Sources de matières premières pour l agriculture circulaire Azote recyclé dans la fertilisation, quelles voies de progrès pour mieux recycler?
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- Pascale Monette
- il y a 6 ans
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1 Sources de matières premières pour l agriculture circulaire Azote recyclé dans la fertilisation, quelles voies de progrès pour mieux recycler? Christophe Naisse & Mohamed Benbrahim
2 Les principales sources de biomasse Sources de C, N, P.. 2 Source : FranceAgrimer
3 Des biomasses territorialisées Lisier et fumier en millier de tmb/an Production de protéines animales transformées (t/an) Paille de céréales en millier de tms/an Volume de légumes industriels transformés Production viticole en millier d hl/an 3 Source : FranceAgrimer
4 Transition «prairie» «grande culture» dans l ancienne agriculture Un retour au sol de matières organiques transformées 1. Fauchage 2. Séchage 3. Construction des fourreaux 4. Le brûlage 5. L épandage des cendres noires (biochar) Ecobuage (Olivier de Serre (1600) ) : semi combustion de la couche superficielle de l humus des sols, des végétaux herbacés et ligneux contenus dans une parcelle à défricher de Lasteyrie (1827) Duhamel de Monceau (1762) Travail du sol plus facile, améliore la fertilité et limite les pathogènes et adventices
5 Le carbone, un regain d intérêt d actualité L initiative «4 pour 1000» «développer la recherche agronomique afin d améliorer les stocks de matière organique des sols de 4 pour 1000 par an.» S. Le foll, le 15 mars 2015, COP 22 à Marrakech: groupe de réflexion sur le financement de la séquestration de carbone sur le plan international «crédit carbone» création d un référentiel pour évaluer les actions 4/1000
6 Flux d azote en agriculture Environ 4000 kt/an de N utilisé en agriculture dont 45 % est organique 75 % de l azote utilisé pour la production d aliments pour les animaux Les pertes (NH 3, NO 3, N 2 O, N 2 ) sont importantes (20 à 25 %) Inévitables, Maitrisables, Coûteuses,
7 Teneurs en azote (% PB) Sources d azotes Perte (volatilisation) prix Farine de plumes, sang séché, cornes 6 4 Fientes, tourteaux 2 0 Composts Fumiers L / B / D Teneurs en MS (% PB) disponibilité
8 Valorisation en fertilisation : Produits bruts / produits transformés Type de valorisation avec retour au sol Epandage des sous produits bruts Transformation en compost / digestat / Biochar Transformations en produits concentrés en N Autres procédés de transformation Mais Période d épandage, cycle de végétation Stockage / Transformation / Transport
9 Valorisation des sous produits: des pertes à tous les niveaux Stockage et épandage direct : pertes de 30 à 70 % (NH3, N2O.) Nitrification / dénitrification : Pertes de 60 à 70 % de N sous forme de N2 Méthanisation: Procédé presque neutre, mais des pertes (NH3) lors du stockage et de l épandage. Compostage: Pertes (NH3) de 30 à 60 % de N initial Séchage : Pertes 40-50% de N initial Des pertes essentiellement sous forme de NH3
10 Mieux valoriser les sources d azote: réduire les pertes Maitriser le stockage et l épandage (enfouissement) Développer de nouvelles méthode de conservation ou de nouveaux procédés Actions: Stockage / épandage Additifs / procédés Biologique Chimique «Physique»
11 Effets d additifs : stockage de fiente de volaille Wang et al., Effets des aditifs sur les pertes de N pendant le stockage de fientes de volailles (P, S, Zéolite). Combinaison d amendements organiques et minéraux (5 à 12 %) permet de réduire les pertes de N d environ 25 % lors du stockage.
12 Paramètres de pyrolyse et utilisation de l azote Taghizadeh-Toosi et al. (2012) adsorbent NH3-15 N sur biochars de pin Feuill es 300 C 350 C 500 C 300 C 300 C 350 C 500 C Après 12 jours seulement NH + 4 adsorbé et pas NO - 3 Assimilation par Ray-grass du NH + 4 adsorbé sur biochar dépendant des paramètres de pyrolyse (ph, nature des fonctions de surface)
13 Procédés de stripping d ammoniac Transfert de masse Air / liquide Nécessite un prétraitement du liquide (centrifugation, augmentation du ph, chauffage et/ou polymères) (RITTMO / Europe Environnement)
14 Procédés de stripping d ammoniac Exemple de dimensionnement : Méthanisation: T de digestat Centrifugation Liquide à stripper avec 3 g/l de NH + 4 Débit d air de 3,5 m3/h Acide nitrique ou Acide sulfurique Production de 780 à 830 T d une solution de sulfate d ammonium e à 8-9 % de N ou solution de nitrate d ammonium à % de N
15 DOSTE-ADEME RITTMO / NASKE Procédés de précipitation de PO 4 3- et NH 4 + Précipitation de la struvite Transfert de masse liquide / solide (PO 4=, NH 4+ ) Nécessite un prétraitement du liquide (centrifugation/ presse, régulation du ph) Equilibration du ratio N/P (ammonium, acide phosphorique) Injection de réactifs magnésiens Production de struvite : Produit solide de type (5-25-0, 18 MgO) (
16 Nouveaux procédés en développement Procédé de transfert membranaire (Gonzalez et al., 2015)
17 Valorisation des sources d azotes conclusions Une offre intéressante pour les agriculteurs: Des procédés efficaces existent déjà De nouvelles technologies en développement Les possibilités de combiner plusieurs techniques Mais Des coûts non négligeables!!
18 Valorisation des sources d azotes conclusions Maitrise de la fertilisation Utilisation des OAD pour les plans de fertilisation (Azofert, ) Meilleure caractérisation de la minéralisation au champ des produits organiques (Coefficients équivalence engrais). Engrais organiques mieux formulés (matières premières / additifs technologiques.)
19 Pour aller plus loin Expertise INRA : Les flux d azote liés aux élevages: Réduire les pertes, rétablir les équilibres Expertise INRA : Matières fertilisantes d origine résiduaire, 2014 Fertilisation et Environnement : Quelles pistes pour l aide à la décision?; Editions Quae
Contexte : Objectif : Expérimentation :
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