Compostage et valorisation par l agriculture des déchets urbains

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1 Compostage et valorisation par l agriculture des déchets urbains S. Houot, P. Cambier, M. Deschamps, P. Benoit, B. Nicolardot, C. Morel, Y. Le Bissonais, C. Steinberg, C. Leyval, T. Beguiristain, Y. Capowiez, M. Poitrenaud, C. Lhoutellier, C. Francou, V. Brochier, M. Annabi, T. Lebeau

2 Contexte Production et part recyclée en agriculture des déchets urbains (ADEME, 27): Production (Millions de tonnes) Grenelle de l Environnement : augmentation du recyclage, y compris organique UE: Directive Cadre Sols. Baisse des teneurs en MO, érosion, contamination: 3 des menaces vis-à-vis des sols Composts issus du traitement de déchets organiques: sources importantes de MO là où l élevage a disparu Part recyclée en agriculture Ordures ménagères 22 6% compostés 3 à 4% potentiels Déchets verts 12 33% compostés Boues STEP,9 (MS) 6% 1% compostés

3 Contexte (suite) Le développement de la valorisation agricole des déchets urbains (et autres produits résiduaires organiques, PRO) passe par la garantie de leur innocuité et la maîtrise de leur valeur agronomique. Mise en place de réglementations: Arrêté du 8 Janvier 1998 (boues), Normes pour les composts de boue et pour les autres amendements organiques Critères d innocuité: concentrations et flux en éléments traces (ETM), en composés traces organiques (CTO), pathogènes et indicateurs de traitement, inertes. Suffisants pour garantir l innocuité à moyen/long terme? Quelle efficacité agronomique de ces PRO? : valeur amendante, valeur fertilisante? Quels effets sur les propriétés des sols (stabilité de la structure, ph, activité biologique )

4 Objectifs: Mesurer et prédire la valeur agronomique et les impacts environnementaux des PRO Mesurer Origine des PRO: Améliorer les procédés de traitement Effets négatifs Effets positifs Durabilité de la pratique Indicateurs pour évaluer Connaissances pour décider

5 Présentation du dispositif Qualiagro Feucherolles (78), plateau des Alluets Sol limoneux représentatif, pratiques culturales proches des pratiques «agriculteurs», amendements organiques: - c. ordures ménagères résiduelles (OMR) - c. biodéchets (BIO) - c. déchets verts et boue (DVB) - Fumier de bovins - témoin 2 niveaux de fertilisation azotée Succession blé maïs Épandage tous les 2ans, 4 t C/ha 6ha: 4 blocs de 1 parcelles (45 m 2 )

6 Valeur amendante organique: Mise en évidence d une efficacité variable Augmentation des teneurs en C variable en fonction des apports Besoin d outils pour évaluer l efficacité des apports et prévoir les évolutions de C gc/kg FUM OMR DVB BIO T FUM OMR DVB BIO Apports (t/ha.épandage) MS C 14 4,5 13 3,9 17 4,5 21 3,7 Rdt humus t Csol/tC apporté,6,4,7,8

7 Outils diagnostics analytiques pour évaluer l efficacité des matières organiques %Corg Biodégradabilité en conditions contrôlées (XPU44-163) Temps(jours) OMR DVB BIO FUM Fractionnement biochimique MO (XPU ) : soluble (SOL), Hémicellulose (HEM), cellulose (CEL) et lignine et cutines (LIC) Calcul de l Indice de Stabilité de la Matière organique (ISMO) : ISMO = SOL.2 CEL +.7 LIC MinC3 Proportion de MO susceptible d entretenir le stock de MO du sol: estimation du coefficient isohumique K 1 dans le modèle AMG

8 Utilisation d ISMO pour simuler l évolution de la MO dans l essai QualiAgro avec AMG *AMG, du nom de ses auteurs:andriulo, Mary, Guérif INRA de LAON AMG CO2 Résultats prometteurs 1- K 1 Résidus organiques K=,2 à,6 K K 1 ISMO C a,33 C org K 1 (Ca) C actif Delta C/temoin (g/kg) OMR DVB BIO FUM OMRm DVBm BIOm FUMm C stable (Cs) dc/dt = k 1.m k.c a Temps (Années) Ressources et Territoires

9 Valeurs d ISMO pour différents types de matières organiques BaseMOE Boues Composts urbains Composts d effluents Digestats Fumiers Lisiers + Fientes Matières animales Matières végétales Mulchs Engrais Autres total (Lashermes et al., 28)

10 Valeur amendante des composts: conséquence sur la stabilité de la structure Teneur en MO des sols: paramètre clé de la stabilité de la structure, à son tour déterminant de la résistance à l érosion Variabilité de la stabilité inter annuelle (climat, culture ) Effet positif des composts sur la stabilité des agrégats Effet relatif croissant Efficacité variable des composts entre les années (Annabi et al., 27) 1,8 1,6 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Effet relatif par rapport au témoin DVB OMG BIO FUM

11 Valeur fertilisante des composts: Augmentation des rendements DVB > OMR > Fumier > BIO Rendement relatif par rapport à une fertilisation minérale classique 1,8 1,6 1,4 1,2 1,8,6,4,2 Mais 99 Ble Mais 1 Ble 2 Mais 3 Ble 4 Mais5 Ble 6 orge 7 DVB OMR BIO Fumier Effet lié aux éléments fertilisants apportés: 2 à 3 kg N/ épandage (disponibilité: 8 à 12% par an au cours des premières années) Effet cumulatif au fur et à mesure des apports

12 Valeur fertilisante des composts: à maitriser pour éviter les pertes Epandages Augmentation N minéral dans les sols par rapport au témoin: - après chaque épandage - plus marquée pour DVB Epandage au printemps? Cultures intermédiaires? kgn/ha (delta/temoin) oct-98 avr-99 oct-99 avr- oct- avr-1 oct-1 avr-2 oct-2 avr-3 oct-3 avr-4 oct-4 avr-5 oct-5 avr-6 oct-6 avr-7 oct-7 BIO DVB OMR FUM BIO+N DVB+N OMR+N FUM+N 8 FEUCHEROLLES 24 pertes en % de la dose apportée Perte par volatilisation du N-NH3 (% N-NH3 apporté) Fumier et OMR > BIO et DVB Génermont et al., 27 pertes en% de la dose apportée Fumier FFOM OMG DV+B irrigation irrigation jour après épandage

13 Effet des composts sur l activité biologique des sols Ex des vers de terre (Y. Capowiez et al., 27) * augmentation significative et durable pour OMR * Augmentation significative et transitoire pour DVB épandage Abondance lombricienne (vers/m 2 ) épandage a ab b a ab bc c a ab b a ab b a ab ab b a ab ab b TN T OMR DVB oct-7 aoû-7 juin-7 avr-7 fév-7 déc-6 oct-6 aoû-6 juin-6 avr-6 fév-6 déc-5 oct-5 aoû-5 ADEME

14 Impacts environnementaux potentiels : Effet sur les concentrations en ETM dans le sol Un apport conforme à NFU génère des flux d ETM 1 à 5% des quantités «naturellement» présentes dans les sols Les métaux (ETM) restent dans l horizon d apport. Qualiagro Augmentation Zn et Cu dans tous les traitements Pas de différenciation pour les autres ETM Simulation (1 ans) Les flux max réglementaires génèrent des augmentations qui sont inférieures à la variabilité des teneurs d un type de sol dans une région mg/kg mg/kg A G R I C 1 U L T U R E DVB+N BIO+N Fumier+N OMR+N Témoin+N Cu Cu Cr Cd*1 Pb Zn Ni Hg* initiale finale

15 Impacts environnementaux potentiels : Passage des ETM dans les grains récoltés Pas de dégradation de la qualité des récoltes Concentration relative en ETM / témoin: ex Cu et Zn Teneur en Cu en % du témoin Avec N Maïs 1999 Blé 2 Maïs 21 Blé 22 Maïs 23 Blé 24 Maïs 25 Cu Blé 26 Orge 27 Teneur en Zn en % du témoin Avec N Maïs 1999 Blé 2 Maïs 21 Blé 22 Maïs 23 Blé 24 Maïs 25 Zn Blé 26 Orge 27 DV+B OMR Biodéchets Fumier Temoin DV+B OMR Biodéchets Fumier Temoin

16 Conclusion Effets positifs apparaissent dès les premiers apports Des apports à prendre en compte dans le raisonnement de la fertilisation: calibration d outils de pilotage Epandage conforme à la réglementation: pas de risque à court/moyen terme Des questions restent posées sur CTO Observations à moyen terme: modèles pour simuler les effets à long terme

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