L'ENSEMBLE DE NOTRE SOCIÉTÉ fonctionne sur les ordures, au moins d'une manière de parler. Des déchets séculaires - du charbon et du pétrole qui ont commencé comme des plantes anciennes et des restes de dinosaures, entre autres épaves - alimentent notre réseau électrique depuis le début de l'ère industrielle. Sur les 3,8 billions de kilowattheures d'électricité que les États-Unis ont utilisés en 2020, la plupart provenaient de combustibles fossiles. Le problème est que cette poubelle n'est pas destinée à garder les lumières allumées ou à recharger les véhicules électriques ; il est censé rester profondément sous la surface, emprisonnant les gaz qui inondent maintenant notre atmosphère et provoquent un réchauffement désastreux.
La bonne et la mauvaise nouvelle, c'est que nous fabriquons constamment de nouveaux lots de déchets riches en carbone. En 2018, l'Américain moyen a généré 4,9 livres de déchets peu recommandables chaque jour. Ces nouveaux tas de déchets pourraient-ils aider à remplacer notre dépendance aux dinosaures morts ?
Nous savons déjà, bien sûr, que nous pouvons brûler des produits à base de carbone pour produire de l'énergie. Mais le simple fait de mettre le feu aux ordures a ses propres effets secondaires désagréables. Les usines d'incinération, qui fonctionnent aux États-Unis depuis 1885, émettent des oxydes d'azote, des dioxydes de soufre, des particules, du plomb, du mercure et des dioxines, entre autres toxines. Ils crachent également des gaz à effet de serre :plus de la moitié de ce que le charbon rejette. Le processus n'est même pas très efficace, n'extrayant qu'une fraction de la puissance potentielle des déchets. "Une grande partie de l'énergie s'échappe au cours du processus", explique Johan Enslin, directeur exécutif du programme Energy Systems de l'université de Clemson.
Heureusement, lancer des déchets, qu'ils soient nouveaux ou vieux de plusieurs millions d'années, n'est pas le seul moyen de les transformer en carburant. Prenons le gaz naturel :profondément sous la terre, la matière organique se décompose et se comprime pour former du méthane (chimiquement, CH4 ). Nous appelons ce sous-produit le gaz naturel, qui alimente une grande partie du réseau depuis les années 1960 et qui fournit aujourd'hui plus d'énergie que le charbon et le pétrole combinés.
Nos tas de rebuts signifient que nous avons également le même gaz en surface. Privés d'oxygène dans les décharges et les étangs à fumier, les déchets modernes se décomposent en méthane plus ou moins de la même manière que les anciennes matières souterraines. Il existe de nombreuses incitations à piéger ce gaz :le méthane est plus de 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone en termes de piégeage de la chaleur dans l'atmosphère, et les décharges municipales de déchets solides sont la troisième plus grande source de CH4
Entrez le biogaz, une combinaison de dioxyde de carbone et de méthane qui s'échappe naturellement des déchets en décomposition. L'humanité a exploité ces rots de décharge sous diverses formes depuis la fin des années 1800, et aujourd'hui, plus de la moitié de la production de biogaz de l'UE est destinée à la production d'électricité.
Il existe plusieurs méthodes différentes pour transformer ces déchets en tension. Le plus ancien implique un récipient appelé digesteur anaérobie :la matière organique va dans un réservoir privé d'oxygène, où elle se décompose au fil des jours ou des mois. Le gaz qui en résulte est souvent utilisé pour alimenter des moteurs à combustion interne ou des turbines qui produisent de l'électricité et de la chaleur. Le biogaz peut également générer de la tension à travers les piles à combustible, qui exploitent une réaction chimique pour séparer les atomes d'hydrogène en électrons et protons. Les particules chargées négativement parcourent ensuite un circuit, créant de l'énergie avec moins d'émissions que la combustion.
À l'heure actuelle, les producteurs de biogaz se répartissent en trois catégories :les biodigesteurs, les systèmes de récupération des gaz d'enfouissement et les usines de traitement des eaux usées. Les projets basés sur les tas de déchets constituent actuellement la principale source de production de biogaz à l'échelle nationale, apportant quelque 17 milliards de kilowattheures, soit moins de 0,5 % de notre consommation annuelle.
Les fermes et les installations de traitement des eaux usées pourraient détenir la clé pour stimuler l'utilisation américaine. À l'heure actuelle, seulement 20 laiteries et exploitations d'élevage à travers le pays transforment leurs excréments en électricité, ce qui ne produit qu'environ 173 millions de kilowattheures, ce qui est à peine suffisant pour allumer le pays pendant 30 minutes. Mais l'EPA estime qu'il y a plus de 8 000 fermes à travers les États-Unis qui pourraient vraisemblablement récupérer le biogaz. Cela rapporterait 16 milliards de kilowattheures supplémentaires d'énergie chaque année. Et en 2017, seulement 860 usines de traitement des eaux usées aux États-Unis utilisaient leur mine d'or de déchets pour l'énergie du biogaz, laissant plus de 15 000 autres installations envoyer des boues similaires vers des décharges et des incinérateurs à la place.
Bien sûr, combler cet écart ne nous donnerait toujours pas tout le jus dont nous avons besoin. Mais les déchets grillés pourraient combler une pièce manquante du puzzle des énergies renouvelables. Les jours où le soleil brille à peine et où le vent ne souffle pas, les animaux et les humains continueront à faire caca.
Libérer ce potentiel se résumera en grande partie à apporter des changements de politique. Le reste du monde nous a déjà montré comment c'est fait. En 2009, l'UE a exigé que 20% de l'énergie du bloc provienne d'énergies renouvelables, et dès les années 1990, des pays comme l'Allemagne utilisaient des incitations pour obtenir une énergie plus verte sur le réseau. Il n'est donc pas surprenant qu'en 2015, l'UE ait produit environ la moitié du biogaz total de la planète. Avec les nouveaux objectifs de l'administration Biden de rendre le secteur de l'électricité des États-Unis "sans pollution par le carbone" d'ici 2035, les États-Unis pourraient avoir une chance de rattraper leur retard.
Même avant les mandats de la Maison Blanche, le nombre de projets de canalisation de gaz naturel renouvelable est passé de 219 à 312 entre début 2019 et fin 2020. Selon l'Environmental and Energy Study Institute, les sources renouvelables de méthane et de biogaz pourraient un jour remplacer 10 % du gaz naturel utilisé aux États-Unis.
Pourrions-nous donc faire fonctionner l'ensemble du réseau électrique en utilisant uniquement des ordures ? Probablement pas. Et l'éolien, le solaire et l'hydroélectricité ont sans doute le potentiel d'alimenter le tout à eux seuls. Mais exploiter les déchets de la planète pourrait nous aider à tirer le meilleur parti du méthane qui, autrement, continuerait à remplir notre atmosphère. Nous devons juste nous assurer que nous apprenons des erreurs que nous avons commises en alimentant toutes nos voitures et usines avec des dinosaures.
Cette histoire a été publiée à l'origine dans le numéro Messy du printemps 2022 de PopSci. Lire plus d'histoires PopSci+.
