Les bases du compostage : lien entre maturité et usage du(des) compost(s).

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1 Recherche Innovation Transfert de Technologie pour les Matières fertilisantes Organiques Les bases du compostage : lien entre maturité et usage du(des) compost(s). Nicolas THEVENIN

2 Plan 1. Compostage : définitions et enjeux 2. Le compostage (à l échelle de l exploitation agricole, industriel) 3. La notion de maturité des composts: comment l évaluer 4. L usage des composts

3 Compostage - définitions Guide des matières organiques ITAB 2000 : Processus de décomposition et de transformation contrôlées de déchets organiques biodégradables sous l action de populations microbiennes évoluant en milieu aérobie. Il est caractérisé par : - une augmentation de la température de la masse de déchets (> 60 C) qui permet son hygiénisation - une perte de masse et de volume qui accompagne l homogénéisation du produit - la transformation des matières premières organiques avec production de composés humiques (processus qui se produisent naturellement dans les sols) Stabilisation de cette matière organique Le degré de maturité des composts produits peut être défini comme étant le degré de stabilisation de leur matière organique. Il n y a pas un niveau de maturité idéal, mais à chaque degré de maturité peuvent être définies des utilisations potentielles des produits ou des effets attendus lors de leur usage.

4 Différentes matières Matières agricoles Effluents d élevages, varient selon: Leur origine (bovin, ovin, caprin, volailles ) La texture et le degré d humidité La présence de structurant (nature, quantité) Les microorganismes présents Cultures Résidus de cultures, Cultures énergétiques Teneur en eau fumiers frais de bovins ovins volailles Fientes moyenne 69,10 53,98 32,42 29,27 Ecart type 19,67 15,62 9,89 13,78 CV% 28,47 28,94 30,52 47,09 Mini 8,54 36,30 21,82 8,98 Maxi 80,60 65,93 43,43 67,23 Fientes Fumiers bovins Entérocoques, Salmonelles,, H5N1 Entérocoques,, ESB

5 Différentes matières Matières des collectivités Déchets verts Ordures ménagères Brutes Résiduelles = Grises Fermentescibles (29%) Papiers cartons (25%) Biodéchets/FFOM Boues d épuration urbaines ADEME 2007 % Eau dans les boues moyenne 75,10 Ecart type 20,30 CV% 27,03 mini 23,71 maxi 98,52

6 Différentes matières Matières des industries Papetières Alimentaires Textiles Cuir Bois, cendres Pneus (?!)

7 Les matières compostables en A.B. Texte de référence en A.B. : RCE 889/2008 portant modalités d application du RCE 834/2007 relatif à la production biologique et à l étiquetage des produits biologiques en ce qui concerne la production biologique, l étiquetage et les contrôles. Les matières fertilisantes autorisées en A.B. Seules celles citées dans l annexe 1 du RCE 889/2008 sont acceptées. Par exemple, sont exclues : - Les boues issues du traitement des eaux usées - Les ordures ménagères non collectées sélectivement

8 BIOBERNAI 18 septembre 2010

9 Les bases du compostage

10 Les clés du bon compostage Emplacement de l andain La préparation des matières premières et leur mélange Rapport C/N Il représente la proportion massique de carbone par rapport à l'azote. Le démarrage du processus de compostage est jugé optimal lorsque ce rapport est compris entre 20 et 35. Les déchets verts ont un C/N proche de 25 Le rapport C/N varie entre 8 et 15 en fin de traitement Aération & humidité - Une porosité intergranulaire 30 à 35% d'espaces lacunaire - Une teneur en O2 supérieure à 5% (vol/vol) dans les espaces lacunaires - Une humidité minimale de 50% pour une bonne activité biologique - La montée en température (jusqu'à C) et l'aération sèchent considérablement le déchet Température - La température peut dépasser 70 C, ce qui a un effet recherché d'hygiénisation du compost Suivi du compostage

11 Emplacement Sur sol / sur une aire bétonnée Interaction avec organismes vivants du sol Proximité - Distance / épandage Proximité - Distance / apport des matières premières et / suivi Récupération des jus Couverture (bâche / toiture)

12 Le broyage Préparation des matières Peut être une étape préalable à la mise en tas des effluents pour : Fragmenter la masse Augmenter les surfaces d échanges matière / micro-organismes Nécessaire pour les produits ligneux (branchages) qui sont une source de carbone et un structurant = pertinence dans l association avec des produits plus riches en azote (tonte de pelouse). Attention, un broyage trop fin peut diminuer la porosité du tas : problèmes de dégradation et nuisances olfactives. Le broyage est moins nécessaire pour les déchets très fermentescibles (tontes, les déchets de cuisine, déchets de l industrie agro-alimentaire, ) Le mélange des matières pour homogénéiser (DV, )

13 Importance du rapport C/N Nécessite un équilibre entre C et N dans les matières premières (C/N 30 à 35) Paille Déchets Verts Broyats de Palette Raffles de Raisins Plumes de galinacées Ecorces de bois Matière sèche % sur brut 90,1 74,7 84,3 49,1 40,9 36,4 Matière Organique % sur sec 91,1 70,7 96,2 91,3 96,9 89,6 % sur brut 82, , , , , ,6144 Carbone Organique % sur sec 43,7 38,3 49,6 48,7 51,2 46,4 % sur brut 39, , , , , ,8896 Azote total % sur sec 0,67 1,53 0,49 2,32 15,2 0,82 % sur brut 0, , , , ,2168 0,29848 C/N ,4 56 Quels C/N peut-on espérer pour un mélange de départ de: 25% paille, 25% DV, 25% broyats et 25%rafles 25% paille, 25% DV, 10% broyats et 40%rafles 70% DV et 30% de plumes 40,5 32,9 5,2

14 Aération - Humidité Besoins en oxygène pour l action des micro-organismes : nécessite une bonne structure Besoins d humidité pour l action des micro-organismes Les excès en eau entraine une diminution de la disponibilité en oxygène dans le tas Fin de décomposition des matières facilement dégradables Besoin en oxygène fort Besoin en oxygène Début de maturation moyen Besoin en oxygène faible

15 Suivi du compostage Aération Température Humidité Trois indicateurs très simples à suivre. Équilibre des gaz (oxygène, dioxyde de carbone) Degré de maturité

16 Retournement Représente un coût et du temps de travail, mais c est un «mal nécessaire» En lien avec l aération et la température hygiénisation et homogénéisation du tas Composts de végétaux : phytopatogènes, adventices Compost de fumiers : Entérobactéries, Bovins : ESB? Volailles : H5N1? Salmonelles?

17 Retournement Il peut se réaliser à l'aide : - d'un chargeur frontal (aération par paquet) - d'un épandeur (bonne aération) mais nécessite beaucoup de temps et de manipulations - d'une composteuse ou retourneur d'andain (bonne aération) très rapide. Le meilleur moment pour retourner le tas : - teneur en O 2 < 5 % - teneur en CO 2 > 35 % - température > 65 C et lorsque la température redescend!! -Une température trop élevée entraîne des pertes en eau et augmente la volatilisation de l azote.

18 Matière organique (% MS) ph N-NH4 (en % de MS) Ex : Suivi lors du compostage de déchets verts 9,20 9,00 8,80 8,60 8,40 8,20 8,00 7,80 7,60 7,40 7, temps de mâturation (jours) 0,0300 0,0250 0,0200 0,0150 0,0100 0,0050 0,0000 temps de mâturation (jours) 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40, Jours de compostage

19 Ex : compostage en bout de champ Source : L EST AGRICOLE ET VITICOLE - N 39. VENDREDI 25 SEPTEMBRE 2009 Composteuse ou retourneur d'andain

20 Procédé de compostage Ex : Aération passive par retournement Arrosages Retournement Récupération des lixiviats Pesée Stockage Broyage Mise en andain Fermentation Sortie Compost Criblage Maturation

21 Criblage Procédés de compostage Ex : Aération active Pesée Mélangeur Broyage Aération Compost Maturation Sortie Fermentation Andains sous sac ventilé Mise sous sac

22 Vue d une plateforme de compostage

23 Différents type de compostage industriels De différents type de compostage Petits andains triangulaires Grands andains triangulaire Andains tabulaires source smedar source saur

24 Criblage Source : Agrivalor Criblage avant compostage : mulch, BRF Criblage après compostage à 10, 20, 30 ou 40 mm : différents usages selon la granulométrie

25 des process des analyses, des bioessais Utilisation épandage des matières premières des composts Un usage optimisé Amendements Engrais Dose, date un sol, une culture, un climat, un itinéraire technique du jus de cervelle

26 Connaissance des besoins / sols (1/2) Teneur en N des sols et minéralisation basale Influence du type de sol (d après Vilain, 1997) Variations annuelles N minéral kg/ha Station Agronomique de l Aisne, N minéral kg/ha 1 Janv Avril Juill Oct Janv 4 1 = bon ressuyage, ph 7,5, tx MO normal 2 = ressuyage défavorable 3 = sol battant, ph 6,5 4 = rendzine Teneurs en MO des sols Entrée de MO dans le stock de matière organique Janv Avril Juill Oct Janv K1 Stock de MO du sol K2 Sortie de MO du stock de matière organique (minéralisation) Ré-organisation Hénin & Dupuis

27 Connaissance des besoins / sols (2/2) Acidité influe sur fonctionnalité des sols +/- d adéquation avec différentes cultures Néoformation de minéraux Décomposition Humification Activité biologique Formation des agrégats Migration des argiles Mobilisation Fe-Al Toxicité Al Disponibilité N+S Disponibilité P+B Disponibilité K Disponibilité Ca+Mg Disponibilité Fe+Mn

28 N absorbé cumulé (kg/ha) Connaissance des besoins / cultures 350 Ex : Courbes d'absorption de l'azote Maïs Blé Colza Tournesol Féverolle Prairie Luzerne Temps (mois)

29 Variabilité des matières Variabilité des matières premières Variabilité des procédés Variabilité des stades de transformation pour chaque procédé Impossibilité de prédire l efficacité et l innocuité d une matière sans caractérisation

30 Caractérisation des composts Composition Analytique (MO, MS, ph, éléments nutritifs, ETM, CTO ) Efficacité Amendements organiques Minéralisation, fractionnement biochimique (ex ISB et CBM ISMO) Amendements basiques Effet alcalinisant par incubation Engrais Minéralisation, biodisponibilité Phytostimulants Effet suppressif Effet suppressif du compost de fumier sur Rhizoctonio solani Essai sur boîte de Pétri Innocuité Vis-à-vis de la culture Vis-à-vis de l environnement Vis-à-vis de la chaîne alimentaire Effet suppressif d un compost sur Pythium ultimum Essai sur plante (source : Biophyt)

31 La maturité des composts

32 Maturité Pour des matières premières données, selon un type de compostage donné, à un niveau de maturité donné on peut espérer avoir des caractéristiques semblables intérêt de suivre l évolution du procédé grâce à des indicateurs de maturité

33 Notion de maturité Les quatre phases du processus de compostage (MUSTIN,1987) Phase mésophile Phase thermophile Phase de refroidissement Phase de maturation Température 70 C C Temps en jours

34 Notion de maturité Le compostage est une stabilisation de la matière organique Matière Organique non stabilisée Composés phytotoxiques (effets anti-germinatifs) Compostage Matière Organique Stable Absence de Phytotoxicité Composés phytotoxiques Ammoniac Composés Phénoliques Acide acétique Résidus d herbicide

35 Notion de maturité MATURITE Résistance à la décomposition biologique et à son potentiel de libérer des éléments phytotoxiques Correspond à la stabilité des MO sur le plan Biologique Chimique Physique

36 Notion de maturité La maturité détermine la valeur agronomique : - Biodisponibilité potentielle en azote - Aptitude à enrichir le stock de MO du sol - 2 définitions s opposent dans la bibliographie Stabilité Biologique COMPOST MÛR Pas de phytotoxicité

37 Notion de maturité Stabilité Biologique Un compost mûr sera donc un compost ayant sa matière organique stabilisée : Stabilité = condition nécessaire et suffisante Compost stable = Compost mûr

38 Notion de maturité Absence de phytotoxicité Un compost mûr sera donc un compost ayant sa matière organique stabilisée et non phytotoxique : stabilité = condition nécessaire mais non suffisante Compost stable + Absence phytotoxicité = Compost mûr

39 Notion de maturité La notion de «maturité optimale» dépend aussi de l usage que l on fait de la matière organique : Amendement organique Matières premières pour support de culture Engrais organique Mulch

40 Tests de maturité Objectif : Positionner le produit par rapport à une courbe théorique d évolution q t

41 Tests de maturité Physique Chimique Activité microbienne Sur plantes Odeur Aspect ph C/N Teneurs en NO 3 - NH 4 NH 4 CO 2 (test Solvita) O 2 consommé (tes de Respirométrie) CO 2 émis Température (test Rottegrad) Germination Biomasse (Test Cresson) Source : Thèse de F.FRANCOU de l'ina de Paris-Grignon, décembre 2003

42 Le Test Cresson Objectif : Mesurer la maturité à l aide d une plante indicatrice, le cresson alénois par le suivi de la germination et de la croissance

43 maturité Germination des graines de cresson à 3 et 7 jours % de germination 3 jours 7 jours biomasse fraîche biomasse fraîche (g)

44 Avantages du test Test démonstratif réalisable sur les plateformes de compostage Le test permet d observer : - Défaut de stabilité du compost - Effet phytotoxique potentiel Compost De 15 jours Référence témoin

45 Le Test du Rottegrad La connaissance de la capacité d auto-échauffement naturel du à l activité microbienne permet d évaluer le degré de décomposition du compost En fonction de ce degré de décomposition, on détermine le stade d évolution du compost

46 température Rottegrad Température maximum mesurée sur une durée de 5 jours

47 Avantages & limites du test Avantages Pertinence très forte de ce test pour évaluer la maturité (travaux parus dans la revue Biocycle, 2001) Etroite corrélation avec le test de respirométrie Facilement réalisable sur plateforme de compostage Limites Le test permet d évaluer l état de stabilité du compost mais pas son potentiel phytotoxique

48 Le Test Solvita Lors du compostage, les micro-organismes dégradent des matières premières et libèrent des composés volatils tels que le NH 3 et le CO 2 Des indicateurs colorés (gels réactifs) permettent d évaluer le dégagement de NH 3 et de CO 2. Les résultats sont renvoyés à un indice global de maturité basé sur des échelles colorimétriques

49 Exemple de résultats Amendement organique Dégagement NH 3 : Indice 5 Dégagement CO 2 : Indice 2

50 Exemple de résultats Amendement organique Produit étudié Echelle colorimétrique onglet NH Ratio C/N trop élevé (déficit en N) Phase de maturation MATURE 1 Produit frais Ratio C/N trop faible (excès de N) Echelle colorimétrique onglet CO 2 INTERPRETATION SOLVITA

51 Avantages et limites du test Avantages Très facile à mettre en œuvre, réalisation possible sur plateforme de compostage Deux paramètres mesurés - Niveau de stabilité : dégagement de CO 2 - Mesure partielle de la phytotoxicité : dégagement de NH 3 Limites Test cher Faible corrélation avec le test Rottegrad et le test de respirométrie

52 Les Tests OUR & AT4 Test basé sur l activité respiratoire de la population endogène En fonction de la consommation en oxygène, on détermine le stade d évolution du compost Eau CO 2 chaleur Microorganismes Le test est réalisé sur le produit frais, à une humidité optimale pour l activité microbienne

53 DBO en mg de O2/g de MS Produit Exemple de résultats Amendement organique Lot 2 Compost Criblé 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Temps en minutes moyenne Moy - ET Moy + ET Oxygénations Directive AT4 : seuil 10 mg d O2/kg de produit sec Remarque : la «respiration» d un compost frais s élève à 400 mg d O2/kg de produit sec

54 Avantages et Limites du test Avantages Test facile de réalisation Limites Ce seuil de maturité ne tient pas compte de l effet phytotoxique intrinsèque du compost Coût d investissement élevé

55 Rottegrad (T c) Cresson Solvita (CO2, NH3) Respirométrie

56 Maturité des composts Une meilleure évaluation de la maturité doit passer par la définition : Stabilité de la MO + Absence Phytotoxicité Le degré de maturité est un paramètre relatif qui dépend de l utilisation finale du produit Ces tests sont des outils d aide pour évaluer la maturité d un compost et non des tests d évaluation de la qualité agronomique d un produit fini

57 USAGE

58 Source : Comment raisonner la fertilisation organique et minérale en exploitation d élevage, Stéphane Violleau, Chambre d Agriculture 63, SOMMET DE l ÉLEVAGE, 5 Octobre 2006

59 Evolution du fumier dans un tas composté comparé à du fumier épandu et enfoui dans un champ (d'après Claude Bourguignon LAMS) 30 t Fumier Épandu frais et enfoui Composté en tas 10 t de compost 3 t d humus / ha 5 à 6 t d humus / ha

60 Le compostage est un procédé facile à mettre en œuvre, mais nécessite un suivi soigné pour produire un bon amendement organique. Des tests sont disponibles pour vérifier la maturité du compost produit et réaliser une fertilisation raisonnée. L usage d un compost est dépendant de sa maturité

61 Fertilisations organiques : définition Fertilisation : stock organique du sol Apports important pour les sols appauvris en M.O. Apport réguliers pour compenser les pertes par minéralisation L objectif est de (re)structurer les sols pour améliorer leur résistance à l érosion, leur portance, leur capacité à retenir l eau etc Recherche de l équilibre entre M.O. restant dans le sol et M.O. en interaction avec les organismes vivant dans le sol

62 Fertilisations organiques : définition Fertilisation : ph des sols Fertilisation intégrée dans une politique de développement durable de société : Recyclage de déchets organiques Traitements appropriés de ces matières Qualité des déchets recyclés (polluants métalliques, polluants organiques, teneur en MS, présence d organismes vivants indésirables )

63 Les différentes utilisations du compost Grande culture : Le compost s utilise comme un fumier. Il doit être suffisamment élaboré pour ne pas bloquer l azote du sol ou des engrais («faim d azote»). Ne pas l apporter avant semis si compost «jeune» Maraîchage, horticulture d ornement : Les meilleurs débouchés pour compost mature pas de contraintes de productivité ou de norme alimentaire des productions Intéressant comme amendement organique de fond, plantations d arbres et installation de nouveaux gazons. Culture de champignons : Se satisfont de composts grossiers, faiblement maturés. Attention teneur en ETM (accumulateurs)!!!

64 Les différentes utilisations du compost Viticulture, arboriculture : Principalement employés comme mulch (protection des sols - souvent dénudés et en pente- érosion), et comme apports de masse à la plantation. Les produits grossiers- en qualité comme en granulométrie- peuvent trouver leur usage Agriculture biologique : Les produits agricoles bénéficiant du label «biologique» doivent respecter un cahier des charges de production.

65 Point réglementaire Arrêté du 19 décembre 2011 relatif au programme d actions national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables afin de réduire la pollution des eaux par les nitrates d origine agricole Publics concernés : exploitants agricoles et toute personne physique ou morale épandant des fertilisants azotés sur des terres agricoles. Mise en application : décembre 2011 au 1 er septembre 2012

66 Définition des interdictions d épandage C/N > 8 C/N < 8 azote minéral AGROBIOPRO 25 octobre 2012

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