à 40°C) ou thermophiles (aux alentours de 55°C) (MOLETTA, 2003, [51].

Le processus de méthanisation se résume en quatre grandes phases se déroulant en même temps dans le méthaniseur : l'hydrolyse, l'acidogénèse, l'acétogénèse et la méthanogénèse. Celui-ci doit être régulièrement contrôlé, car de nombreux paramètres doivent être réunis pour assurer une transformation optimale de la matière organique (température, pH, taux de charge organique, nutriments, mixage...) ; un équilibre doit être maintenu continuellement par l'exploitant au sein de cette chaine de dégradation.

Le développement de la méthanisation s'inscrit dans trois secteurs majeurs, chacun se basant sur des gisements différents : agricole, industriel et collectivités.

Le secteur agricole exploite principalement lisiers, fumiers, déchets de cultures ou cultures énergétiques tandis que l'industrie agro-alimentaire (IAA*) produit eaux usées ou déchets issus du process de transformation. Les collectivités fournissent, quant à elles, boues de station, fraction organique des déchets municipaux ou déchets verts.

La méthanisation présente l'avantage de valoriser des déchets organiques (qui ne devront donc pas être traités par d'autres filières) tout en produisant de l'énergie. Les émissions de gaz à effet de serre sont également réduites, car l'usage d'engrais d'origine organique se substitue à celui des engrais chimiques, faisant appel aux énergies fossiles.

L'ensemble du processus de la méthanisation se résume donc aux quatre étapes suivantes :

- La méthanisation : stockage des déchets, introduction dans le digesteur, production de biogaz ; - La transformation : épuration du gaz pour permettre son injection sur le réseau, combustion, cogénération ;

Ce processus s'inscrit donc dans une démarche de développement durable et de production d'énergie propre et renouvelable.

1.2 Potentiel méthane des substrats et approvisionnements possibles

Les substrats sont les matières entrantes dans le méthaniseur issues de l'exploitation agricole responsable de l'unité de méthanisation. Les co-substrats sont celles qui sont exogènes à l'exploitation, généralement en provenance de l'industrie agro-alimentaire ou des collectivités (AILE, 2011, [15]). En fonction des substrats recherchés, différentes façons de s'approvisionner sont possibles pour le gestionnaire d'une unité de méthanisation ; le potentiel méthanogène des intrants est un des facteurs déterminants.

1.2.1 Potentiel méthanogène

Le potentiel méthanogène est le volume de méthane biogaz produit lors de la dégradation anaérobie en présence de bactéries d'un échantillon initialement introduit, exprimé dans les Conditions Normales de Température et de Pression (CNTP* : 0°, 1013 hPa) (Biogaz-énergie-renouvelable [72]).

Graphique 1 - Potentiel méthanogène de différents substrats et co-substrats

Le pouvoir méthanogène d'un substrat peut être plus ou moins important, sa dégradation produira alors plus ou moins de méthane et donc d'énergie. La teneur en sucre, en protéine et lipide d'un substrat détermine notamment son potentiel méthane ; les plus gras représentent une source notable de méthane, mais l'introduction d'une quantité trop importante peut perturber l'équilibre biologique du mélange dans le digesteur.

Les données relatives au potentiel méthanogène de cetains substrats comprises dans le graphique 1 sont cependant à relativiser : ces dernières peuvent plus ou moins varier d'une source à l'autre, il est donc préférable d'analyser précisément les substrats d'un projet de méthanisation, afin de connaitre leur réel pouvoir méthanogène. Cette incertitude est dûe au fait qu'un substrat est souvent défini à l'aide d'un terme générique, celui-ci regroupant différentes sous-catégories de produits.

À noter que la lignine et les composés ligno-cellulosiques ne sont que très peu réceptifs aux attaques anaérobies, ils ne représentent donc pas un intérêt particulier pour la production de biogaz par voie de méthanisation. En outre, les substrats doivent être propres, sans indésirables (plastiques, métaux et autres produits non méthanisables), sans antibiotiques, détergents... sous peine de perturber voire d'annuler le processus de méthanisation.

Ainsi, lors du développement d'une unité, le mélange de substrats ayant le potentiel méthanogène le plus élevé possible sera recherché à l'aide d'une modélisation, même si les interactions entre les différents intrants au sein du méthaniseur sont parfois mal connues (CEMAGREF, [29]).

1.2.2 Différents types de substrats

Trois filières dominent dans la production de déchets méthanogènes : l'agriculture, l'industrie agro-alimentaire et les collectivités. Chaque grande famille de déchets peut se voir attribuer un potentiel méthane théorique.

Actuellement en plein essor en France, la méthanisation « à la ferme » mise en grande partie sur le gisement d'origine agricole. Les effluents d'élevage, considérés comme des biodéchets, ainsi que les matières végétales issues des cultures sont des substrats qui peuvent être utilisés pour la production de biogaz.

- Déjections animales : elles contiennent des bactéries fraiches, ont un pouvoir tampon important (stabilisation du pH), ce qui stabilise le milieu. Cependant, leur potentiel méthanogène est globalement très faible. On distingue les lisiers, produits toute l'année en quantité importante avec une teneur en matière organique faible, et le fumier, produit de manière saisonnière, mais avec un pouvoir méthanogène plus intéressant. Ils sont souvent utilisés conjointement.

- Matières végétales : facilement assimilables par les bactéries, avec un potentiel énergétique élevé, les résidus de récoltes, les déchets de silos et de céréales, les restes de fruits et légumes sont particulièrement utiles au sein d'une unité de méthanisation. Si les cultures énergétiques sont évitées en France, l'utilisation de cultures dérobées (culture s'interposant entre deux cultures principales, récoltée pour être valorisée) permet de ne pas entrer en concurrence avec l'agriculture destinée à l'alimentation animale ou humaine.

L'industrie agro-alimentaire produit d'importantes quantités de déchets fermentescibles. Aujourd'hui, les entreprises tentent du mieux possible de valoriser ces déchets in-situ, mais certains produits résiduels sont nécessairement mis à l'écart. Substrats à fort potentiel méthanogène, ils sont particulièrement recherchés dans le cadre de la méthanisation. Idéalement, leur localisation doit se trouver à moins d'une quarantaine de kilomètres de l'unité de méthanisation (AILE, 2011, [12]).

- Eaux grasses ou déchets alimentaires : déchets organiques solides, biodégradables, ce sont des déchets issus de la préparation des repas préparés. Ce peut également être des produits périmés ou invendus (exemple : biscuit, chocolat, pulpe de fruits...).

- Huiles alimentaires usagées et autres corps gras : ce sont essentiellement les huiles alimentaires utilisées pour la friture, la cuisson ainsi que les résidus de bacs dégraisseurs visant à récupérer les graisses des cuisines professionnelles.

- Déchets d'abattoirs et sous-produits animaux : issus de la filière animale (abattoirs, boucheries, charcuteries...), ce sont les produits résiduels non comestibles (matières stercoraires, fumiers, lisiers et cadavres d'animaux). Certains de ces sous-produits animaux ne sont pas autorisés en méthanisation (catégorie 1) et d'autres sont soumis à une réglementation de prétraitement (catégorie 2 ou 3), comme l'hygiénisation (70°C, 1h) ou la stérilisation (133°C, 20 mn, 3 bars), pour élimination des pathogènes (APESA, 2012, [20]).

La loi du 12 juillet 2010 portant engagement national pour l'environnement, dite loi Grenelle 2, a instauré une obligation de tri à la source et de valorisation des biodéchets pour les personnes qui en produisent des quantités importantes. Un arrêté du 12 juillet 2011 fixe les quantités de biodéchets ou de déchets d'huiles alimentaires produites annuellement au-dessus desquelles leur producteur est soumis à l'obligation d'en assurer le tri à la source en vue de leur valorisation.

Les secteurs économiques les plus directement concernés par l'entrée en vigueur de cette obligation sont la restauration collective et le commerce alimentaire (hypermarchés). D'autres secteurs, tels l'entretien des espaces verts et les industries agroalimentaires, sont également concernés, mais dans une mesure moindre, car le tri à la source des biodéchets y est d'ores et déjà pratiqué de façon assez générale.

Les seuils fixés par l'arrêté sont rapidement dégressifs depuis le 1^erjanvier 2012 jusqu'à l'année 2016, afin de donner aux producteurs concernés le temps nécessaire pour assurer à leurs biodéchets la valorisation exigée. L'impact sur les hypermarchés, mais surtout sur les commerces de taille inférieure et sur la restauration collective sera effectif dès 2014. La valeur de ces seuils en 2016 (10 t/an de biodéchets et 60 t/an de déchets d'huiles alimentaires) correspond à cette date à une activité telle que l'obligation de tri des biodéchets concernera alors un nombre élevé d'entreprises : on estime, en effet, que les commerces alimentaires de moyenne surface seront alors tenus de trier et de valoriser leurs biodéchets, de même que les restaurants servant plus de 70000 repas dans l'année. La circulaire du 10 janvier 2012 apporte des précisions sur les modalités d'application de cette obligation.

140 120 100 80 60 40 20

Tonnes/an

Graphique 2 - Définition d'un gros producteur de biodéchets (DGPR, 2012, [33])

Les collectivités sont en mesure de fournir différents types de déchets fermentescibles, en provenance notamment de certains services publics. Ainsi, les boues urbaines, les tontes de pelouses, l'entretien paysager mais également les cantines des écoles et des universités peuvent être des sources d'intrants pour un projet de méthanisation.

1.2.3 Différents types d'approvisionnement

Lorsque le gestionnaire d'une unité de méthanisation fait appel à des co-substrats, un contrat peut être signé préalablement à la mise en service de celle-ci avec les fournisseurs extérieurs de déchets. Ce dernier fixe généralement les engagements des deux parties, bien souvent d'ordre économique. Différents types de transaction peuvent être établis :

- L'échange de déchets contre du digestat produit au sein de l'unité de méthanisation (souvent lorsque le fournisseur de substrat est agriculteur)

- La redevance traitement : une redevance est perçue par le gestionnaire de l'unité de méthanisation pour traiter la matière organique

- L'enlèvement gratuit des déchets par le gestionnaire de l'unité de méthanisation sur le site de production

1.3 Digestat : épandage, valorisation

L'ensemble du processus de méthanisation mésophile donne lieu, après 40 à 60 jours, à un digestat. Celui-ci est un engrais complet fait de matières organiques résiduelles, de minéraux dissouts et d'eau : les intrants incorporés dans le digesteur ont donc été valorisés, et ont pris de la valeur. Ce digestat peut, à la sortie du digesteur, être directement stocké dans un post-digesteur.

1.3.1 Épandage

« Lors de la digestion, la minéralisation et la conservation de l'azote et du phosphore [ainsi que du potassium], la diminution de la teneur en matière sèche et la diminution de la phytotoxicité des substrats ont des conséquences positives sur la valeur fertilisante du digestat. Cela se traduit par une meilleure utilisation des éléments minéraux des substrats digérés et dans la plupart des cas une amélioration des rendements. » (BERGER & COUTURIER, 2008 [1]).

Le digestat peut donc, dès sa sortie de l'unité de méthanisation, être épandu directement (en respectant le plan d'épandage), sans nécessairement subir un post-traitement.

1.3.2 Transformation et valorisation

Il est possible, une fois le digestat récupéré, d'effectuer un post-traitement appelé « séparation de phases ». Le principe consiste à séparer la fraction solide du digestat de la partie liquide, à l'aide de différentes technologies.

Ceci peut permettre, pour les unités situées en Zone d'Excédent Structurel (ZES*) notamment, de contribuer à la résorption d'excédents minéraux dans les sols en valorisant le digestat en compost, qui devient alors commercialisable sur le marché. L'export du digestat valorisé est rendu d'autant plus utile en zone à forte densité que, aux excédents initiaux, s'ajoutent les issues des co-substrats nécessaires, en plus du lisier, au bon fonctionnement du procédé (IFIP*, 2010 [44]).

Grâce à la cogénération mise en place dans la plupart des unités de méthanisation, il est possible d'effectuer une déshydratation du digestat. Il est parfois mis en place une première étape de séparation sur le digestat brut, appelée « pré-concentration » afin d'optimiser la dépense en énergie.

Plusieurs techniques de pré-concentration et de déshydratation ont été répertoriées.

- La décantation (laissé dans une fosse, le digestat se sépare naturellement, les particules solides étant plus denses. Les deux niveaux sont ensuite pompables)

- Les séparateurs mécaniques et physico-chimiques (décanteurs-centrifuges, tamis vibrants, tamis tangentiels, pressoirs rotatifs...)

- Le pré-concentrateur Techno-one (technique qui consiste à faire passer de l'air issu des bâtiments d'élevage et ayant préalablement servi à sécher le lisier sur les tapis de séchage à travers un rideau de lisier frais)

La pré-concentration est un processus qui permet d'économiser une part non négligeable d'énergie, et tend donc à se généraliser au sein des unités de méthanisation optant pour un post-traitement du digestat.

La solution Techno-One semble être la plus adaptée : elle permet de pré-concentrer suffisamment le digestat, mais également d'en évacuer l'eau contrairement aux autres techniques qui impliquent une gestion de la phase liquide qui sera tout de même à déshydrater ou à gérer sur le site (IFIP, 2010 [44]).

- Le tambour à double paroi (séchage indirect, par transfert thermique au contact d'une paroi) - Le procédé mixte (tambours + air chaud)

Hormis les sécheurs mixtes, ces technologies ont des consommations énergétiques similaires (1 kWh/kg d'eau évaporée) (IFIP, 2010 [44]).

Figure 3 - Schéma de fonctionnement d'une unité de déshydratation sur une installation de méthanisation

Pour les gestionnaires ne souhaitant pas investir dans une unité de déshydratation, il leur est toujours possible de transporter leur digestat jusqu'à une plateforme de compostage, si celle-ci est à proximité. C'est d'ailleurs la solution aujourd'hui la plus répandue, car plus rentable économiquement.

1.4 Valorisation du biogaz

Le biogaz produit par voie de méthanisation peut se valoriser de façons différentes. La cogénération est le moyen le plus répandu actuellement, mais l'injection sur le réseau GrT de biométhane et l'utilisation de bio-carburant sont également en plein essor.

Figure 4 - Les différents types de valorisation du biogaz (Grt Gaz, 2012, [79])

1.4.1 Chaudière

Le biogaz peut éventuellement être valorisé intégralement en chaleur (chaudière), si les besoins à proximité sont considérables et constants (eau chaude, vapeur), mais ces installations restent relativement rares. Elles ont surtout vu le jour avant 2006, période durant laquelle il n'y avait pas de tarif réellement incitatif pour le rachat de l'électricité produit dans le cadre d'une valorisation de biogaz. La plupart des nouvelles installations s'orientent aujourd'hui vers de la cogénération.

1.4.2 Cogénération

La cogénération est le processus qui englobe la production d'électricité et la production de chaleur à partir de biogaz.

Le module de cogénération est constitué d'un moteur qui entraîne un alternateur, générateur de courant électrique. Un groupe de cogénération possède un rendement électrique d'environ 35%. La récupération de la chaleur permet d'atteindre un rendement global de 85% si toute la chaleur produite est utilisée (Biogaz-Energie-Renouvelable [72]).

- Moteur à gaz : ne fonctionne qu'au biogaz, avec un coût d'investissement et d'entretien élevé.

- Moteur dual fuel : l'injection d'une petite quantité de fioul (10% de l'énergie consommée), est utilisée pour enflammer le mélange air/biogaz. Ce type de moteur est coûteux à l'investissement et engendre des frais d'achat et de stockage de fioul, mais le rendement électrique est meilleur que pour un moteur à gaz, surtout pour les petites puissances.

- Turbine et microturbine : le biogaz est injecté dans de l'air comprimé et brûlé. Les gaz de combustion chauds et à haute pression sont détendus dans une turbine qui entraine l'alternateur.

Type	Puissance	Rendement électrique	Rendement Thermique
Moteur à gaz	De 20 kW à + de 2 MW	30 à 40 %	40 à 50%
Moteur dual fuel	De 20 à 500 kW	30 à 45 %	35 à 45%
Turbine	De 5 MW à 300 MW	30 à 35 %	~ 50%
Microturbine	De 30 kW à 200 kW (1MW)	26 à 33 %	45 à 55%

Pour le moment, pour des installations de puissance comprises entre 30 et 300 kWe, la rentabilité économique semble plus intéressante avec un moteur dual fuel. Cependant, avec l'envolée du prix du pétrole cette situation sera certainement amenée à changer. Les microturbines ont un rendement énergétique moins bon que les moteurs, pour des dépenses plus élevées, elles sont donc rarement utilisées (COUTURIER, 2009 [31]).

1.4.3 Transport et injection du biométhane sur le réseau GrT

Depuis le 23 novembre 2011, date de publication des décrets, l'injection de biométhane par les différents producteurs du territoire dans le réseau GrT, est rendue possible en France. Cette autorisation est uniquement valable pour les nouvelles unités mises en fonctionnement, les unités déjà existantes ne peuvent pour le moment pas bénéficier d'un raccordement au réseau GrT (LegiFrance 2013 [82]). Le décret du 27 février 2013 (modifiant le précédent) permet aux unités de méthanisation d'injecter du biométhane sur le réseau tout en pratiquant un autre type de valorisation (chaleur, électricité, carburant...).

À titre d'illustration, le projet Methavalor, porté par le Syndicat Mixte de Transport et de Traitement des Déchets Ménagers de Moselle-Est et situé sur la commune de Morsbach, est le premier centre de valorisation de biodéchets par méthanisation à avoir bénéficié des avantages de ce nouveau dispositif de soutien à la méthanisation. Ce site pourra désormais valoriser simultanément sa production de biogaz sous forme d'électricité et de chaleur (par cogénération), sous forme de biométhane injecté dans les réseaux et sous forme de biométhane carburant (MEDDE, 2013 [49]).

Le biogaz doit, pour devenir du biométhane, être épuré grâce à différents traitements (décarbonatation, désulfuration, déshydratation) afin d'éliminer le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d'hydrogène (H2S), l'eau (H2O), ou encore les traces de siloxanes, de diazote, de dioxygène et d'ammoniac pour finalement arriver à une composition dépassant les 95% de méthane (CH4) (ATEE, 2013 [23]). Ce gaz est semblable au gaz naturel, et peut alors être injecté avec un tarif de rachat sur le réseau de gaz GrT sous certaines conditions (Condition Générales d'achat IB12-V01).

La collecte, la méthanisation, la compression, l'épuration sont de la responsabilité du producteur. L'odorisation, la régulation du débit injecté, le comptage et le contrôle de la qualité du gaz sont de la responsabilité du gestionnaire de réseau (GrDF, 2011 [41]).

Un des éléments déterminants à prendre en compte lors d'une démarche de raccordement au réseau GrT pour une unité de méthanisation est la proximité du réseau et donc le coût de raccordement. Un outil cartographique (Réso'Vert) est disponible sur le site de GrDF pour visualiser le potentiel d'injection de biogaz sur le réseau de GrTgaz. Aujourd'hui, le raccordement d'une installation productrice de biométhane semble envisageable économiquement au-dessus d'un débit de 100 Nm3 CH4/H (équivalent à une puissance électrique de 300 KWe) (ADEME, 2011 [5]).

Le biométhane peut également être utilisé en tant que carburant véhicule, à l'instar du gaz naturel. En France, Lille, ville pionnière dans ce domaine, possède aujourd'hui 3 dépôts de bus roulant en grande partie avec du biométhane, notamment grâce à un centre de valorisation de déchets organique à proximité.

Figure 6 - Injection du biométhane sur le réseau GrDF, responsabilité des parties prenantes (ENEA
Consulting, 2012, adapté de GrDF [37])

1.4.4 Trigénération

La trigénération est une technologie très peu développée à ce jour dans la méthanisation. Sont en cause les rendements peu performants ainsi que les coûts d'investissement et de fonctionnement particulièrement élevés.

Elle combine production de chaleur, d'électricité et de froid. La chaleur produite par une centrale de cogénération est utilisée pour générer de l'eau réfrigérée pour la climatisation ou la réfrigération. Un refroidisseur à absorption est lié à la Production Combinée de Chaleur-Electricité (PCCE*) pour fournir cette fonctionnalité (Clarke-Energy, 2013 [73]). Plusieurs constructeurs se penchent actuellement sur cette technologie, celle-ci pourrait donc être amenée à se développer dans les années à venir.

1.5 Les dispositions réglementaires

1.5.1 Une législation différente selon le type d'unité de méthanisation

Les unités de production de biogaz sont régies par des réglementations différentes selon la biomasse utilisée. Bien que l'on soit toujours confronté à une dégradation de la biomasse en milieu anaérobie, la législation relative aux Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE*) varie qu'il s'agisse de boues urbaines, de déchets ménagers, agricoles, industriels...

Dans le cas des boues urbaines, c'est la loi sur l'eau qui fait office de réglementation, rubrique 2110 définie à l'article R. 214-l du code de l'environnement.

Dans le cas des Installations de Stockages de Déchets Non Dangereux (ISDND*), l`arrêté d'autorisation d`exploiter prend en compte la production de biogaz, notamment au vu de l'arrêté ministériel du 9 septembre 1997 (dernière version consolidée lé au 1^er juillet 2012) relatif aux décharges existantes et aux nouvelles installations de stockage de déchets ménagers et assimilés, en ce qui concerne la gestion du gaz.

Enfin, dans le cas d'installations de traitement (hors station d'épuration urbaine) de déchets non dangereux, de matières ou d`effluents organiques, la réglementation applicable est celle des arrêtés « méthanisation » du 10 novembre 2009 et du 12 aout 2010, ainsi que les décrets d`application précisant les rubriques 2781 de la nomenclature des installations classées pour l'environnement. C'est ce type d'unité sur lequel cette étude est principalement portée.

1.5.2 Le cadre ICPE : la rubrique 2781 (MOLETTA, 2008 [6])

Toute installation « de méthanisation de déchets non dangereux ou matière végétale brute à l'exclusion des installations de stations d'épuration urbaines » est soumise à la règlementation des installations classées pour l'environnement. Trois régimes existent : l'autorisation, l'enregistrement et la déclaration.

Le régime de déclaration contrôlée impose le dépôt d'un dossier sommaire comprenant les pièces administratives et techniques (identification du déclarant, plans, critères de classement, mode d'élimination des déchets...) et le contrôle périodique de l`installation (6 mois après la mise en service et tous les 5 ans) sur tous les points décrits dans l'arrêté.

Le régime d'autorisation impose une étude de dangers, une étude d'impact et une enquête publique.

Le régime d`enregistrement, défini comme un régime d'autorisation simplifié, impose le dépôt d'un dossier technique et une consultation des communes, une information du public, un affichage sur le site et via internet. Le dossier pourra cependant être instruit comme une demande d'autorisation sur instruction du préfet, notamment selon la situation du projet (zone environnementalement sensible ou non).

Tonnage traité

Rubrique

Déclaration avec
contrôle
périodique

Enregistrement

Autorisation*

Méthanisation de matière
végétale brute, effluents
d'élevage, matières
stercoraires, lactosérum et
déchets végétaux d'industrie
agroalimentaires

2781-1

Inférieur à 30t/j

Supérieur ou égal à
30t/j et inférieur à
50t/j

Supérieur ou égal à 50

t/j

Méthanisation d'autres
déchets non dangereux

2781-2

Dans tous les cas

Il faut compter un délai minimum de 3 ans pour la mise en place d'un projet soumis à déclaration ICPE (figure 7).

Figure 7- Calendrier pour un projet soumis à déclaration ICPE (ADEME, 2011 [5])

1.5.3 Autres dispositions réglementaires (APESA, 2012, [20])

Les dispositions règlementaires sont particulièrement nombreuses tout au long de la mise en place et de l'exploitation d'une centrale de méthanisation. Le but ici n'est pas de les détailler dans leur intégralité, mais plutôt de cibler les points les plus importants. Pour plus de détails, l'ADEME* a publié en novembre 2012 une étude intitulée « Le cadre réglementaire et juridique des activités agricoles de méthanisation et de compostage », qui permet d'approfondir les questions traitées au sein de cette partie.

La collecte et le transport des déchets, dont la responsabilité relève du producteur ou détenteur, font l'objet de règles particulières.

Certains déchets font l'objet d'une collecte sélective, et des règles précises régissent leur stockage (conteneurs isolés, faciles à entretenir, à nettoyer et désinfecter...). Le transport de certains déchets peut faire l'objet d'une déclaration en préfecture. À noter que les sous-produits animaux ont leur propre réglementation.

Les transferts transfrontaliers de déchets sont soumis à un règlement communautaire, visant à assurer la surveillance et le contrôle des mouvements de déchets à l'intérieur, à l'entrée et à la sortie de la communauté.

Une traçabilité des circuits d'élimination des déchets doit également être mise en oeuvre, notamment grâce à deux documents : le registre (conservé au moins trois ans et tenu à disposition de l'administration) et la déclaration annuelle.

? Les procédés de traitement mis en oeuvre Les procédés de traitement englobent :

- La réception et le stockage des matières ; - Le prétraitement des matières premières ; - Les processus de méthanisation des déchets ; - Le compostage du digestat.

Chacun de ces procédés fait appel à une réglementation stricte, bien souvent en lien avec celle des installations classées pour la protection de l'environnement ou avec le règlement sanitaire départemental.

Les digestats sont considérés comme étant des déchets et sont à la charge du gestionnaire de l'unité de méthanisation. S'ils ne passent pas par une phase de compostage ou d'homologation, ils doivent être épandus dans le cadre d'un plan d'épandage.

La valorisation en agriculture des matières fertilisantes et supports de cultures est régie par deux principes fondamentaux :

- Les matières valorisées doivent être inoffensives pour l'homme, les végétaux, les animaux et l'environnement.

De plus, dans le cas d'une mise sur le marché de produit, deux principes fondamentaux se rajoutent aux précédents :

- Les produits doivent être constants (dans leur composition et par rapport aux teneurs annoncées : invariants d'un lot à l'autre, homogènes à l'intérieur d'un lot, stables au cours du stockage) ;

Figure 8 - Valorisation du digestat (APESA, 2012 [20]) ? La valorisation du biogaz

La production de chaleur et d'électricité à partir du biogaz est régie par une réglementation variant essentiellement selon la puissance de l'installation. Ainsi, des unités de faible puissance (4kW à 100kWth) se référeront uniquement au règlement sanitaire départemental tandis que des unités plus conséquentes se tourneront vers les rubriques ICPE 2910 B ou C.

Rendement minimum des chaudières	Puissance installation / chaudière	Cadre général	Valeurs limites d'émission	Contrôle périodique
Pas de réglementation	4 kW à 100 kWth	Règlement sanitaire départemental	Circulaire du 10 décembre 2003 : pas de valeur limite d'émission	Pas de réglementation
	100 kW à 400 kWth	ICPE rubrique 2910 B ou C (selon classement ICPE 2781-1 ou 2) Arrêté du 25 juillet 1997
Articles R24-21 et suivants du Code de l'environnement	400 kW à 1 MWth
	1 MW à 2 MWth			Articles R224-31 et suivants du Code de l'Environnement
	2 MW à 20 MWth	Circulaire du 10 décembre 2003

Tableau 3 - La réglementation liée à la combustion du biogaz (APESA, 2012 [20])

Il est possible, pour le gestionnaire, de vendre la chaleur produite, l'électricité ou le biogaz :

- La vente de la chaleur à un tiers privé n'est encadrée par aucun texte de loi, elle se fait généralement sous forme de contrat signé entre vendeur et acheteur.

- La vente de l'électricité peut se faire soit à un opérateur énergétique sur le marché de l'électricité (opérateur ayant déposé une déclaration pour exercer l'activité d'achat pour revente d'électricité en application du décret n°2004-388 du 30 avril 2004), soit dans le cadre de l'obligation d'achat par EDF* ou une entreprise locale de distribution articles L.314-1 et suivants du Code de l'Énergie). Les tarifs d'achats sont déterminés par l'arrêté du 19 mai 2011.

- La vente du biogaz par injection sur le réseau GrT est possible selon l'article 1^erdu décret n°2011 - 1594 du 21 novembre 2011, qui détermine également les tarifs d'achat. Le gaz doit cependant remplir certaines conditions, comme l'épuration.

Les rejets de process, qu'ils soient solides ou liquides, sont également soumis à une réglementation stricte pour la collecte, le stockage et le traitement, notamment concernant la protection de l'environnement.

Le producteur est responsable de l'élimination de ses déchets quels que soient leur catégorie et le mode d'élimination retenu, dont il doit s'assurer qu'il est conforme à la réglementation. La responsabilité du producteur s'étend jusqu'à la complète élimination du déchet, même si celle-ci est déléguée à un tiers.

Si, comme il le sera précisé ensuite, l'Europe reste leader dans la production de biogaz par voie de méthanisation, d'autres exemples existent dans le monde, où l'on observe une augmentation de l'utilisation du biogaz pour le chauffage ou l'éclairage individuel.

Ainsi, dans certains pays en développement (Chine, Inde, Népal), le biogaz est consommé à échelle humaine, au sein de digesteurs « domestiques », qui permettent de produire de la chaleur pour cuisiner, se chauffer, mais aussi pour hygiéniser les excréments animaux et humains. La Chine possède aujourd'hui près de 35 millions d'unités de production de biogaz de ce type, avec une production annuelle estimée à environ 12 millions de m3. L'objectif fixé par le gouvernement chinois est de 80 millions d'unités d'ici 2020. En 2009, le pays comptait également près de 22 900 unités de taille moyenne (>50 m3) (Biogas-China [71]).

D'autres pays en développement ont commencé à utiliser le biogaz à des fins de chauffage. Au Rwanda, les 900 000 m3 de biogaz contenus dans les digesteurs en fonctionnement comprennent les unités de six prisons (chacune comprenant environ 5000 détenus) qui convertissent l'ensemble des biodéchets en énergie pour le chauffage et la cuisine (REN21*, 2013 [56]).

2.2 Échelle européenne

Que ce soit sur la production d'électricité ou la consommation de chaleur, la valorisation du biogaz progresse en Europe depuis une dizaine d'années. 10,1 Mtep d'énergie primaire biogaz ont notamment été produites en 2011 dans l'Union Européenne, avec 35,9 TWh d'électricité biogaz, soit une progression de 18,2% par rapport à 2010 (EurObserv'ER, 2012, [61]).

En Europe, différents modèles de production existent, concernant le biogaz. L'Allemagne est incontestablement le plus gros producteur européen, suivi par le Royaume-Uni, l'Italie et la France, mais chacun de ces pays privilégie une politique différente concernant l'exploitation du biogaz. En effet, les gisements privilégiés ne sont pas toujours les mêmes (décharges, stations d'épuration, déchets agricoles, agro-alimentaire), tout comme les modes de valorisation (production d'électricité, de chaleur, de biocarburants, injection sur le réseau...).

Carte 2 - Production d'énergie primaire de biogaz dans les pays de lUE à la fin 2011
(Eurobserv'ER, 2012 [56])

Historiquement, la plupart des premiers méthaniseur européens ont vu le jour avec le premier choc pétrolier de 1971 ; « les matières traitées sont essentiellement les déjections animales, avec des quantités de quelques milliers de tonnes par installation, et des puissances électriques de quelques dizaines de kilowatts » (BERGER, 2008). Les conséquences de la crise se font moins contraignantes dès 1978 et certains pays abandonnent le développement de la filière, à l'exception des Allemands.

2.2.1 Le modèle allemand : la méthanisation à la ferme

L'Allemagne a privilégié le modèle de la méthanisation à la ferme, avec une unité gérée par un agriculteur (ou une association d'exploitations agricoles), caractérisée par la production « autres biogaz » par Eurobserv'ER (doc 1 et 2 annexes).

Les pouvoirs publics émettent la volonté de diminuer la part des énergies fossiles en évitant d'avoir recours au nucléaire, les déchets agro-alimentaires sont donc, dès les années 1990, intégrés aux unités

de méthanisation des agriculteurs, qui reçoivent une « redevance traitement » leur permettant de toucher des revenus supplémentaires.

La demande en déchets s'accroit durant les années suivantes, ceux-ci se voient donc attribuer une valeur marchande par les industriels, qui veulent commercialiser leurs déchets méthanogènes. Une pression s'exerce sur les producteurs de biogaz d'origine agricole, allant jusqu'à remettre en question le fonctionnement de certaines unités. En 2004, une révision de la loi EEG* (Emeuerbaren Energie Gesetz) parue en 2000 met alors en place une prime aux cultures énergétiques, qui permet la création de nombreuses unités et augmente la puissance des installations.

Graphique 3 - Nombre d'installations de production de biogaz et capacité énergétique installée
correspondante en Allemagne (DBFZ* 2012, [32])

2011 est l'année ou l'Allemagne a vu le plus grand nombre d'unités de méthanisation créées, avec 1310 nouvelles centrales de biogaz, ce qui leur a permis d'atteindre un total de 7215 unités, et une puissance électrique de 2904 MW (FACHERBAND BIOGAS, 2012 [61]). Ceci s'explique en partie par une baisse programmée des tarifs de rachat pour le 1^er janvier 2012 : beaucoup de projets se sont achevés avant cette date clé, afin de profiter d'un tarif de rachat de l'électricité plus avantageux.

La diminution des tarifs pourrait dans les années à venir avoir des conséquences sur la création de nouvelles installations : l'association Fachverband Biogas ne prévoyait que 300 unités supplémentaires en 2012 (EurObserv'ER, 2012 [61]). Le pays pourrait alors se tourner davantage vers l'exportation avec la vente des technologies et de son savoir-faire dans le domaine de la méthanisation.

À ce jour, la valorisation du biogaz en électricité représente 3% de la consommation nationale allemande (EurObserv'ER, 2012 [61]).

[À noter que l'État allemand a procédé à un « saut méthodologique » entre les années 2010 et 2011 concernant le calcul de l'énergie primaire des petites unités de cogénération : cela explique la baisse de cet indicateur entre 2010 et 2011 dans les tableaux 1 et 2 annexes]

2.2.2 Le modèle anglais : la méthanisation passive

Le Royaume-Uni a fait le choix de privilégier la méthanisation passive, issue des centres d'enfouissement et des décharges.

Mais depuis 2011, avec la mise en place de la nouvelle loi « Renewable Heat Incentive » (RHI*), permettant au producteur de chaleur d'obtenir des revenus supplémentaires, la création de nouvelles unités de cogénération s'est accélérée. Ainsi, le nombre de digesteurs anaérobies est passé à 78 unités en 2011, soit une augmentation de près d'un tiers en un an.

De plus, depuis avril 2010, un système de tarifs de rachat permet de rémunérer la production d'électricité des centrales de méthanisation inférieures à 5MW mises en service après le 15 juillet 2009. Pour les installations de plus de 5MW c'est le système des Renewables Obligation (RO*) qui s'applique (certificats verts), même s'il est amené à disparaitre dans les années à venir. En effet, en 2014 sera introduit un nouveau système d'achat d'électricité à prix déterminé, s'appuyant sur des contrats de long terme (FiT CfD, Feed-in Tariffs with Contracts for Difference). Les producteurs pourront alors choisir entre les deux systèmes jusqu'à la fin du système des RO, prévue après 2017 (EurObserv'ER, 2012 [61]).

2.2.3 Le modèle italien

L'Italie s'était historiquement basée sur un modèle similaire à celui des Allemands, avec une législation promouvant l'utilisation des cultures énergétiques plutôt que la valorisation des déchets. Une croissance très forte de la filière était alors attendue.

Le gouvernement a finalement opté en 2013 pour un développement différent, avec un tarif d'achat globalement revu à la baisse pour les unités de méthanisation utilisant des cultures énergétiques et une hausse de 20% pour la rémunération du biogaz issu des déchets.

De plus, l'Italie cherche actuellement à exploiter davantage le biogaz provenant des décharges ; la production d'énergie primaire de cette filière serait notamment passée de 349,6 ktep en 2010 à 755,6 ktep en 2011 (EurObserv'ER, 2012 [61]).

2.2.4 Le modèle danois : la méthanisation centralisée

Le modèle danois se base sur l'exploitation de grandes unités de méthanisation collectives, réunissant agriculteurs et industriels de l'agro-alimentaire. Mis en place dès les années 1980, il est soutenu par l'Agence Danoise de l'Energie (ADE*), et repose sur le regroupement en masse des ressources méthanogènes afin d'effectuer des économies d'échelles importantes.

Dès les années 2000, une vingtaine d'usines ont vu le jour, elles appartiennent à des coopératives agricoles, à des entreprises privées, ou à des collectivités locales.

« Leur taille varie entre 10 000 tonnes pour les plus petites à 150 000 tonnes pour les plus grandes. Les matières traitées sont pour les trois quarts des déjections d`élevage (lisier bovin et lisier porcin), et pour un quart des déchets agro-alimentaires : déchets d'abattoirs, graisses, boues de flottation, déchets de poissons, de fruits, de laiteries, de brasseries, de sucreries, d`huileries, d`industries pharmaceutiques. Les biodéchets ménagers sont en quantité marginale » (BERGER, 2008 [1]).

2.2.5 Le modèle suédois/suisse avec la production de biométhane

Le marché du biométhane se concentre actuellement principalement sur l'Allemagne et la Suède, avec chacune 58 installations. Les deux pays représentent à eux deux 78% de la production de biométhane en Europe (ENEA* Consulting, 2012 [37]). Malgré une superficie et une population plus réduites, la Suisse et les Pays Bas comptent néanmoins respectivement 17 et 13 installations productrices de biométhane.

Ces pays ont fait le choix de développer une filière industrielle regroupant production, épuration et valorisation du biogaz, et profitent actuellement d'un marché en pleine expansion en Europe. Ceci est essentiellement dû aux politiques incitatives mises en place depuis une vingtaine d'années par les différents gouvernements, la Suède et la Suisse ayant particulièrement soutenu la filière biométhane carburant.

En effet, en Suède, où le gouvernement vise 50% d'énergie renouvelable dans la consommation d'énergie finale d'ici 2020, la majorité du biométhane produit est ensuite utilisé en tant que biocarburant : sur les 58 unités productrices, 45 ont opté pour ce type de valorisation. Le Gaz Naturel Véhicule (GNV*) est ainsi largement utilisé dans le cadre du transport.

Les mesures suivantes ont ainsi été instaurées pour favoriser le développement de la filière biométhane carburant :

- « Le « Pumping Act » adopté en 2006 oblige toute station vendant plus de 1 000 Nm3 de carburants conventionnels (essence et diesel) par an à proposer au moins un carburant vert ;

- Le biométhane carburant, comme tout carburant vert est exempt de taxe (taxe sur les produits pétroliers et taxe carbone), ainsi il est vendu à un prix inférieur de 15 à 30% par rapport à l'essence ;

- Les compagnies utilisant des véhicules gaz bénéficient d'avantages fiscaux. Les particuliers bénéficient également d'incitations financières pour l'achat d'un véhicule gaz. » (ENEA Consulting, 2012 [37])

Carte 3 - Nombre d'installations de biométhane en fonctionnement au 1er janvier 2012
(IEA Biogas 2012 ; ENEA Consulting 2012 [37])

2.3 Échelle nationale

La France connait depuis quelques années un développement important de la production de biogaz par voie de méthanisation, notamment depuis 2010-2011 (graphique 4). Le soutien de l'État français est déterminant pour le développement de cette filière, celui-ci a donc joué un rôle majeur à travers la mise en place des différents tarifs de rachat de l'électricité au cours des années 2000.

2.3.1 Un développement lié à l'évolution des tarifs de rachat de l'électricité

C'est l'arrêté du 16 avril 2002 de la loi n°2000-108 du 10 février 2000 relative à la modernisation et au développement du service public de l'électricité qui fixe les premiers tarifs de rachat de l'électricité issu de la méthanisation en France. Ceux-ci ne sont pas assez attractifs pour les investisseurs et ne permettent pas l'émergence de la filière.

L'arrêté du 10 juillet 2006 réévaluera ces tarifs à la hausse, ce qui permettra de faire émerger quelques projets, mais toujours de façon très limitée, surtout comparé à la dynamique observée outre-Rhin.

Graphique 4 - Évolution de la puissance électrique cumulée des installations de méthanisation agricole en France (Source : ADEME, 2011 [5])

L'arrêté du 19 mai 2011 marque un véritable changement dans la politique des pouvoirs publics vis-à-vis de la méthanisation en France, car des tarifs de rachat véritablement intéressants sont mis en place (document annexe 3).

On comptait une douzaine d'unités de méthanisation agricoles en 2009, et une vingtaine en 2010. Fin 2012, environ 90 installations sont recensées, avec une progression de 70 nouveaux projets entre 2011 et 2012, soit une hausse supérieure à 75% en un an (MEDDE, 2012 [48]).

Le prix de rachat de l'électricité est annexé sur la puissance de l'unité (dégressif pour des puissances croissantes) ; deux primes peuvent également être perçues : la prime à l'efficacité énergétique (avec une valorisation efficace de la chaleur) et la prime au traitement des effluents d'élevage.

Aujourd'hui, en France, une valorisation de la chaleur est un point essentiel, voire indispensable pour qu'un projet de méthanisation puisse être économiquement rentable.

2.3.2 Des objectifs ambitieux pour 2020 avec le plan EMAA* : vers un modèle « à la Française » ?

Présenté le 29 mars 2013 par les ministres Stéphane le Foll et Delphine Batho, le Plan Énergie Méthanisation Autonomie Azote illustre la volonté actuelle des pouvoirs publics de dynamiser le développement de la filière méthanisation. Ce plan s'inscrit dans la trajectoire de la Conférence Environnementale de septembre 2012, ayant notamment fixé les grandes lignes de la transition énergétique française.

Il se base sur une double logique de gestion globale de l'azote sur le territoire et de développement d'un modèle français de la méthanisation agricole.

- Encourager le développement d'installations de méthanisation agricoles collectives conçues dans une logique d'ancrage territorial et dans le respect de la diversité des territoires, pour atteindre 1 000 méthaniseurs à la ferme à l'horizon 2020 ;

- Créer, par les soutiens à l'innovation, une filière française d'équipements de méthanisation.

Graphique 5 - Comparaison de la production électrique biogaz avec les objectifs 2020 en GWh
(ObservER 2012, [76])

De plus, comme expliqué précédemment, depuis le décret du 23 novembre 2011, le biogaz produit peut également être injecté sur le réseau de transport GrT, une fois que celui-ci a été épuré. Cette possibilité représente un nouveau marché particulièrement prometteur pour la France, car tous les critères sont réunis pour permettre son développement :

- Une perspective d'évolution notable de la production de biogaz brut (cf. carte ci-dessous) ; - Un réseau de gaz naturel développé pour favoriser les projets d'injection ;

- Une volonté politique forte et durable, traduite par des mécanismes incitatifs que ce soit pour une utilisation bioGNV ou injection réseau ;

Carte 4 - Potentiel d'évolution de la production de biogaz brut à l'horizon 2020 (Plans d'action nationaux en
faveur des énergies renouvelables, 2010 ; ENEA Consulting 2012 [37])

Si l'on devait donc dresser le portrait du « modèle français » qui commence à émerger, on le situerait à la croisée des exemples allemand, danois et suédois.

En effet, la majorité des unités qui se développent actuellement sont des installations agricoles de taille intermédiaire (>200 Kwe) regroupant plusieurs exploitants. Elles mobilisent pour beaucoup en complément des déjections d'élevage, comme en Allemagne, des déchets issus de l'industrie agro-alimentaire et présentent systématiquement une valorisation de la chaleur grâce à la prime à l'efficacité énergétique. Cependant, la France, afin d'éviter de mettre en concurrence cultures énergétiques et cultures alimentaires, se refuse à promouvoir la méthanisation en co-digestion : aucune prime aux cultures énergétiques n'est envisagée, seules les cultures dérobées sont autorisées.

Certaines unités collectives de grosses puissances (>1MWe) semblables à celles présentées dans le modèle danois sont également développées, se basant sur un approvisionnement multiple auprès de l'industrie, du monde agricole et des collectivités (exemple du projet LIGER à Locminé : 1,5 MWe et 1,6 MWth, actuellement en développement chez Armorgreen). La valorisation de la chaleur est également indispensable pour ce type de projet.

Enfin, l'injection sur le réseau, possible depuis 2011, tend à se développer et représente un potentiel de développement considérable en France : cette valorisation du biogaz s'inspire du modèle suisse/suédois.

2.4 Échelle régionale

Le développement de projets de méthanisation nécessite au préalable une étude précise des territoires concernés, notamment pour les particularités agricoles et industrielles liées au gisement méthanogène mobilisable. Le choix a été fait dans cette étude de se concentrer sur les régions Bretagne, Basse-Normandie et Pays de la Loire pour des raisons qui seront détaillées par la suite (cf. 3.3), cette partie veillera à discerner leurs caractéristiques principales.

2.4.1 Bretagne

En France, la Bretagne est une des régions les plus importantes concernant l'élevage et l'industrie agro-alimentaire. En 2010, elle concentrait 10,6% du cheptel bovin français (2^e région française), 56,3% du cheptel porcin (1^re région française) et 33,1% du cheptel volaille (2^e région française (AGRESTE, 2010 [11]).

32 406 000 tonnes d'effluents d'élevage ont été recensées par l'Agreste en 2010, ce qui représente 649 ktep, une tonne équivalent pétrole valant 11,6MWh. Il est estimé qu'un maximum de 50% de ce gisement pourrait être mobilisé d'ici 2020. Concernant le gisement issu de la biomasse végétale (en se basant sur les menues paille et les intercultures entre céréales et maïs), il a été évalué à 2 028 000 t, soit 157 ktep ; la mobilisation de ce gisement d'ici 2020 est évalué entre 5 et 10% (AGRESTE, 2010 [11] ; LE GUEN, 2013 [60]; documents annexes 4 et 5).

En Bretagne, 11% des établissements de l'industrie manufacturière sont issus du secteur de l'agro-alimentaire et représentent 37,4% de l'effectif salarié total. L'agro-alimentaire est donc le premier secteur industriel de la région. Localisés principalement le long des grands axes routiers (de Vitré à Rennes, le long de la RN12), les établissements de la filière sont en relation directe avec le monde agricole. À noter également que 7,3% des établissements français de l'agro-alimentaire et 15% des effectifs salariés sont installés en Bretagne (SSP ESANE, 2010, [35]).

L'étude PBE+ de 2006 réalisé par la CCI régionale a permis d'estimer le gisement issu de l'industrie agro-alimentaire potentiellement mobilisable à 922 600 tonnes, équivalent à environ 92,3kep ; 10 à 30% de ces déchets pourraient être valorisés d'ici à 2020 (LE GUEN, 2013 [60] ; documents annexes 4 et 5).

Concernant les collectivités, l'ADEME définit un tonnage par type de déchet et par habitant, et évalue ainsi le gisement à 1 082 000 tonnes, soit 76,7 ktep ; 10 à 50% de ce gisement pourrait être mobilisé d'ici 2020 (LE GUEN, 2013 [60] ; doc 4 et 5 annexes)

La Bretagne est donc une région incontournable en termes de gisement agricole et agro-alimentaire. Avec ses nombreux cantons en excédent structurel, certains problèmes liés à l'épandage subsistent, mais la méthanisation peut également, à travers le compostage du digestat, permettre d'exporter ces matières fertilisantes riches en éléments azotés issus des exploitations agricoles. Même si la pratique n'est pas systématique aujourd'hui, elle pourrait se développer à l'avenir, notamment avec les objectifs du plan EMAA. Le développement régional de la filière a cependant déjà bien progressé, avec 20 unités agricoles en cogénération déjà en fonctionnement, soit près de 22% des unités françaises ; cette étude a également recensé en 2013 une soixantaine d'unités en cours d'étude ou en développement.

2.4.2 Pays de la Loire

Les Pays de la Loire sont également une région qui se démarque de par ses caractéristiques agricoles et agro-alimentaires. C'est notamment la première région française en termes d'effectif bovin avec 22,4% de l'effectif national, la seconde région concernant le cheptel porcin avec 11,7% des effectifs et enfin la troisième région concernant l'effectif volaille, avec 22,4% (AGRESTE, 2010 [11]).

Le gisement d'élevage a été estimé à 21 217 000 tonnes, soit 541,3 ktep, avec un potentiel mobilisable d'ici 2020 compris entre 5 et 10% et entre 20 et 30% pour 2050. Pour ce qui est de la masse végétale potentiellement mobilisable (calculée cette fois-ci uniquement à partir des menues de culture), elle serait de 615 000 tonnes, soit 92,3 ktep dont 12% seraient disponibles en 2020, et 45% en (AGRESTE, 2010 [11] ; LE GUEN, 2013 [60] ; doc 4 et 5 annexes).

L'industrie agro-alimentaire, avec ses 22 972 salariés représentant 21,3% des emplois de l'ensemble de l'industrie manufacturière, est le 1^er secteur industriel régional. Elle regroupe PME* et grandes entreprises, particulièrement dans le domaine de la transformation de la viande et l'industrie laitière. 5,1% des entreprises françaises de l'agro-alimentaire et 10,6% des effectifs salariés sont issus de la région Pays de la Loire (SSP ESANE, 2010 [36]).

« L'étude PBE+, effectuée sur la région Bretagne, a permis de mettre en avant des ratios (quantités produites par salariés par branche agro-alimentaire), qui ont été extrapolés aux données statistiques en Pays de la Loire. Il est donc estimé que le gisement ligérien en IAA potentiellement mobilisable est de 912 400 tonnes pour environ 87,7 ktep » (LE GUEN, 2013 [60]).

L'ADEME, avec une méthodologie identique que pour la Bretagne citée précédemment, évalue le gisement potentiel issu des collectivités à 1 078 000 tonnes, pour 74,7 ktep.

Grâce au Plan Biogaz Bretagne Pays de la Loire (AILE, 2011 [17]), réunissant l'association AILE*, l'ADEME et les deux régions, la progression des unités de méthanisation s'observe également en Pays de la Loire, région assez semblable à la Bretagne en termes de caractéristiques agricole et agro-alimentaires. La région compte, selon les recherches effectuées dans cette étude déjà 10 unités de méthanisation à la ferme en cogénération en fonctionnement, et une vingtaine en cours d'étude et/ou en développement.

2.4.3 Basse Normandie

Le profil de la région Basse-Normandie diffère légèrement de celui des régions étudiées précédemment, même si certaines similarités pourront être largement soulignées. Malgré un élevage volaille assez moyen en termes d'effectif (2,9% du cheptel français, 10^e région), la région présente un cheptel bovin et porcin très important avec respectivement 8% du cheptel national (3^e région française) et 4,1% (3^e région française) (AGRESTE, 2010 [11]).

Les résidus des 25 000 exploitations agricoles sont estimés à 236 000 tonnes pour les cultures, et à 10 000 000 tonnes pour les effluents d'élevage, soit moins de la moitié que pour les Pays de la Loire, même si ces quantités restent très intéressantes dans le cadre du développement de la méthanisation. Sur l'ensemble de ces flux, 10 000 000 tonnes seraient mobilisables (BIOMASSE NORMANDIE, 2011 [24]).

L'industrie agro-alimentaire est, comme pour les deux régions précédentes, le premier secteur d'emplois industriels. L'activité prédominante reste la transformation de matières premières,

notamment en lait (1^re région productrice de crèmes, beurres et fromages frais de vache, camemberts et assimilés) et en viande, essentiellement au sein de nombreuses PME. Les établissements issus du secteur agro-alimentaire de la région représentent 2,4% des établissements français et 4,1% de l'effectif salarié total (SSP ESANE, 2010 [34]).

Le secteur serait en mesure de mobiliser au total 80 000 tonnes de déchets méthanogène (20 000 tonnes de graisses, 51 000 tonnes de boues et 9 000 tonnes de sous-produits). Les collectivités mobiliseraient quant à elles entre 110 000 et 260 000 tonnes (entre 50 000 et 200 000 tonnes de biodéchets, 52 000 tonnes de boues et 9 000 tonnes de graisses).

La région Basse Normandie, au vu des chiffres cités, peut donc devenir un acteur majeur du biogaz en France, car le gisement est conséquent. Douze unités de méthanisation à la ferme en cogénération sont déjà en fonctionnement (dont dix ont été mise en marche entre 2011 et 2013), et une trentaine sont en cours d'étude ou en développement selon les données récoltées au cours de l'élaboration de cette étude.

III. MISE EN PLACE D'UN OUTIL D'AIDE A LA DECISION POUR LA SOCIETE ARMORGREEN VISANT A FACILITER LES DEMARCHES DE PROSPECTION SUR LE TERRITOIRE

3.1 La demande d'Armorgreen

Comme expliqué dans l'introduction de cette étude, la société Armorgreen s'est lancée dès 2011/2012 dans le développement d'unités de méthanisation sur le territoire français. Cette activité s'est vue consolidée avec le rachat de la société AEB Methafrance en février 2012, leader français de la méthanisation agricole avec une vingtaine d'installations à son actif. La société a également pour ambition de se lancer dans l'éolien dans les années à venir.

Tout projet de production d'énergie se heurte à plusieurs problématiques, comme la proximité ou non du réseau électrique d'acheminement pour réinjecter l'électricité produite, les différentes façons de valoriser celle-ci, la présence de gisements (vent, ensoleillement, biomasse...), les caractéristiques réglementaires liées aux territoires (ZDE*, zones naturelles protégées, ZRR...) ; toutes ces questions doivent être prises en compte pour assurer le bon développement d'un projet et sa rentabilité économique dans le temps.

À titre d'exemple, les schémas régionaux éoliens sont des documents officiels produits par les régions et recoupent la plupart de ces informations géographiques, souvent sous forme de cartes. Ces documents sont d'une aide précieuse pour le développement et la prospection de projets éoliens. A contrario, il n'existe pas de document de ce type pour le développement de la méthanisation sur le territoire français.

C'est dans ce contexte que la société Armorgreen, afin de faciliter ses démarches de prospection sur le territoire pour le développement de projets de méthanisation, a donc besoin d'un d'outil d'aide à la décision. Celui-ci doit pouvoir contribuer à planifier la stratégie globale de prospection de l'entreprise, mais il doit également permettre d'orienter un choix, s'il se pose, entre un site d'implantation pour le développement d'un projet plutôt qu'un autre. Une variation des échelles d'étude est donc indispensable. Pour finir, c'est un outil qui se doit d'être généralisable à l'ensemble du territoire, afin de permettre des comparaisons entre les lieux étudiés.

En quoi l'outil SIG* peut-il répondre à cette demande de la société ? Dans quelles mesures va-t-il permettre de compiler, croiser un ensemble de données de sources et de natures variées ? Quelles ont été les différentes étapes, la méthodologie de sa construction et que peut-on déduire des premiers résultats obtenus ? Quelles perspectives celui-ci offre-t-il pour l'avenir ?

Cette troisième et dernière partie détaillera la mise en place de cet outil, en caractérisant d'une part les données utilisées, et en expliquant d'autre part les traitements et les croisements effectués entre elles. Enfin, une critique des résultats viendra conclure ce travail.

3.2 L'approche par la cartographie et les SIG

« Un système d'information géographique, ou SIG, est un système informatisé qui comprend une base de données sur un ensemble d'unités géographiques, et un logiciel ou un ensemble de logiciels permettant de gérer le stockage, la mise à jour, un accès efficace (facile, rapide et sûr) aux informations, le traitement et la représentation visuelle de ces données. La réalisation d'un SIG est une opération très lourde, elle se justifie pour des organismes ayant besoin d'opérations répétitives de mise à disposition rapide d'une information localisée » (BEGUIN, 2012 [2]).

Le SIG est donc l'outil qui convient le mieux, compte tenu des besoins émis par la société Armorgreen, à ce qu'il est nécessaire de développer. En effet, une variation des échelles d'étude est possible, et une fois celui-ci mis en place, l'édition de cartes multiples est rapide ; celles-ci constituent une aide majeure pour la prise de décision, à travers une représentation visuelle intuitive, claire et représentative de la réalité.

Sa réalisation passe par la mise en place d'une méthodologie bien précise, qui a été affinée tout au long de cette étude. Elle sera sans aucun doute amenée à évoluer davantage dans l'avenir, ceci est donc le socle d'un outil qui peut être modifié, adapté, amélioré selon les besoins de celui qui l'utilise.

Le logiciel retenu pour cette étude fut la suite ArcGis 10, mais l'ensemble des traitements pourrait être effectué à l'aide d'autres logiciels (MapInfo, Qgis, GvSIG...). L'ensemble du travail effectué utilise la projection cartographique Lambert 93 et le système géodésique RGF 93.

Figure 9 - Structure d'un système d'information géographique
(LAURINI, 1993 [5])

3.3 Méthodologie mise en place

La méthodologie mise en place fut structurée et peut ainsi être résumée à l'aide de la figure 10, dont chacune des étapes sera détaillée au sein de cette étude.

À noter que ce travail se concentre donc sur les régions Bretagne, Basse-Normandie et Pays de la Loire, par souci de proximité et d'ancrage historique de l'entreprise dans ces trois régions. Cependant, l'étude menée et l'outil développé ont vocation par la suite à être étendus à d'autres régions.

3.3.1 Identification des facteurs déterminant le développement de la méthanisation sur le territoire et récupération des données

L'identification des facteurs impactant le développement de la méthanisation sur le territoire et disposant de données accessibles et fiables est l'étape préalable à toutes les autres, celle qui permet ensuite d'orienter ses recherches et son travail en optimisant son temps. Le choix des variables retenues dans l'étude dépend donc aussi de l'accessibilité aux données.

Ces facteurs, pour lesquels des données géographiques sont disponibles, ont été classés selon les catégories suivantes :

Trois types de gisement ont été identifiés et conservés. Le premier se base sur le recensement agricole de 2010 issue de l'AGRESTE, donc du Ministère de l'Agriculture, de l'Agroalimentaire et de la forêt. Il s'agit du gisement agricole, avec la production de lisier issu de l'élevage. L'indicateur retenu a été la densité d'élevage par hectare par commune. Cet indicateur présente l'avantage de ne pas attribuer d'importance à la taille de la commune étudiée, les communes de la région Basse-Normandie étant globalement plus petites que celles de Bretagne ou des Pays de la Loire. Ces données sont disponibles sur le site de l'AGRESTE : http://agreste.agriculture.gouv.fr/page-d-accueil/article/donnees-en-ligne [66].

Le deuxième type de gisement retenu est issu de l'INSEE*, avec la base de données SIRENE*. L'indicateur retenu est l'ensemble des unités de production du secteur agro-alimentaire de plus de 50 salariés. Les unités de production sont à discerner des entreprises, qui, elles, sont localisées par leur siège social. Ce choix a été fait, car il prend en compte l'ensemble des lieux de l'industrie agro-alimentaire susceptibles de produire des déchets en quantités suffisantes pour la filière de la méthanisation. Localiser uniquement les entreprises grâce à leur siège social aurait fragilisé cet indicateur, qui n'aurait référencé qu'un nombre limité d'entités géographiques sources de gisement.

Le troisième type de gisement référencé est également issu de la base de données SIRENE de l'INSEE, il s'agit des hypermarchés de plus de 50 salariés. En France, les hypermarchés se caractérisent par une surface supérieure à 2500 m ². Comme précisé précédemment (1.1.2), depuis la loi Grenelle 2, ces établissements vont progressivement d'ici 2016 être contraints de valoriser leurs biodéchets : ceci représente donc un gisement potentiel intéressant pour le développement de nouvelles unités de méthanisation.

À noter que les données commandées à l'INSEE avec la base de données SIRENE sont disponibles sur http://www.sirene.fr/sirene/public/accueil [88], et sont payantes. Le choix d'un nombre minimum de 50 salariés a été fait en considérant qu'au-dessous de ce seuil, la quantité de déchets ne serait pas assez conséquente pour la filière du biogaz ; ce choix est contestable, mais il a permis de réduire la liste des établissements transmis par l'INSEE, et donc également le prix de la donnée.

Quatre types de valorisation ont été retenus. Le premier indicateur retenu est la valorisation de la chaleur, devenue indispensable lors du développement d'une unité de méthanisation, avec la localisation de l'ensemble des réseaux de chaleur publics, référencés par Via Seva, une association de promotion des réseaux de chaleur et de froid créée en novembre 2000. La localisation du réseau de chaleur se fait à l'échelle de la commune. La totalité des données est accessible sur http://www.viaseva.org/ [90]. Les réseaux de chaleur publics représentent une opportunité de valorisation intéressante pour la méthanisation : un agrandissement du réseau peut être envisagé. De plus, certains réseaux de chaleur utilisent encore aujourd'hui des énergies fossiles pour fonctionner et sont parfois obsolètes et particulièrement énergivores. Une production de chaleur qui passe par une valorisation des déchets peut parfois inciter les pouvoirs publics à moderniser leurs infrastructures, tout en sachant que le réseau est déjà existant.

Le second est le réseau de transport de gaz GrT, sur lequel l'injection de biométhane est rendue possible depuis 2011. La donnée est disponible à la consultation grâce à l'outil Réso'Vert sur le lien suivant : http://www.grtgaz.com/acces-direct/clients/producteur/raccordement.html [79].

Le facteur suivant est représenté par l'ensemble des plateformes de compostage, permettant une valorisation du digestat. La presque totalité des unités sont référencées avec une adresse précise sur toute la France par SINOE*, outil d'analyse sur les déchets ménagers, rattaché à l'ADEME ; http://www.sinoe.org/index [87].

Le dernier facteur lié à la valorisation est le Réseau de Transport Electrique (RTE*), avec l'ensemble des postes de transformation hautes et très hautes tensions électriques. La proximité d'un projet avec un de ces postes de transformation peut être un atout pour la valorisation de l'électricité : le coût de raccordement au réseau pourrait être réduit. Cette donnée a pu être obtenue en contactant directement le service SIG de l'entreprise RTE, filiale d'EDF.

Quatre indicateurs ont été retenus concernant les particularités du territoire. Le premier concerne les Zones en Excédent Structurel. Il s'agit des cantons « pour lesquels, compte tenu des animaux d'élevage présents aujourd'hui, les possibilités d'épandages pour une épuration par le sol et les cultures sont dépassées. Il faut résorber les excédents de déjections pour rendre efficace l'amélioration des pratiques agricoles. Dans ces zones, des programmes de résorption (qui visent à une organisation collective de l'élimination des excédents de déjections animales) sont élaborés » (ACTU-ENVIRONNEMENT, 2013 [69]). La liste des cantons en excédent structurel est disponible au sein des quatrièmes programmes d'actions départementaux pour la protection des eaux et contre la pollution par les nitrates d'origine agricole. Depuis le 30 juin 2013, date à laquelle ces programmes ont pris fin, un programme d'actions nationales a été mis en place, assorti de programmes d'actions régionales avec des actions renforcées pour chaque zone vulnérable. Dans cette étude, le choix a été fait de conserver, comme données SIG, les anciens cantons en excédent structurel, qui restent représentatifs des zones concernées par une pollution des sols en matières azotées. Au sein de ces cantons, la réglementation est relativement stricte concernant l'épandage du digestat, ce qui peut impacter la mise en place d'une unité productrice de biogaz.

Le deuxième indicateur conservé fait référence à l'occupation du sol avec la donnée européenne Corine Land Cover, dont la dernière version remonte à 2006. Cette base de données, pilotée par l'Agence Européenne de l'Environnement (AEE*) et réalisée en France par le service de l'observation et des statistiques du Commissariat Général au Développement Durable (CGDD*), se base sur des images satellitaires d'une précision de 20 à 25 mètres, et est en accès libre à partir du lien suivant : http://sd1878-2.sivit.org/ [68]. Elle est particulièrement intéressante concernant le développement de la méthanisation, car elle référence, à titre d'exemple, les grandes zones industrielles (propices au développement) ou encore les zones urbanisées de centre-ville (où une unité de méthanisation ne peut pas s'implanter).

Les milieux naturels protégés font bien évidemment partie des particularités territoriales, car ils représentent un frein, plus ou moins contraignant selon le type de protection mis en place, pour le développement d'une unité de méthanisation. Ces données sont également en libre accès sur le site de l'Inventaire National du Patrimoine Naturel (INPN*) : http://inpn.mnhn.fr/telechargement/cartes-et-information-geographique [67].

Les Zones de Revitalisation Rurale (ZRR) sont également un critère important pour le développement d'unités de méthanisation sur le territoire. En effet, « les entreprises peuvent être exonérées des cotisations au titre des assurances sociales, des allocations familiales, ainsi que du versement transport et des contributions et cotisations au FNAL, pour chaque salarié embauché » lorsqu'elle se trouve dans une ZRR (SEMAPHORE, 2013 [86]). La donnée est disponible sur le site

La concurrence, qui passe par un référencement de l'ensemble des unités de méthanisation sur le territoire, est un point essentiel dans la mise en place de l'outil cartographique de cette étude. En effet, une unité productrice de biogaz en fonctionnement capte une quantité d'intrants (issus des collectivités, des agriculteurs, de l'industrie agro-alimentaire) qui est par définition indisponible pour le développement d'un nouveau projet. La prospection doit donc se faire de préférence à une certaine distance de ces unités « concurrentes ». Le référencement de ces unités s'est basé sur plusieurs sources : Biomasse Normandie, AILE, ou encore l'ADEME grâce à sa plateforme SINOE. Des contacts directs avec des responsables de l'ADEME de chaque région ont également été établis afin de consolider la base de données. Pour certaines unités en développement ou en étude, des recherches dans la presse ont été effectuées (Ouest France, Le Télégramme... [80] [83] [85]).

3.3.2 Mise en forme des bases de données SIG et première cartographie

« Une information est dite géographique lorsqu'elle se rapporte à un ou plusieurs lieux de la surface terrestre. C'est une information localisée, repérée, ou « géocodée » » (BEGUIN, 2012 [2]). Or, certaines données récupérées ne sont pas géocodées, comme le gisement par exemple (agricole, IAA et hypermarchés). Cette partie va présenter la méthodologie mise en place pour obtenir des bases de données SIG exploitables pour toutes les données, et proposera une première cartographie de celles-ci, afin de visualiser la localisation, la répartition sur le territoire des différents critères retenus.

La densité du cheptel par commune a été obtenue à l'aide d'une jointure entre les données de l'AGRESTE et le maillage communal GeoFla de l'IGN. On constate que les densités les plus fortes sont situées en Bretagne vers Saint-Brieuc, au nord de Brest ainsi que dans les Pays de la Loire vers la ville de Cholet. Pour la Bretagne, ceci correspond majoritairement à l'élevage porcin ; les principaux bassins versants concernés par les algues vertes se trouvent par ailleurs à proximité. Pour la Basse-Normandie et les Pays de la Loire, c'est davantage l'élevage bovin qui prédomine.

Les communes à proximité de Caen, Anger, Nantes ainsi que toute la partie Est du territoire étudié présentent, pour leur part, des densités de cheptel assez faibles.

Carte 6 - Établissements de l'industrie agro-alimentaire et hypermarchés de plus de 50 salariés

Les données issues de la base de données SIRENE ont dû être géolocalisées à l'aide d'un processus de géocodage. Une adresse précise est disponible, dans la table mise à disposition par l'INSEE, pour chaque établissement. À l'aide de l'outil en ligne « Batchgeocodeur » (utilisant l'API Google Map), des coordonnées XY sont obtenues pour chaque établissement. Ces coordonnées se réfèrent au système WGS84 - EPSG 4326, elles doivent donc ensuite être converties afin d'être exploitées dans le SIG développé, qui utilise la projection Lambert 93.

Concernant la localisation de l'ensemble des entités géographiques des deux secteurs, on constate qu'ils sont majoritairement situés le long des principaux axes routiers. On remarquera également que les hypermarchés se concentrent essentiellement à proximité des villes (afin d'être en contact avec le consommateur), tandis que les établissements de l'industrie agro-alimentaire sont plus dispersés, loin des principaux pôles urbains (afin d'être proches des producteurs de matières premières à transformer).

De façon globale, on observe que le gisement est légèrement plus important en Bretagne que dans ses deux régions voisines : ses caractéristiques relatives à l'élevage et l'industrie agro-alimentaire en font une région exemplaire pour le développement de la méthanisation.

Carte 7 - Réseaux de chaleur publics, équivalent logements desservis et principale énergie utilisée

Afin d'être géolocalisés, les réseaux de chaleur ont fait l'objet d'une jointure entre leur commune de référence et le maillage communal GeoFla de l'IGN, leurs adresses précises n'étant pas renseignées par l'association Via Seva.

Les réseaux de chaleur publics sont inégalement répartis sur le territoire étudié, et sont majoritairement situés dans les grandes agglomérations. Peu développés en Bretagne, à l'exception de la ville de Rennes qui en compte quatre à elle seule, ils sont plus répandus dans les Pays de la Loire ou en Basse-Normandie. L'énergie principalement utilisée provient des incinérateurs de déchets (UIOM) et du gaz (NAT et GPL), même si la biomasse est plus répandue en Basse-Normandie (elle fait souvent référence à des chaudières bois).

Pour intégrer au SIG le réseau de transport de Gaz naturel GrT, l'ensemble des polylignes a été digitalisé manuellement. La carte de référence ayant permis cette première étape a été obtenue à l'aide de captures d'écrans réalisées à partir de l'outil en ligne Réso'Vert sur le site de GrT Gaz. Celles-ci ont ensuite été réassemblées puis géoréférencées à l'aide du logiciel SIG.

On constate que le réseau est légèrement moins dense en Bretagne qu'en Basse-Normandie et dans les Pays de la Loire. La capacité d'injection renseignée sur la carte n'influence pas le développement de la méthanisation, la plus faible étant largement suffisante pour une unité.

Carte 9 - Plateformes de compostage, capacité des stations et type de gestion

Les plateformes de compostage, permettant de transformer le digestat d'une unité de méthanisation en engrais agricole, sont référencées par la plateforme SINOE, gérée par l'ADEME.

Au sein de cette base de données, les coordonnées précises de chaque plateforme sont référencées (téléphone, fax, adresse...), ce qui a permis un géocodage précis de chaque unité dans le SIG. On observe que les plateformes de compostage les plus répandues sont celles gérées par des entreprises et artisans. Ce sont également celles qui présentent les capacités de traitement les plus conséquentes. On notera cependant que certains types de gestionnaire peuvent être regroupés, à l'image des gestionnaires type « publics » : ainsi seraient regroupés dans la même catégorie syndicats mixtes, structures intercommunales, SIVU, SIVOM... Les trois seules plateformes de compostage agricole sont situées en Basse-Normandie.

Les postes de transformation RTE, quatrième type de valorisation retenu, ont été transmis directement sous forme de fichiers cartographiques (shape) basés sur la projection Lambert 93. Ils n'ont eu donc eu besoin d'aucune transformation pour être intégrés au SIG.

Les postes sont globalement répartis équitablement sur le territoire, mais on remarque cependant que le réseau breton présente des tensions maximales d'exploitation plus faibles que dans les Pays de la Loire ou la Basse-Normandie, même si cela n'affecte pas les usines productrices de biogaz. La grande majorité des postes est également localisée le long des grands axes routiers.

Les zones en excédent structurel sont cartographiées à l'aide du maillage cantonal, issu de la BD GeoFla de l'IGN. Celles-ci se situent majoritairement en Bretagne : 90 cantons sont concernés (Côtes d'Armor : 35 cantons, Finistère : 30 cantons, Ille-et-Vilaine : 13 cantons, Morbihan : 12 cantons). En Basse-Normandie, seuls 4 cantons (Manche) étaient référencés et un seul dans les Pays de la Loire (Vendée).

Les zones de revitalisation rurale sont cartographiées à l'échelle de la commune. Celles-ci sont répertoriées par la DATAR* et ont fait l'objet d'une jointure avec la BD GéoFla de l'IGN.

On observe qu'elles sont en grande partie situées dans le sud-est de la Basse-Normandie, autour d'Argentan, et dans le nord des Pays de la Loire, à l'est de Laval. Quelques communes sont également concernées en Bretagne, au sud de Guingamp.

La base de données Corine Land Cover est accessible directement en format shape et projeté en Lambert 93, la donnée n'a donc nécessité aucun traitement pour être intégrée au SIG.

Cette description de l'occupation du sol est relativement précise (entités de 25 hectares minimum), ce qui a permis de faire, au sein de cette carte de présentation, des regroupements de données. Ainsi, la troisième et dernière subdivision de la base de données a été supprimée afin d'harmoniser la légende à l'échelle et au format de la carte.

On retrouve sur le territoire une majorité d'espaces agricoles, globalement favorables au développement d'unités de méthanisation, avec quelques milieux forestiers et semi-naturels. Les zones artificialisées se retrouvent, pour leur part, dans les principales villes.

Les milieux naturels protégés sont vastes et très différents sur le territoire français. Les réglementations divergent selon les types de protection, et le développement de nouvelles unités de méthanisation en est donc impacté.

Ces différentes protections des milieux naturels, dont les données cartographiques sont disponibles directement en format shape projeté en Lambert 93, se recoupent, et se superposent sur le territoire.

Il a donc été préféré ici de regrouper l'ensemble de ces zones protégées afin de simplement localiser globalement les espaces concernés. Par la suite, les différentes protections seront discernées selon leurs réglementations liées à l'urbanisme.

Sources : ADEME, AILE, Biomasse Normandie, Presse, BD GEOFLA IGN - Réalisation : Armorgreen, 2013

Carte 15 - Unités de méthanisation : types de valorisation, puissances et états d'avancement des projets

La base de données des différentes unités de méthanisation en projet, en construction ou en études, a été construite à partir de plusieurs sources (ADEME, AILE, Biomasse-Normandie...), comme expliqué précédemment.

Le recoupement entre ces différents acteurs du biogaz a permis d'élaborer une cartographie la plus précise possible. La plateforme SINOE, comme pour les plateformes de biogaz, fournit régulièrement une adresse précise pour chaque unité de méthanisation. Ces unités ont donc été géolocalisées à l'aide d'un processus de géocodage.

Ensuite, un référencement plus précis des unités de méthanisation en construction existe pour la Bretagne et les Pays de la Loire, à travers le travail de l'association AILE. Les unités listées par celles-ci et n'étant pas présentes dans la base de données de SINOE ont donc été ajoutées au SIG.

Concernant la Basse-Normandie, la base de données a également été enrichie grâce à la collaboration de Biomasse-Normandie. Cependant, les différents acteurs cités jusqu'ici ne sont pas en mesure de transmettre la liste des unités en cours d'étude. Seuls l'ADEME Bretagne et l'ADEME Basse Normandie ont accepté de fournir ces renseignements.

Enfin, une recherche approfondie dans la presse locale (Le Télégramme, Ouest-France...) a permis de finaliser ce référencement. En effet, dès lors qu'une unité de méthanisation est en étude ou en construction, des articles de presse paraissent logiquement, l'inconvénient étant que les renseignements techniques liés à l'installation sont parfois inexistants ou incomplets. À noter que

lorsque l'adresse précise de l'unité n'était pas disponible, cette dernière a été placée au centre du polygone relatif à sa commune (centroïde).

On observe que la grande majorité des unités sont situées en Bretagne. Les unités sont moitié moins nombreuses dans les Pays de la Loire et la Basse-Normandie.

3.3.3 Pondération de l'influence des espaces les uns par rapport aux autres et aires d'influence

Chacun des douze caractères retenus dans cette étude exerce donc une influence sur le territoire concernant le développement de la méthanisation. Pour ce qui est des indicateurs de type « zonal », à l'image des espaces naturels protégés ou des ZES, leur zone d'influence est par définition déjà établie. À l'inverse, pour ceux représentés de façon ponctuelle (plateforme de compostages, réseaux de chaleur...), ou linéaire (GrT), des zones d'influences ont été déterminées à l'aide de zones tampons (buffers) plus ou moins conséquentes. À noter également que les discrétisations des données ne sont pas similaires à celles qui furent présentées dans la partie précédente (3.3.4) : des choix adaptés aux thématiques de la méthanisation et de la prospection ont été réalisés.

Pour chaque critère, un tableau récapitulatif sera présenté, illustrant les différents choix de discrétisation, les attributs utilisés, les aires d'influences et les pondérations attribuées. Des cartes présenteront ensuite la répartition des zones d'influence de chaque critère, avec une légende harmonisée pour l'ensemble de l'étude, afin que des comparaisons puissent être effectuées entre les différents indicateurs.

Enfin, les coefficients de pondération restent malgré tout arbitraires, ils ne sont en rien exhaustifs, ils pourront être, à la suite de cette étude, modifiés, améliorés selon les besoins.

Unités de méthanisation en fonctionnement	Agricole	0 < T < 10 000	D < 5km - 1
			5 < D < 10km - 3
		0 < P < 250	D > 10km - 5
	Intermédiaire	10 000 < T < 20 000	D < 10km - 1
			10km < D < 15km - 3
		250 < P < 500	D > 15km - 5
	Collective	T > 20 000	D < 20km - 1
			20km < D < 25 km - 2
			25km < D < 30km - 4
		P > 500	D > 30km - 5
Avec T = tonnes d'intrants, P = puissance et D = distance

Étant donné que seules les unités en fonctionnement exercent une réelle influence sur le territoire (captage de matières méthanogènes), les unités en cours de développement ou en cours d'étude ont été retirées du modèle, et n'ont donc pas de pondération.

Concernant les unités en fonctionnement, le tonnage d'intrant (T) est l'attribut quantitatif qui va permettre une première discrétisation de la variable en 3 catégories : les unités agricoles, intermédiaires ou collectives. Quand celui-ci est absent, on se base sur la puissance (P) de l'unité pour discrétiser les entités restantes.

On se retrouve donc avec une donnée ponctuelle catégorisée selon un attribut de type qualitatif ordinal (le type d'unité de méthanisation). Une catégorisation de ce type permet « de ranger dans une gradation logique, selon une hiérarchie naturelle, les individus de la population étudiée pour le caractère retenu. D'une façon générale, la forme qualitative ordinale fait référence à des caractères non mesurables, mais dont on sait que les modalités renferment une notion d'ordre, ou bien à des variables quantitatives ayant fait l'objet d'une classification » (Marie-Hélène de Sède-Marceau, 2010 [57]).

Aux unités agricoles et intermédiaires sont attribuées 3 zones d'influence plus ou moins étendues (de 5 à 15 km), et aux unités dites collectives, exerçant une influence plus étendue, sont attribuées quatre zones (de 20 à >30 km).

Dix catégories émergent donc au final pour les unités de méthanisation en fonctionnement.

Chacune de ces catégories va ensuite faire l'objet d'une dernière classification avec des coefficients de pondération selon leur influence sur le territoire.

Ces coefficients, au sein d'une même catégorie, diminuent selon l'éloignement de l'entité géographique concernée. Ainsi, la zone de coefficient 5 signifie que, théoriquement, la concurrence n'a aucun impact sur ce territoire : le développement d'un projet de méthanisation est donc largement envisageable d'après cet indicateur.

IAA	E < 100	D < 5km	- 3
		5km < D < 10km	- 3
		D > 10km	- 2
	100 < E < 500	D < 5km	- 4
		5km < D < 10km	- 3
		D > 10km	- 2
	500 < E < 900	D < 5km	- 4
		5km < D < 10km	- 4
		D > 10km	- 2
	E > 900	D < 5km	- 5
		5km < D < 10km	- 4
		10km < D < 20km	- 3
		D > 20km	- 3
Avec E = effectif salarié et D = distance

Tout comme pour les unités de méthanisation, les IAA ont dans un premier temps fait l'objet d'une première discrétisation en quatre catégories selon leurs effectifs (E).

On part ainsi du principe que l'effectif d'une unité de production est proportionnel à la quantité de déchets produits.

Chaque catégorie s'est ensuite vue attribuer trois zones d'influence, d'importance décroissante avec l'éloignement de l'entité ponctuelle concernée.

On obtient donc 13 types d'espaces d'influence pour les IAA, auxquels des pondérations sont attribuées. À titre d'exemple, si l'on prend deux unités de production différentes, pour une zone tampon similaire, celle ayant un effectif salarié supérieur aura donc une pondération plus élevée, car elle est susceptible de produire davantage de déchets.

Contrairement aux deux caractères précédents, les hypermarchés n'ont pas fait l'objet d'une première discrétisation : une zone d'influence leur a simplement été attribuée.

Ce choix a été fait, car même si les hypermarchés peuvent représenter des quantités importantes de déchets méthanisables, ils sont bien souvent emballés, empaquetés et doivent donc subir un tri mécano-biologique, ce qui représente un coût supplémentaire.

Les hypermarchés n'impactent donc pas encore le territoire de façon considérable pour la méthanisation, les déchets issus des IAA et des exploitations agricoles sont pour le moment largement privilégiés.

Comme les hypermarchés, les postes de transformation RTE ont simplement fait l'objet d'une zone tampon de trois kilomètres.

Ce choix a été fait, car au-delà de cette distance, les coûts de raccordement ne sont tout simplement pas rentables à l'heure actuelle.

Les réseaux de chaleur publics, à l'image des postes RTE, se sont simplement vu attribuer une zone tampon de cinq kilomètres, avec deux coefficients de pondération différents car au-delà de cette distance, le coût de raccordement est jugé trop élevé.

Plateformes de compostage	Agricole	D < 20 km ? 5
		D > 20km ? 2
	Publique	D < 20 km ? 3
		D > 20km ? 2
	Entreprises, artisans, associations, services	D < 20 km ? 4
		D > 20km ? 2
Avec D = distance

Les plateformes de compostage, permettant une valorisation du digestat après méthanisation, ont dans un premier temps été catégorisées selon leur type de gestion.

Cela se justifie grâce à l'expérience d'Armorgreen et de ses chargés d'affaires qui ont constaté qu'il était globalement plus difficile de négocier avec les plateformes de compostage publiques, ces dernières étant souvent surchargées et saturées du fait de leur capacité de traitement généralement plus réduite.

Les plateformes de compostage agricoles, pour leur part, acceptent plus facilement le digestat issu des unités de méthanisation que les autres types de plateforme.

À partir de cette discrétisation d'ordre qualitatif, des zones tampons de vingt kilomètres ont été établies autour de chaque entité. Au-delà de cette distance, on considère que les coûts de transport deviennent trop élevés.

Tableau 10 - Pondérations et discrétisation - Réseau de transport de gaz naturel GrT

Le réseau de transport de gaz GrT s'est vu attribuer trois zones tampons, chacune avec une pondération décroissante avec l'éloignement du réseau.

On considère qu'au-delà de cinq kilomètres, les coûts de raccordement pour procéder à une injection de biogaz deviennent trop élevés.

Cheptel/ha par commune	C < 1,29 ?	2
	1,29 = C < 2,13	?	3
	2,13 = C < 3,40	?	4
	C = 3,40 ?	5
Avec C = Densité du cheptel par commune

Tableau 11 - Pondérations et discrétisation - Densité de cheptel par commune

La densité de cheptel par commune (C) est la seule donnée géographique zonale quantitative de l'étude, sa discrétisation s'organise donc de façon particulière.

Celle-ci s'est basée dans un premier temps sur l'algorithme de Jenks avec six classes, permettant de maximiser la variance interclasses et donc de différencier le plus possible les classes entre elles. En effet, cet algorithme « teste successivement, pour un nombre de classes données, l'effet des limites de classe sur la variance interclasse et permet de choisir les valeurs qui la maximise » (BEGUIN, 2012 [2]).

Dans un second temps, les deux classes présentant les valeurs les plus élevées ont été regroupées, tout comme les deux classes regroupant les valeurs les plus faibles.

Ceci a été effectué afin de renforcer les extrêmes de la distribution statistique. D'une part, avec l'algorithme de Jenks, la dernière classe présentait un effectif trop faible, elle a donc été fusionnée avec la précédente (avec une large amplitude, mais peu d'effectif). D'autre part, différencier précisément les classes présentant des densités de cheptel faibles ne serait pas utile dans le cadre l'outil mis en place, c'est pourquoi les deux premières classes ont également été fusionnées.

Graphique 6 - Distribution statistique de la densité de cheptel par commune (algorithme de Jenks)

Les ZES, de par leur impact fort sur le développement de la méthanisation à travers les contraintes liées aux modalités d'épandage du digestat, ont, selon leur présence sur le territoire ou non, des coefficients de pondération très différents.

Tableau 13 - Pondérations et discrétisation - Zones de revitalisation rurale

Les Zones de Revitalisation Rurale, à l'image des Zones en Excédent Structurel, se sont simplement vu attribuer une pondération en fonction de leur présence ou non sur le territoire.

La différence entre les deux pondérations est cependant moins conséquente, ce critère étant moins décisif dans le développement d'une unité de méthanisation.

Milieux naturels	Parcs Nationaux (PN*)	- 0 EXCLUSION
	Arrêté de Protection de Biotope (APB*)
	Réserve Naturelle (RN*)
	Réserve Biologique Domaniale (RBD*)
	Terrain du conservatoire du littoral	- 1
	Terrain du conservatoire des espaces naturels
	Réserve Naturelle de Chasse et de Faune Sauvage (RNCFS*)
	ZNIEFF de type 1
	Zone de Protection Spéciale (ZPS*)
	Zone Importante pour la Conservation des Oiseaux (ZICO*)
	RAMSAR	- 2
	Directive Habitat (SIC* ou PSIC*)	- 2
	Parc Naturel Régional (PNR*)	- 3
	ZNIEFF de type 2	- 4
	Ex-situ	- 5

Les pondérations relatives aux protections des milieux naturels ont été attribuées selon les différentes réglementations relatives à l'urbanisme : plus il est jugé difficile d'implanter une unité, plus le coefficient de pondération est faible, voire nul. Un coefficient nul est synonyme d'exclusion : ces surfaces ne seront plus prises en compte au sein du modèle.

Occupation du sol	Surface en eau	- 0 EXCLUSION
	Zone urbanisée
	Espaces verts artificialisés
	Zone industrielle ou commerciale	- 5
	Mine, décharge et chantier	- 3
	Milieu à végétation arbustive et/ou herbacée	- 1
	Zone humide
	Forêt	- 2
	Espaces ouverts, sans ou avec peu de végétation
	Zone agricole	- 4

L'occupation du sol est le second critère qui présente des pondérations nulles, qui équivalent à une exclusion du modèle : il s'agit des surfaces en eau, des zones urbanisées et des espaces verts artificialisés.

À l'image de certains milieux naturels protégés, l'occupation du sol de ces espaces ne permet en aucun cas le développement d'unités de méthanisation. À l'inverse, les zones industrielles ou commerciales et les zones agricoles représentent des espaces très propices à l'implantation d'usines productrices de biogaz, leurs pondérations sont donc élevées.

3.3.4 Traitements et fusion des couches géographiques

Chaque critère est donc géolocalisé, discrétisé et présente une certaine aire d'influence sur le territoire étudié. Les pondérations ont également été attribuées, ce qui a permis de cartographier leur influence sur les trois régions étudiées.

Le but est maintenant de superposer l'ensemble de ces couches géographiques, afin d'additionner leurs différentes pondérations, comme le résume la figure 11 :

Ainsi, une carte finale peut être obtenue, avec, pour chaque nouveau polygone créé, un champ dans la table attributaire renseignant la somme des pondérations le concernant. On peut ainsi cartographier un potentiel de développement pour la filière de la méthanisation sur le territoire, selon les différents critères retenus initialement.
	Illustration 3 - Table attributaire de la couche avec le champ renseignant les pondérations de chaque polygone

Carte 28 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation

Cette carte finale illustre donc le potentiel de développement, sur les trois régions étudiées, pour la méthanisation.

On retrouve un potentiel élevé autour des grandes agglomérations, notamment à cause de la présence massive de l'industrie agro-alimentaire et des hypermarchés. Les zones industrielles issues de l'occupation du sol renforcent également cette tendance.

On constate également que les principaux axes routiers concentrent les zones ayant un indice élevé. La localisation des établissements de l'industrie agro-alimentaire explique en partie cela, avec le linéaire du transport de gaz naturel GrT et les postes de transformation RTE.

Cette carte fait office de premier résultat, elle permet, pour la société Armorgreen, de situer grossièrement où concentrer les démarches de prospection à l'échelle de ces trois régions. Elle permet aussi, en ajoutant à la carte les projets d'unités de méthanisation en cours de développement (carte ci-dessous), de confirmer la pertinence des critères, des pondérations et des aires d'influence retenus. En effet, on constate que, même si certaines entités dérogent exceptionnellement à la règle, la plupart se situent dans des zones où l'indice est élevé.

Carte 289 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation avec les projets en cours d'étude

Il faut souligner que la production de carte de prospection sur le territoire peut s'adapter en fonction des besoins exprimés par l'entreprise : si l'on désire faire de la prospection pour de la méthanisation strictement agricole, il est bien entendu possible de retirer un critère, comme le gisement issu de l'industrie agro-alimentaire et des hypermarchés.

Un changement d'échelle, pour maximiser l'utilité de cet outil cartographique, est cependant indispensable si l'on veut pouvoir répondre aux besoins exprimés par la société Armorgreen.

3.4.3 Variation de l'échelle d'étude

L'échelle départementale semble être l'échelle la plus adaptée par rapport aux données cartographiées. En effet, on sait que de nombreuses entités ponctuelles, par manque d'information, sont localisées au centre de leur commune et non pas à leur emplacement réel. À l'échelle départementale, cela a peu d'impact, car la lecture de l'information géographique reste globale. En outre, l'échelle permet d'afficher une grande partie des critères qui ont permis la mise en place du modèle (ex : communes à forte densité de cheptel, plateforme de compostage, poste RTE...).

Carte 3029 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Département de la Sarthe

Carte 31 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Département de l'Orne

Une réelle prospection peut être organisée sur le territoire en se basant sur cette seconde catégorie de cartes.

Cependant, pour permettre une aide à la décision pour la prospection entre deux sites d'étude, un changement d'échelle doit à nouveau être effectué. À titre d'exemple, suite aux besoins de l'entreprise Armorgreen, sur les deux cartes précédentes, ce changement a été opéré sur les communes ayant un contour rouge, soit celles représentant, à priori, un intérêt particulier pour le développement de nouvelles unités de méthanisation.

L'échelle communale est celle qui va définitivement pouvoir orienter un choix de priorité pour l'entreprise, s'il a lieu d'être, entre deux communes. Ces cartes doivent cependant être étudiées en gardant à l'esprit que certaines entités, comme énoncé précédemment, ne sont pas localisées à leur emplacement exact, mais au centre de leur commune de référence.

Les trois cartes suivantes illustrent bien l'aide à la décision que peut apporter cet outil : les trois communautés de communes présentent des caractéristiques particulièrement différentes. La communauté de communes du Coglais semble être la plus propice au développement de nouvelles unités de méthanisation, notamment à travers une forte présence de gisements, tant agricoles qu'industriels, et peu de concurrence sur le territoire. De plus, les possibilités de valorisation sont nombreuses, avec la présence du linéaire GrT, de postes RTE et de plateformes de compostage.

À l'inverse, la communauté de communes de Sillé présente un gisement faible, une concurrence plus élevée, et surtout de nombreux espaces naturels protégés comme le parc naturel régional Normandie Maine et plusieurs ZNIEFF de type 2, ces derniers étant représentés par un indice global de développement particulièrement faible.

Enfin, la communauté de communes de Pipriac présente une situation intermédiaire, avec une nécessité de prospecter pour Armorgreen, mais moins évidente que pour celle du Coglais.

Carte 302 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation -
Communauté de communes du Coglais

Carte 33 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation
Communauté de communes du Pays de Sillé

Carte 314 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Pipriac Communauté

Une dernière échelle peut être présentée, mais elle ne se base pas sur l'outil développé dans cette étude. En effet, une fois que la nécessité de prospecter a été identifiée sur l'une des communes, il est intéressant de chercher à échelle locale, les potentiels gisements méthanogènes disponibles sur la commune concernée. Ainsi, les cantines (écoles, maisons de retraite, entreprises), les supermarchés, certains agriculteurs, les stations d'épurations peuvent être préalablement recherchés, pour ensuite faire l'objet d'une cartographie précise, comme ci-dessous pour Pipriac.

Carte 35 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Commune de Pipriac

3.5 Limites, perspectives dans l'avenir et critiques de l'outil

Cet outil a vocation à être étendu sur l'ensemble du territoire ouest-français pour la société Armorgreen. Il permettra ainsi de localiser directement les zones les plus propices au développement de la méthanisation au sein de départements encore peu concernés.

La méthodologie de cet outil peut également être reconduite dans le domaine de l'éolien, du solaire ou encore des chaudières bois, dès lors que les données cartographiques déterminantes auront été identifiées et qu'elles sont disponibles.

À titre d'exemple, pour l'éolien offshore, un outil public similaire croisant de nombreuses bases de données a vu le jour : Géolittoral. Celui-ci souhaite « participer à la fédération des mécanismes de visualisation des données géographiques précises concernant le littoral et s'interfacer avec les initiatives de géoportails locaux et avec le géoportail national » [77]. Il s'inscrit également dans la récente dynamique nationale et européenne de développement des énergies marines renouvelables.

Certaines critiques peuvent être émises concernant l'outil mis en place, notamment concernant les pondérations ou le choix des données. Les pondérations ont été attribuées en concertation avec les salariés de l'entreprise, à partir de leurs connaissances et de leurs expériences. Or, Armorgreen est avant tout une entreprise spécialisée dans le photovoltaïque en pleine reconversion, diversification vers le biogaz ; les pondérations peuvent donc certainement être précisées, améliorées.

Pour l'industrie agro-alimentaire, il aurait été possible d'adapter les pondérations en prenant en compte davantage de critères. Le nombre de salariés est une variable correcte, mais elle aurait pu être associée avec le type d'activité de l'établissement en question, ainsi qu'avec des informations relatives au potentiel méthanogène des déchets produits. En effet, certaines enquêtes de l'INSEE permettent de comparer la quantité de déchets organiques (poissons, viandes, végétales...) produite selon la taille de l'établissement (nombre de salariés). Des caractéristiques régionales sont également renseignées, ce qui pourrait permettre d'effectuer une précision supplémentaire en fonction de la région étudiée.

Les pondérations attribuées sont les mêmes sur la totalité du territoire étudiée, soit pour les trois régions. Le modèle retenu ne prend donc pas en compte les spécificités régionales du territoire, on considère ainsi implicitement que celui-ci est homogène. Si l'on se place à l'échelle de la France, on a vu, de par les caractéristiques relatives au gisement et à la concurrence notamment, que ces trois régions peuvent être considérées comme étant similaires. Par contre, à l'échelle de ces trois régions, on a également constaté que des spécificités existaient (ZES en Bretagne, ZRR en Basse-Normandie...). La question se pose alors du territoire à prendre en compte pour mettre en place ce type d'outil : ici le choix a été retenu de conserver les trois régions, mais la question reste entière, l'échelle régionale avec une prise en compte des spécificités peut être envisagée.

Ensuite, concernant l'occupation du sol de Corine Land Cover de 2006, il faut retenir que les polygones obtenus sont issus d'une détection automatique réalisée à partir d'orthophotos : l'exactitude des données est donc relative. Par exemple, les « zones industrielles » mises en valeur par des pondérations élevées (5), font référence à une texture, un grain, des couleurs particulières sur l'orthophoto, elles ne représentent pas les limites réelles d'une zone d'activité ou d'une zone industrielle. Rien ne peut donc affirmer que la réglementation des zones industrielles (favorable au développement d'unités de méthanisation) s'applique donc effectivement sur les zones référencées au sein de l'outil mis en place. Les zones industrielles sont référencées de façon précise par l'IGN avec la BD TOPO de chaque département, cependant le prix de cette donnée étant assez onéreuse pour les organismes privés, elle a donc été mise de côté. On notera également que certains

départements mettent à disposition leurs propres bases de données, à l'image du département de Loire Atlantique qui, après avoir été contacté, a accepté de transmettre la localisation des zones d'activités. Ceci renforce la tendance qui voudrait que l'on adapte l'outil à certaines entités géographiques plus petites, comme la région ou le département.

À noter également, pour la partie valorisation, qu'il aurait été important d'intégrer les postes de transformation basse et moyenne tension, géré par ErDF. Cependant, après avoir contacté le service SIG de la société, il a été notifié que ces données sont strictement confidentielles, et ne sont diffusées que sous certaines conditions avec les collectivités territoriales (chartes, contrats...), et ce, moyennant un paiement de la donnée. L'idée a donc été abandonnée

Enfin, s'agissant de la donnée des espaces naturels, on notera que les pondérations de ceux-ci ne s'additionnement pas lorsque, sur un même territoire, la présence de plusieurs types de protection est avéré. Seule la protection avec la plus faible pondération prédomine. Or, les réglementations divergent, et il est certainement plus difficile d'adapter un projet lorsque qu'une ZNIEFF de type 2 est présente ainsi qu'un parc naturel régional par exemple. La nécessité de prendre en compte cette superposition des différents types de protection des espaces naturels est donc à prendre en compte pour améliorer l'outil proposé.

CONCLUSION

La méthanisation est actuellement, avec les initiatives prises par l'Allemagne depuis le début des années 2000 et plus récemment celles engagées par la France, une source d'énergie renouvelable en pleine expansion, comme a pu l'être le photovoltaïque avant le moratoire de décembre 2010. Les subventions de l'ADEME pour développer de nouveaux projets sont de plus en plus nombreuses, et le plan EMAA présenté par l'État en mars 2013 inscrit cette filière sur des perspectives de long terme (MEDDE, 2013, [48]).

Le modèle français se distingue légèrement de ses voisins européens, tirant profit des expériences allemande, suédoise et danoise. Les unités de faible puissance ne sont pas privilégiées, au profit de celles supérieures à environ 200 Kwe. Cependant, les usines à très forte puissance (supérieures à environ 1000 Kwe) restent assez minoritaires pour autant. La France met en avant un modèle intermédiaire, misant avant tout sur une valorisation des déchets issus de l'agriculture et de l'industrie agro-alimentaire. Les cultures énergétiques subventionnées Outre-Rhin ne sont donc pas autorisées, seules les cultures dérobées peuvent permettre une optimisation de la production d'énergie d'une unité. La valorisation de la chaleur est une condition indispensable à l'obtention d'aides de l'État, et fait donc partie des caractéristiques de ce modèle « à la française » émergent, tout comme la possibilité de valoriser le biogaz en l'injectant sur le réseau de transport de gaz naturel GrT depuis 2011 (GrDF, 2011, [41].

La filière du biogaz a donc de l'avenir : l'ATEE estimait déjà en 2011, selon les objectifs fixés par l'Etat pour 2020 (23% d'énergie renouvelable), que la filière, avec l'électricité et la chaleur, pouvait créer 10 900 emplois par an liés au développement et 4 800 emplois permanents (ATEE, 2011, [22]). Dans son scénario de transition énergétique de 2013 basé sur une baisse des émissions de gaz à effet de serre et une sortie du nucléaire, Greenpeace met également au centre de son projet la filière du biogaz (Greenpeace, 2013, [43]).

Tout cela valide la stratégie actuelle de la société Armorgreen de diversifier ses activités en proposant des solutions « clés en main » pour le développement d'unités de méthanisation. Cependant, celle-ci doit pouvoir s'appuyer sur une logique de prospection sur le territoire. En effet, à l'échelle d'une région, les zones les plus propices au développement d'unités doivent pouvoir être identifiées. Les détails relatifs aux gisements, à la concurrence, aux contraintes du territoire doivent donc être connus et facilement localisables. À une échelle plus fine, les différents services de la société doivent pouvoir orienter un choix de prospection entre deux communes, afin d'optimiser le temps et la productivité de chacun des salariés.

Cette étude avait donc pour ambition de créer un outil cartographique d'aide à la décision pour l'entreprise, afin d'élaborer une réelle stratégie de prospection sur le territoire. La Bretagne, la Basse-Normandie et les Pays de la Loire sont les régions qui furent retenues pour mettre au point celui-ci, développé à l'aide du logiciel ArcGIS 10. Il répond globalement aux attentes de la société, avec une variation des échelles d'étude qui reste possible, et une production rapide de cartes qui illustrent aisément les caractéristiques du territoire étudié pour le développement de la filière (gisements, concurrence, valorisation, contraintes territoriales).

Enfin, cet outil peut néanmoins être amené à évoluer, afin de le perfectionner. Des pistes ont été citées, notamment concernant l'attribution des coefficients de pondération qui peuvent certainement être affinés. L'espace de référence sur lequel se base le modèle (région, département) pourrait également être modifié, afin de prendre en compte les particularités locales du territoire.

DATAR : Délégation Interministérielle à l'Aménagement du Territoire et à l'Attractivité Régionale

SIRENE : Système Informatique pour le Répertoire des ENtreprises et des Établissements

BIBLIOGRAPHIE

Carte 2 - Production d'énergie primaire de biogaz dans les pays de lUE à la fin 2011 (Eurobserv'ER, 2012

[56]) 25
Carte 3 - Nombre d'installations de biométhane en fonctionnement au 1er janvier 2012 (IEA Biogas 2012 ;

ENEA Consulting 2012 [37]) 28
Carte 4 - Potentiel d'évolution de la production de biogaz brut à l'horizon 2020 (Plans d'action nationaux en

Carte 6 - Établissements de l'industrie agro-alimentaire et hypermarchés de plus de 50 salariés 43

Carte 7 - Réseaux de chaleur publics, équivalent logements desservis et principale énergie utilisée 44

Carte 9 - Plateformes de compostage, capacité des stations et type de gestion 46

Carte 15 - Unités de méthanisation : types de valorisation, puissances et états d'avancement des projets 52

Carte 28 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation 72

Carte 29 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation avec les projets en cours

d'étude 73
Carte 30 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Département de la Sarthe

74
Carte 31 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Département de l'Orne

Carte 32 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - 76

Carte 33 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation 77

Carte 34 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Pipriac Communauté 77 Carte 35 - Cartographie du potentiel de développement de la filière méthanisation - Commune de Pipriac 78

Graphique 1 - Potentiel méthanogène de différents substrats et co-substrats (AILE, ADEME, Solagro, [5]) . 8

Graphique 2 - Définition d'un gros producteur de biodéchets (DGPR, 2012, [33]) 11
Graphique 3 - Nombre d'installations de production de biogaz et capacité énergétique installée correspondante

en Allemagne (DBFZ* 2012, [32]) 26
Graphique 4 - Évolution de la puissance électrique cumulée des installations de méthanisation agricole en

France (Source : ADEME, 2011 [5]) 29
Graphique 5 - Comparaison de la production électrique biogaz avec les objectifs 2020 en GWh (ObservER

Graphique 6 - Distribution statistique de la densité de cheptel par commune (algorithme de Jenks) 64

Figure 3 - Schéma de fonctionnement d'une unité de déshydratation sur une installation de méthanisation (IFIP,

Figure 4 - Les différents types de valorisation du biogaz (Grt Gaz, 2012, [79]) 14

Figure 6 - Injection du biométhane sur le réseau GrDF, responsabilité des parties prenantes (ENEA Consulting,

Figure 7- Calendrier pour un projet soumis à déclaration ICPE (ADEME, 2011 [5]) 19

Figure 9 - Structure d'un système d'information géographique (LAURINI, 1993 [5]) 37

Illustration 3 - Table attributaire de la couche avec le champ renseignant les pondérations de chaque polygone

Tableau 2 - Détails des rubriques 2781 - 1 et 2 des ICPE (MOLETTA, 2008 [6]) 19

Tableau 3 - La réglementation liée à la combustion du biogaz (APESA, 2012 [20]) 21

Tableau 10 - Pondérations et discrétisation - Réseau de transport de gaz naturel GrT 63

Tableau 11 - Pondérations et discrétisation - Densité de cheptel par commune 64

Tableau 12 - Pondérations et discrétisation - Zones en excédent structurel 66

Tableau 13 - Pondérations et discrétisation - Zones de revitalisation rurale 67

ANNEXES

Doc 1. Production d'énergie primaire de Doc 2. Production brute d'électricité à partir

biogaz de l'Union Européenne en 2010 et de biogaz de l'Union Européenne en 2010 et

Calcul du tarif d'achat
1. Tarif de base
Puissances	Tarifs(c€/kWh)
=150 kW	13,37
de 151 à 300 kW	12,67
de 301 à 500 kW	12,18
de 501 à 1000 kW	11,68
de 1001 à 2000 kW	11,19
2. Prime à l'efficacité énergétique
Efficacité énergétique V	Montant de la prime (c€/kWh)
V = 35%	0
V = 70%	4
De 35 à 70%	Interpolation linéaire
3. Prime au traitement des effluents d'élevage
Puissances	Tarif maximal (c€/kWh)
=150 kW	2,6
= 1000 kW	0
de 150 à 1000 kW	Interpolation linéaire
Part d'effluents dans la ration	Prime effluents d'élevage (conditionnée à la puissance)
=20 %	0
=60 %	Maximale
de 20 à 60 %	Interpolation linéaire

- Eth est l'énergie thermique valorisée autrement que par la production d'électricité, l'autoconsommation ou la transformation des intrants. Pour le calcul de V, seule est comptabilisée l'énergie thermique qui alimente une activité consommatrice en chaleur créée en même temps que l'installation ou vient en substitution d'un moyen de production d'énergie thermique fossile (charbon, gaz, pétrole et leurs dérivés) ;

- Eélec est l'énergie électrique produite nette, c'est-à-dire la production électrique totale produite laquelle on retire la consommation électrique des auxiliaires ;

	Bretagne			Pays de la Loire
	Tonnage et ktep	Hypothèse basse (2020)	Hypothèse haute (2020)	Tonnage et ktep	Hypothèse à 2020	Hypothèse à 2050
*Effluents d'élevage*	32 406 000 t 649 ktep	5 - 10%	10 - 50%	21 217 000 t 541,3 ktep	5 - 10%	20 - 30%
*Biomasse végétale*	2 028 000 t 157 ktep	5%	10%	615 000 t 92,3 ktep	12%	45%
*IAA*	922 600 t 92,3 ktep	10%	30%	912 400 t 81,7 ktep	25%	30%
*Collectivités et services*	1 082 000 t 76,7 ktep	10 - 20%	30 - 50%	1 078 000 t 74,1 ktep	25%	40%

Doc 4. Scenarii potentiel méthanisation Bretagne et Pays de la Loire (Bioénergie International, 2013)

	Bretagne		Pays de la Loire
	Hypothèse basse (2020)	Hypothèse haute (2020)	Hypothèse à 2020	Hypothèse à 2020 + GES	Hypothèse à 2050
*Gisement*	3 693 000 t 100 ktep	12 603 000 t 245 ktep	1 632 000 t 80 ktep	+ 440 000 t (lisiers)	5 145 000 t
*Puissance équivalente électrique* 50 MW		100 MW	45 MW		138 MW
*Production d'énergie*	270 GWhe 190 GWhth 300 GWh injecté	540 GWhe 390 GWhth 600 GWh injecté	362 GWhe 435 GWhth	+ 18 GWhth	1 103 GWhe
*Nombre d'unités*			222 unités	+ 150 unités simplifiées	715 unités

Doc 5. Scenarii potentiel méthanisation Bretagne et Pays de la Loire (Bioénergie International, 2013)