Chapitre 3 – Combustion du carbone et des hydrocarbures | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 40 min
Dernière mise à jour : 15 juin 2026
💡 Notions centrales : leçon §combustion du méthane \(\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \to CO_2 + 2\,H_2O}\) + énergie libérée (PCI). Le biogaz est surtout du CH₄.
Élodie, technicienne sur une unité de méthanisation à la ferme, valorise le lisier et les résidus agricoles. Les bactéries du digesteur produisent du biogaz, brûlé dans un moteur de cogénération qui fournit électricité et chaleur. Elle doit estimer la production annuelle.
Qu'est-ce que la méthanisation ? Quel gaz principal contient le biogaz ? À quel autre gaz ressemble-t-il ?
C'est la transformation de déchets organiques par des bactéries (sans oxygène) en biogaz. Le biogaz contient surtout du méthane (CH₄), le même gaz que le gaz naturel.
Écris l'équation de combustion du méthane. Cette combustion libère-t-elle de l'énergie ?
\(\mathrm{CH_4 + 2\,O_2 \to CO_2 + 2\,H_2O}\). Oui, c'est une combustion exothermique : elle libère de l'énergie thermique (mesurée par le PCI).
Calcule le volume de biogaz produit par an : V = déchets × rendement. Vérifie avec la simulation.
\(V = 8\,000 \times 100 = \mathbf{800\,000\ m^3/an}\) de biogaz.
Le biogaz contient 58 % de méthane. Calcule le volume de CH₄, puis l'énergie correspondante (PCI = 10 kWh/m³). Donne le résultat en MWh.
V(CH₄) = \(800\,000 \times 0{,}58 = 464\,000\ m^3\).
E = \(464\,000 \times 10 = 4\,640\,000\ kWh = \mathbf{4\,640\ MWh/an}\).
La cogénération a un rendement électrique de 38 %. Calcule l'électricité produite (MWh/an). Compare à la simulation.
\(E_{\text{élec}} = 4\,640 \times 0{,}38 \approx \mathbf{1\,763\ MWh/an}\). Le reste (≈ 62 %) part en chaleur, en partie récupérée (cogénération).
Dans la simulation, augmente la part de méthane à 65 %. Que devient l'énergie ? Pourquoi cherche-t-on un biogaz riche en CH₄ ?
L'énergie augmente : seul le méthane est combustible (le CO₂ du biogaz ne brûle pas). Plus le biogaz est riche en CH₄, plus il contient d'énergie pour le même volume.
Pourquoi dit-on que la méthanisation est une énergie « renouvelable » et qu'elle valorise les déchets ? Que devient le résidu (digestat) ?
Les déchets organiques se renouvellent en permanence (agriculture, biodéchets) : l'énergie est renouvelable. On valorise des déchets qui seraient sinon perdus, et le digestat restant sert d'engrais pour les champs : rien ne se perd.
Rédige en 4 à 5 lignes l'intérêt d'une unité de méthanisation (énergie produite, déchets valorisés, engrais), avec les chiffres.
« Notre unité traite 8 000 t/an de déchets agricoles et produit 800 000 m³ de biogaz, riche en méthane. Brûlé en cogénération, il fournit ≈ 1 760 MWh d'électricité par an (plus de la chaleur), de quoi alimenter des centaines de foyers. C'est une énergie renouvelable qui valorise des déchets, et le digestat restant sert d'engrais : un cercle vertueux pour la ferme. »
Le biogaz émet du CO₂ en brûlant. Pourtant on le considère « neutre en carbone ». Pourquoi ? (pense à l'origine du carbone)
Le carbone du biogaz vient de plantes qui ont récemment absorbé ce CO₂ de l'atmosphère en poussant. En le rejetant, on remet du CO₂ qui en était sorti peu avant : le bilan est ≈ neutre, contrairement aux énergies fossiles qui libèrent du carbone stocké depuis des millions d'années.
Réponse à la problématique : à partir de 8 000 t de déchets, l'unité produit ≈ 4 640 MWh d'énergie (méthane) et ≈ 1 760 MWh d'électricité par cogénération, plus de la chaleur et de l'engrais. C'est une énergie renouvelable issue des déchets.
📚 Cette activité s'appuie sur la combustion du méthane et l'énergie libérée (leçon Ch03).