Collaborators
Yves Membrez and Dr. Hélène Fruteau de Laclos, EREP SA Aclens (Main Applicants), Prof. Christof Holliger
Funding
Swiss Federal Office for Energy
Project period
Août 2003 – Juillet 2004
Collaborations
Fromagerie André, Romanel/Morges; AlcoSuisse; Provimi-Kliba SA
Objectifs
La Suisse produit chaque année 160’000 tonnes de fromage générant ainsi environ 1.5 millions de m3 de petit-lait. Traditionnellement valorisé en affouragement porcin, le petit-lait a une valeur nutritive, et donc énergétique, élevée. Mais aujourd’hui la filière doit faire face à deux contraintes majeures, d’une part la compétition économique avec d’autres aliments, d’autre part la réorganisation de l’élevage porcin et les limitations de l’épandage des lisiers. Parmi les filières alternatives, la valorisation énergétique s’inscrit bien dans le cadre de la politique énergétique et de la lutte contre l’effet de serre. Deux filières sont envisageables : la production de biogaz et la production de bioéthanol
Résultats
La première partie du projet avait pour but de valider un concept de production et de valorisation de biogaz au niveau d’une fromagerie de taille moyenne.
Dans un premier temps une étude expérimentale a été réalisée sur un méthaniseur pilote adapté à ce substrat, de type « lit fixé à flux descendant ». Elle a permis de déterminer les paramètres de fonctionnement optimaux ainsi que les performances du procédé. Ainsi le rendement en méthane atteint représente plus de 95% du maximum théorique.
L’analyse des consommations énergétiques de la fromagerie a montré que la production de chaleur représentait la meilleure voie de valorisation du biogaz. En intégrant un stockage optimisé de l’énergie, le biogaz produit à partir du petit-lait permet de substituer les deux tiers du mazout total consommé chaque année par la fromagerie.
Concernant une possible valorisation du petit-lait digéré en alimentation animale, les résultats sont négatifs. Du fait de la très bonne biodégradabilité du petit-lait il ne reste que très peu d’éléments nutritifs après la digestion. De plus l’odeur du produit, due essentiellement à la présence d’acides résiduels et de produits soufrés, est rédhibitoire.
L’étude économique, réalisée sur la base des résultats obtenus, a montré que le coût total de la production et de la valorisation du biogaz à partir de petit-lait se monte à 26 CHF environ par m3 de petit-lait. Cette solution pourrait donc rapidement s’avérer économiquement intéressante dans le cas, de plus en plus fréquent, où la fromagerie doit payer pour la prise en charge du petit-lait des montants qui atteignent actuellement déjà 15 à 20 CHF/m3. Ainsi le surcoût de la méthanisation s’élèverait à 6 -11 CHF/m3.
La deuxième partie a été réalisée en collaboration avec AlcoSuisse, partenaire du projet, et son mandataire le Laboratoire de Systèmes Energétiques de l’EPFL.
La production de bio-éthanol ne peut s’envisager que dans une installation centralisée : l’unité de production envisagée dans cette étude traite plus de 100 fois plus de petit-lait que la fromagerie de référence de la filière biogaz. La filière implique une étape de concentration puis de transport sur 120 km du petit-lait concentré vers l’unité de production de bioéthanol. Celui-ci peut être utilisé pour substituer de l’essence dans une limite de 5% (essEnce5). Le coût de production de bio-éthanol dans les conditions de la présente étude correspond à 27 CHF par m3 de petit-lait brut. Avec un prix de marché estimé en Suisse à 1.40 CHF/litre de bio-éthanol (détaxe sur les bio-carburants) le petit-lait pourrait être rémunéré à1.15 CHF par m3.
Une analyse de cycle de vie (ACV) a été réalisée pour comparer les deux filières d’un point de vue environnemental. La méthode employée est EcoIndicator 99, mais seulement deux types d’impact sont considérés ici : la consommation des ressources en énergie fossile et l’impact sur l’effet de serre. Pour la pertinence de la comparaison on a retenu les deux cas suivants : (i) substitution du mazout par du biogaz pour la production d’eau chaude sur la fromagerie, (ii) substitution de l’essence par de l’essEnce5 (5% de bio-éthanol) comme carburant véhicule.
Les résultats montrent, dans les conditions retenues pour l’étude, une différence non significative entre les deux filières pour les impacts considérés: la valorisation énergétique d’un m3 de petit-lait en bio-carburant ou en bio-combustible permet d’économiser plus de 20 litres pétrole eq. d’énergie fossile et d’éviter le production de 60 kg CO2eq. On pourrait imaginer que ces deux filières soient complémentaires, en fonction de la taille et/ou de la proximité des fromageries.