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1 EXPERIMENTATION NATIONALE SUR LA VALORISATION DES SOUS-PRODUITS VINICOLES GROUPE NATIONAL FRANCEAGRIMER FICHES DE SYNTHESE PAR VOIE DE VALORISATION [DOCUMENT DE TRAVAIL PROVISOIRE] REUNION DU CONSEIL SPECIALISE VIN 17 AVRIL 2013 Page 1

2 EXPERIMENTATION NATIONALE SUR LA VALORISATION DES SOUS-PRODUITS VINICOLES GROUPE NATIONAL FRANCE AGRIMER INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE A. Contexte de l étude L arrêté du 17 aout 2011 relatif à la distillation des sous-produits de la vinification prévue à l article 16 du règlement CEE n 479/2008 prévoit la livraison obligatoire des marcs de raisins et des lies de vin en distillerie, sauf dérogation précisée dans l arrêté. Dans le cadre de la réforme de l Organisation Commune du Marché «Vins», une concertation a été entreprise par FranceAgriMer sur la valorisation des sous-produits vinicoles (marcs de raisins et lies de vin). Cette étude vise à évaluer différentes voies de valorisation des sous-produits vinicoles en termes techniques, environnementaux, économiques et réglementaires. B. Objectif des fiches de synthèse Le but des fiches de synthèse est de permettre aux membres du comité de pilotage ainsi qu aux représentants du Conseil Spécialisé Vin de FranceAgriMer d apprécier l évolution du projet sous les différents axes de recherche par voie de valorisation. Elles n ont pas vocation à être diffusées au public. I. Voies de valorisation des sous-produits vinicoles qui font l objet d une fiche de synthèse Compostage Distillation et ses coproduits Epandage Méthanisation Pépins de raisins Réduction de volumes II. Organisation des fiches de synthèse Les fiches sont structurées de la façon suivante : Données bibliographiques Données acquises par le groupe technique national (données techniques, environnementales, économiques et règlementaires) Informations à venir Points non résolus INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 2

3 Synthèse des acquis de l expérimentation Références bibliographiques III. 3 échelles d expérimentation Les expérimentations menées dans le cadre du projet national en matière d épandage et de compostage de marcs de raisins, ont été réalisées à 3 échelles différentes : Echelle laboratoire Echelle viticulteur Echelle industrielle Les expérimentations concernant la méthanisation des marcs de raisins n ont pas pris en compte l échelle viticulteur. C. Définitions I. Définitions issues de la règlementation Le règlement (CE) n 479/2008 du conseil du 29 avril 2008 portant organisation commune du marché vitivinicole considère que les marcs de raisins et les lies de vin sont des résidus (Cf. Annexe I Définitions) : - «Marcs de raisins» : résidu de pressurage des raisins frais, fermenté ou non. - «Lie de vin» : a) résidu se déposant dans les récipients contenant du vin après la fermentation ou lors du stockage ou après un traitement autorisé ; b) résidu issu de la filtration ou de la centrifugation du produit visé au point a) ; c) résidu se déposant dans les récipients contenant du moût de raisins lors du stockage ou après un traitement autorisé ; d) résidu obtenu lors de la filtration ou de la centrifugation du produit visé au point c). La norme d application obligatoire sur les amendements organiques (NF U44-051) définit : - «Matières fertilisantes» : engrais, amendements et, d une manière générale, tous les produits dont l emploi est destiné à assurer ou à améliorer la nutrition des végétaux, ainsi que les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols - «Amendements organiques» : matières fertilisantes composées principalement de combinaisons carbonées d origine végétale, ou animale et végétale en mélange, destinées à l entretien ou à la reconstitution du stock de matière organique du sol et à l amélioration de ses propriétés physiques et/ou chimiques et/ou biologiques INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 3

4 II. Glossaire - Marc de raisins distillé (ou épuisé) EXPERIMENTATION NATIONALE SUR LA VALORISATION DES SOUS-PRODUITS VINICOLES Le marc de raisins distillé (ou épuisé) n a pas été défini dans la règlementation. La définition suivante sera retenue : Marc de raisins distillé (ou épuisé): marc de raisins dont on a extrait au minimum l alcool. - Bourbes Dans le règlement de l OCM (1234/2007 modifié) qui est le seul à traiter les produits vitivinicoles à ce jour, le terme de «bourbe» n existe pas. Seule est définie la «lie de vin» comme le résidu après fermentation (que nous appelons «lies») et avant fermentation issues du stockage des moûts de raisins (que nous appelons «bourbes»). - Jus d égouttage de marcs de raisins Jus endogènes aux marcs de raisins. La quantité de jus d égouttage de marc de raisins varie en fonction du taux de matière sèche des marcs de raisins, du mode et du temps de stockage, du mode de vinification. - Lixiviats Fraction liquide produite par les déchets lors du stockage sous l action conjuguée de la pluie et de la fermentation naturelle. - Sous-produit ou déchet? Sur la question de la qualification des marcs de raisins et lies de vin en tant que sous-produits ou déchets il, peut être utile de se référer à l article 5 de la directive CE/2008/98 sur les déchets, qui précise les points qui différencient un déchet d un sous-produit. Dans le cadre de la réglementation relative aux déchets, c'est le mode de gestion du produit qui détermine sa qualité. - Lorsque les marcs de raisins et les lies de vin sont distillés, ce sont des sous-produits. - Lorsqu ils sont valorisés par compostage ou méthanisation, ce sont des déchets, de même que s ils sont épandus sans avoir été homologués comme matière fertilisante ou support de culture et sans être conformes à une norme rendue d'application obligatoire (par ex la norme NFU ). Ils répondent alors à la règlementation en vigueur sur les déchets (notamment directive n 2008/98/CE relative aux déchets). - En vertu des articles L et suivants du Code rural, s'ils sont autorisés comme matières premières entrant dans la composition de matières fertilisantes ou supports de culture homologués ou répondant à une norme rendue d'application obligatoire, ils peuvent être mis sur le marché et entrent donc dans la composition de produits. INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 4

5 - Lorsque les marcs de raisin servent à la production de biocarburants, ils peuvent être qualifiés de résidus, quoique la définition de ce terme ne soit pas encore stabilisée 1,2. - Coproduits Le terme de coproduit ne fait pas l objet d une définition dans la règlementation. Le terme est utilisé dans la fiche de synthèse «Distillation et ses coproduits». Il désigne les différents produits sortants (pouvant être mis sur le marché) des distilleries vinicoles. D. Règlementation Ce paragraphe sur la règlementation intègre les éléments règlementaires transversaux, applicables dans le cas de toutes les voies de valorisation qui font l objet de l expérimentation nationale. Chaque fiche de synthèse détaille la règlementation applicable par voie de valorisation. I. Règlement européen (CE) n 479/2008 du Conseil du 29 avril 2008 portant organisation commune du marché vitivinicole Ce règlement interdit le surpressurage des raisins, oblige les Etats membres à fixer la quantité d alcool contenue dans les sous-produits, oblige les détenteurs de sous-produits à les éliminer. Cf. Annexe VI, Restrictions, D. Sous-produits : 1. «Le surpressurage des raisins est interdit. Les Etats membres arrêtent, compte tenu des conditions locales et techniques, la quantité minimale d alcool que devront présenter le marc et les lies après pressurage des raisins. La quantité d alcool contenue dans ces sous-produits est fixée par les Etats membres à un niveau au moins égale à 5% du volume d alcool contenu dans le vin produit. 2. Sauf l alcool, l eau-de-vie et la piquette, il ne peut être obtenu à partir de la lie de vin et du marc de raisins ni vin ni boisson destinés à la consommation humaine directe. [ ] 3. Le pressurage des lies de vin et la remise en fermentation des marcs de raisins à des fins autres que la distillation ou la production de piquette sont interdits. La filtration et la centrifugation des lies de 1 La question de la qualification des marcs de raisins en tant que résidus sera traitée prochainement par le sous-groupe règlementation, qui sollicitera l expertise du Bureau Biomasse et Energie du Ministère en charge de l Agriculture et la Direction Générale de l Energie et du Climat du Ministère en charge de l Environnement. 2 Directive 2009/28/CE du Parlement Européen et du conseil du 23 avril 2009 relative à la promotion de l utilisation de l énergie produite à partir de sources renouvelables et modifiant puis abrogeant les directives 2001/77/CE et 2003/30/CE Arrêté du 17 janvier 2012 pris en application de l'article 1er et de l'article 3 du décret n du 9 novembre 2011 pris pour l'application de l'ordonnance n du 14 septembre 2011 portant transposition des directives 2009/28/CE et 2009/30/CE dans le domaine des énergies renouvelables et des biocarburants, précisant les modalités du double comptage et fixant la liste des biocarburants et des bioliquides dispensés de respecter les critères de durabilité définis à l'article L du code de l'énergie INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 5

6 vin ne sont pas considérées comme pressurage lorsque les produits obtenus sont sains, loyaux et marchands. 4. La piquette, pour autant que sa fabrication soit autorisée par l Etat membre concerné, ne peut être utilisée que pour la distillation ou la consommation familiale du viticulteur. 5. Sans préjudice de la faculté qu ont les Etats membres de décider d exiger que les sous-produits soient éliminés par distillation, les personnes physiques ou morales ou groupement de personnes qui détiennent des sous-produits sont tenus de les éliminer dans des conditions à définir selon la procédure prévue à l article 113, paragraphe 2.» II. Dérogations à la livraison obligatoire des marcs de raisins et des lies de vin en distillerie L arrêté du 17 août 2011 relatif à la distillation des sous-produits de la vinification prévue à l article 103 tervicies du règlement (CE) n 1234/2007 du Conseil du 22 octobre 2007 prévoit : - la livraison obligatoire de la totalité des sous-produits (des marcs de raisins et lies de vin) en distillerie (principe) - la possibilité de procéder au retrait sous contrôle dans des circonstances particulières et selon des modalités précisées dans l arrêté (dérogation). Article 1 : «Les personnes physiques ou morales ou groupement de personnes qui ont procédé à une vinification sont tenues de livrer à la distillation la totalité des sous-produits de cette vinification». Article 3-1 : le retrait sous contrôle est autorisé dans les cas suivants : - «les producteurs qui, au cours de la campagne viticole en question, ne dépassent pas un niveau de production de vins ou de moûts de 25 hectolitres, obtenus par eux-mêmes dans leurs installations individuelles» (marcs de raisins et lies de vin) - «les producteurs pratiquant l agriculture biologique des raisins, ainsi que ceux en conversion pour pratiquer l agriculture biologique des raisins» (marcs de raisins) - «lorsque les faibles quantités de sous-produits ou les conditions particulières de la production, ainsi que la situation des installations de distillation conduisent à des charges de traitement disproportionnées dont le coût est facturé par les distillateurs aux producteurs, ainsi qu en cas de non prise en charge avérée des sous-produits par la distillerie» (marcs de raisins et lies de vin) - «les producteurs établis dans les aires viticoles fixées aux annexes 2-1 (A) et 2-1 (B), ainsi que les producteurs des communes fixées à l annexe 2-2 situées dans les aires viticoles de production d eau-de-vie de vin à appellation d origine contrôlée» («zones blanches», marcs de raisins et lies de vin) Les sous-produits doivent alors être valorisés : - par «épandage des marcs de raisins conforme à leur plan d épandage sur les parcelles de leur exploitation, ou de l exploitation de tiers, prévues dans leur plan d épandage» - par «compostage des marcs de raisins sur leur exploitation, suivi de l épandage sur l exploitation conforme à leur plan d épandage» - par «dénaturation des lies de vin suivie de livraison à des tiers agréés pour le traitement des effluents dans le respect des conditions environnementales en vigueur» Article 3-2 : dans le cadre de l expérimentation nationale : INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 6

7 a) «Par dérogation à l élimination par la distillation obligatoire prévue à l article 2, une expérimentation sur les modes de valorisation des sous-produits de la vinification est conduite selon les modalités arrêtées dans le programme national d expérimentation sur la valorisation des sous-produits de la vinification approuvé par le conseil spécialisé pour la filière viticole de FranceAgriMer ; b) Sont dispensés, par décision du directeur général de FranceAgriMer, des dispositions prévues à l article 2 les producteurs participant à l expérimentation nationale sur les modes de valorisation des sous-produits de la vinification à concurrence des quantités de sous-produits livrées dans le cadre de cette expérimentation, conformément au programme validé par le comité de pilotage national pour le campagne en cause» III. Installations Classées pour la Protection de l Environnement (ICPE) Les ICPE sont définies dans l article L511-1 du code de l environnement : «Sont soumis aux dispositions du présent titre les usines, ateliers, dépôts, chantiers et, d'une manière générale, les installations exploitées ou détenues par toute personne physique ou morale, publique ou privée, qui peuvent présenter des dangers ou des inconvénients soit pour la commodité du voisinage, soit pour la santé, la sécurité, la salubrité publiques, soit pour l'agriculture, soit pour la protection de la nature, de l'environnement et des paysages, soit pour l'utilisation rationnelle de l'énergie, soit pour la conservation des sites et des monuments ainsi que des éléments du patrimoine archéologique» 3. La règlementation ICPE s applique dans le cadre de l épandage, de la distillation, du compostage et de la méthanisation. 3 Code de l Environnement, Partie législative. Livre V : Prévention des pollutions, des risques et des nuisances. Titre Ier : Installations classées pour la protection de l environnement. Articles L511-1 à L INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 7

8 2250 Production par distillation d alcools de bouche d origine agricole Critère de classement : capacité de production exprimée en équivalent alcool pur > hl/j Autorisation de 30 à hl/j Enregistrement de 0,5 à 30hl/j Déclaration 2251 Vins (préparation, conditionnement de) Critère de classement : volume annuel produit > hl/an Autorisation [Installations classées au titre de la rubrique 3642] > hl/an Autorisation [Installations 2251 autorisées avant le 1 er juillet 2012] > hl/an Enregistrement [Installations 2251 enregistrées après le 1 er juillet 2012] de 500 à hl/an Déclaration < 500 hl/an Non classée 2260 Broyage, concassage, criblage, déchiquetage, ensachage, pulvérisation, trituration, granulation, nettoyage, tamisage, blutage, mélange, épluchage et décortication des substances végétales et de tous produits organiques naturels, y compris la fabrication d aliments composés pour animaux, mais à l'exclusion des activités visées par les rubriques 2220, 2221, 2225, Critère de classement : puissance installée de l ensemble des machines fixes concourant au fonctionnement de l installation > 500 kwh Autorisation de 100 à 500 kwh Déclaration 2780 Installations de compostage de déchets non dangereux ou de matière végétale, ayant le cas échéant subi une étape de méthanisation. Sous rubrique 1 : Compostage de matière végétale ou de déchets végétaux, d effluents d élevage, de matières stercoraires. Critère de classement : quantité de matière traitée par jour Autorisation de 30 à 50 t/j Enregistrement de 3 à 30 t/j Déclaration 2781 Installations de méthanisation de déchets non dangereux ou de matière végétale brute, à l exclusion des installations de méthanisation d eaux usées ou de boues d épuration urbaines lorsqu elles sont méthanisées sur leur site de production. Sous rubrique 1 : Méthanisation de matière végétale brute, d effluents d élevage, matières stercoraires, lactosérum et déchets végétaux d industries agroalimentaires Critère de classement : quantité de matière traitée par jour Autorisation de 30 à 50 t/j Enregistrement < 30 t/ Déclaration avec Contrôle périodique prévu à l article L du Code de l Environnement IV. Hiérarchie des modes de traitement des déchets L ordonnance n du 17 décembre 2010 portant diverses dispositions d adaptation au droit de l Union Européenne dans le domaine des déchets, établit à l article 2 une «hiérarchie des modes de traitement des déchets consistant à privilégier, dans l ordre : la préparation en vue de la réutilisation, le recyclage, toute autre valorisation, notamment la valorisation énergétique, l élimination». INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 8

9 V. Emissions de Composés Organiques Volatils (COV) La directive n 1999/13/CE du 11 mars 1999 relative à la réduction des émissions de composés organiques volatils dues à l'utilisation de solvants organiques dans certaines activités et installations, définit (article 2) «composé organique» et «composé organique volatil» : - "composé organique" : «tout composé contenant au moins l'élément carbone et un ou plusieurs des éléments suivants : hydrogène, halogènes, oxygène, soufre, phosphore, silicium ou azote, à l'exception des oxydes de carbone et des carbonates et des bicarbonates inorganiques»; - "composé organique volatil (COV)" : «tout composé organique ayant une pression de vapeur de 0,01 kpa ou plus à une température de 293, 15 K ou ayant une volatilité correspondante dans les conditions d'utilisation particulières. Aux fins de la présente directive, la fraction de créosote qui dépasse cette valeur de pression de vapeur à la température de 293,15 K est considérée comme un COV». Pour les ICPE soumises à autorisation, la directive européenne est transposée dans le droit français par l arrêté du 2 février 1998 modifié par l arrêté du 29 mai L arrêté précise les valeurs limites d émissions : Pour les ICPE soumises à autorisation, «Si le flux horaire total dépasse 2kg/h, la valeur limite exprimée en carbone total de la concentration globale de l ensemble des composés est de 100mg/m 3. L arrêté préfectoral fixe, en outre, une valeur limite annuelle des émissions diffuses sur la base des meilleures techniques disponibles et à un coût acceptable. [ ] En outre, l exploitant s assurera du respect des valeurs limites d émissions définies ci-dessous pour les oxydes d azote (NOx), le monoxyde de carbone (CO) et le méthane (CH4) : - 100mg/m 3 pour les oxydes d azote (NOx) - 50mg/m 3 pour le méthane (CH4) - 100mg/m 3 pour le monoxyde de carbone (CO)» INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 9

10 Règlementation générale en vigueur pour les marcs de raisins et lies de vin Règlement CE n 479/ Interdiction du surpressurage des raisins - Obligation pour les Etats membres de fixer la quantité minimale d alcool contenue dans les sous-produits - Obligation pour les détenteurs de sous-produits de les éliminer Arrêté du 17 août 2011 relatif à la distillation des sous-produits de la vinification - Obligation de la livraison de la totalité des sous-produits (marcs de raisins et lies de vin) en distillerie - Possibilité de procéder par dérogation au retrait sous contrôle des sousproduits de la vinification dans des circonstances particulières et selon des modalités précisées dans l arrêté Règlementation applicable à chaque voie de valorisation La règlementation applicable à chaque voie de valorisation dépend de la qualification des marcs de raisins et lies de vin en tant que sous-produit, déchet, produit ou résidu Distillation Compostage et méthanisation Epandage d un produit non normé, non homologué Epandage d un produit homologué ou normé Production de carburant Sous-produit Déchet Déchet Produit Résidu E. Gisements En 2010, opérateurs sont assujettis à l obligation de livrer les marcs de raisins en distilleries. Ils représentent une production de hl de vin 5. Les distilleries agréées n ont pas déclaré de distillation de marcs de raisins pour de ces opérateurs (hors négociants vinificateurs) 6. Ils représentent une production de hl de vin. La quantité de marcs non livrés peut alors être estimée à tonnes 7. Ces chiffres sont des estimations. En effet, le nombre total d opérateurs qui ont livré des marcs ainsi que la quantité totale livrée sont connus au travers des déclarations des distilleries dans le cadre de 4 Cf. Base des notifications telles que communiquées à FranceAgriMer par les services douaniers. 5 Cf. Déclarations de production par producteur avec notification reçue à FranceAgriMer 6 Cf. Déclaration des distilleries dans le cadre des aides communautaires. 7 Ratio national sur la base des quantités distillées pour 2010/2011 : 19,3kg de marcs pour 1hl de vin produit. INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 10

11 leurs dossiers de demandes d aides à la distillation. A contrario le nombre des opérateurs qui n ont pas livré les marcs en distillerie et les quantités correspondantes sont extrapolés. En outre, aux opérateurs sans livraison de marcs ainsi identifiés de catégorie cave particulière ou cave coopérative, s ajoutent 219 négociants-vinificateurs sans livraisons de marcs non pris en compte dans cette étude car certains vinifient les moûts uniquement et non de la vendange entière (ils représentent une production totale de hl). De plus, certains producteurs ne sont pas assujettis à l obligation (dérogations règlementaires) mais livrent quand même les marcs en distillerie. Au cours de la campagne 2009/2010, t de marcs de raisins et hl de lies de vin ont été collectés par les distilleries 8. F. Environnement : Analyse de Cycle de Vie Une Analyse de Cycle de Vie (ACV) comparative de 6 voies de valorisation a été réalisée en 2011 et Elle est actuellement soumise à Revue Critique (du 11 février au 15 mars 2013). Une fois cette phase de validation de l ACV terminée, les résultats par voie de valorisation seront intégrés dans les fiches de synthèse correspondantes. Cette ACV est réalisée selon la méthode Impact Deux unités fonctionnelles ont été choisies : valoriser une tonne de marcs de raisins et valoriser un hectolitre de sous-produit vinicole liquide. Les résultats seront présentés selon quatre indicateurs environnementaux : la santé humaine, la qualité des écosystèmes, le changement climatique et la consommation des ressources. Economie Le volet économie de l expérimentation nationale sur la valorisation des sous-produits vinicoles a été traité au cours du premier semestre L Institut des Hautes Etudes de la Vigne et du Vin (IHEV - Montpellier SupAgro) et Olivier ZEBIC (ZEBIC SARL) ont réalisé, sur commande de l Institut Français de la Vigne et du vin (IFV), un diagnostic économique de différentes voies de valorisation (compostage, distillation, épandage et méthanisation). Un Comité de Pilotage Etude Economique, composé de représentants de FranceAgrimer, de l IFV et de l IHEV, a coordonné ce travail. Les conclusions de cette étude ont été présentées aux membres du Groupe Technique en charge du suivi de l expérimentation nationale le 4 juillet Un rapport complet leur a été transmis en novembre 2012 (Cf. IHEV, O. ZEBIC, Rapport Eléments Economiques, juillet 2012). Ce diagnostic économique répond à l objectif d identification des coûts d investissement, de fonctionnement et de la valeur des produits sortants pour chaque voie de valorisation du marc de raisins, de la sortie du pressoir jusqu à sa valorisation finale. Il s agit d un travail de prospective, 8 Cf. Enquête qualitative menée par l UNGDA dans le cadre de l expérimentation nationale valorisation des sous-produits vinicoles. INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 11

12 réalisé à partir de recherches bibliographiques et de données d enquêtes recueillies lors d entretiens semis directifs. L étude économique est nationale. Elle ne peut recouvrir l ensemble des réalités régionales. La synthèse de ce diagnostic économique, présenté dans les fiches de synthèse par voie de valorisation, propose d identifier les principaux postes financiers auxquels les producteurs de vin se confrontent (ou pourraient se confronter) pour chaque voie de valorisation et pour chaque scenario. En effet, avant toute étape de chiffrage, des scenarii ont été élaborés : les tonnages traités, le mode de traitement (en interne ou externalisé en prestation) ou encore les aspects techniques et règlementaires font largement varier les chiffres. Les coûts présentés sont ceux de la valorisation d une tonne de marc de raisins par chaque voie de valorisation et scenario. Les opérateurs ont également été différenciés en deux catégories distinctes du point de vue de l échelle : individuelle ou collective. Les scenarii concernant le traitement de 30 tonnes de marcs de raisins s appliquent aux caves particulières (échelle individuelle) ; ceux concernant le traitement de 300 tonnes de marcs s appliquent aux caves coopératives ou groupements de caves particulières (échelle collective). Certains coûts concernent l ensemble des voies de valorisation étudiées. C est le cas des coûts de contrôle. En effet, la quantité d alcool contenue dans les sous-produits vinicoles, ainsi que la production d alcool des distilleries, sont contrôlées par la Direction Générale des Douanes et Droits Indirects. FranceAgriMer procède également à des contrôles sur le respect des obligations de reversement des aides à la collecte et sur la conformité de la destination des alcools. La réalisation et le coût de ces contrôles, actuellement réalisés auprès des distilleries, doivent être envisagés pour l ensemble des voies de valorisation étudiées. INTRODUCTION DES FICHES DE SYNTHESE Page 12

13 EXPERIMENTATION NATIONALE SUR LA VALORISATION DES SOUS-PRODUITS VINICOLES GROUPE NATIONAL FRANCE AGRIMER FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Le présent document propose une synthèse des éléments bibliographiques ainsi que les résultats acquis sur la valorisation des marcs de raisins par compostage. Cette fiche de synthèse a été rédigée par l IFV et soumise pour avis au sous-groupe compostage. A ce stade, le sous-groupe compostage souhaite avertir le lecteur que cette fiche est en cours d élaboration et qu elle est susceptible d évoluer. I. Définition du compostage A Données bibliographiques Le compostage consiste en un traitement biologique de déchets ou matières organiques fermentescibles en milieu fortement oxygéné. Cette technique s applique généralement aux déchets fermentescibles, aux déchets verts, aux déchets agricoles, aux boues de station d épuration. Elle peut aussi s appliquer à des déchets issus d activités industrielles qui ont une forte teneur en matière organique (déchets de l industrie agroalimentaire notamment). Outre des déchets verts issus des déchèteries ou des jardins publics, des apports de boues de station d épuration biologique, voire de certains déchets ménagers préalablement triés, permettent d accroître la quantité de déchets organiques recyclés. Cette technique permet d éviter le brûlage à l air libre de déchets verts parfois utilisé alors qu il est maintenant interdit par les règlements sanitaires départementaux. II. Le processus de compostage Le compost se forme sous l action de micro-organismes (bactéries, champignons, ) et de macroorganismes (lombrics, acariens, cloportes ). Au début du compostage, seuls les micro-organismes sont actifs. Cette phase, grande consommatrice d oxygène voit la température monter ; c est la phase de décomposition. La transformation de la matière carbonée en CO 2 et l évaporation expliquent la diminution de masse constatée. L activité des micro-organismes diminue ensuite, la température baisse et les macro-organismes prennent le relais. Les déchets doivent présenter un rapport carbone / azote de l ordre de 30. Les matières apportant surtout du carbone sont le bois, la paille, les feuilles mortes, le papier, alors que les déchets verts, les épluchures, apportent principalement l azote. L humidité et l air sont également des éléments indispensables à la transformation des matières en humus. Une bonne aération (brassage) empêche l apparition de phénomènes anaérobies donc la formation de mauvaises odeurs. FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 13

14 Définition du co-compostage : Compostage en mélange de différents types de déchets organiques dont les caractéristiques sont complémentaires (teneurs en eau, en azote et carbone, porosité). Liste non exhaustive des co-substrats autres que le marc de raisins: - des déchets ou matières organiques plus ou moins riches en azote : des déchets végétaux, de jardinage (tailles de haies, tontes de pelouse...), des déchets ménagers périssables (déchets des légumes et de fruits) et déchets des industries agroalimentaires - des déchets ou matières organiques plus ou moins riches en carbone : des branches broyées, les feuilles mortes, la paille - fumiers ou effluents élevage Les cinq étapes du process de compostage : - 1ère étape : Réception et contrôle : Après un contrôle visuel, les produits sont stockés dans l attente de la mise en andain sur une aire bétonnée avec un système de récupération des jus d égouttage de marcs. Un andain est une bande continue de section triangulaire. - 2ème étape : Le broyage (si nécessaire) et le mélange des co-substrats : Le broyage constitue la première transformation mécanique du compostage, il a lieu sur la plateforme de compostage, et son but est double : o déchiqueter les branches et les tailles, o mélanger de façon homogène l ensemble des co-substrats (déchets verts, boues, fumiers, ) En effet, un bon défibrage permet d offrir aux micro-organismes aérobies une surface d échange importante et de faciliter la dégradation des matières ligneuses. - 3ème étape : La fermentation active : Après broyage, la fermentation active de l andain va commencer. Une montée en température est observée due à l activité biologique des microorganismes. - 4ème étape : La maturation et les retournements : Les retournements ont lieu tous les mois et demi ou dès constat de la chute importante de la température de l andain ou de la teneur en oxygène. Ils ont pour rôle de : o o Aérer la masse de compost, Faciliter la dégradation en améliorant la qualité du mélange. Les opérations de retournement peuvent être réalisées à l aide d un chargeur à godet qui déplace latéralement les tas de compost sur la plateforme ou tout simplement à la fourche. L opération de retournement peut être suivie d une séquence d arrosage pour réguler les besoins hydriques du processus de compostage. Mesures de température et d humidité font l objet d un contrôle régulier tout au long du processus de compostage. - 5ème étape : Le criblage du compost (si nécessaire) : A l issue de la maturation, on obtient un compost brut. Le criblage constitue l étape ultime du process. Il a pour but de calibrer et d affiner les composts en écartant les morceaux grossiers. Afin d obtenir la granulométrie désirée, le compost brut est passé à travers un crible rotatif qui permet de séparer différentes fractions. FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 14

15 III. Hygiénisation La montée en température de l andain est responsable de l hygiénisation. Cependant, elle n est pas le seul facteur : le couple temps-température détermine l hygiénisation (une température faible par exemple, peut permettre l hygiénisation si elle est associée à une longue durée). Des critères d hygiénisation sont donnés dans la règlementation en vigueur concernant les Installations Classées pour la Protection de l Environnement. L arrêté du 20 avril 2012 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations classées de compostage soumises à enregistrement sous la rubrique n 2780 définit le couple temps-température nécessaire pour le compostage, dans le cadre des installations classées pour la protection de l environnement soumises à enregistrement. C est le cas également des arrêtés du 22 avril 2008 et du 12 juillet 2011 applicables respectivement aux installations soumises à autorisation et à déclaration. Procédé Compostage avec aération par retournements Compostage en aération forcée 2 semaines de fermentation aérobie au minimum Process 3 semaines de fermentation aérobie au minimum ; Au moins 3 retournements espacés d au moins 3 jours ; 55 C au moins pendant une durée minimale totale de 72 heures. Au moins 1 retournement (opération de retournement après fermentation aérobie suivie d une remontée de température à 50 C pendant 24 heures) ; 55 C au moins pendant une durée minimale totale de 72 heures. Le couple temps température n est pas un critère suffisant pour valoriser un lot de compost en amendement organique. En effet, une analyse du produit finit doit montrer l absence de pathogènes. Dans la norme NF U A1 :2010, l hygiénisation des composts est indiquée par un critère de conformité et des indicateurs de traitement. Le critère de conformité est l absence de pathogènes : salmonelles ou œufs d helminthes. S il y a présence de l un de ces micro-organismes, le compost n est pas conforme à la norme. Par contre, les indicateurs de traitement (Escherichia coli et Entérocoques) ne sont pas des critères de conformité, ils donnent une indication à l opérateur sur l hygiénisation de l andain. IV. Caractéristiques de la norme NF U A1 A l issue du process de compostage, le compost peut être normé comme amendement organique s il répond aux exigences de la norme NF U A1 qui définit les exigences normatives auxquelles doit répondre le compost pour pouvoir être commercialisé dans le respect de la règlementation. Elle définit des valeurs maximales ou minimales pour chaque paramètre physico-chimique et biologique du compost. Ainsi, des éléments tels que les éléments traces métalliques (ETM) (mercure, plomb, arsenic...) et les éléments fertilisants sont contrôlés avant la commercialisation de ce produit. Les lots de compost non conformes à la norme NF U A1 :2010 doivent être éliminés conformément à la règlementation en vigueur relative à l ICPE 1. 1 Centre de compostage (2780), établissement vinicole (2251, 2260), plate-forme intermédiaire (2716), unité de méthanisation (2781). FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 15

16 B Les données acquises par le groupe technique national I. Caractérisation analytique du compost de marc de raisins a) en laboratoire marcs de raisins blancs d Alsace - Valeur agronomique et éléments traces métalliques (ETM) Les essais compostage à l échelle laboratoire ont été réalisés par RITTMO Agroenvironnement, sur commande de l AVA. Des batchs de compostage en pilote de laboratoire d un volume de 10 l utiles ont été réalisés pendant une durée de 1,5 à 2 mois afin de mesurer la phase thermophile. Les marcs de raisins ont ensuite été disposés en phase de maturation pendant 5 à 7 mois dans des enceintes adiabatiques 2 (contrôle des paramètres d humidité, suivi de l évolution de la température, mesures des dégagements gazeux). Les analyses prévues dans la norme NF U A1 ont été réalisées (valeur agronomique, qualité de la matière organique, paramètres microbiologiques, inertes et impuretés). Deux modalités ont été étudiées : marcs de raisins seuls et marcs de raisins + fumier (10% équin 90% bovin) en mélange (50% de chaque substrat). Les marcs de raisins utilisés sont des marcs blancs d Alsace de 2010 (gewurztraminer et riesling). Les marcs de raisins ont été préalablement stockés en container durant 1 mois avant d être mis à composter. Les critères d innocuité des marcs de raisins blancs avant compostage ont été étudiés : - Pour les métaux, les substrats initiaux montrent essentiellement des teneurs en cuivre et en zinc à des concentrations assez faibles comparativement à la réglementation française de mise sur le marché. - La teneur en Hydrocarbures Aromatique Polycyclique est inférieure à la limite de quantification (<0.100 mg/kg MS). - Il n y a ni inertes ni impuretés dans les marcs de raisins analysés. - Les paramètres microbiologiques montrent une absence d œufs d helminthes et une faible flore bactérienne. Les analyses des composts ont montré que ces produits ont des caractéristiques similaires aux amendements organiques, tels qu ils sont définis dans la norme NFU A1. Cependant, le compost de marc de riesling seul présente un taux de matière sèche inférieur à la limite de la norme ; et le co-compost de gewurztraminer et fumier présente un taux de K 2 O supérieur à la limite de norme. Dans le cas des marcs de raisins seuls, on note une absence d organismes pathogènes (œufs d Helminthes et Salmonelles), et des teneurs en composés traces organiques et ETM faibles. Les 2 A l image des systèmes «vase Dewar», les enceintes adiabatiques permettent d éviter les échanges d énergie entres entre ce qui se trouve à l intérieur et à l extérieur du vase, sauf en surface afin de permettre la respiration. Toute élévation de température mesurée à l intérieur est due à la seule activité du substrat placé à l intérieur. FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 16

17 teneurs en éléments traces métalliques (ETM) les plus limitantes sont observées pour le cuivre et le nickel, bien que très inférieures aux seuils réglementaires. Dans le cas du co-compostage avec fumier, on note une présence d organismes pathogènes (œufs d Helminthes) liée au fumier (Cf. Tableau 1) ainsi que des seuils d Escherichia Coli et d Entérocoques supérieurs à ceux précisés dans la norme NF U (indicateurs de traitement) et dans la réglementation sur les sous-produits animaux 3. Ce lot n est donc pas conforme à la norme NF U Règlement (CE) N 1069/2009 du Parlement Européen et du Conseil du 21 octobre 2009 établissant des règles sanitaires applicables aux sous-produits animaux et produits dérivés non destinés à la consommation humaine et abrogeant le règlement (CE) n 1774/2002 (règlement relatif aux sous-produits animaux) FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 17

18 unités Compost (5 mois) de marc de raisins de gewurzt. Compost (5 mois) de marc de raisins de riesling Compost fumier + riesling (5 mois) Compost fumier + gewurzt. (5 mois) Limite (NF U44-051) Matière sèche g/100g ,5 62,5 30% MB Matière organique g/100g 29,4 20,9 29,1 51,8 20% MB C/N 16,6 16,3 14, N total g/100g 0,89 0,64 0,99 1,6 3% MB N-NH 4 g/100g <0,04 <0,03 <0,04 <0,06 / N uréique g/100g <0,1 <0,1 <0,04 <0,06 / N-NO 3 g/100g <0,0071 <0,0044 0,0135 <0,0114 / N organique g/100g 0,86 0,62 0,96 1,61 / P g/100g 0,4 0,31 0,44 0,66 3% MB K 2 O g/100g 1,4 0,96 2,6 3,9 3% MB CaO g/100g 0,3 0,24 0,64 0,87 / MgO g/100g 0,095 0,074 0,21 0,29 / Somme N+P+K g/100g 2,69 1,91 4,03 6,16 <7% MB E. coli sur TBX Par g < < < < / Entérocoques fécaux NPP npp/g > / Œufs d Helminthes Dans 1,5g absence absence présence présence absence Salmonelles Dans 1,5g absence absence absence absence absence As mg/kg MS <1,5 <1,7 <1,54 <1,42 18 Cd mg/kg MS <0,3 <0,3 <0,30 <0,29 3 Cr mg/kg MS 1,7 1,6 3,57 3, Hg mg/kg MS <0,2 <0,2 <0,15 <0,14 2 Ni mg/kg MS 11,2 24,3 2,36 1,6 60 Pb mg/kg MS <7,5 <8,7 <7,68 <7, Se mg/kg MS <0,6 <0,7 <0,6 <0,56 12 Cu mg/kg MS 78 86,8 26,34 28,8 300 Zn mg/kg MS 40,6 69,4 57,61 36, Fluoranthène mg/kg MS <0,100 <0,100 <0,100 <0,100 4 Benzo(b)fluoranthène mg/kg MS <0,100 <0,100 <0,100 <0,100 2,5 Benzo(a)pyrène mg/kg MS <0,100 <0,100 <0,100 <0,100 1,5 Eléments piquants ou coupants % MS Film et PSE>5mm % MS <0,3% MS Inertes totaux % MS Lourds mi-lourds >5mm % MS Verre et métaux >2mm % MS <2% MS Plastics durs >5mm % MS <0,8% MS Tableau 1 : composition agronomique de 4 lots de composts contenant du marc de raisins blanc d Alsace et valeurs limites de référence 4 23 Les nombres surlignés en jaune correspondent aux valeurs se situant en dehors des valeurs limites de la norme NF U FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 18

19 - Indice de stabilité de la matière organique (ISMO) L ISMO permet, sur la base de calculs définis dans la norme XP U , d estimer la matière organique stable qu une tonne de produit brut ou sec apporte au sol. Le tableau 2 ci-dessous présente les valeurs d ISMO calculées pour les 4 composts réalisés à partir de marcs de raisins blanc d Alsace. Les 4 composts étudiés présentent des valeurs en matière organique stable élevées. Cette matière organique va participer à enrichir le sol récepteur en matière organique. La première qualité agronomique attendue d un compost est d apporter une matière organique stable. La valeur amendante d un compost est liée à son niveau de stabilité défini par la résistance de sa MO à la biodégradation. Pour les composts étudiés, entre 70 % et 75% de la matière organique sur produit sec est stable et va contribuer à amender le sol récepteur. Les valeurs d ISMO calculées des 4 lots de compost varient peu (coefficient de variation de 6%). Les valeurs les plus élevées en apport de matière organique stable sont obtenues avec le compost de marc de gewurztraminer et fumier (221,6 kg de MO stable par tonne de compost brut et 354,6 kg de MO stable par tonne de compost sec). Les teneurs les plus faibles sont obtenues avec les composts de marc de riesling et fumier (365 kg de MO stable par tonne de compost brut) et de marc de riesling seul (158,6 kg de MO stable par tonne de compost sec) 5. ISMO calculé Compost (5 mois) de marc de gewurztraminer 70,4 Compost (5 mois) de marc de riesling 75,9 Compost (5 mois) de marcs de gewurztraminer + fumier 68,5 Compost (5 mois) de marcs de riesling + fumier 77,8 Tableau 2 : ISMO de 4 lots de compost réalisés à partir de marcs de raisins blanc d Alsace - Potentiels de minéralisation de l azote et du carbone Les potentiels de minéralisation de l azote et du carbone ont été mesurés par incubation en conditions contrôlées 6. Méthode d analyse normalisée : le produit est mélangé avec du sol et mis en incubation. Le gaz carbonique émis est piégé et on suit la formation d azote minéral (azote ammoniacal et azote nitrique) au cours du temps. Dans les conditions de température et d humidité contrôlées et pour les conditions expérimentales utilisées (incorporation intime du produit séché et broyé dans un type de sol spécifié, ainsi qu avec une quantité d azote minéral disponible définie), on approche une valeur «potentielle» de minéralisation de ces produits organiques. Minéralisation du carbone : Pour les 4 composts de marcs blancs d Alsace étudiés, la minéralisation du carbone est lente par rapport à d autres produits. Les courbes ne présentent pas de plateau à la fin de la période 5 Ces 2 lots de composts ne sont pas conformes à la norme NF U en raison de la présence de pathogènes liée au fumier 6 Mesures réalisées par RITTMO et le LDAR PROTOCOLE XP U FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 19

20 d incubation. Après 91 jours d incubation, 15 à 20 % du carbone organique est minéralisé. Les lots de composts contenant du marc de raisins de riesling présentent des valeurs plus faibles (11,6 et 13,8 % du C organique) que ceux contenant du marc de raisins de gewurtzraminer (22,2 et 20,4 % du C organique). % du C organique Jours normalisés Compost Riesling+fumier Compost Gewurzt.+fumier Compost Riesling Compost Gewurzt. Figure 1 : Evolution du taux de minéralisation du carbone des composts de marcs de raisins blanc d Alsace Minéralisation de l azote Les courbes de minéralisation des 4 composts de marcs de raisins blanc d Alsace produits présentent la même allure. On distingue deux phases : Une première phase, d une semaine environ, avec une consommation nette d azote. Il y a consommation d azote par les microorganismes du sol pour la dégradation du carbone (risque temporaire de faim d azote). L azote immobilisé provient de l'azote minéral présent dans le sol au temps 0, de l'azote minéral apporté par le produit directement, de la minéralisation de la matière organique du sol et de la minéralisation du produit lui-même. La soustraction de la consommation d azote à la minéralisation donne un résultat négatif. Une deuxième phase où la minéralisation nette devient positive. Après 91 jours d incubation, le taux de minéralisation des différents produits est de l ordre de 10 %. Ces résultats sont conformes à ceux mesurés dans le cadre des essais d épandage de marcs de raisins (Cf. Fiche de synthèse Epandage page 12). Par contre, contrairement aux mesures réalisées dans le cadre des essais épandage, une minéralisation nette est mise en évidence ici. FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 20

21 % du N organique Jours normalisés Compost Riesling+fumier Compost Riesling Compost Gewurzt.+fumier Compost Gewurzt. Figure 2 : Evolution du taux de minéralisation de l azote des composts de marcs de raisins blanc d Alsace Les quantités de carbone et d azote restant (non minéralisées) vont rejoindre le stock de matière organique du sol. Même si les conditions de l essai sont différentes des conditions habituelles au champ, il convient de retenir que ces marcs de raisins sont relativement stables et sont susceptibles de contribuer à un enrichissement du pool de carbone organique du sol. Suite à l apport de marcs de raisins, il est probable que l on observe une immobilisation temporaire d azote (7 à 14 jours normalisés 7 ) puis ensuite une phase de re-minéralisation (relargage d azote minéral dans le sol). L azote minéralisé à cette période pourra contribuer à la nutrition azotée des cultures (entre 5 et 10% du N organique apporté). Cette immobilisation temporaire, sans nuire à la qualité amendante précisée ci-dessus, doit néanmoins être prise en compte dans la définition des bonnes pratiques d utilisation d un compost réalisé avec des marcs de raisins. b) à l échelle viticulteur - Vallée du Rhône : Distillerie du Bois des Dames La Distillerie du Bois des Dames, sur commande de l IFV, a mis en place trois modalités de compost. Deux modalités contiennent du marc de raisins rouge égrappé (millésime 2011) : 50% marcs de raisins avec 50% déchets verts broyés, 75% marcs de raisins avec 25% déchets verts broyés. La troisième modalité est un andain composé à 100% de marcs de raisins distillés. Les analyses montrent que les 3 produits respectent la norme NF U L utilisation des jours normalisés permet de convertir des jours à température et humidité constatées (au champ), en jours à température et humidité de référence (en conditions contrôlées). FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 21

22 L'ajout supplémentaire de déchets verts broyés (passage de 25 à 50%) permet d'augmenter le taux de MS et, par conséquent, les teneurs en éléments minéraux (principalement Mg et Ca). Les teneurs en ETM sont également augmentées sur le brut mais aussi sur le sec (teneurs initialement plus élevées dans les déchets verts?). La comparaison par rapport au compost de marc distillé montre que ce dernier est plus humide et plus riche en éléments minéraux sur le sec, et sur le brut pour Ca et Mg. Marc avant compostage Marc distillé Composts 50% marc 50% déchets verts broyés 8 75% marc 25% déchets verts broyés 9 NF U Limites MS (%) 38,6 50,7 76,4 60,4 Matières minérales sec (g/kg) Matières minérales brut (g/kg) 46,3 195,7 252,9 147 ph 2,4 9,2 9,6 9,1 MO sec (g/kg) MO brut (g/kg) NT sec (g/kg) 14,91 32,01 23,36 28,4 NT brut (g/kg) 5,75 16,2 17,85 17,2 NTK sec (g/kg) 14, ,3 28,4 NTK brut (g/kg) 5,75 16,2 17,8 17,2 C/N 5,8 9,6 14,3 13,3 P2O5 sec (g/kg) 6,16 11,8 7,27 7,02 P2O5 brut (g/kg) 2,38 6 5,55 4,24 K2O sec (g/kg) 48 52, ,4 K2O brut (g/kg) 18,5 26,4 29,8 28,6 MgO sec (g/kg) 1,55 5,58 3,78 2,86 MgO brut (g/kg) 0,6 2,83 2,89 1,73 Ca sec (g/kg) 13,2 88,4 56,9 32,6 Ca brut (g/kg) 5,1 44,8 43,4 19,7 Tableau 3: Valeur agronomique de 2 lots de composts contenant du marc de raisins rouge de la Vallée du Rhône II. Evaluation technique de la faisabilité du compostage et du co-compostage de marc de raisins a) Echelle laboratoire Les facteurs température, hygiénisation et nuisances olfactives du compostage de marc de raisins ont été observés par le laboratoire RITTMO lors des essais menés en Température 8 50 % marcs de raisins 50 % déchets verts broyés, en masse 9 75 % marcs de raisins 25 % déchets verts broyés, en masse FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 22

23 Le compost de marc de raisins monte lentement en température. Les marcs de raisins seuls atteignent 50 C après 3 semaines de compostage (pendant 4 à 7 jours). La présence du co-substrat entraîne une élévation de température plus rapide et plus importante comparativement au compostage du marc de raisins seul : 66 C en 4 à 5 jours (pendant 7 jours). Hygiénisation L hygiénisation n a pas été suffisante pour les deux modalités de compost avec fumier pour lesquels on observe une présence de pathogènes (œufs d Helminthes) liée au fumier. Ces deux lots ne sont donc pas conformes à la norme NF U Nuisances olfactives Des faibles teneurs en H 2 S et CH 4 ont été analysées sur les composts. Les taux de méthane produits sont peu élevés et sont apparus presque exclusivement au début de la phase thermophile à 2-3 jours de traitement. Un premier retournement du batch a alors eu lieu et il n a plus été observé de teneurs significatives en méthane. Cependant, de fortes odeurs d alcool, liées à la fermentation au cours du stockage préalable, ont été perçues durant les 20 premiers jours de compostage. b) Echelle viticulteur Quatre expérimentations de (co-)compostage ont été menées à l échelle viticulteur : une en Champagne par le CIVC, une en Vallée du Rhône par la Distillerie du Bois des Dames, une en Auvergne par l IRSTEA et une en Alsace par l Association Vigne Vivante. - Champagne Différentes modalités de compostage de marc de raisins ont été testées à l échelle viticulteur par le CIVC 10 (andains de 38 tonnes) : marcs de raisins seuls, 50% marcs de raisins-50% déchets verts, 20% marcs de raisins-80% déchets verts, 100% déchets verts. Les marcs de raisins utilisés dans le cadre de cette expérimentation sont des marcs de Champagne de la campagne L intégration de déchets verts (plus secs) a été nécessaire (rôle de structurant du compost). - Vallée du Rhône : Distillerie du Bois des Dames 11 Les trois andains ont été mis en place au même moment. L andain composé à 100% de marcs de raisins distillés à été mis en place à la sortie de la colonne de diffusion ; sa température s élève à 45 C 10 Hamoudi-Viaud M-N., Descôtes A., Moncomble D., Epandage et compostage - Intérêts, limites et perspectives. Le Vigneron Champenois, n 5, p Distillerie du Bois des Dames, Rapport essais compostage récolte 2011, décembre 2012 FICHE DE SYNTHESE COMPOSTAGE Page 23

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