L’augmentation du développement d’installations de digestion anaérobie est reconnue comme une solution à la crise climatique liée au gaspillage alimentaire. Au Canada, depuis 2020, le nombre d’installations de digestion anaérobie a plus que doublé (Rapport de 2023 sur le marché canadien du biogaz et du GNR, Association canadienne du biogaz). La majeure partie de ce développement a eu lieu en Ontario, où les installations de digestion anaérobie évitent l’enfouissement de déchets alimentaires pour ainsi réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). 

En raison de la demande croissante en matière de durabilité et d’efficacité des ressources, les municipalités investissent dans des programmes complets de traitement pour extraire le maximum de valeur des déchets organiques afin de produire de l’énergie renouvelable à partir du biogaz, de produire des produits agricoles commercialisables et de compenser les coûts opérationnels, le tout dans le cadre d’une économie circulaire en plein essor. Outre les installations de pure digestion anaérobie, les installations de traitement des eaux usées peuvent elles aussi prendre en charge les déchets alimentaires organiques, en tirant parti des infrastructures existantes pour associer le traitement des matières organiques. Comme de nombreuses installations de traitement des eaux usées disposent déjà de digesteurs anaérobies, il est possible d’ajouter le traitement des matières organiques dans des installations sous-utilisées. C’est là une avenue particulièrement attrayante pour les municipalités qui cherchent à mettre à profit leurs infrastructures et à offrir aux municipalités voisines une nouvelle installation vers laquelle envoyer leurs déchets organiques pour traitement. 

Voici quelques-uns des principaux aspects techniques et opérationnels du regroupement des activités de traitement des biodéchets et de la production et de la conversion du biogaz en énergie locale et renouvelable, ainsi que les avantages, tant environnementaux que financiers, pour les municipalités.

Digestion anaérobie

La digestion anaérobie, processus par lequel les bactéries décomposent les matières organiques – déchets alimentaires, biosolides des eaux usées, fumier animal –, est de plus en plus reconnue comme une solution à la crise climatique liée à la surabondance de déchets alimentaires. Le nombre croissant d’installations de digestion anaérobie aux quatre coins du globe évitent l’enfouissement de déchets alimentaires pour ainsi réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES) tout en créant de l’énergie verte et de précieux amendements pour les terres agricoles. 

Les résidents de l’Ontario produisent environ 3,7 millions de tonnes de déchets alimentaires et organiques chaque année, et 60 % des déchets alimentaires finissent dans une décharge (Rapports sur la gestion des déchets organiques en Ontario, préparés pour le Ministère de l’Environnement, de la Protection de la nature et des Parcs de l’Ontario, 2015). L’enfouissement des déchets alimentaires étant l’un des principaux responsables des émissions de méthane en Ontario, les entreprises et les pouvoirs publics ont continué de chercher des méthodes afin de l’éviter et ainsi réduire les gaz à effet de serre. En Ontario, ainsi que dans d’autres administrations en Amérique du Nord, les gouvernements mettent en œuvre des réglementations visant à interdire la mise en décharge des déchets alimentaires et organiques des particuliers et des entreprises. Cette tendance nécessite une approche durable alternative pour gérer ce flux de « déchets ».  

La technologie de digestion anaérobie permet aux municipalités de traiter de grands volumes de déchets organiques à proximité de leur source d’origine. Grâce au processus de décomposition, les déchets alimentaires et organiques produisent du biogaz, composé principalement de méthane, un gaz à effet de serre dont la capacité à piéger la chaleur est 85 fois plus élevée que celle du dioxyde de carbone. En envoyant ces déchets vers une installation de digestion anaérobie, le biogaz peut être converti en biométhane (aussi appelé gaz naturel renouvelable ou GNR), créant ainsi une source d’énergie verte qui peut être utilisée pour remplacer ou compléter les sources d’énergie existantes au sein de l’installation ou en dehors, tout en réduisant les émissions de GES. De plus, le digestat issu des déchets alimentaires organiques des installations de digestion anaérobie peut être réutilisé pour produire des amendements pour les sols pour la culture de produits alimentaires ou pour d’autres applications.

Deux types de technologies de digestion anaérobie prédominent actuellement pour le traitement des matières organiques municipales et commerciales : celles dites « humides » et celles dites « sèches ». Le choix de la technologie se fait principalement en fonction des matières premières reçues des sources municipales ou commerciales ainsi que du résultat souhaité. Il est important de noter que les activités de digestion anaérobie diffèrent grandement des activités de manutention et de logistique traditionnelles des déchets, car elles sont complexes et sont axées sur la biologie et la chimie. Pour le traitement des déchets alimentaires dans une installation de traitement des eaux usées, une technologie de digestion anaérobie humide est plus adaptée.

Regroupement des déchets biologiques

Les municipalités en Amérique du Nord font le point sur leurs infrastructures existantes et tirent parti de leurs infrastructures de traitement des eaux usées pour traiter plusieurs flux de biodéchets et développer des centres locaux de bioénergie dans le cadre de leurs plans de décarbonisation. Les biosolides et les matières organiques peuvent être traités dans des installations de traitement des eaux usées afin de maximiser le potentiel de récupération d’énergie et de ressources des deux flux de déchets. Voici une présentation générale de la procédure de regroupement et des questions à traiter.

1. Collecte et prétraitement : La composition des biosolides et des matières organiques peut varier considérablement selon la source. Le regroupement nécessite un équilibrage minutieux des matières afin de garantir des conditions de digestion optimales. Les variations dans la composition des matières peuvent affecter la stabilité et l’efficacité du processus. En effet, lorsque la collecte des déchets alimentaires se fait dans des sacs de plastique, les matières biologiques qui les composent ont souvent une forte teneur en plastique. Le système de prétraitement d’une procédure de digestion anaérobie humide élimine les contaminants inertes et les autres éléments non digestibles. Les boues organiques restantes, exemptes de contaminants, sont traitées au moyen d’un système de digestion anaérobie qui, au bout d’un certain temps, convertit les matières organiques en biogaz et en solides effluents (digestat).
2.  Malaxage et mélange : Lorsqu’ils sont malaxés et mélangés, les déchets organiques municipaux et commerciaux triés à la source constituent une matière première homogène. Cela permet de garantir une composition uniforme et d’améliorer le processus de digestion. La co-digestion nécessite de trouver le bon équilibre entre les matières premières et d’optimiser les conditions d’exploitation pour garantir une digestion efficace. Cela comprend le maintien de la température, du pH et du temps de rétention hydraulique appropriés. 
3. Équilibre nutritionnel : L’équilibre nutritionnel dans le digesteur est essentiel. Les biosolides contiennent généralement une forte teneur en azote, tandis que les matières organiques peuvent présenter des niveaux d’azote plus faibles. Le maintien d’un bon équilibre nutritionnel est important pour une bonne activité microbienne et une bonne production de biogaz.
4. Contrôle des odeurs et des pathogènes : La gestion des odeurs fugitives afin d’éviter les nuisances à l’environnement est toujours importante. Toutefois, une gestion adéquate ainsi que des installations de destruction des pathogènes peuvent garantir l’intégrité de l’exploitation et la sécurité des produits finaux, tels que le digestat ou le biogaz.
5. Exigences en matière d’infrastructure et d’investissement : L’un des avantages du regroupement est qu’il permet de tirer parti de l’infrastructure et des technologies existantes. Cela étant, le regroupement nécessite souvent des modifications ou des améliorations de l’infrastructure existante de digestion anaérobie afin de tenir compte de l’augmentation du volume des matières premières et de la variabilité de leur composition. Cela peut nécessiter des investissements supplémentaires dans l’équipement, les installations de stockage et de traitement, améliorant ainsi les installations de traitement des eaux usées.
6. Utilisation du biogaz : Le biogaz produit par le processus de digestion anaérobie existant peut être amélioré en développant la source d’énergie renouvelable existante. Il peut être utilisé pour le chauffage, la production d’électricité ou converti en gaz naturel comprimé pour être réinjecté dans le réseau.
7. Gestion du digestat : Après le processus de digestion, les solides restants, appelés digestat, subissent un nouveau traitement. Il peut s’agir de déshydratation, de compostage ou d’une stabilisation plus poussée pour obtenir un produit final qui peut être réutilisé comme amendements pour les sols ou comme engrais.
   
   

Bien qu’elle ne soit pas exempte de difficultés, la digestion des biodéchets nécessite une planification, une surveillance et un contrôle des processus minutieux. Des technologies de pointe et une expertise en gestion des déchets et en digestion anaérobie sont essentielles.

Le traitement des boues biologiques artificielles (EBS) constitue un autre développement technologique. Cette technologie de prétraitement consiste à désemballer les déchets organiques dans les stations de transfert ou d’autres lieux, et à transporter les boues organiques vers une installation de traitement des eaux usées (ou une autre installation de traitement) où elles sont injectées dans les digesteurs anaérobies, ce qui optimise – voire remplace – le prétraitement à l’installation. Bien que cette approche ait l’avantage de réduire la taille et les problèmes opérationnels associés au prétraitement des flux de déchets organiques, il reste essentiel de bien effectuer le traitement préalable des boues biologiques afin d’éviter tout problème de contamination qui pourrait avoir une incidence sur la production de biogaz. Veolia développe actuellement la plus grande installation de digestion anaérobie en Amérique du Nord, qui traitera jusqu’à 500 k tonnes par an de boues biologiques artificielles provenant de communautés et d’entreprises situées à proximité immédiate de l’installation. 

Cet article a été publié à l’origine dans le numéro du printemps 2024 d’Influents, un magazine trimestriel de la Water Environment Association of Ontario. Cet article est republié avec l’autorisation de l’éditeur de l’Association, Craig Kelman & Associates.