Thèse Concevoir le Soutien au Biométhane Instruments Pratiques Agricoles et Potentiel Territorial H/F - Doctorat.Gouv.Fr
- CDD
- Doctorat.Gouv.Fr
Les missions du poste
Établissement : Université Paris-Saclay GS Sciences de l'ingénierie et des systèmes École doctorale : Sciences Des Systèmes Laboratoire de recherche : Laboratoire Génie Industriel Direction de la thèse : Olivier MASSOL ORCID 0000000296117312 Début de la thèse : 2026-10-19 Date limite de candidature : 2026-10-15T23:59:59 La neutralité carbone exige de réduire les consommations fossiles et d'électrifier les usages qui s'y prêtent. Le biométhane peut décarboner une partie des consommations de gaz restantes, mais ses volumes, ses coûts et ses émissions évitées dépendent des matières mobilisées et des débouchés. Sa production relie l'agriculture, qui fournit les intrants et reçoit le digestat, au secteur énergétique, qui transforme et distribue le gaz. L'Union européenne vise 42,5 % d'énergies renouvelables en 2030 et REPowerEU fixe l'ambition de 35 milliards de m³ de biométhane durable par an à cet horizon ; les matières et les sites capables d'y contribuer restent à déterminer. La France offre un terrain d'étude privilégié : une filière d'injection développée, de nombreuses unités agricoles et la coexistence des contrats d'achat avec les certificats de production de biogaz (CPB).
Le bilan climatique de la méthanisation dépend du devenir des matières en l'absence de projet, des fuites de méthane, de la gestion du digestat et de l'énergie remplacée ; une hausse de la production de gaz ne suffit donc pas à établir le gain collectif d'un soutien. Trois contraintes pèsent sur la filière : les matières ont des usages concurrents ; les pratiques bénéfiques doivent être adoptées et observables ; les gisements sont éloignés des consommateurs et des réseaux. Ces contraintes posent une question d'allocation : le biométhane n'est pas nécessairement la meilleure utilisation d'une biomasse limitée. La thèse étudiera comment elles modifient la conception des soutiens, l'offre agricole de biomasse et le potentiel effectivement accessible.
Elle prendra la forme d'une thèse par articles. L'article 1 comparera les instruments de soutien (tarifs d'achat, obligations, certificats) en mobilisant la littérature sur l'électricité renouvelable, puis examinera la différenciation du soutien selon des pratiques vérifiables (substitution du digestat aux engrais, gestion des cultures intermédiaires, maîtrise des fuites de méthane). L'article 2 estimera, à l'aide du modèle d'offre agricole AROPAj, comment le volume de biomasse offert et son coût changent lorsque des exigences agroécologiques deviennent des contraintes explicites, et calculera des coûts d'abattement marginaux. L'article 3 mesurera, à l'échelle d'un territoire, l'écart entre la ressource agricole mobilisable et le biométhane effectivement livrable, en intégrant collecte, conversion, épandage, raccordement au réseau et débouchés. L'article 4 développera un modèle théorique des mandats assortis de certificats, en y intégrant la concurrence entre unités pour les intrants, absente des modèles construits pour l'électricité.
Chaque article répond à une question autonome et la conclusion confrontera leurs résultats. La thèse expliquera ainsi comment les instruments, les décisions agricoles et les infrastructures modifient les volumes et le coût du biométhane, et précisera où il apporte le plus de décarbonation par unité de biomasse mobilisée.
L'atteinte de la neutralité carbone suppose le remplacement progressif du gaz fossile par des vecteurs décarbonés. Le biométhane, produit par épuration du biogaz issu de la digestion anaérobie de matières organiques (effluents d'élevage, résidus agricoles, biodéchets, cultures intermédiaires), constitue une des principales alternatives injectable dans les réseaux existants. L'Europe en est le premier producteur mondial et la France le premier producteur de l'Union européenne ; le plan REPowerEU fixe un objectif de 35 milliards de m³ par an à l'horizon 2030.
La thèse se situe au carrefour de l'économie de l'énergie et de l'environnement, de l'économie industrielle et de l'économie agricole. La littérature sur les instruments de soutien aux énergies renouvelables (tarifs d'achat, quotas échangeables, enchères), développée principalement pour l'électricité, fournit une base d'analyse dont le transfert au biométhane reste à établir (Carley et al., 2018 ; Marschinski et Quirion, 2014). L'économie industrielle éclaire les interactions stratégiques au sein de la filière : concurrence entre producteurs pour l'accès aux intrants, structures de marché et entrée d'unités, effets des règles de certificats sur la sélection des projets. Les travaux sur le biogaz et le biométhane décrivent les trajectoires nationales, les cadres de soutien et la rentabilité des unités (Sesini, Cretì et Massol, 2024 ; Olczak, 2026 ; Leclercq-Ollivier, 2025), mais restent cloisonnés entre économie, agronomie et sciences sociales. Enfin, les travaux agronomiques et sociologiques documentent les effets de la méthanisation sur les systèmes agricoles, les pratiques et les territoires (Esnouf et al., 2021 ; Cadiou et al., 2023 ; Malet et al., 2023), sans les relier au design des instruments publics.
L'originalité du projet est de mettre ces littératures en dialogue autour d'une question d'allocation : une biomasse limitée, des pratiques à rémunérer de manière vérifiable et des contraintes de réseau modifient à la fois l'efficacité des soutiens, l'offre agricole et le potentiel livrable. Le cas français, caractérisé par la coexistence des contrats d'achat et des certificats de production de biogaz, offre un terrain d'étude particulièrement adapté à cette analyse.
La thèse analyse comment les contraintes agricoles et territoriales modifient la conception des politiques de soutien au biométhane, l'offre de biomasse et le potentiel effectivement mobilisable. Elle vise quatre objectifs :
- Comparer les instruments de soutien (tarifs d'achat, obligations d'incorporation, certificats) et identifier les propriétés du biométhane qui exigent une adaptation des enseignements issus de l'électricité renouvelable, notamment la différenciation du soutien selon des pratiques agricoles vérifiables ;
- Estimer, à l'aide du modèle d'offre agricole AROPAj, comment le volume de biomasse offert et son coût évoluent lorsque des exigences agroécologiques deviennent des contraintes explicites, et en dériver des coûts d'abattement marginaux ;
- Mesurer, à l'échelle d'un territoire, l'écart entre la ressource agricole mobilisable et le biométhane effectivement livrable, en intégrant collecte, conversion, épandage du digestat, raccordement au réseau et débouchés ;
- Développer un modèle théorique des mandats assortis de certificats intégrant la concurrence entre unités pour les intrants, afin de comparer les instruments à objectif de production donné.
L'objectif d'ensemble est de préciser où le biométhane apporte le plus de décarbonation par unité de biomasse mobilisée, compte tenu des usages concurrents de la biomasse et des coûts d'acheminement, et d'en tirer des recommandations sur le calibrage des instruments de soutien.
Le bilan climatique de la méthanisation dépend du devenir des matières en l'absence de projet, des fuites de méthane, de la gestion du digestat et de l'énergie remplacée ; une hausse de la production de gaz ne suffit donc pas à établir le gain collectif d'un soutien. Trois contraintes pèsent sur la filière : les matières ont des usages concurrents ; les pratiques bénéfiques doivent être adoptées et observables ; les gisements sont éloignés des consommateurs et des réseaux. Ces contraintes posent une question d'allocation : le biométhane n'est pas nécessairement la meilleure utilisation d'une biomasse limitée. La thèse étudiera comment elles modifient la conception des soutiens, l'offre agricole de biomasse et le potentiel effectivement accessible.
Elle prendra la forme d'une thèse par articles. L'article 1 comparera les instruments de soutien (tarifs d'achat, obligations, certificats) en mobilisant la littérature sur l'électricité renouvelable, puis examinera la différenciation du soutien selon des pratiques vérifiables (substitution du digestat aux engrais, gestion des cultures intermédiaires, maîtrise des fuites de méthane). L'article 2 estimera, à l'aide du modèle d'offre agricole AROPAj, comment le volume de biomasse offert et son coût changent lorsque des exigences agroécologiques deviennent des contraintes explicites, et calculera des coûts d'abattement marginaux. L'article 3 mesurera, à l'échelle d'un territoire, l'écart entre la ressource agricole mobilisable et le biométhane effectivement livrable, en intégrant collecte, conversion, épandage, raccordement au réseau et débouchés. L'article 4 développera un modèle théorique des mandats assortis de certificats, en y intégrant la concurrence entre unités pour les intrants, absente des modèles construits pour l'électricité.
Chaque article répond à une question autonome et la conclusion confrontera leurs résultats. La thèse expliquera ainsi comment les instruments, les décisions agricoles et les infrastructures modifient les volumes et le coût du biométhane, et précisera où il apporte le plus de décarbonation par unité de biomasse mobilisée.
L'atteinte de la neutralité carbone suppose le remplacement progressif du gaz fossile par des vecteurs décarbonés. Le biométhane, produit par épuration du biogaz issu de la digestion anaérobie de matières organiques (effluents d'élevage, résidus agricoles, biodéchets, cultures intermédiaires), constitue une des principales alternatives injectable dans les réseaux existants. L'Europe en est le premier producteur mondial et la France le premier producteur de l'Union européenne ; le plan REPowerEU fixe un objectif de 35 milliards de m³ par an à l'horizon 2030.
La thèse se situe au carrefour de l'économie de l'énergie et de l'environnement, de l'économie industrielle et de l'économie agricole. La littérature sur les instruments de soutien aux énergies renouvelables (tarifs d'achat, quotas échangeables, enchères), développée principalement pour l'électricité, fournit une base d'analyse dont le transfert au biométhane reste à établir (Carley et al., 2018 ; Marschinski et Quirion, 2014). L'économie industrielle éclaire les interactions stratégiques au sein de la filière : concurrence entre producteurs pour l'accès aux intrants, structures de marché et entrée d'unités, effets des règles de certificats sur la sélection des projets. Les travaux sur le biogaz et le biométhane décrivent les trajectoires nationales, les cadres de soutien et la rentabilité des unités (Sesini, Cretì et Massol, 2024 ; Olczak, 2026 ; Leclercq-Ollivier, 2025), mais restent cloisonnés entre économie, agronomie et sciences sociales. Enfin, les travaux agronomiques et sociologiques documentent les effets de la méthanisation sur les systèmes agricoles, les pratiques et les territoires (Esnouf et al., 2021 ; Cadiou et al., 2023 ; Malet et al., 2023), sans les relier au design des instruments publics.
L'originalité du projet est de mettre ces littératures en dialogue autour d'une question d'allocation : une biomasse limitée, des pratiques à rémunérer de manière vérifiable et des contraintes de réseau modifient à la fois l'efficacité des soutiens, l'offre agricole et le potentiel livrable. Le cas français, caractérisé par la coexistence des contrats d'achat et des certificats de production de biogaz, offre un terrain d'étude particulièrement adapté à cette analyse.
La thèse analyse comment les contraintes agricoles et territoriales modifient la conception des politiques de soutien au biométhane, l'offre de biomasse et le potentiel effectivement mobilisable. Elle vise quatre objectifs :
- Comparer les instruments de soutien (tarifs d'achat, obligations d'incorporation, certificats) et identifier les propriétés du biométhane qui exigent une adaptation des enseignements issus de l'électricité renouvelable, notamment la différenciation du soutien selon des pratiques agricoles vérifiables ;
- Estimer, à l'aide du modèle d'offre agricole AROPAj, comment le volume de biomasse offert et son coût évoluent lorsque des exigences agroécologiques deviennent des contraintes explicites, et en dériver des coûts d'abattement marginaux ;
- Mesurer, à l'échelle d'un territoire, l'écart entre la ressource agricole mobilisable et le biométhane effectivement livrable, en intégrant collecte, conversion, épandage du digestat, raccordement au réseau et débouchés ;
- Développer un modèle théorique des mandats assortis de certificats intégrant la concurrence entre unités pour les intrants, afin de comparer les instruments à objectif de production donné.
L'objectif d'ensemble est de préciser où le biométhane apporte le plus de décarbonation par unité de biomasse mobilisée, compte tenu des usages concurrents de la biomasse et des coûts d'acheminement, et d'en tirer des recommandations sur le calibrage des instruments de soutien.
Le profil recherché
Solides compétences en économie industrielle et en économie de l'énergie ;
Bonne maîtrise des méthodes quantitatives et de la modélisation économique ;
Capacité à conduire une revue de littérature et à rédiger des travaux scientifiques ;
Excellente maîtrise de l'anglais écrit et oral ;
Expérience préalable de la recherche en économie de l'énergie, acquise notamment au sein d'un laboratoire étranger ;
Autonomie, rigueur et aptitude au travail en équipe dans un environnement de recherche international.
Bonne maîtrise des méthodes quantitatives et de la modélisation économique ;
Capacité à conduire une revue de littérature et à rédiger des travaux scientifiques ;
Excellente maîtrise de l'anglais écrit et oral ;
Expérience préalable de la recherche en économie de l'énergie, acquise notamment au sein d'un laboratoire étranger ;
Autonomie, rigueur et aptitude au travail en équipe dans un environnement de recherche international.
Compétences requises
- Anglais
- Travail en équipe
- Autonomie
- Économie