
CCAC Étude de cas : Relier la gestion des déchets et la production de protéines grâce à la technologie des insectes
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Les déchets organiques qui se décomposent dans les décharges et les décharges sont l'une des trois principales sources d'émissions de méthane au monde et souvent une source clé de carbone noir provenant de la combustion à l'air libre. Dans les pays en développement, les déchets organiques représentent environ 50 % de tous les déchets et dépassent 70 % dans certaines régions. Les méthodes alternatives de collecte et de traitement des déchets organiques représentent une énorme opportunité de réduire les émissions de méthane et de carbone noir, d’augmenter la durée de vie des décharges et d’améliorer les résultats en matière de santé des communautés.
Le secteur des déchets dans les pays en développement se caractérise cependant par des niveaux élevés d'informalité, des parties prenantes fragmentées et des ressources limitées pour établir des systèmes complets de séparation, de collecte et de traitement. Ces défis limitent le potentiel d’atténuation des émissions de méthane et de carbone noir, car la plupart des solutions nécessitent des mécanismes efficaces de tri et de collecte en fin de compte pour permettre la rentabilité et la durabilité financière.
Le CCACLe Groupe d'évaluation technologique et économique (TEAP) a identifié deux solutions potentielles pour le secteur des déchets, qui utilisent toutes deux une technologie bien établie et accessible pour réduire considérablement les émissions à diverses échelles.
Il s’agit de bio-couvertures de décharges et de traitement des déchets organiques Black Soldier Fly. Le traitement des déchets organiques à l'aide de mouches soldats noires (BSF) a démontré le potentiel de réduire les émissions des déchets organiques de plus de moitié par rapport au compostage traditionnel. En plus de produire une protéine d'insecte de grande valeur, utilisée dans l'alimentation animale, la technologie BSF présente également l'avantage supplémentaire de produire des produits à valeur ajoutée de haute qualité pour le secteur agricole, comme les biofertilisants, ainsi que des ressources pour d'autres industries telles que l'industrie pharmaceutique. secteur et le secteur chimique. Pour plus de détails sur les mécanismes et le potentiel de la technologie BSF, voir le CCAC Mémoire du GETE ici.
Pour faire progresser l’utilisation de la technologie BSF à grande échelle dans les grandes villes, CCAC a soutenu un projet d'étude de faisabilité à Lima, au Pérou, intitulé Lier la gestion des déchets et la production de protéines grâce à la technologie des insectes (appelé projet Lima BSF).
Lima produit 8,630 50 tonnes de déchets solides municipaux par jour, dont environ 250 % sont constitués de matière organique. Le projet visait à étudier la faisabilité d'une usine de traitement de déchets organiques BSF à grande échelle, capable de traiter XNUMX tonnes par jour provenant de sources sélectionnées telles que les marchés locaux.
Le projet, qui s'est terminé en décembre 2023, fournit aux investisseurs et aux responsables de la mise en œuvre du projet des informations précieuses sur les exigences nécessaires à la création d'usines BSF financièrement viables qui peuvent avoir un impact significatif sur les émissions de méthane et de carbone noir, en plus de leur contribution au système de gestion des déchets solides. à Lima.
Des défis majeurs
Étant donné que la technologie BSF est nouvelle pour de nombreux systèmes de gestion des déchets, les autorités sanitaires et municipales peuvent également être limitées par leurs connaissances et avoir des malentendus sur la nature des opérations, notamment des inquiétudes concernant le risque d'invasion d'insectes et de reproduction de BSF.
Les pays en développement sont également confrontés à des problèmes de ressources et à des défis systémiques lors de l’étape la plus importante de la gestion des déchets : la collecte et le tri. La faible collecte des taxes municipales et le caractère informel du secteur des déchets limitent considérablement les budgets municipaux consacrés à la gestion des déchets solides et fragmentent les acteurs responsables du secteur.
De plus, la technologie BSF recouvre un large éventail de secteurs, notamment la santé, les déchets, l’agriculture et l’industrie. Cela signifie que pour assurer la pleine viabilité productive de ces systèmes, ils doivent se conformer à de multiples cadres réglementaires et rivaliser dans des structures de marché établies qui ne tiennent pas nécessairement compte de la nature de leurs opérations. Ces réglementations varient selon les pays mais seront affectées par les réglementations des marchés ciblés des produits BSF.
Ces défis ont été identifiés comme des obstacles possibles lors des entretiens avec les parties prenantes menés au cours du projet. Par exemple, bien que le Pérou ne soit pas directement concerné par la réglementation européenne, la réglementation européenne actuelle sur les sources potentielles de nourriture pour insectes exclut les déchets des marchés de gros, des supermarchés et des déchets ménagers, et limite les produits pouvant être fabriqués avec ce type de déchets aux produits de biocarburant. , ou des plastiques. Certaines régions imposent également des normes de qualité pour le compost préparé à partir de déchets organiques et utilisé sur les terres agricoles, dont les produits BSF doivent veiller au respect. De telles réglementations dans d'autres juridictions peuvent avoir des impacts sur le projet si les sous-produits sont exportés.
Approche du projet
Le projet Lima BSF visait à produire une étude de faisabilité complète d'une usine pilote BSF à grande échelle à Lima, au Pérou. Le projet Lima BSF a identifié que, sur l'ensemble de la zone métropolitaine, les zones du nord – avec une population de près de 2.5 millions d'habitants – pourraient être desservies par une telle installation.
L'étude comprenait des entretiens avec les parties prenantes, une analyse des déchets, une analyse réglementaire et une analyse de faisabilité économique. Ces activités visaient à identifier le contexte local concernant les pratiques actuelles de gestion des déchets, les défis logistiques, les réglementations locales et les facteurs culturels affectant la gestion des déchets, ainsi que les opportunités pour les technologies BSF.
Treize entretiens ont été menés avec des acteurs publics et privés responsables des marchés alimentaires, des déchets organiques, du recyclage, de l'industrie, de l'assainissement et de la santé publique. Compte tenu des défis liés à la collecte des déchets organiques municipaux, les marchés ont été identifiés comme les producteurs de déchets organiques les plus importants et les plus accessibles. Les entretiens ont été menés dans un format standardisé qui a permis aux parties prenantes de répondre de manière ouverte. Les questions d'entretien portaient sur :
- Opportunités et menaces pour la gestion et le recyclage des déchets organiques
- Règlement interdisant l’utilisation de déchets organiques pour l’alimentation animale
- Disponibilité des données sur les déchets organiques dans différents secteurs
- Niveau d'intérêt pour les programmes de gestion des déchets organiques pour produire des produits upcyclés.
Outre les entretiens avec les parties prenantes, l'analyse contextuelle de l'usine pilote comprenait une analyse approfondie du système de gestion des déchets. L'analyse du système de gestion des déchets a examiné les structures organisationnelles officielles pour la gestion des déchets dans le nord de Lima ; les coûts par tonne de collecte, de transport et d'élimination ; génération de déchets et leur composition, fournisseurs existants de services de gestion des déchets solides ; et les fournisseurs actuels de traitement des déchets organiques.
Les informations recueillies à cette étape de l'analyse ont été comparées aux connaissances existantes dans la littérature et aux critères d'évaluation de l'adéquation des déchets organiques pour les mouches soldats noires. Étant donné que la qualité de la matière organique donnée aux mouches soldats noires a un impact considérable sur leur capacité de production, cette étape était essentielle pour déterminer l’efficacité potentielle des produits BSF prévus. Cette étape d'analyse a examiné la teneur en humidité et en protéines des sources de déchets disponibles, ainsi que les conditions environnementales au sein de l'usine. L'analyse des systèmes de collecte des déchets a également comparé le tri et la collecte des déchets organiques à Lima aux meilleures pratiques internationales et a fourni des recommandations politiques qui faciliteraient la mise en œuvre réussie de la technologie BSF à Lima.
Analyse de faisabilité économique
La composante de faisabilité économique du projet Lima BSF a examiné à la fois la faisabilité économique d'une usine pilote BSF (traitant une tonne de déchets organiques par jour) et la faisabilité d'une usine ultérieure à grande échelle (traitant 250 tonnes par jour).
Il a souligné un point critique de compréhension pour référence par d’autres responsables de la mise en œuvre du projet. Il s'agissait du fait que la phase pilote de tels projets est essentielle au succès d'un projet BSF, mais qu'en raison de la nature des usines BSF – qui nécessitent une grande échelle pour être économiquement durables via leurs produits de sortie – les projets pilotes s'avéreraient rarement efficaces. économiquement viables à eux seuls. En outre, il a souligné que les usines pilotes ne sont pas des usines BSF à petite échelle, mais plutôt les premières étapes de la mise en œuvre d’une usine à plus grande échelle.
Le projet Lima BSF a évalué que les dépenses d'investissement initiales et les dépenses opérationnelles pour le projet pilote traitant une tonne par jour pendant 24 mois s'élèveraient à 1,928,000 XNUMX XNUMX $ US. La méthodologie de cette évaluation a examiné quatre structures de financement différentes possibles qui pourraient former cet investissement. Il s'agissait de :
- Investissement privé avec une vision commerciale à long terme pour les sources alternatives de protéines.
- Financement du projet pilote par le secteur public via des subventions.
- Financement de démarrage du projet pilote et de l'installation industrielle par l'intermédiaire d'investisseurs tiers.
- Financer le projet pilote et l'installation industrielle avec des fonds du secteur public.
En pratique, le projet Lima BSF a étudié l'intérêt des organismes de financement nationaux et internationaux dans le domaine de l'économie circulaire, de l'atténuation du changement climatique et des programmes de gestion des déchets. Au sein des agences de financement privées et publiques, le projet Lima BSF a constaté que les usines BSF étaient toujours confrontées au défi d'un manque de sensibilisation de la part des organismes de financement et que leur aversion au risque signifiait qu'ils n'étaient pas prêts à financer des projets dans lesquels ils avaient peu d'expérience. . Cette expérience a montré que l'étude de faisabilité elle-même devait être combinée avec un soutien supplémentaire de la part des organisations internationales pour sensibiliser et prouver la viabilité commerciale des usines BSF.
Le projet a évalué qu'une usine BSF à grande échelle traitant 250 tonnes de déchets organiques par jour nécessiterait un investissement d'environ 25 millions de dollars en dépenses d'investissement (dans un scénario nouveau) et permettrait d'obtenir un retour sur investissement après huit ans. Sur une période d'exploitation de 20 ans, il générerait un taux de rentabilité interne de 12.93 %. Le dossier financier s’améliorerait même considérablement pour un projet de friches industrielles.1
Le projet Lima BSF a également préparé une feuille de route plus large pour la mise en œuvre du projet, adaptée à Lima. Cela comprenait les dimensions de conception d'une usine pilote BSF, soutenant l'évaluation de faisabilité pour passer à l'étape suivante en attendant les approbations et le financement.
Avantages/Résultats
Un avantage évident des usines BSF est leur capacité à réduire les émissions de méthane provenant des déchets organiques grâce à une stratégie de « upcycling », car des produits tels que les protéines et les biofertilisants ont une forte valeur ajoutée. Dans ce domaine, les installations BSF s'avèrent très performantes par rapport au compostage traditionnel. Les premières études réalisées en dehors de ce projet montrent que les usines BSF peuvent réduire de moitié les émissions de méthane provenant des déchets organiques. Cela ne prend pas en compte les impacts supplémentaires en matière d’atténuation du climat, tels que ceux résultant du remplacement de la farine de poisson non durable en évitant les émissions pendant le transport et la production des systèmes de farine de poisson existants.
La nature économique et circulaire des produits fabriqués par les usines BSF en fait un ajout extrêmement prometteur aux stratégies de gestion des déchets actuellement disponibles.
La teneur élevée en protéines et les produits pétroliers du BSF en font une ressource clé pour les chaînes de valeur agricoles tout en constituant également un élément important de systèmes alimentaires circulaires intégrés et durables.
Les usines BSF sont également très efficaces dans la production de protéines et de produits pétroliers, car elles nécessitent moins d'eau, moins de terres et moins de temps de production par rapport à d'autres technologies, ce qui est particulièrement important compte tenu de la nécessité d'une transition mondiale vers des systèmes de production agricole plus durables, en raison de le changement climatique et la perte de biodiversité.
Les produits BSF, principalement à base d'huile et de protéines, contribuent au marché croissant des sources alternatives de protéines, notamment en tant qu'additifs alimentaires pour l'agriculture. En plus du principal produit protéique, l’huile d’insecte BSF peut être utilisée comme ingrédient dans la production d’aliments pour animaux, de biodiesel et dans l’industrie pharmaceutique. BSF produit également des « frass » – un engrais organique précieux produit en grandes quantités et à un prix compétitif sur le marché.
L'analyse de marché réalisée dans le cadre de l'évaluation a montré que les tendances mondiales pour les produits similaires aux produits de BSF – tels que la farine de poisson – montrent une demande croissante et des prix en hausse. Compte tenu des tendances de pression sur l’agriculture et l’aquaculture à l’échelle mondiale, il est probable que cette tendance se poursuive, rendant les produits issus du BSF de plus en plus compétitifs compte tenu de leur haute qualité et de leur durabilité par rapport aux intrants agricoles et à la farine de poisson existants.
Les prix croissants des produits BSF ne feront qu'améliorer leur rentabilité, qui s'est avérée adaptée aux investissements à moyen et long terme avec des taux de rendement impressionnants. Cela ne prend pas en compte les programmes de subventions soutenant de tels projets du point de vue de la durabilité et de l’atténuation du changement climatique.
Résultats et leçons apprises
Compte tenu de la nécessité d’accéder à des économies d’échelle pour parvenir à une viabilité financière prouvable, le projet BSF de Lima a clairement identifié la nécessité que les premières usines BSF se trouvent dans une zone urbaine et aient un accès étroit aux flux de déchets organiques provenant des grands et moyens marchés alimentaires. Le projet Lima BSF a révélé que malgré les nombreux cadres législatifs affectant les usines BSF, il n'y aurait pas d'obstacles significatifs à la connexion de l'usine aux systèmes de gestion des déchets actuels au Pérou.
L'évaluation a mis en évidence la nécessité d'une phase pilote avant d'investir dans des opérations à grande échelle afin d'obtenir des données sur les conditions environnementales et de déchets qui affectent l'efficacité de la bioconversion. Ces données et cette période d’essai permettent une conception plus détaillée et plus efficace de la plus grande usine.
Il est important pour les projets futurs de considérer que la performance de la mouche soldat noire en matière de production de protéines dépend d'une série de facteurs environnementaux, de substrat et économiques.
Les facteurs de succès environnemental dépendent de l'émulation des conditions tropicales idéales pour le BSF – celles-ci incluent une température constante entre 27 et 30°C et un éclairage approprié (aussi proche que possible de l'irradiation tropicale) avec une humidité d'environ 70 %. Le prétraitement du substrat améliore la digestibilité et la teneur en humidité du substrat organique doit être comprise entre 65 et 75 %, avec une teneur en protéines aussi élevée que possible pour augmenter la taille des larves avant la récolte. Les facteurs climatiques locaux influenceront également les niveaux d’investissement technologique nécessaires pour exploiter la centrale dans de bonnes conditions.
Le succès économique des usines BSF est plus probable dans le cas d’économies d’échelle importantes, car les usines plus grandes peuvent réduire considérablement les coûts de production par rapport aux usines plus petites. Les projets à petite échelle peuvent rarement rivaliser avec les sources traditionnelles de protéines animales, comme la farine de poisson, par exemple. La taille idéale d'une usine dépend de facteurs tels que les frais de déversement, la main d'œuvre, l'automatisation et le coût de l'énergie. Il est toutefois recommandé que les projets visent à traiter un minimum de 100 tonnes de déchets organiques par jour.
L'existence de marchés de niche locaux tels que les aliments pour animaux de compagnie, les aliments pour animaux ou la farine de poisson ont un impact sur la réussite économique des projets, car les marchés locaux ou régionaux existants avec une forte demande permettront des ventes régulières des produits BSF.
Les réponses du gouvernement au projet Lima BSF ont mis en évidence l’avantage unique de la technologie BSF, tant en termes d’impact sur l’atténuation du changement climatique que de contribution aux systèmes d’économie circulaire.
« Considérant que plus de la moitié des déchets solides municipaux au Pérou sont organiques, des alternatives technologiques telles que celle en cours de développement avec le CCAC-le projet soutenu sur l'élevage de la mouche soldat noire pour la production de protéines de haute qualité à partir de ce type de déchets, offre un énorme potentiel non seulement pour sa contribution à la transition vers une économie circulaire, mais aussi parce qu'il contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. émissions de gaz.
~ Dr Giuliana Becerra, ancienne sous-ministre de la gestion de l'environnement. MINAM
« Le projet nous a permis d'explorer et d'apprendre plus en détail la portée et les avantages de l'une des formes de valorisation indiquées dans notre cadre réglementaire (Décret législatif 1278, Loi sur la gestion intégrale des déchets solides), comme la bioconversion, à travers la mouche soldat. .
Cette forme de valorisation permet d'obtenir des produits dans des systèmes compacts et en moins de temps, ce qui, contrairement à d'autres technologies (compostage, lombriculture, méthanisation), en fait une alternative à considérer par les collectivités locales et le secteur privé, et ainsi pouvoir augmenter le taux de valorisation des déchets solides organiques au niveau national.
Un autre aspect important est que la réplication de la bioconversion avec la mouche soldat contribuerait également à l’atténuation des gaz à effet de serre (comme le méthane). Cette technologie pourrait être considérée comme une nouvelle mesure d’atténuation pour le secteur des déchets et ainsi pouvoir accroître notre ambition climatique.
Enfin, étant donné les conditions nécessaires et idéales pour le développement de la bioconversion avec la mouche soldat, elle pourrait parfaitement s'intégrer dans la zone amazonienne du pays, en raison des conditions climatiques qui la favorisent, de l'obtention de déchets organiques et du besoin en protéines. (produit final de bioconversion) pour l’activité aquacole.
~ William Agustín Chata Yauri, spécialiste de la valorisation des déchets solides, Direction de la gestion et de la manipulation des déchets solides, ministère de l'Environnement, Pérou