Gestion des effluents et des déjections (GED)

Intérêt de l’apport de matières organiques aux sols

Apporter des déjections contribue à entretenir ou accroitre le stock de matières organiques du sol des parcelles épandues. L’amendement organique permet :

     - d'accroitre le nombre de jours disponibles pour réaliser les travaux du sol et de semi en bonnes conditions

     - d'améliorer la qualité de la levée dans les sols à tendance battante,

     - d'augmenter la rétention en eau et en minéraux des sols (sableux notamment),

     - de créer des conditions de sols favorables aux micro-organismes concurrents ou antagonistes des champignons parasites des racines des plantes cultivées,

     - de contribuer au stockage de carbone dans le sol et réduire ainsi l’impact sur le changement climatique.

Certains produits comme les composts et fumiers de bovins ont un effet d’amendement organique plus fort que d’autres. La teneur en matière organique de la déjection épandue ainsi que son aptitude à rejoindre le pool de matières organiques stable du sol  sont des éléments clés à considérer pour estimer l’effet d’un apport de déjection sur le sol d’une parcelle.

Les déjections ont des teneurs variables en matières organiques

La quantité de matière organique contenue dans  un épandeur issu de déjection d’élevage est variable pour une même quantité de déjection chargée. Elle dépend notamment des types d’animaux, des densités animales en bâtiment, de leur dilution par des eaux souillées, de la nature et les quantités de substrat carboné ajouté via les litières (pailles, copeaux, sciures), ainsi que des temps de maturations en bâtiment, de l’évolution au stockage, des procédés de compostages ou de traitement. Des teneurs indicatives sont fournies ci-dessous pour les différentes filières animales.

Teneurs en matières organique (MO) d’apport contenu dans les apports de déjection :

Sources : Fertiliser avec les engrais de Ferme 2001 et rapport final de l’ESCo, 2014

Entrées dans le pool du sol : toutes les matières organiques apportées par les déjections animales n’ont pas la même stabilité.

Une part seulement des matières organiques apportées par les déjections épandues va rejoindre le pool de matières organiques du sol, d’autres sont rapidement dégradées par les organismes du sol. Le coefficient iso humique (Henin Dupuis) permet une première approche. Ainsi un apport de 30t/ha de fumier compact pailleux de litière accumulée qui contiendrait 7.5 tonnes de matières organiques à l’épandage, ne fournira que 3 t/ha de matière organique stable au sol (avec K1 = 40%).

Coefficient isohumiques des matières organiques des déjections

Source: fertiliser avec les engrais de ferme 2001

Il existe une forte variabilité de cette fraction de matière organique apte à rejoindre la matière organique du sol pour un type de déjection donné. La mesure en laboratoire de l’Indice de Stabilité de la Matière Organique (ISMO) se révèle être un bon prédictif du K1 (obtenu sur des essais aux champs de longue durée).

Voir un exemple de valeurs d’ISMO pour les digestats, les effluents d’élevage et les composts: F.Levavasseur, S. Houot, INRA UMR ECOSYS, dec 2018, colloque Solebiom Paris

 http://www.agro-transfert-rt.org/wp-content/uploads/2019/01/6-Colloque_SoleBIOM-AMG_Session2-F-Levavasseur-vf.pdf

ISMO = 44,5 + 0,5 SOL - 0,2 CEL + 0,7 LIC - 2,3 Cm3

SOL : substances solubles, CEL : celluloses, exprimées en % de la MO (fractionnement Van Soest), LIC : lignines + cutines, Cm3 : pourcentage de Carbone organique minéralisé au bout de 3 mois (incubation en conditions contrôlées en laboratoire).

Sorties de matière organique du sol et bilan humique

Le bilan humique compare l'apport et la décomposition de matière organique. Il se raisonne sur une parcelle en tenant compte de tous les apports de matières organiques entrés comme les résidus de culture (export ou non des pailles de la parcelle), l’enfouissement de cultures intermédiaires, des quantités de déjections restituées par les animaux eux-mêmes ou épandues, mais aussi des sorties. Ainsi, les matières organiques du sol se décomposent (minéralisation) plus ou moins durant l’année selon les conditions climatiques et les caractéristiques du sol (teneur en argile, pH…).

Des outils informatiques comme Simeos-AMG (INRA LAON) permettent pour les cultures à la fois d’affiner l’approche traditionnelle du bilan humique (Henin Dupuis, INRA 1945 mono-compartiment) via la modélisation de deux compartiment turnover lent ou plus rapide (pool actif) et d’intégrer la minéralisation de la matière organique selon les milieux (AMG V2, 2018).

Le compostage : pourquoi

Les fumiers de volailles contiennent de l'azote qui est rapidement disponible  pour les cultures une fois ces effluents épandus. Cela peut être un problème lorsque ces fumiers sont apportés en excès. Le compostage permet une mise à disposition de l'azote du compost de façon plus progressive (azote organique), ce qui limite les risques de transfert et donc de pollution. Par ailleurs, correctement réalisé, le compostage permet d'obtenir un produit désodorisé et hygiénisé (pathogènes, adventices). Le compostage aboutit également à une quantité moindre de produit final, par rapport au fumier brut, et à l'obtention d'un produit plus homogène.

Étapes et points-clés du compostage

Le compostage se définit comme une fermentation aérobie (en présence d'oxygène) contrôlée de matières organiques d'origine animale et/ou végétale, soit seuls soit en mélange, s'accompagnant de dégagements gazeux et de chaleur. Le produit final est plus stable que le fumier initial.

Le compost se traduit par : une réorganisation de la matière organique ; une perte de carbone ; une concentration en éléments stables (phosphore, oligo-éléments…) ; une réorganisation de l'azote ; une perte d'une fraction de l'azote sous forme ammoniacale ou gazeuse ; une montée en température (à maitriser, minimum 50°C et maximum 65°C), d'où un assainissement du produit et une perte d'eau importante.

Produit(s) à composter : seul ou en mélange ?

Le compostage est possible si le rapport C/N (taux de carbone sur taux d'azote) est de 25-30. Le taux C/N du fumier de volaille est voisin de 10, mais malgré cela, les différents essais réalisés ont montré que le compostage des fumiers de volailles était faisable.

Il est possible de mélanger le fumier de volailles avec des déchets verts, de préférence ligneux et broyés, en évitant les tontes de pelouse. Ces déchets ligneux pourront être incorporés dans des proportions de 1 pour 1 (en masse).

Humidifier le fumier

Le futur compost doit être humide, sans excès afin de ne pas empêcher une bonne aération. Le taux de matière sèche des fumiers de volailles de chair sont trop élevés pour permettre un processus de compostage : 65 à 80% de MS, alors qu'on recherche un taux entre 40 et 50%. Un apport d'eau doit donc être réalisé.

Pour humidifier le fumier, on pourra faire un apport d'eau directement en bâtiment, avant la sortie du fumier. Il est d'abord nécessaire de "casser" les différentes couches de litière ayant pu se former au court du lot, par exemple avec un rotavator, avant d'arroser la litière pendant plusieurs heures à l'aide d'asperseurs rotatifs. L'utilisation d'une tonne à lisier ne permet pas un arrosage homogène, donc pas les meilleurs résultats.

Une autre technique possible est d'incorporer l'eau au moment de l'intervention du retourneur d'andain, celui-ci étant relié à une tonne à lisier ou à une réserve d'eau sur la plateforme. C'est une technique efficace, bien que supposant d'avoir une réserve d'eau suffisante et imposant de fréquents remplissages de la tonne.

Idéalement, il doit aussi être possible d'apporter de l'eau directement sur le site de compostage, sur les andains.

Sortir le fumier du bâtiment

Afin d'avoir un andain le plus homogène possible, la meilleure technique est celle dite en "arête de poisson", ou en épi. Cela afin que le produit soit homogène en termes de matière sèche et de composition chimique.

Constituer des andains

Il n'existe pas de matériel spécifique à la construction des andains. La méthode la plus simple est un déchargement des remorques les unes derrière les autres, en évitant que le tas de s'étale trop.

La taille de l'andain ne doit pas excéder 1,8 m à 2 m en hauteur. En largeur, selon le retourneur, il convient de ne pas dépasser 3,5 à 4 m de largeur.

Aérer les andains et contrôler la température

Quel matériel ? On peut citer le retourneur d'andain, qui enjambe celui-ci. Attelé au tracteur, il est soit tracté soit autopropulsé. Selon la marque, le retourneur est équipé d'un ou deux rotors, qui broient le tas et l'aèrent.

Après la mise en tas, il est intéressant de retourner une première fois le fumier. Cela permet d'homogénéiser le produit encore une fois. Par la suite, une ou deux autres interventions séparées d'une quinzaine de jours permettent d'assurer une bonne oxygénation.

On peut aussi opter pour une aération active, via des tuyaux d'aération. Des études récentes (ITAVI, 2012) ont montré des résultats prometteurs pour la réalisation de compostage de fumiers de volailles à l'aide de complexes de microorganismes.

Règlementairement, le compostage doit subir au minimum deux retournements d’andain (règlementation sur les ICPE). De même, la température des andains doit être supérieure à 55 °C pendant quinze jours ou à 50 °C pendant six semaines.

Le bâchage des andains

Le bâchage des andains permet de limiter les envols, les dégagements d'odeurs, et limite l'écoulement des jus (surtout pour des composts avec déchets ligneux, aux jus chargés en tannins). Il est donc préférable de bâcher dès le premier retournement et durant toute la phase de stockage et de maturation.

Deux indicateurs visuels permettent de piloter l'andain en cours de compostage :

     - lorsque le carbone est très abondant et le tas très sec, des moisissures blanches apparaissent sur les brins de paille. Il faut alors relancer le processus en humidifiant.

     - lorsque le fumier est trop riche en azote, il se décompose en "beurre noir" malodorant et collant. Il faut alors aérer pour permettre le départ de l'eau en excès et le redémarrage des fermentations aérobies.

Au final, 6 semaines de compostage actif et 6 semaines de maturation pour un fumier composté seul (4 à 5 mois de maturation pour un mélange avec des déchets ligneux) doivent permettre d'obtenir un compost qui s'écrase entre les doigts mais ne tâche pas.

Composition des composts et épandage

Du fait de la diminution de masse au cours du compostage, les composts sont plus concentrés en éléments fertilisants que les fumiers. Ils peuvent toutefois avoir une composition variable.

De façon générale, pour un fumier composté seul, et après 6 semaines de compostage et 6 semaines de maturation, les évolutions suivantes peuvent être attendues par rapport au fumier de départ : même taux de matière sèche, augmentation de la matière minérale, baisse de la matière organique ; augmentation du rapport C/N, baisse de l'azote (total et NH4).

Un compost a un comportement d'amendement organique, avec seulement 30% de l'azote disponible la première année. A priori, les composts de fumiers peuvent être épandus en automne et en hiver sans risquer un accroissement du lessivage des nitrates.

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.

Quantités rejetées par les vaches laitières

Une vache laitière moyenne, qui produit entre 6000 et 8000 kg de lait par jour, produit 60 litres de lisier par jour (mélange urine et bouse).  Cette quantité varie selon le niveau de production de la vache.

Production journalière de lisier par vache laitière selon son niveau de production

Le purin, jus de constitution du fumier

Le lisier peut-être directement excrété sur les prairies au pâturage ou en bâtiment. Dans ce dernier cas, il sera mélangé avec la litière présente sur les aires de vie des animaux (aire de couchage paillée, logettes, couloirs d’exercice…). En fonction de la nature et de la quantité de litière, le mélange produira un fumier plus ou moins compact,  avec une part de purin plus ou moins importante, qu’il sera nécessaire de stocker et qui viendra s’ajouter au lisier produit par les animaux eux-mêmes.

Part de purin selon le type de fumier

Les effluents de salle de traite : eaux blanches et eaux vertes

Aux déjections produites par les animaux et aux purins issus des fumiers stockés, les effluents produits dans la salle de traite (élevages laitiers), sont à ajouter. Selon le type et la taille de salle de traite, mais également les pratiques de lavage, les volumes d’eaux blanches et d’eaux vertes viendront plus ou moins diluer le lisier produit.

Effluents produits mensuellement dans une salle de traite pour vaches laitières (m³)

Quantité de fumier disponible

Le référentiel suivant peut être utilisé pour déterminer la quantité de fumier disponible à l’épandage sur les élevages bovins. Ces références sont à proratiser selon le temps de présence réel des animaux en bâtiment. Les valeurs sont données par UGB et par an.

Quantité de fumier disponible à l’épandage selon le type de produit

Le cycle des éléments minéraux, lien entre les animaux et le sol

Dans les exploitations d’élevages, atelier végétal et atelier animal peuvent être étroitement reliés. C’est particulièrement le cas dans les élevages herbivores. L’atelier végétal fournit la majorité des fourrages consommés par les animaux (plus de 90 % de la consommation de la matière sèche en fourrage dans l’ensemble des systèmes laitiers nationaux) ; ainsi qu’une partie plus ou moins importante des aliments concentrés ingérés (jusqu’à 50 % pour les élevages spécialisés lait herbagers).

L’atelier animal produit quant à lui des déjections valorisées sur ces cultures fourragères, ou sur les cultures de ventre, soit directement sur les prairies lors du pâturage, ou par épandage sur ces mêmes prairies ou sur les cultures annuelles.

Par exemple, sur l’ensemble des systèmes laitiers spécialisés français, environ 70 % des apports azotés sur les cultures sont de nature organique et proviennent de l’exploitation elle-même. Les 30 % restant concernent les engrais minéraux.

Ainsi, les élevages herbivores, présentent des systèmes qui sont étroitement liés aux cycles des éléments minéraux (azote, phosphore, carbone) : les déjections ont pour origine les aliments ingérés et ces déjections permettent de produire les cultures fourragères base de l’alimentation.

Alors qu’une partie des éléments minéraux est valorisée dans les productions de ces élevages (lait, viande), une autre partie est perdue vers le milieu naturel (lessivage, émissions gazeuses,…).

Estimer les quantités et connaître la composition des engrais de ferme, c’est essentiel

La composition moyenne des engrais de ferme est variable. Cette variabilité est liée à la au type de déjections (solide, liquide) et donc aux types de logement (présence de litière, d’aires raclées ou de caillebotis,…), des pratiques de l’éleveur (niveau de paillage, périodicité de raclage,…), mais également à la nature  la nature des effluents stockés (lisier de logettes, d’aire d’exercice raclée, purin, eaux vertes, eaux blanches, eaux brunes) qui font varier la teneur en matière sèche et donc les concentrations en azote, phosphore et potasse.

Il est ainsi important de connaître les ressources en déjections sur l’exploitation et leurs principales caractéristiques (physico-chimique, potentiel agronomique) pour une utilisation pertinente.

Choisir les cultures réceptrices les plus appropriées et les périodes d’épandage et équilibrer la fertilisation

Si les doses et conditions d’application sont respectées, épandre les engrais de ferme au bon moment sur la bonne culture permet de réduire fortement les risques de pollution diffuse, de garantir un apport d’azote d’origine organique optimal par rapport aux besoins de la culture et ainsi de réduire le recours aux engrais minéraux.

Disposer de capacités de stockage des déjections en lien avec les pratiques

La valorisation agronomique des déjections et effluents produits sur les élevages est dépendante de la capacité de l’ouvrage de stockage (fumière pour les déjections solides et fosses pour les lisiers). Celui-ci doit être de taille suffisante pour stocker la production et ainsi disposer du produit au bon moment. Ces capacités sont dites « agronomiques ».

I. Les propriétés fertilisantes des digestats

Le processus de méthanisation conserve tous les éléments fertilisants présents en entrée dans le méthaniseur : azote, phosphore, potasse, oligo-éléments, ce qui lui confère des propriétés fertilisantes.

L’azote présent initialement dans les intrants est sous forme organique et minérale. Lors de la digestion, une partie de l’azote organique est transformé en azote ammoniacal (NH4), plus facilement assimilable par les plantes. Les digestats ont ainsi une proportion de NH4+/Norganique augmentée par rapport aux intrants. Ce ratio est fortement dépendant du type de digestat : des digestats provenant de rations déjà riches en NH4+ (lisiers, graisses) auront un effet fertilisant azoté plus important que des rations riches en C (fumiers, pailles…) (Guilayn et al, 2019).

L’efficacité azotée du digestat, c’est-à-dire sa capacité à être absorbée par la plante, est corrélée avec sa teneur en NH4+, mais aussi avec les conditions pédoclimatiques de l’épandage. On mesure cette efficacité avec un coefficient d’équivalence engrais, le Keq (% d’efficacité par rapport à de l’azote minéral) qui se situe aux alentours de 40 à 60% pour les céréales en sortie d’hiver[1] et de 40 à 90% pour l’épandage au printemps sur du maïs. Les coefficients les plus élevés sont observés lorsque le digestat est enfoui, une partie de l’azote non absorbé peut s’expliquer par la perte par volatilisation (le reste étant dans le sol)

La teneur en P des digestats est aussi très variable selon les intrants, allant de 4 à plus de 20  kg/TMS. (Reibel, 2018) Les digestats les plus riches en phosphores sont les digestats issus de boues d’épurations urbaines. Les lisiers de porcs et de volaille apportent également du phosphore dans le digestat. Le phosphore contenu dans les digestats est complétement assimilable par les plantes (Reibel, 2018). Compte tenu d’une teneur plus élevée en azote, si on équilibre la fertilisation de la plante sur la base de l’azote, on apportera forcément du P excédentaire, qui va s’accumuler dans le sol.

II. Les propriétés amendantes

La méthanisation transforme une partie du carbone organique contenu dans les substrats en méthane (CH4) et dioxyde de carbone (CO2), composés principaux du biogaz. La digestion anaérobie aura donc un impact sur la quantité de carbone (par rapport au produit frais) mais aussi sur sa nature. Plus les composés entrants contiennent du carbone stable, lignifié, moins il sera attaqué par les bactéries et plus la valeur amendante du digestat sera élevée. C’est le cas des digestats issus de fumiers de ruminants. En revanche, des digestats issus de lisiers monogastriques et de graisses ont une faible valeur amendante. Le type de digestat influe également : les factions solides ont des valeurs amendantes supérieures aux fractions liquides.

Toutefois, on retrouve dans tous les types de digestat les différentes fractions de la matière organique (y compris une petite partie de fraction soluble) (Jimenez et al, 2019).

(Auteur : Adeline Haumont - AILE)

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

I. Effets sur les propriétés physiques des sols

La capacité des digestats à apporter du carbone organique stable au sol semble être bénéfique pour les propriétés physiques du sol, selon plusieurs auteurs (Reibel, 2018). La stabilité structurale et la densité apparente semblent être améliorés par l’apport de digestat.

II. Effets sur le fonctionnement biologique des sols

Les effets peuvent être de court terme : inhiber ou stimuler l’activité des microorganismes, et de la faune du sol ou de plus long terme en jouant un rôle dans la teneur en MO du sol et à son fonctionnement. Globalement les effets des digestats sur les organismes vivants du sol ont été peu étudiés et sont encore mal connus.

Sur le court terme, plusieurs études font état d’une augmentation de l’activité microbienne du sol, grâce à l’apport de source carbonée. Les lombriciens sembleraient également être stimulés, mais des essais en laboratoire ont également pu montrer des effets toxiques du digestat à forte dose. D’autres organismes comme les nématodes ou les champignons ont été très peu étudiés.

Des essais en laboratoire ont également pu montrer des effets toxiques du digestat à forte dose. D’autres organismes comme les nématodes ou les champignons ont été très peu étudiés. 

Les effets du digestat sur la vie des sols sont complexes à étudier car ils dépendent à la fois du type de digestat, d’intrants particuliers qui peuvent apporter des éléments toxiques, du contexte pédoclimatique et de l’espèce étudiée. Le projet MethaBiosol en cours a pour objectif d’apporter des réponses à ces questions (https://www6.inrae.fr/metha-biosol/)

III. Comparaison avec la situation initiale

Selon plusieurs auteurs, lorsque le digestat vient en substitution d’un épandage de l'effluent brut, l’activité biologique qui en résulte serait plus faible pour le digestat que l’effluent brut, mais les effets ne semblent pas être significatifs sur du long terme.

En substitution d’un engrais minéral de synthèse, l’effet est systématiquement bénéfique. Sur le long terme, il est difficile d’isoler l’effet du digestat de l’ensemble des modifications induites par la méthanisation à l’échelle de l’exploitation agricole.

IV. Autres effets de la méthanisation sur les sols

Une modification fréquente est la récolte des cultures intermédiaires (les CIVE) à destination du méthaniseur : en substitution d’une CIPAN (Cultures Intermédiaires Pièges à Nitrates) ou d’un sol nu. Selon plusieurs auteurs, les CIVE, par leur développement racinaire plus important, induisent un stockage supplémentaire de carbone, qui peut être bénéfique sur le fonctionnement biologique du sol. L’effet spécifique des CIVE sur les sols par rapport aux CIPAN n’a pas été étudié.

Pour aller plus loin :

https://www.geres.eu/wp-content/uploads/2019/10/ARE1805.201.ENV_.VALOMOII.Etude_Digestats_VF.pdf

http://www2.agroparistech.fr/IMG/pdf/utilisation_des_digestats_en_agriculture--video1.pdf

https://www6.inrae.fr/valor-pro/Page-d-accueil/Zoom-sur/Digestats-de-methanisation

https://www.grandest.chambre-agriculture.fr/fileadmin/user_upload/Grand-Est/049_Inst-Acal/RUBR-productions-agricoles/PARTAGE-GAZOTE1-2015-2018_Plaquette-digestats.pdf

https://www.methafrance.fr/comprendre-la-methanisation/maintien-equilibre-des-sols

https://methasynergie.fr/wp-content/uploads/2020/03/ValeurFertilisante_azoteedigestats_bordeaux-scienc.pdf

https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/79519_qualite_digestat_rf_octobre_2011.pdf

https://aile.asso.fr/wp-content/uploads/2020/06/Fiche-technique_matie%CC%80re-organique.pdf

(Auteur : Adeline Haumont - AILE)

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

A- Conditions requises pour l’épandage de digestat de méthanisation issu d’exploitation non certifiée AB sur une exploitation certifiée AB

L’agriculture biologique (AB) européenne est encadrée par le règlement du conseil européen n°834/2007 qui stipule que “ la fertilité et l'activité biologique du sol sont préservées et augmentées par la rotation pluriannuelle des cultures, comprenant les légumineuses et d'autres cultures d'engrais verts et par l'épandage d'effluents d'élevage ou de matières organiques, de préférence compostées, provenant de la production biologique ” (Article 12, paragraphe 11, alinéa b).  

Si, et seulement si, cette obligation réglementaire ne peut être respectée en raison de l’absence d’un gisement suffisant permettant de couvrir l’entièreté des besoins nutritionnels des végétaux, alors le règlement d’application n°889/2008 prévoit que “ les engrais et amendements du sol énumérés à l'annexe I du règlement d’application peuvent être utilisés dans la production biologique “ (Article 3, paragraphe 1). L'absence de gisement doit être justifiée et tracée par l’agriculteur. L’article I dudit règlement d’application autorise l’épandage des effluents d’élevage ou de ses dérivés (comme le digestat de méthanisation), provenant de l’agriculture non certifiée AB, uniquement s’ils ne proviennent pas d’élevages industriels.

B- Définition d’un élevage industriel

Un élevage industriel a été défini par le guide de lecture pour l’application des règlements du comité National de l’AB (CNAB) comme étant :

• un élevage en système caillebotis ou grilles intégral dépassant les seuils de la directives n°2011/92/UE
• un élevage en cages dépassant les seuils de la directives n°2011/92/UE

Les seuils de la directives n°2011/92/UE sont (Annexe 1, paragraphe 17) :

• 85 000 emplacements pour les poulets
• 60 000 emplacements pour les poules
• 3 000 emplacements pour les porcs de production (de plus de 30 kg)
• 900 emplacements pour les truies

Les sous-produits animaux transformés (farines animales, poudres animales, laine, poils, lactosérum, etc.) ne sont pas concernés par ces restrictions. De la même manière, les effluents originaires d’élevages autres que porcins, poules ou poulets (bovins, ovins, caprins etc.) ne sont pas encadrés, c’est-à-dire que l’épandage de leurs effluents est toujours autorisé en AB, cela sans limite de seuil. Ces mesures sont entrées en application depuis le 1er janvier 2021.

C- Autres intrants autorisés dans un digestat de méthanisation pour épandage sur une exploitation agricole certifiée AB

Le règlement d’application n°889/2008 autorise également l’épandage de digestats de méthanisation qui contiennent, en tout ou partie, les catégories d’intrants suivantes :

• Toute matière d’origine végétale non transformée
• Les algues et ses sous-produits
• Vinasse et extraits de vinasse
• Les biodéchets triés à la source

Les biodéchets utilisables en AB sont régis par le guide de lecture pour l’application des règlements de la CNAB (Version février 2021 - Annexe 6) et cela, même s'ils ne sont pas certifiés AB ou s’ils sont issus d'élevages industriels.

Seuls sont concernés les déchets ménagers d’origine animale ou végétale issus de la consommation des habitants ou des acteurs d’un territoire donné, à condition qu'ils soient triés à la source (reste de repas, filtre et marc de café, mouchoirs et serviettes en papier, etc.).  Il peut par exemple s’agir des biodéchets des particuliers, des entreprises, du secteur tertiaire (écoles, hôpitaux, etc.). La collecte des déchets végétaux ou animaux des entreprises ayant une activité de production ou de transformation de denrées alimentaires de moins de 10 salariés est également autorisée.

Le collecteur doit être mesure de justifier par une démarche qualité que ses biodéchets sont bien triés à la source par l’usager.

D- Conditions d’épandage des digestats de méthanisation autorisés

Les digestats de méthanisation répondant aux critères mentionnés ci-dessus sont donc autorisés à l'épandage sur des terrains certifiés AB. Pour les denrées destinées à l’alimentation humaine, le digestat ne doit pas être appliqué sur les parties comestibles de la plante.

E- Présence d’OGM dans les digestats de méthanisation

La présence éventuelle d’OGM dans les biodéchets ou dans l’alimentation du bétail dont est issu les effluents n’est pas un frein à leur valorisation en AB, à condition qu’ils répondent aux exigences mentionnées ci-dessus.

Tous les intrants non mentionnés dans cet article ne sont, en conséquence, pas autorisés en AB.

(Auteur : Hugo Kech - AILE)

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

Les fertilisants de type 1

Les fertilisants de type 1 sont ceux contenant majoritairement de l'azote organique, et en faible proportion de l'azote minéral.

Ils sont caractérisés par un coefficient C/N supérieur ou égal à 8.

Ils concernent tous les fumiers de ruminants, porcs, équidés, etc… sauf ceux de volailles. Ils intègrent également les composts d'effluents d'élevage, et certains produits homologués ou normés d'origine organique (en fonction du coefficient C/N) dont certaines déjections cunicoles.

Les fertilisants de type 2

Les fertilisants de type 2 sont caractérisé par un coefficient C/N inférieur ou égal à 8. Ils contiennent de l’azote organique et une proportion d’azote minéral variable, mais plus importante que les fertilisants de type 1.

Ils correspondent aux fumiers de volailles, aux lisiers (bovins, porcins, lisiers ou fientes de volailles, etc.), aux eaux résiduaires et effluents peu chargés issus d’un traitement d’effluents bruts et ayant une quantité d’azote par m3 inférieure à 0,5 kg), aux digestats bruts de méthanisation et certains produits homologués ou normés d'origine organique (en fonction de la valeur du coefficient C/N).

Les fertilisants de type 3

Il s’agit des fertilisants minéraux et uréiques de synthèse : engrais azotés simples, binaires, ternaires (urée, ammonitrate, etc) et engrais en fertirrigation.

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.

Pour ne plus être soumis à plan d’épandage, plusieurs possibilités existent :

• Être conforme au cahier des charges Dig : Pour cela, si le procédé respecte les critères du cahier des charges, il suffit de se déclarer à l’aide du formulaire Cerfa 16151
• Disposer d’une autorisation de mise sur le marché (AMM) : Pour cela, un dossier d’homologation est à réaliser, la demande se faisant auprès de l’ANSES. La démarche est longue (18 mois au minimum) et coûteuse, elle s’adresse plutôt aux digestats ayant subi une étape de transformation.
• Rentrer dans une norme NF : des normes existent pour les digestats compostés (NF U 44051; NF U 42-001)

A partir de juillet 2022, il sera possible de commercialiser un fertilisant à partir de digestat conformément au règlement Européen RF 2019/1009. Ce règlement concerne les produits élaborés à partir de digestat (transformés).

Quels sont les critères pour rentrer dans le cahier des charges Dig ?

Ration :

• 60% des intrants sont d’origine agricole ET minimum 33% des intrants sont des effluents d’élevage
• Autres matières autorisées : biodéchets et sous-produits végétaux des IAA, déchets végétaux issus de l’entretien des parcs et jardins, lait et sous-produits du lait (SPAN C3), denrées alimentaires transformées (non crues), matières issues du traitement des eaux résiduaires des IAA (graisses de flottation…) additifs de digestion dans la limite de 5% des intrants

Procédé :

• pH compris entre 7 et 8,5
• En mésophile (T°C comprise entre 34 et 50°C) : disposer d’un temps de séjour > 50 jours
• En thermophile (T°>50°C) : temps de séjour >30 jours
• En voie liquide infiniment mélangé : disposer d’une agitation mécanique
• Stockage du digestat liquide couvert et brassé
• En voie solide : siccité du mélange >20%

Obligations :

• Avoir un agrément sanitaire
• Disposer d’un système de management de la qualité, et réaliser les autocontrôles
• Produire un document d’accompagnement du produit (étiquetage) mentionnant notamment la composition, les usages autorisés, les doses d’apport préconisées et le mode de stockage approprié.

Analyses à réaliser pour le cahier des charges :

Fréquence annuelle des analyses :

Pour aller plus loin :

• Site web de AILE
• Possibilité de joindre un diaporama plus complet…
• L'arrêté du cahier des charges
• Le formulaire pour déclarer

(Auteur : Adeline Haumont - AILE)

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

COMPOSIM

Les instituts techniques animaux ont élaboré un outil de simulation des volumes et de la composition des effluents porcins, bovins et avicoles destinés à l’épandage : Composim. Ce calculateur excel, téléchargeable à partir des sites web des partenaires (Idele, Itavi, Ifip) est relativement simple d’utilisation. Il dispose d’une première page commune aux trois filières animales où doivent être renseignés les principaux éléments : les catégories et les effectifs des animaux, l’ouvrage de stockage et le type de produit obtenu (porc, volaille) ou le mode de logement (bovin), la quantité de litière (paille/sciure) apportée. Des onglets spécifiques pour chacune des filières animales sont à renseigner dans un second temps. Ils sont représentatifs des principaux facteurs de variation de la composition des effluents d’élevage.

Ces modèles sont très utiles pour étudier des scénarios moyens, comparer des typologies mais aussi pour avoir un ordre de grandeur de la composition des effluents d’un élevage.

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.

Elevages bovins et gestion de l'azote

L’analyse des informations issues de la base nationale Inosys - Réseaux d’élevage ainsi que les suivis réalisés sur les fermes expérimentales ont permis de réaliser une photographie de la situation des élevages bovins lait et bovins viande français quant à la gestion de l’azote en lien avec les caractéristiques des différents systèmes de production rencontrés.

Une diversité de systèmes mais un mot d'ordre commun : l'optimisation

Cette cartographie des élevages herbivores en France reflète bien la diversité des exploitations d’élevages pouvant être rencontrées, et montre que quels que soient les systèmes d’élevage, l’optimisation des pratiques à l’intérieur de chaque mode de production offre une marge d’amélioration basée sur la réduction des entrées d’azote. Un juste équilibre peut être trouvé en adaptant au mieux la gestion de l’alimentation par rapport au besoin et au potentiel de production des animaux, mais également en maitrisant la fertilisation azotée des cultures et des prairies.

Recyclage de l'azote = réduction des pertes

D’une manière générale, les élevages optimisés d’un point de vue gestion de l’azote affichent une bonne autonomie d’un point de vue de gestion des intrants azotés et valorisent au maximum les fourrages produits sur l’exploitation permettant le recyclage de l’azote à l’intérieur du système de production et la réduction des pertes azotées vers l’environnement.

En Europe, chaque pays défend sa politique de moyens mis en œuvre pour tenir les objectifs fixés par la directive "Nitrates". Toutefois, les résultats sur les stations de suivis  montrent des effets des politiques conduites sur la qualité de l'eau variables.

En France, dans la plupart des territoires où sont élevés des ruminants et où une part importante de la SAU a été maintenue en herbe, la teneur en nitrates des eaux s'améliore significativement. La meilleure valorisation des engrais de ferme a eu pour conséquence de faire chuter les livraisons d'engrais azotés dans les régions d'élevage de l'Ouest. A ce titre, la Bretagne et les Pays de la Loire ont quitté le top cinq de la consommation nationale d'engrais : les livraisons ont baissé respectivement de 33% et de 30% entre 1991 et 2014. Par ailleurs, les politiques publiques et l'investissement conséquent des éleveurs dans les créations d'ouvrages de stockage associée à des pratiques agronomiques vertueuses signent cette reconquête. Hors zone vulnérable, l'élevage d'herbivores associé à de la prairie est une garantie forte de maintien de la qualité de l'eau.