Quand on pense aux énergies renouvelables, on pense généralement à l'énergie éolienne et solaire. Cependant, l'Afrique dispose d'un potentiel énorme pour l'utilisation du gaz renouvelable dans la production d'électricité. Certains microbes naturels sont capables de décomposer les matières organiques en l'absence d'oxygène pour produire différents types de gaz d'origine biologique,le « biogaz », composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone. L'énergie renouvelable issue du biogaz présente l'avantage supplémentaire de pouvoir produire une source d'énergie constante, dite « de base », plutôt que de dépendre uniquement du soleil ou du vent. Elle peut également être utilisée pour la production combinée de chaleur et d'électricité à haut rendement, ce qui en fait une source utile de chauffage ou de refroidissement renouvelable.
Jus de fruits Elgin – Grabouw / Cap occidental
Les matières organiques nécessaires à la production de biogaz sont disponibles sous diverses formes sur le continent africain, certaines étant uniques. Il s'agit notamment du biogaz provenant des décharges ( gaz de décharge), du biogaz provenant des déchets humains ( gaz d'égout), du biogaz provenant des déchets alimentaires ou des matières agricoles et enfin du biogaz naturel, tel que celui que l'on trouve dans les lacs du Rwanda et du Cameroun, ou dans certaines mines d'Afrique du Sud.
Le biogaz est un gaz produit par divers micro-organismes anaérobies. Ces microbes se nourrissent de glucides et de graisses, produisant du méthane et du dioxyde de carbone comme déchets métaboliques. Ce gaz peut être exploité par l'homme comme source d'énergie durable. Le biogaz est considéré comme un combustible renouvelable, car il provient de matières organiques créées à partir du carbone atmosphérique par des plantes cultivées au cours des dernières saisons de croissance. La production de biogaz est également appelée biométhanisation. Les gaz d'origine biologique sont produits comme déchets métaboliques par deux groupes de micro-organismes appelés bactéries et archées. Ces micro-organismes se nourrissent de glucides, de graisses et de protéines, puis, à travers une série complexe de réactions comprenant l'hydrolyse, l'acétogenèse, l'acidogenèse et la méthanogenèse, produisent du biogaz composé de dioxyde de carbone et de méthane.
Route Bissar, Afrique du Sud
La composante organique des déchets ménagers se compose principalement de déchets alimentaires et de papier. Lorsque ceux-ci sont envoyés dans une décharge (un site d'enfouissement aménagé) et que les déchets atteignent une profondeur d'environ 10 mètres, ils sont compactés et deviennent anaérobies. Dans des conditions anaérobies, les micro-organismes qui produisent du biogaz se développent. Si le site de la décharge est correctement conçu et géré, le gaz de décharge qui en résulte peut être extrait, capturé et utilisé pour produire de l'électricité. À Bisassar Road, à Durban, le gaz provenant de la décharge est extrait et utilisé pour produire 6,4 MW d'électricité renouvelable qui alimente le réseau électrique local. Dans un pays géographiquement petit comme le Royaume-Uni, Clarke Energy a fourni près de 500 MW d'équipements de production d'électricité alimentés par le gaz de décharge.
Les déchets alimentaires provenant des usines ou des ménages peuvent être collectés séparément des autres flux de déchets. Les graisses et les glucides contenus dans ces déchets constituent une source potentielle précieuse de nourriture pour les micro-organismes anaérobies. Un digesteur anaérobie ou une usine de biogaz est une installation artificielle de traitement des matières organiques. Elle se compose généralement d'une zone de réception, d'une zone de prétraitement pour éliminer les contaminants tels que le papier ou le plastique, de broyeurs et d'une série de réservoirs pour la production de biogaz dans des conditions contrôlées. En règle générale, 20 000 tonnes de déchets alimentaires par an permettent de produire environ 1 MW d'électricité. En Afrique du Sud, Elgin Fruit utilise la pulpe de fruits issue du processus de production de jus comme matière première pour la digestion anaérobie dans une installation qui produit 500 kW d'électricité renouvelable. Les déchets issus de l'industrie agricole peuvent également être utilisés de cette manière. L'usine de biogaz de Tropical Power, située près du lac Naivasha au Kenya, est capable de produire 2,6 MW d'électricité à partir de matières agricoles pour une utilisation locale.
Dans le cas des déchets humains, leur utilisation pour la production de gaz d'égout repose généralement sur la collecte centralisée des matières via un système d'égouts. Les déchets humains ayant déjà été digérés par une personne, une grande partie des glucides et des graisses ont déjà été utilisés. Ils contiennent également beaucoup d'eau. Cela signifie qu'il faut une grande quantité de déchets humains pour produire du biogaz. La collecte et le traitement centralisés des déchets humains présentent les avantages supplémentaires d'améliorer l'assainissement et de réduire la pollution. Si la station d'épuration des eaux usées comprend des digesteurs anaérobies, les processus de formation du biogaz peuvent être exploités artificiellement afin de capter et d'utiliser le gaz pour produire de l'électricité. À Marrakech et à Fès, au Maroc, plusieurs stations d'épuration traitent les déchets humains pour produire 5,4 MW d'électricité renouvelable.
Lac Kivu, Rwanda
Le continent africain dispose également de sources naturelles de biogaz très inhabituelles, comme celles qui se trouvent dans les profondeurs du lac Kivu au Rwanda et en République démocratique du Congo. Ce lac produit du biogaz grâce à l'action combinée de micro-organismes anaérobies vivant en profondeur et se nourrissant de matières organiques en décomposition, ainsi qu'à des processus liés à l'activité géothermique. D'autres formes de biogaz naturel sont également présentes dans les sites miniers d'Afrique du Sud. Les archées sont un groupe de micro-organismes capables de se nourrir des composés inorganiques présents dans les roches des sites miniers pour produire du biogaz de haute qualité. Ce gaz est généralement extrait par des systèmes de ventilation, mais il a également été brûlé pour assurer la sécurité des travailleurs. Il peut également être utilisé comme source précieuse de combustible pour la production d'électricité.
En résumé, l'Afrique dispose d'un vaste potentiel inexploité pour l'utilisation de divers matériaux organiques et inorganiques dans la production d'énergie renouvelable et décentralisée. Dans les années à venir, le biogaz jouera un rôle important dans le mix énergétique du continent.
