Une exploitation laitière alimente son réseau électrique en fumier et déchets alimentaires

Un digesteur anaérobie dans une ferme du Massachusetts va lui permettre de réduire ses déchets, d’en recycler d’autres et de fabriquer de l’électricité.

RUTLAND, Massachusetts – La route qui mène à l’exploitation laitière des Jordan présente un cadre typique de la Nouvelle-Angleterre, avec ses collines ondoyantes, ses maisons à ossature de bois et ses arbres d’ombrage. Quand soudain, au sommet d’une colline, apparaît un silo coiffé d’un dôme, une structure qui amène l’énergie renouvelable à l’agriculture.

Le bâtiment semblable à un silo est un digesteur anaérobie, l’un des cinq qui seront installés dans de petites exploitations laitières ici dans l’ouest du Massachusetts. S’ils fonctionnent comme prévu, ils permettront à ces exploitants de réduire leurs déchets et de gagner de l’argent par la même occasion. Ils recycleront également des résidus alimentaires qui seraient normalement jetés.

Le digesteur, qui devrait entrer en opération dans les prochaines semaines, transformera le fumier de vache de cette exploitation laitière familiale et des déchets alimentaires en biogaz. Ce biogaz sera pompé dans un générateur adjacent pour produire de l’électricité qui alimentera le réseau, donnant au propriétaire Randy Jordan un revenu supplémentaire en plus du lait. Les matières résiduelles seront transformées en litière pour animaux et en engrais pour ses champs.

Un nouveau modèle économique

Les digesteurs anaérobies existent dans les fermes depuis des années, et même les personnes à l’initiative de ce projet admettent que la plupart sont tombés en désuétude. Toutefois, les instigateurs du projet ont modifié la façon dont les choses se passent traditionnellement, créant un modèle pour ces exploitations laitières qui leur permet de gagner de l’argent et de réduire leur impact environnemental.

« Avoir un digesteur à méthane est un rêve depuis plus de dix ans », confie Randy Jordan dans l’étable qui abrite ses 300 vaches laitières. « Nous aurions pu le faire simplement avec le fumier, mais nous aurions alors dû embaucher une personne de plus juste pour le faire fonctionner, ce qui n’aurait pas été rentable. »

Photo! Martin LaMonica

Dans ce cas précis, le fumier et les déchets alimentaires liquides d’entreprises de transformation de produits alimentaires seront utilisés, donnant à l’opération un volume de déchets plus élevé et donc plus de biogaz. Les fermes font partie des investisseurs, avec New England Organics, une division de Casella Waste Systems, qui exploitera l’installation. Comme l’opération produira de l’énergie renouvelable, elle bénéficiera d’un crédit d’impôt fédéral de 30%.

300 kW produits à partir du biogaz

La principale différence avec la majorité des digesteurs de ferme est que ces fermes produiront de l’électricité. Le générateur de 300 kilowatts sera alimenté par le biogaz, mélange de 60% de méthane et de 40% de dioxyde de carbone. Il fonctionnera 24 h/24, produisant 20.000 dollars de revenus supplémentaires estimés par mois et suffisamment d’énergie pour alimenter quelque 2.000 foyers, d’après New England Organics.

Le projet a également été rendu possible grâce à des politiques progressistes, explique Jay Kilbourn, directeur du développement des activités chez New England Organics, qui a été l’un des leaders du tour organisé ici par MassRecycle début avril. En 2008, le Massachusetts a promulgué une loi qui permettait aux systèmes de génération distribuée de bénéficier du tarif de détail pour l’électricité acheminée sur le réseau, plutôt que du tarif de gros nettement inférieur.

Cependant, comme le projet est inhabituel (il existe deux digesteurs anaérobies similaires en exploitation dans l’Ohio), il a quand même fallu près de cinq ans pour mener l’idée à ce stade, car les règles d’autorisation ne prennent pas en compte cette technologie. « Nous avons eu tout à faire, depuis la définition du biogaz qui ne figurait pas dans les codes du bâtiment jusqu’à la collaboration avec les pompiers locaux, en passant par l’interaction avec des fonctionnaires de multiples administrations », indique Jay Kilbourn.

Bactéries mésophiles

L’utilisation de digesteurs anaérobies pour transformer les matières organiques en biogaz, qui peut ensuite être brûlé pour produire de la chaleur ou de l’électricité, est beaucoup plus courante en Europe. On note toutefois un intérêt croissant aux États-Unis pour le recyclage des matières organiques via des programmes de compostage municipaux. Le Massachusetts encourage la collecte des matières organiques, notamment les déchets alimentaires, pour généraliser le recyclage des ménages au-delà du papier, du plastique et des déchets de jardin.

L’exploitation des Jordan génère près de 38 tonnes de fumier chaque jour. Le fumier tombe dans des rigoles aménagées dans le sol de l’étable et est collecté dans une fosse souterraine. Auparavant, Randy Jordan pompait le purin et le stockait jusqu’à ce qu’il puisse le déverser sur ses champs aux beaux jours.

Des déchets issus de produits alimentaires

Avec le nouveau système, le purin sera pompé dans un réservoir de stockage et mélangé presque à part égale avec des déchets alimentaires liquides. Ces derniers proviendront d’entreprises de transformation de produits alimentaires, de jus ou du lait, qui doivent généralement payer pour l’élimination de leurs déchets, soit en tant qu’eaux usées soit en incinérant les déchets. Dans ce cas, les entreprises de transformation de produits alimentaires paieront l’exploitation pour qu’elle prenne les déchets, qui seront transportés par camion.

À terme, New England Organics a l’intention de récupérer les produits d’alimentation des restaurants ou épiceries, sous la forme d’un purin, précise Jay Kilbourn. Les déchets doivent être séparés à la source pour qu’ils ne soient pas mélangés. Dans la seconde phase du projet, l’entreprise envisage un centre de recyclage des matières organiques dans la zone métropolitaine de Boston.

Pour produire le biogaz, les digesteurs anaérobies s’appuient sur des microbes d’origine naturelle qui digèrent les matières organiques et libèrent le gaz carbonique et le méthane. Le digesteur fonctionne sans oxygène à environ 38 °C. Une unité de production combinée de chaleur et d’électricité utilisera la chaleur du générateur pour maintenir une température élevée et pour sécher les matières résiduelles. Les microbes déclencheurs viendront des autres digesteurs.

Litière, fertilisant… tout est recyclé

À l’intérieur de la structure semblable à un silo s’élève une colonne dans laquelle les déchets sont pompés et où le gaz est produit. La colonne est surmontée d’une membrane flexible qui se dilate durant la digestion. Conçu comme un processus continu, le gaz est extrait et envoyé au générateur. Pour maintenir la consistance correcte (similaire à celle d’un milkshake), le purin est aéré à l’étable et mélangé avec de grandes pales une fois à l’intérieur du digesteur.

Toute matière résiduelle après que le gaz a été produit sera déshydratée, créant une matière fibreuse qui peut être utilisée comme litière pour animaux. Le liquide restant sera pompé dans un réservoir de stockage où il sera utilisé pour fertiliser les champs. Comme rien n’est jeté, le contenu énergétique et les nutriments seront recyclés, note Jay Kilbourn.

Les fermes prévoient de recevoir des produits d’alimentation légèrement différents, si bien qu’il peut être difficile de parvenir à la bonne alchimie, explique Shannon Carroll, qui gérera ce digesteur anaérobie et les quatre autres. Les digesteurs comporteront de nombreux capteurs et une connexion à internet, lui permettant de surveiller l’état des machines depuis un PC et de contrôler à distance les jauges ou autres réglages.

Retour financier par des revenus issus de l’électricité

D’après New England Organics, le projet coûtera environ 2,5 millions de dollars, Jay Kilbourn refusant toutefois de révéler le retour sur investissement exact. Il indique que les exploitations obtiendront un retour financier stable sous la forme de revenus issus de l’électricité. Il y a en outre d’importants avantages environnementaux à retirer le fumier des lagunes, car le méthane est un puissant gaz à effet de serre et toute la matière organique est recyclée, souligne Jay Kilbourn.

Randy Jordan estime que ce modèle pourrait fonctionner presque n’importe où avec un volume de déchets suffisant. Comme New England Organics exploitera l’installation, il peut continuer à se concentrer sur l’exploitation agricole, mais il espère apprendre comment le digesteur fonctionne avec la responsable Shannon Carroll, afin qu’il sache quoi faire en cas de problème.

En attendant, Randy Jordan songe déjà à installer une éolienne sur son exploitation. « Le lait et l’énergie sont nos deux moyens d’existence », rappelle-t-il. « Je veux aller jusqu’au bout et je garderai les vaches comme passe-temps. »