La Politique québécoise de gestion des matières résiduelles, mise en place en 2011, vise à bannir, d’ici 2022, l’enfouissement et l’incinération des matières organiques telles que les boues des stations d’épuration d’eaux usées et les résidus organiques triés à la source (ROTS). Cette politique s’inscrit dans la volonté gouvernementale de bâtir une économie verte et de réduire les émissions québécoises de gaz à effet de serre (GES) afin de contribuer aux objectifs québécois en matière de lutte contre les changements climatiques. Pour la valorisation des boues municipales et des ROTS au Québec, plusieurs traitements sont possibles, dont le compostage et la biométhanisation.
La biométhanisation permet la conversion des résidus organiques en biométhane et le recyclage des nutriments qui sont concentrés dans le digestat. Le digestat contient de la matière organique non digérée, de l’eau et des micro et macronutriments tels que l’azote et le phosphore, et peut être utilisé comme fertilisant.
Afin de faciliter la mise en place des mesures édictées dans la Politique par les municipalités et les entreprises, le ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques (MELCC) offre le Programme de traitement des matières organiques par biométhanisation et compostage pour supporter financièrement les projets basés sur l’un ou l’autre des procédés de valorisation. En conséquence, plusieurs projets de biométhanisation se développent dans la province (ex. Ville de Québec, Ville de Saint-Hyacinthe). Cependant, la poursuite du développement de cette technologie est actuellement entravée dans plusieurs régions au Québec et ailleurs, car les digestats qui en résultent ne peuvent souvent pas être disposés sur des terres agricoles dans leur forme brute. Ce problème est lié aux limites de fertilisation strictes dans le cadre de la législation environnementale, aux volumes de digestat produits et aux coûts de transport et de stockage élevés. Par conséquent, l’un des plus grands défis concernant les installations de biométhanisation est de trouver des stratégies rentables et durables pour le traitement et la valorisation des digestats.
Au cours des dernières années, plusieurs technologies pour la récupération des nutriments comme bioengrais concentrés à partir des digestats ont été développées, dont certaines sont déjà appliquées à grande échelle. Néanmoins, trouver la combinaison optimale d’emplacement et de procédés unitaires dans la chaîne de traitement de même que les conditions opérationnelles optimales qui maximisent la récupération des ressources et minimisent les coûts et l’empreinte environnementale reste un défi majeur. Étant donné la grande variabilité spatiotemporelle de la composition des matières résiduelles et la grande variation spatiale des terrains agricoles pour la distribution des produits finis, le choix optimal de la chaîne de traitement n’est pas évident. Une approche intégrée de planification des projets de biométhanisation est nécessaire afin de réduire le coût global et les émissions de GES à travers la chaîne de valorisation, tout en respectant les dispositions des cadres normatifs locaux et les contraintes sociales. Une telle approche doit tenir compte de nombreux paramètres tels que : les distances de transport, la nature des matières organiques sur le territoire, leur traitement actuel, la proximité de débouchés pour recycler les produits fertilisants récupérés et l’utilisation potentielle du biogaz ainsi que le combustible fossile qu’il remplace lors de la planification des projets.
L’objectif général de cette initiative de recherche est le développement et la validation d’un outil géospatial multidimensionnel d’aide à la décision pour la mise en place des chaînes de valorisation optimale des matières organiques résiduelles au Québec. L’outil permettra d’optimiser les aspects de planification de l’emplacement d’un nouveau projet de biométhanisation ou de compostage, de chaîne de valorisation (incluant la collecte des matières résiduelles et la distribution des produits finis) et de choix des technologies de traitement et des paramètres opérationnels des procédés. L’outil intégrera trois composantes clés : 1) une base de données spatiotemporelles multidimensionnelle, 2) un module de décision basé sur des modèles mathématiques pour la simulation et l’optimisation, 3) une interface cartographique conviviale pour faciliter le transfert de connaissances et l’interprétation.