Les substrats

Les différents types de substrats

Pour être méthanisable, un substrat doit être riche en matière organique biodégradable, en dehors des matières ligneuses (bois) et ne pas comporter d’éléments perturbateurs de la digestion (indésirables, inhibiteurs…).

  • Les déjections animales,  sont sources de bactéries méthanogènes et ont un pouvoir tampon important, mais ont un potentiel méthanogène limité.
  • Les matières végétales agricoles : Produites sur l’exploitation (ensilages de cultures intermédiaires ou fourragères, résidus) ou déchets de silos, les végétaux ont des potentiels méthanogènes intéressants et équilibrent facilement une ration.
  • les déchets des collectivités et de la restauration : tontes, feuilles (attention aux ligneux), boues d’épuration, déchets de restauration…
  • Les déchets des industries agro-alimentaires : issus d’industries de la transformation du lait, de la viande, des fruits des légumes, brasseries… Ils ont en général un potentiel méthanogène intéressant, mais nécessitent des stockages appropriés.

La règlementation

Dans cette partie :

Installations classées pour l’Environnement (ICPE)

La méthanisation relève de la rubrique 2781 des ICPE. Le régime (déclaration, enregistrement, autorisation) est déterminé par la nature et le tonnage annuels des intrants méthanisés :

Déclaration (avec contrôle périodique)EnregistrementAutorisation
2781-1 : Méthanisation de matière végétale brute, effluents d’élevage, matières stercoraires et déchets végétaux d’industries agro-alimentaires.<30 t/jDe 30 à 100 t/j>100 t/j
2781-2 : Méthanisation d’autres déchets non dangereux<100 t/j>100 t/j

Les réglementations ICPE ont évolué en 2021 : pour en savoir plus, cliquez ici

Agrément sanitaire

Dès lors que des lisiers, fumiers, ou tout autre sous-produit animal sont intégrés dans l’unité de méthanisation, celle-ci doit disposer d’un agrément sanitaire au titre du règlement (UE) 1069/2009 sur les sous-produits animaux (SPAn) – Guide d’accession disponible ci-dessous.

L’arrêté technique national d’avril 2018 fixe les conditions de dérogations à l’hygiénisation des SPAN – Fiche sur les possibilités de dérogation disponible ci-dessous « Ressources disponibles ».

Plus d’informations sur site du ministère.

Intrants et production d’énergie

Le type d’intrants influe sur les tarifs d’achats de vente de l’énergie, par le biais des primes aux intrants (en cogénération ou en injection)L’incorporation des cultures énergétiques dédiées (maïs, sorgho, betteraves…) est limitée par décret à 15% du tonnage entrant, sur une moyenne triennale glissante.

Ressources disponibles
Le cadre réglementaire et juridique des activités agricoles de méthanisation et de compostage, APESA, Biomasse Normandie, RITTMO. ADEME, 20151,92 Mo
Guide d’accession à l’agrément sanitaire pour les traiteur de sous-produits animaux carnés. ADEME, 20182,86 Mo
Fiche sur les possibilités de dérogations à l’hygiénisation2,78 Mo
Grille d’inspection ICPE – exemple187,87 Ko
Décret sur les cultures énergétiques
Bonnes pratiques pour le stockage de matière avant méthanisation – Rapport ADEME 2,35 Mo

Les CIVE

Dans cette partie :

Une CIVE, qu’est-ce que c’est ?

Une Culture intermédiaire à vocation énergétique (CIVE) est une culture non alimentaire, qui va être implantée et récoltée entre deux cultures principales. La CIVE est en partie exportée, dans le but d’être valorisée énergétiquement dans une unité de méthanisation. 

Il existe deux types de CIVE : 

  • La CIVE d’hiver, aussi appelée CIVE longue. Elle est semée à la fin de l’été ou au début de l’automne (de fin août à fin octobre) et sera récoltée au début du printemps (entre avril et mai). Dans la rotation culturale, elle précède généralement une culture d’été, le maïs par exemple. 
  • La CIVE d’été, aussi appelée CIVE courte. Elle est semée au début de l’été (de fin juin au 10 juillet maximum) et récoltée au cours de l’automne (octobre ou début novembre). Dans la rotation, elle va succéder une culture d’hiver, une céréale par exemple. 

Réglementairement, une CIVE est régie par le décret du 7 juillet 2016. Elle se définit par soustraction à ce qu’est une culture principale, à savoir :

  • La culture ayant le cycle le plus long OU
  • La culture en place identifiable par des chaumes entre le 15/06 et le 15/09 OU
  • La culture sous contrat 

Si la culture en place n’est pas une culture principale, elle peut être considérée comme une CIVE.


Quel est le pouvoir méthanogène d’une CIVE ?

Il n’existe pas de différence statistiquement significative entre les espèces et les variétés de CIVE. C’est pourquoi le choix de la CIVE doit être dirigé par la productivité du couvert : plus il y aura de biomasse, plus le pouvoir méthanogène à l’hectare sera élevé. 

Le pouvoir méthanogène (BMP) des CIVE se situe entre 250 et 320 m3 de méthane par tonne de matière sèche (Nm3 / t MS). Par unité de matière, le BMP décroît à mesure que la CIVE se lignifie. Toutefois, cette perte de potentiel par unité de matière est largement compensée par l’augmentation de la biomasse à l’hectare, au fur et à mesure du développement végétatif de la CIVE. Ainsi, pour augmenter son BMP, il faut accroître le rendement en biomasse de la CIVE par hectare. 

Le pouvoir méthanogène des CIVE – Source : OPTICIVE

CIVE d’été et/ou CIVE d’hiver : comment choisir ?

La notion de bénéfice-risque, c’est-à-dire la comparaison du risque encouru et du gain éventuel d’une culture, doit gouverner le choix de la CIVE. Le potentiel de production d’une CIVE est inféodé au contexte pédoclimatique dans lequel la CIVE se développe. Une même culture n’est pas optimale partout. 

CIVE d’hiver : Leur introduction dans les systèmes de culture bretons et ligériens est pertinente, mais le choix d’espèces et de variétés doit néanmoins respecter les règles, détaillées dans le schéma ci-dessous.

Les règles de décision pour le choix de sa CIVE d’hiver en Bretagne et en Pays de la Loire

CIVE d’été : Le principal facteur limitant est l’eau. En Bretagne et en Pays de la Loire, l’introduction de CIVE d’été dans le plan d’approvisionnement d’un méthaniseur est déconseillée, en raison de l’absence d’eau en quantité suffisante au cours de la période estivale. Seuls des secteurs comme la côte nord de la Bretagne ou éventuellement l’extrême nord de la Sarthe et de la Mayenne peuvent présenter, de manière plus fréquente, des étés plus propices. Certain·e·s agriculteur·trice·s de nos régions récoltent leur CIVE d’été un an sur trois, sur quatre, sur cinq … La fréquence de récolte est trop faible pour assurer une rentabilité du système à long terme

L’irrigation est en soit un levier, mais il soulève d’autres questions sur la priorisation des ressources dans un contexte de dérèglement climatique. C’est pourquoi, AILE ne recommande pas l’irrigation au titre de levier durable des systèmes de cultures associés à la méthanisation. Dans l’extrême limite, un tour d’eau unique  à la levée (25-30 mm) permet de sécuriser cette phase cruciale, et d’augmenter le bénéfice-risque.


Quelle(s) espèce(s) de CIVE choisir ?

CIVE d’hiver : Le choix des céréales, en culture seule ou associée, doit être priorisé.

Au regard du contexte pédoclimatique breton et ligérien : 

  • Le seigle et le triticale sont les cultures de référence (attention tout de même à leur implantation dans des contextes hydromorphes)
  • L’orge est trop sensible aux risques de JNO pour être approprié
  • L’avoine est trop précoce à montaison, ce qui accroît sa sensibilité au gel. C’est pourquoi son usage en CIVE n’est pas approprié dans la majorité de nos 2 régions. 
  • Le RGI est une alternative au seigle et au triticale dans des contextes hydromorphes. Il permet une double valorisation élevage-méthanisation en cas de nécessité. Attention à la gestion des repousses. 

Les graminées peuvent être associés avec une légumineuse. La vesce velue (la commune est trop gélive), le pois et la féverole sont les espèces les plus appropriées. Un mélange composé de 80% de céréales et 20 % de légumineuses est recommandé par Arvalis.

CIVE d’été : Compte tenu du risque encouru, la réduction du prix d’achat de la semence est un levier essentiel, tout en conservant des espèces productives en biomasse et tolérantes au stress hydrique. Le maïs est donc à écarter. Le tournesol, le sorgho multicoupe et le moha sont les espèces les plus pertinentes pour être implantées en CIVE d’été. La production de semence fermière peut-être un levier. 


Quel rendement de CIVE espérer ?

Le potentiel de rendement des CIVE est notamment fonction de l’offre climatique et du type de sol, auxquels s’ajoutent pour les CIVE d’été la disponibilité en eau.

CIVE d’hiver : Comme indiqué sur la carte, l’offre climatique est assez homogène en Bretagne et en Pays de la Loire. Avec un semis au 15/09, une récolte fin avril et une fertilisation entre 60 et 80 Kg d’azote total par ha, les potentialités de rendement oscillent entre 5 et 8 t MS / ha.

Potentiel de rendement lié à l’offre climatique, avec un semis au 11 septembre et une récolte au 26 avril. Source : Données croisées par Arvalis à partir de données Météo France dans le cadre du projet RECITAL

CIVE d’été : Du fait de l’hétérogénéité des années et des possibilités d’irrigation, les rendements des CIVE d’été sont très hétérogènes en Bretagne et en Pays de la Loire. 


Quelle fertilisation pour les CIVE ?

La fertilisation doit être raisonnée en fonction des directives nitrates en vigueur, des risques de volatilisation et de lixiviation de l’azote, de la capacité d’exportation de la culture, du reliquat azoté et des fournitures du sol.  Une CIVE de seigle exportent environ 15 kgN/ t MS.

CIVE d’hiver : Fertilisée à hauteur de 80 kg d’azote total apporté sous forme de digestat au cours du mois de février. 

CIVE d’été : Fertilisée à hauteur de 50 ou 60 kg d’azote total apporté sous forme de digestat quelques semaines après le semis. Dans le cas d’un semis direct, l’apport en fertilisant doit se faire dans le même laps de temps. 


Impact à long terme de l’introduction de CIVE sur le bilan carbone

Le graphique nous montre les évolutions des stocks de carbone organique dans le sol en fonction de 5 pratiques culturales. A long terme, une CIVE fertilisée avec du digestat de méthanisation a un pouvoir humifère comparable à celui d’une CIPAN produisant 3 t MS / ha.

Évolution du carbone dans le sol – Rotation blé-orge – CIVE/CIPAN- Maïs, terre argilo-calcaire – Sud-Ouest  Source : OPTICIVE

Ce résultat est expliqué par deux facteurs :

  • L’entièreté de la biomasse de la CIVE n’est pas exportée. Il reste la biomasse racinaire (a minima 20 % de la biomasse aérienne pour toutes cultures annuelles) et les chaumes (au moins 1 t MS pour 10 cm de chaume de céréales). Exemple, pour 5 t MS de CIVE exportées, il reste donc a minima 2 t MS au champ. 
  • Le carbone qui entre dans le processus d’humification du sol est du carbone stable. Ce carbone n’est pas dégradé par les bactéries méthanogènes au cours du procédé de méthanisation, car trop difficilement accessible dans le temps imparti (50 à 120 jours). La capacité humifère de la CIVE, avant et après méthanisation est donc inchangée. 
Devenir du carbone au cours du procédé de méthanisation

Les système CIVE sont donc performant pour stocker du carbone dans le sols, au moins autant voir plus qu’une CIPAN.

Le carbone labile est lui en partie dégradé au cours du procédé de méthanisation (car transformé en biogaz). Ce carbone labile est une source de carbone immédiatement disponible pour les micro-organismes du sol. Dans un système CIVE, il reste des stocks de carbone labile dans la biomasse racinaire, dans la biomasse des chaumes et un petit peu dans le digestat. La question de l’impact des stocks de carbone , entre un système avec CIVE ou avec CIPAN est posée, mais reste aujourd’hui sans résultats scientifiques. Raison pour laquelle il est recommandé, par précaution, d’inclure des CIPAN dans les rotations culturales pour assurer un retour au sol de carbone labile et maintenir une activité biologique élevée au champ.


Quels coûts de production ?

Les coûts sont une répartition de charges opérationnelles :

  • Implantation (travail du sol, semis, achat  ou coût de production de la semence, fertilisation éventuelle)
  • Fertilisation
  • Récolte (dont transport)
  • Stockage
  • De l’éventuelle inclusion de charges fixes

Les charges opérationnelles d’une CIVE oscillent entre 450€ et 550 € par hectare. Les CIVE d’été sont généralement plus chères à produire, en partie à cause d’un coût d’achat de semence plus important que les CIVE d’hiver.

A ces coûts peuvent s’ajouter des frais supplémentaires, comme le temps de transport du matériel jusqu’à la parcelle et la main d’œuvre associée, les coûts d’irrigation ou de traitements phytosanitaires, etc. En considérant la CIVE comme une troisième culture en 2 ans, la CIVE peut également se voir allouer comptablement une partie du fermage, des charges de structures, des assurances, de la MSA, etc.

Acheté en moyenne 100€/ tMS par les unités de méthanisation, le seuil de rentabilité pluriannuelle est a minima de 5 t MS/ ha, voire de 6 t MS, selon la méthode de calcul. Seuils en dessous desquels, les agriculteur·trice·s qui produisent des CIVE perdent de l’argent.

A cela peut néanmoins être déduit les coûts d’implantation d’une CIPAN, obligatoire sur tout le secteur breton et ligérien, qui est donc remplacés par la CIVE. Ces coûts sont de l’ordre de 80€/ha environ.

Méthodes de calcul du coût de revient des cultures agricole Source : RECITAL

Les interrogations toujours existantes sur les CIVE

La liste non exhaustive des interrogations existantes est :

  • Quels sont les effets du digestat sur la fertilité biologique des sols ?
  • Quels intérêts du fractionnement de la fertilisation azotée pour les CIVE ?
  • Une CIVE est-elle aussi efficace qu’une CIPAN dans le rôle de piège à nitrate ?
  • Quel est l’impact de la CIVE sur la culture alimentaire suivante ?
Ressources disponibles
Arvalis: Une interculture pour produire de l’énergie
OPTICIVE Optimisation de la mobilisation de Cive pour la méthanistion dans les systèmes d’exploitation – Rapport ADEME2,35 Mo
Plaquette CIVE du Programme RECITAL4,12 Mo
Fiche Synthèse des visites d’essai CIVE d’hiver VALOCIVE1,18 Mo
Fiche de synthèse des résultats du GT CIVE de l’AAMB en Bretagne1,30 Mo
Guide de réussite des CIVE en Pays de la Loire 5,09 Mo

Les biodéchets

Page à venir Septembre 2022

Les effluents d’élevage

Page à venir septembre 2022

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