Le méthane produit par le fumier et les déchets alimentaires dans les décharges n'a pas à être gaspillé. En utilisant des digesteurs anaérobies, le gaz peut être exploité pour l'énergie.

Le méthane est un gaz à effet de serre bien plus nocif que le dioxyde de carbone, soit 25 fois plus. Le gaz, qui est produit en décomposant des matières organiques en l'absence d'air, non seulement emprisonne efficacement la chaleur, mais constitue également un danger pour la santé et la sécurité, car elle est si concentrée dans les décharges. Environ la moitié des décharges aux États-Unis collectent et brûlent du méthane, atténuant le danger tout en contribuant aux niveaux de méthane et de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. La décomposition du fumier animal dans les exploitations agricoles est le principal contributeur aux émissions de méthane en agriculture.

La réutilisation de ce gaz gaspillé est au centre d'une nouvelle étude publiée dans la revue Progrès environnemental et énergie durable par des ingénieurs chimistes de l'Université technologique du Michigan. Spécifiquement, ils ont examiné l'empreinte carbone de la digestion anaérobie – le compostage des matières organiques sans air – qui peut être utilisé pour rediriger le méthane vers une source d'énergie utilisable.

"Nous avons découvert que le bio-méthane produit par digestion anaérobie émet beaucoup moins que son équivalent de gaz naturel fossile, " dit Sharath Ankathi, l'auteur principal de l'article et un étudiant au doctorat à Michigan Tech. L'étude de l'empreinte carbone de chaque produit permet d'évaluer son impact social, l'impact environnemental et économique - en d'autres termes à quel point il est durable - qui, selon Ankathi, est "défini comme aidant les générations actuelles sans compromettre leurs besoins ou ceux des générations futures".

L'évaluation du cycle de vie

Le conseiller pédagogique d'Ankathi est David Shonnard, un professeur de génie chimique qui dirige le Sustainable Futures Institute sur le campus. Ils ont également collaboré avec James Potter d'AG Energy USA, et ensemble, l'équipe s'est concentrée sur une étude de cas d'une installation de biogaz au Colorado. Leur outil principal est une analyse du cycle de vie (ACV).

Une ACV peut être appliquée à toute activité humaine afin de déterminer les impacts environnementaux de manière globale. En d'autres termes, une ACV examine la vie d'une activité. Les activités peuvent inclure des opérations commerciales, tels que des services ou des biens, et peut également être utilisé pour comprendre les comportements et les choix au niveau de l'individu et du ménage. Parfois, une ACV est du berceau à la tombe, parfois, il ne regarde qu'une partie du cycle de vie d'un produit.

Dans ce cas, Ankathi et Shonnard ont creusé dans les tas de déchets organiques entrant dans Heartland Biogas Facility LLC du Colorado et ont évalué le processus qui transforme les déchets alimentaires des restaurants de Denver et le fumier des fermes laitières proches de l'installation en biométhane, une source d'énergie. Il s'agit de la première étude qui examine l'ensemble du cycle de vie de la digestion anaérobie des déchets alimentaires et du fumier laitier et qui inclut les émissions évitées dans les décharges.

Déchets au pouvoir

Les émissions de méthane représentent 11 pour cent des émissions globales de gaz à effet de serre du pays; le fumier et les déchets alimentaires sont des contributeurs importants. Aux Etats-Unis, 97 pour cent des déchets alimentaires sont enfouis et se décomposent dans les décharges tandis que le fumier est le plus souvent placé dans des lagunes à ciel ouvert, fosses de stockage, boues, lits profonds pour bovins et porcs, ou des poulaillers de grande hauteur. Les vaches laitières sont le principal contributeur aux émissions de méthane provenant de la décomposition du fumier.

Les digesteurs anaérobies prennent ces tas de fumier non couverts et les placent dans de grands réservoirs couverts. Les bactéries sont utilisées pour décomposer les solides et les liquides; la clé est de s'assurer que la panne n'entre pas en contact avec l'oxygène. Les déchets alimentaires en eux-mêmes ne sont pas aussi efficaces dans la digestion anaérobie, donc le mélanger avec du fumier résout deux problèmes avec un seul processus. Les produits finaux sont un digestat liquide, qui peut être utilisé comme engrais ou à des fins industrielles, et bio-méthane, qui peut être utilisé comme le gaz naturel.

Dans leur analyse, l'équipe a découvert que le bio-méthane produit chaque année à partir de tous les déchets alimentaires et du fumier laitier disponibles aux États-Unis compenserait environ 0,74 pour cent de la demande annuelle de gaz naturel. Les économies les plus importantes proviennent des émissions de méthane atténuées ; environ 100 installations de digestion anaérobie à l'échelle de Heartland peuvent éliminer environ 0,41 pour cent par an des quelque sept milliards de tonnes d'émissions globales de gaz à effet de serre aux États-Unis.

Le défi d'atténuer davantage est encore grand, bien que Shonnard affirme que s'attaquer au problème comme un ingénieur aidera à le rendre gérable.

"Les ingénieurs gèrent la complexité en la simplifiant en différentes étapes du cycle de vie et en concentrant leurs efforts sur une pièce à la fois, " dit Shonnard. " Les ACV nous permettent d'examiner l'impact environnemental d'un produit, cela peut aider à concentrer notre attention sur la façon d'améliorer les performances sur l'ensemble du cycle de vie. Cette perspective encourage à transformer les déchets générés en fin de vie d'un produit en produits utiles, comme le montre cette étude."