Potentiel commercial de la production d'électricité à partir de la digestion anaérobie du fumier animal au Canada

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Objectif(s)

Ce projet de Ressources naturelles Canada (RNCan) était divisé en deux parties, nommément l'évaluation des ressources en fumier animal au Canada et l'analyse des émissions de gaz à effet de serre (GES) des systèmes de gestion du fumier. L'objectif de la première partie de ce projet était de compiler les données statistiques afin de mieux comprendre la distribution du bétail et les quantités de fumier qu'il produit dans les provinces canadiennes. L'objectif de la deuxième partie de ce projet était d'acquérir une connaissance des réductions énergétiques et des émissions de GES du fumier en utilisant la technologie de digestion anaérobie.

Description

Dans la première partie de l'étude, les statistiques ont été compilées afin d'isoler les régions qui présentent ou sont aptes à présenter des problèmes de gestion du fumier. La production du bétail, les systèmes de stockage du fumier, la production et l'intensité du fumier ainsi que les émissions de GES des systèmes de gestion du fumier ont été examinés. La structure des industries porcine et laitière ainsi que le cadre de réglementation agroalimentaire présentait un intérêt particulier. La deuxième partie de cette étude examinait le potentiel commercial des technologies productrices d'électricité à partir de fumier animal. Ceci comprenait un examen de l'inventaire des émissions de GES agricoles au Canada, un examen des calculs et de la méthodologie d'Environnement Canada sur les GES produits par les engrais animaux, et finalement la préparation d'un schéma des émissions de GES des systèmes agricoles.

Digesteurs anaérobie

L'Initiative de recherche et développement en technologie et en innovation (IRDTI) du gouvernement fédéral couvre deux secteurs d'intérêt : l'énergie répartie et la biotechnologie. Étant donné que RNCan a besoin de beaucoup de données sur le fumier animal afin de rédiger ses documents stratégiques, la compilation des statistiques était essentielle. Les secteurs bovin, laitier, et porcin ont été ciblés comme étant les plus gros producteurs de fumier au Canada. La répartition et la quantité de bovins de boucherie, de troupeaux laitiers et de porcs ont été établies, l'utilisation des systèmes de stockage du fumier a été évaluée, et les producteurs de fumier des provinces ont été répertoriés et classifiés en fonction de l'intensité basse, moyenne, et élevée de leur production de fumier. De façon générale il a été établi que les troupeaux de bouvillons sont davantage nombreux en Alberta et en Ontario, les fermes laitières dominent en Ontario et au Québec, et l'élevage du porc est le plus pratiqué au Québec, en Ontario, au Manitoba, et en Alberta.

L'intensité (densité) du fumier est un indicateur important des problèmes environnementaux ou économiques potentiels liés à sa gestion et à la manière de s'en débarrasser. L'intensité du fumier a été évaluée de façon à déterminer les secteurs qui sont sujets à bénéficier économiquement et socialement des technologies modernes de gestion du fumier. En utilisant l'inventaire canadien des GES (2000) et les facteurs d'émissions (1997) du GIEC (Groupe d'experts intergouvernementaux sur l'évolution du climat), les émissions de dioxyde de carbone ont été calculées pour le secteur agricole et comparées avec les émissions nationales.

L'industrie laitière canadienne fonctionne au sein d'un système de gestion de l'approvisionnement réglementé qui se concentre sur les marchés intérieurs. Ce système a l'avantage d'éliminer bien des risques qui sont communs aux autres secteurs, ce qui favorise une industrie relativement stable et profitable. L'industrie porcine canadienne est portée principalement vers l'exportation et est basée sur un système de contrats bilatéraux ou de marchés d'échanges des porcs. L'industrie porcine était soumise à plusieurs risques liés à la production et aux marchés, en particulier ceux associés avec le commerce international. Les provinces qui ont une production importante de bétail adoptent des lois détaillées afin de mieux gérer les facteurs environnementaux et sociaux associés aux grands élevages de bétail. De telles réglementations sont conçues pour éviter la pollution directe ou indirecte de l'air, de l'eau, et du sol, pour produire des normes sur l'emplacement des nouvelles fermes et pour diriger les pratiques de gestion du fumier notamment le stockage et l'épandage des déchets animaux. Le Québec, par exemple, a adopté une norme sur le phosphore en matière d'élimination du fumier. La réglementation sur les « zones d'activité limitée » interdit l'expansion des troupeaux sans le traitement complet des déchets animaux et l'exportation des produits de nutriments hors de ces zones. Aucune réglementation sur les mesures d'atténuation des émissions de GES n'a été mise sur pied pour les exploitations agricoles. Grâce à son Cadre stratégique sur l'agriculture (CSA), le gouvernement du Canada, de concert avec les gouvernements provinciaux et l'industrie agricole et agroalimentaire a procédé à la mise sur pied d'une politique agricole élaborée, destinée à accroître la profitabilité de ce secteur. Les problèmes liés aux particules, aux odeurs, et aux émissions de GES sont l'objet d'une attention particulière dans ce cadre stratégique.

Selon le Système d'inventaire national, environ 9,5 % des émissions de GES au Canada sont attribuables aux activités de production agricole1. Les émissions agricoles sont principalement des oxydes nitreux provenant des engrais et du fumier animal ainsi que le méthane émanant du fumier de bétail. Les secteurs prometteurs en matière de réduction des émissions de GES incluent la gestion des nutriments culturaux, la gestion des nutriments du bétail, la gestion du fumier, et l'utilisation des biocarburants. De façon générale, l'agriculture canadienne fonctionne avec des marges de profit très basses sur les marchés mondiaux et étant donné ces limites, la meilleure façon de réduire les émissions de GES agricoles serait de mettre au point et de faire la promotion des technologies qui accroissent la profitabilité et qui sont facilement adoptées.

Bien qu'il existe certaines technologies qui génèrent des profits tout en réduisant les émissions de GES, l'adoption d'une stratégie doit mener à la découverte et à l'élaboration de nouvelles technologies rentables de réduction des GES. Les réductions des émissions de GES exigent la participation du gouvernement et du secteur industriel. Les technologies de captage, de brûlage à la torche, et d'utilisation des biogaz pour produire de l'électricité de 1 MW à 5 MW est très développée mondialement et pourrait être rentable pour les grands élevages canadiens. Par contre, pour les petites exploitations agricoles qui comportent des troupeaux de moins de 1000 bêtes, des sources d'électricité au biogaz de 1 KW à 100 KW seraient plus appropriées. Bien qu'il existe toute une variété de technologies dans cet éventail de puissance, leur tolérance aux impuretés, tout en maintenant les prix le plus bas possible, les rend inabordables. Les moteurs alternatifs, les microturbines (commercialisées), les moteurs Stirling (une technologie émergente) sont bien appropriés pour les petites exploitations agricoles, mais ont cependant tous des limites. Il a été constaté que des projets de démonstration des systèmes de chaleur et énergie combinées (CEC) pour les petites exploitations agricoles, conjointement avec les fabricants de microturbines devraient être lancés au Canada.

Toutefois, des facteurs ont limité l'étendue de la recherche; entre autres, l'exactitude des estimations des émissions de GES associées avec la manutention, le stockage, et l'épandage du fumier, car les facteurs d'émissions du GIEC ne s'appliquaient peut-être pas dans tous les cas à cause des caractéristiques variables du climat canadien et de l'industrie du bétail. Le manque de connaissances des effets connus des différentes technologies actuellement employées était aussi un facteur limitant.

Réalisations notables

Les statistiques sur les pratiques actuelles de la gestion du fumier facilitent la compréhension de pratiques communes qui sont utiles au développement de lignes de références environnementales et à l'évaluation de l'effet de politiques qui encouragent le choix de pratiques différentes. Le secteur agricole a adopté des technologies qui ont réduit les émissions de GES pour des raisons environnementales et économiques. Des technologies plus efficaces réduiront les émissions directes de GES. Toute porte à croire que le CSA pourrait fournir un excellent moyen de présenter et de discuter la gestion ou les initiatives technologiques liées aux émissions de GES dans ce secteur.

¹L'approximation n'inclut pas l'utilisation des combustibles fossiles ni les émissions de GES indirectes de la production d'engrais.