Composition chimique et valorisation agronomique des digestats bruts et après séparation de phases

Composition moyenne (minimale-maximale) du digestat liquide et des issus de séparation de phases (selon AILE, 2016).

Compostage des digestats

Les fractions solides issues de la séparation de phases d’un digestat brut liquide peuvent faire l’objet d’un compostage. Il se réalise bien si la teneur initiale en MS atteint au moins 28-30 % du produit brut. En deçà, l’ajout d’un substrat ligno-cellulosique (type paille ou sciure) peut être nécessaire afin d’augmenter la porosité du refus. Selon la nature des intrants, le mode de séparation de phases et de compostage (ajout ou non d’un structurant, durée…), la composition du compost peut être notablement contrastée. Elle peut ainsi contenir plus de 20 kg de P₂O₅/tonne de produit brut, le phosphore étant généralement le facteur limitant des doses épandues sur les parcelles agricoles.

Epandage de digestats bruts : des éléments fertilisants rapidement disponibles pour les cultures

Le digestat brut de méthanisation est un produit liquide à pâteux (MS compris entre 3,4 et 9,7%), d’apparence proche d’un lisier bovin. C’est une matière fertilisante destinée à assurer la nutrition des plantes par apport d’éléments fertilisants.  Concernant l’azote, de par sa teneur moyenne (5,6 kg/t) et sa proportion en azote ammoniacal (63% en moyenne), le produit se rapproche d’un lisier d’engraissement porcin.  Les essais au champ concernant ce type de produit ont montré une bonne efficacité de l’azote (coefficient d’équivalent azote de 60 à 70%), mais dépendant des conditions d’utilisation. La forme ammoniacale et le pH plutôt basique augmentent les risques de volatilisation.

La teneur moyenne en phosphore est également proche de celle d’un lisier (2,3 kg/t). La forte solubilité à l’acide citrique montre une disponibilité potentiellement élevée pour les plantes.Par ailleurs l’origine du phosphore vient en grande majorité des effluents d’élevage et des végétaux.  Ce phosphore est considéré comme ayant une biodisponibilité potentielle  proche de celle des engrais minéraux solubles. A priori, la méthanisation ne réduit pas cette disponibilité.

Le produit contient principalement du potassium soluble, immédiatement disponible pour les plantes.

Epandage de digestats solides (après séparation de phase solide et liquide)

Les fractions solides obtenues par presse à vis ont un rapport C/N élevé (15 à 20). Leurs teneurs en éléments fertilisants sont assez comparables à celles des fumiers de bovins. L’utilisation de substrats riches en phosphore, tels que des fumiers de volailles, entraine toutefois un enrichissement en cet élément. Concernant l’azote, les teneurs sont de 5 à 6 kg par tonne dans les produits frais, ce qui justifie des doses de 20 à 30 t par ha selon les besoins des cultures.  Les fractions obtenues par centrifugation, sont plus concentrées en azote et phosphore avec des teneurs supérieures à 10 voire 15 kg d’azote par tonne. Les quantités de produits apportés seront de ce fait à réduire en proportion (8 à 20 t/ha), afin d’ajuster les apports aux besoins des cultures.

Coefficients d'équivalence engrais des digestats

L’efficacité agronomique de ces produits pour l’azote est encore peu connue. Dans les produits frais, la proportion d’azote sous forme ammoniacale (30 à 40%) est plus élevée que dans les fumiers de bovins, ils apporteront plus d’azote rapidement disponible que les fumiers traditionnels et avec un moindre risque d’effet dépressif. Il convient toutefois de les épandre dans des conditions permettant de limiter la volatilisation de l’azote ammoniacal : épandage par temps humide et incorporation rapide dans le sol. Au cours du stockage, et plus encore en cas de compostage, la fraction ammoniacale baisse. La disponibilité de l’azote à court terme sera alors moindre. 

Le phosphore des digestats présente généralement une très bonne disponibilité pour les plantes. Les doses apportées devront donc aussi être raisonnées en considérant les besoins en cet élément sur 2 ou 3 ans, en particulier pour les produits obtenus par centrifugation.

Les compositions des digestats bruts et de leurs co-produits de traitement sont essentiellement issues du projet Casdar VALDIPRO. Compte tenu de la diversité des déchets organiques introduits dans le digesteur et des procédés mis en œuvre, il peut y avoir une variabilité importante autour des valeurs moyennes. C’est pourquoi, les auteurs recommandent de faire réaliser des analyses chimiques.

I. INSTALLATIONS CLASSEES POUR LA PROTECTION DE L'ENVIRONNEMENT (ICPE)

I.1. Règlementation

La réglementation ICPE s’applique à toutes les installations ou les activités qui peuvent avoir un impact ou présenter un danger potentiel sur l’environnement. Elles sont donc soumises à des réglementations spécifiques. 

La méthanisation est classée à plusieurs titres, dont la rubrique ICPE 2781 “Méthanisation de déchets non dangereux”. Le régime (déclaration/enregistrement/autorisation) dépend du type et du tonnage des déchets entrants, selon les modalités détaillées dans le Tableau 1. Les exigences réglementaires sont d’autant plus fortes que les volumes de produits méthanisés sont élevés.

Tableau 1 : Régimes ICPE pour les unités de méthanisation

Pour une unité de méthanisation classée dans le régime déclaration, les principales règles à respecter sont détaillées ci-dessous. Pour les régimes enregistrement et autorisation, ces règles s'appliquent également et sont renforcées sur certains points.

• Distance du site aux tiers >100 m en déclaration, 200m en enregistrement et autorisation
• Présence d’une clôture autour de l’installation
• Talutage ou bassin de rétention pouvant contenir le volume de la plus grosse fosse, étanche (par la nature du sol ou matériau de revêtement)
• Étanchéité des zones de stockage et de manipulation des matières, récupération des jus (silos..) et eaux pluviales susceptibles d’être souillées
• Présence d’une torchère obligatoire, située à 15m des digesteurs, 10m si flamme cachée (lorsque la flamme est invisible de l’extérieur)
• Couvertures des stockages d’intrants, sauf végétaux bruts et fumiers stockés moins de 1 mois. Les produits odorants doivent en outre être stockés en milieu confinés
• Couverture des stockages de digestat (sauf lagunes)
• Local cogénération/ épurateur distant d’au moins 10 m des digesteurs
• Ventilation des locaux techniques (gaines techniques, local cogénération)
• À défaut d’ouvrages sur le domaine public, réservoir incendie d’au moins 120 m3
• Débitmètre et analyseur biogaz CH4 et H2 S, à faire contrôler tous les ans et étalonner tous les 3 ans
• Zonage et plan Atex (Atmosphère Explosive) affiché sur le site et matériels installé en zone Atex adéquat
• Formation de l’exploitant et du personnel à la prévention des nuisances et des risques
• Tenue de registres d’entrée et de sortie matière, archivés pendant 10 ans
• Disposer d’un programme de maintenance préventive, révisé  à minima tous les 18 mois
• Mesures de bruit initial et tous les 3 ans, qui ne doit pas dépasser 70 dB (60 dB la nuit)
• Assurer une astreinte 24/24, y compris par télésurveillance connectée (alertes SMS) pouvant justifier d’une présence de l’exploitant ou d’un prestataire dans les 30 minutes après un sinistre
• Tenir à jour un registre des plaintes odorantes

Les arrêtés sont ici en déclaration, enregistrement et autorisation.

I.2. Procédure administrative

• Plus de 50 % du tonnage en matières brutes des intrants incorporés doit être apporté par le ou les exploitation(s) agricole(s) associée(s) au projet de méthanisation.
• Plus de 50 % du capital doit être détenu par le ou les agriculteur(s) associé(s) au projet de méthanisation

Dans ce cas de figure, un méthaniseur peut être construit sur une parcelle agricole.

Dans les autres cas, c'est une activité industrielle et les méthaniseurs doivent être construits en zone d’activité industrielle en fonction et dans le respect des règles d’urbanisme en vigueur sur la commune.

II.2. Procédure administrative

La demande de permis de construire doit être déposée en mairie et sera instruite en préfecture dans un délai de 3 mois. La décision de délivrance doit être affichée sur le lieu de la construction pendant une période de 2 mois, suivie d’une période de recours de 3 mois. Il est vivement conseillé de faire attester l'affichage par un huissier lors de la mise en place, ainsi qu’à l'issue de la période requise, afin de prévenir d’un recours éventuel.

III. AGREMENT SANITAIRE

III.1. Règlementation

Dans le cas où l’unité de méthanisation traite des déjections animales ou tout autre sous-produit animal (SPAN), l’unité de méthanisation est soumise au règlement européen 1069/2009 et au règlement d’application 142/2011. A ce titre, elle doit disposer d’un agrément sanitaire.

Trois catégories de SPAN sont distinguées :

• C1 : produits à haut risque, interdits en méthanisation (animaux et parties d’animaux abattus pour suspicion de maladies à prion, SPAN issus de transports internationaux, cadavres d’animaux familiers, de zoo, etc.).
• C2 : matières présentant un risque sanitaire, liste ouverte (lisiers, animaux morts autrement que par abattage, SPAN C3 déclassés car avariés, etc.).
• C3 : Matières animales propres à la consommation humaine, déclassées pour motif commercial ou technique (déchets issus de l'industrie agro-alimentaire (IAA), déchets de restauration.. etc.)

Avant tout traitement, la réglementation européenne a rendu obligatoire l’hygiénisation/ pasteurisation des SPAN (70 °C pendant 1 heure). L'arrêté du 9 avril 2018 a délimité les dispositions techniques relatives à l'utilisation des SPAN en méthanisation.

L’instruction technique DGAL/SDSPA/2020-41 est venue encadrer les possibilités de dérogation octroyées aux unités de méthanisation. Une dérogation à la pasteurisation/ hygiénisation est rendue possible pour les unités de méthanisation :

• traitant annuellement moins de  30.000 t de lisiers / fumiers
• ayant moins d’une dizaine d’exploitations agricoles apporteuses de lisiers / fumiers

Les liens vers les différents textes sont sur la page du ministère dédiée aux SPAN

III.2. Procédure administrative

La demande d’agrément sanitaire doit être déposée à la DD(CS)PP du département concerné. Le dossier doit contenir :

• Une présentation générale de la société
• Une présentation générale de l’unité de méthanisation et de ses activités, en indiquant la nature des SPAN traités
• Le plan de maîtrise sanitaire, stipulant les bonnes pratiques d'hygiène mises en œuvre et le plan HACCP.

L’étude HACCP vise à identifier les risques sanitaires que le site de méthanisation fait porter à la sécurité sanitaire du troupeau et/ou des matières destinées à la consommation humaine, et de prendre les mesures nécessaires pour réduire ces risques. Les principes de base à respecter sont, entre autres :

• Séparation stricte de l’élevage et de l'unité de méthanisation
• Circuit des matières selon le principe de “marche en avant”
• Traçabilité et analyses bactériologiques régulières du digestat
• Nettoyage régulier des matériels et aire de nettoyage/désinfection dans le cas d’apports extérieurs d’intrants (projet collectif ou apporteur de SPAN)
• Suivi du fonctionnement biologique du digesteur

Les informations relatives à l’agrément sanitaire sont détaillées dans le guide ADEME.

(Auteurs : Hugo Kech et Adeline Haumont - AILE)

(Article rédigé dans le cadre du projet CASDAR ARPIDA - ENGAGE)

Le cahier des charges CDC Dig

Le 22 octobre 2020, le Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation a promulgué un arrêté relatif au cahier des charges CDC Dig. Il remplace les précédents arrêtés du 13 juin 2017 et du 22 septembre 2019 approuvant les cahiers des charges Dig Agri 1, 2 et 3 pour la mise sur le marché et l'utilisation de digestats de méthanisation agricole en tant que matières fertilisantes.

Sous respect des critères que le CDC Dig précise, l’exploitant d'une unité de méthanisation n'est plus obligé d'avoir recourt à un plan d’épandage pour le retour au sol de son digestat. Ces critères viennent en complément du respect des règlementations applicables aux unités de méthanisation et notamment la règlementation relative aux Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE) et les réglementation sanitaires liées à la gestion des sous-produits animaux (agrément sanitaire).

Ce cahier des charges ne concerne que les digestats issus d'un processus discontinu de méthanisation en phase solide (dit voie sèche discontinue) ou d'un processus infiniment mélangé de méthanisation en phase liquide (dit voie liquide continue).

Les matières premières autorisées

Seules les matières premières listées ci-dessous sont acceptées dans le méthaniseur :

     - les lisiers, fumiers ou fientes, à savoir tout excrément et/ou urine d'animaux d'élevage autres que les poissons, avec ou sans litière, le contenu de l'appareil digestif sans son contenant et les eaux vertes d'élevage ;

     - le lait, les produits issus du lait ou de la fabrication de produits laitiers ;

     - les denrées alimentaires animales ou d’origine animale issues des industries  agroalimentaires (transformées et non retirées pour raisons sanitaires) ;

 - les aliments pour animaux contenant des matières animales autres que crues, issues des industries agro-alimentaires ou des élevages ;

     - les matières issues du traitement des eaux résiduaires des industries agroalimentaires ;

     - les matières végétales agricoles brutes, jus d’ensilage issus de silos;

     - les biodéchets exclusivement végétaux issus de l’IAA ;

     - les déchets végétaux de jardins ou d’espaces verts ;

     - les additifs améliorant les performances de méthanisation (enregistré et de concentration < 5 % du poids total des entrants). 

Des proportions minimales à respecter

Les effluents d'élevage doivent représenter au minimum 33 % de la masse brute des matières premières incorporées annuellement dans le méthaniseur.

Au total, les effluents d'élevage et les matières végétales agricoles brutes doivent également reprsenter au minimum 60 % de la masse brute des matières incorporées.

Dans le cas d'un processus discontinu de méthanisation en phase solide, le mélange des intrants en entrée du méthaniseur doit avoir un taux de matières sèches supérieur ou égal à 20%.

Procédé de transformation

Selon le type de procédé rencontré en voie liquide, la température du digesteur doit être comprise entre 34 et 50°C (procédé mésophile) et au-dessus de 50°C (procédé thermophile), et le pH compris entre 7 et 8,5.

Le temps de séjour moyen est de 50 jours minimum pour le procédé mésophile et 30 jours pour le procédé thermophile.

Le digestat conforme au  cahier des charges peut être brut ou avoir fait l'objet d'une séparation de phase. Dans le cas d'une séparation de phase, la fraction liquide et la fraction solide constituent deux produits distincts devant chacun respecter les conditions du présent cahier des charges.

Gestion de la qualité de la fabrication

La mise en place un plan de procédures basé sles principes d'analyse des dangers et de maîtrise des points critiques (HACCP) est obligatoire.

Ce plan est tenu à jour et mis à disposition de l’administration.

Contrôles

La production du digestat doit répondre à la logique de lot : un lot correspond à la quantité de digestat produite dans des conditions similaires et sur une période définie par l’exploitant ne pouvant excéder 1 an.
La conformité de chaque lot doit être contrôlée au regard des seuils de l’arrêté portant sur :

     - les micro-organismes pathogènes.

     - les éléments traces métalliques.

     - les composés traces organiques (HAP).

     - les impuretés et inertes (plastique, verre, métal).

Le nombre d’analyses à réaliser est fonction de la quantité annuelle de digestat produite.  

Traçabilité

Différents documents de traçabilité doivent être produits et tenus à la disposition de l’administration, notamment le registre d’entrée des matières premières, ainsi que le registre des produits et des départs.

Conditions d'usage

(*) : Période d'épandage : se référer aux arrêtés établissant les programmes d'action national et régionaux pris en application de la directive 91/676 CEE, notamment ce qui concerne les conditions d'épandage et les périodes d'épandage en zones vulnérables à la pollution par les nitrates d'origine agricole.
(**) Tenir compte du temps d'attente avant mise en pâturage des animaux ou récolte des fourrages de 21 jours tel que mentionné à l'article 11 du règlement (CE) n° 1069/2009.

ELBA

L'approche méthodologique mise en oeuvre couple des données statistiques nationales (recensement agricole, déclarations PAC, enquêtes bâtiments d'élevage et cheptel...) à différentes échelles aux références expérimentales des instituts (indices de récole, ratios de production d'effluents...). L'outil développé intègre un module cartographique et propose une méthode partagée et référencée pour faciliter la mise à jour des données et leur sécurité. Les résultats sont accessibles librement au niveau départemental.