Gestion des effluents et des déjections (GED)

Les facteurs de variation des effluents d'élevage produits

Le mode de logement et la conduite du bâtiment

Le mode de logement influence directement le type de déjections qui sera produit. Par exemple, loger des animaux sur une aire paillée conduit à la production d’un fumier très compact de litière accumulé. Si cette aire paillée est combinée à une aire d’exercice raclée, un autre type de déjections sera produit, en fonction de la configuration de la stabulation (aire d’exercice au même niveau ou surélevée, béton plein ou caillebotis, etc.).

Des modes de logement différents génèrent des types de déjections différents

Le type d'animaux

La catégorie animale a un impact sur le type de déjections produit. Par exemple chez les bovins, les déjections ne seront pas les mêmes entre les vaches laitières, les vaches allaitantes, les génisses ou les bovins à l’engrais. Le gabarit et le niveau de production de l’animal ont également un effet sur le type de déjection obtenu.

La ration alimentaire

Par le biais de la teneur en matière sèche des aliments, la ration alimentaire a une incidence forte sur le type de déjections. Par exemple, une ration alimentaire majoritairement à base d’ensilage d’herbe aura une teneur en matière sèche plus faible comparée à de l’ensilage de maïs.

Le paillage

Le niveau de paillage (quantité et fréquence quotidienne) a une incidence forte sur le type de déjection. Par exemple dans une stabulation avec des logettes, un paillage très faible (< 0,5 kg/VL/jour) permet d’obtenir un lisier ou fumier très mou en fonction des autres facteurs de variation, tandis qu’un apport de paille important (> 3kg/VL/jour) peut permettre d’obtenir un fumier compact.

Stabulation avec logettes fortement paillées et production de fumier compact stocké en fumière

Les types d'effluents d'élevage produits

Ces 4 facteurs de variations, combinés à d’autres éléments liés aux pratiques de l’éleveur (fréquence de raclage/curage, temps de présence des animaux, tri des déjections, etc.), génèrent de multiples types d’effluents d’élevage dans les bâtiments. La combinaison de ces facteurs conduit à la production de :

La répartition des effluents selon le type d'animaux

La répartition des déjections sur l’aire de vie, notamment entre les aires d’exercice d’alimentation et de circulation ou entre l’aire d’exercice et de couchage, est en fonction du mode de logement mais également du mode d’utilisation du bâtiment et de la catégorie d'animaux.

Exemple : les pratiques d'élevage en vaches allaitantes conduisent à une répartition uniforme des déjections sur toute la surface du bâtiment, tandis que pour les vaches laitières et compte-tenu du temps important passé à l'auge, on considère que 60% des déjections sont produites du côté des cornadis et 40% du côté couchage.

La production de lisier pailleux ou fumier mou

Le lisier, déjection liquide stockée en fosse, est obtenu par un mélange des urines et des fèces. La teneur en matière sèche ne dépasse pas 11%. Le fumier, produit stockable en tas sur plate-forme, résulte du mélange des déjections avec de la paille en quantité plus ou moins importante. La teneur en matière sèche est comprise entre 15 et 35%.

Un certain nombre de situations aboutissent à des déjections ne relevant pas des catégories lisier ou fumier compact. Ces déjections qualifiées de lisier pailleux ou fumier mou compliquent la gestion sur le site d’exploitation et lors de l’épandage.

Les situations suivantes* génèrent la production de lisier pailleux ou fumier mou, du fait du mélange de déjections de types différents ou de mélange de déjections avec de la paille :

• Logettes tête-à-tête où l’apport de paille est rarement supérieur à 3 kg/VL/jour

• Paillage avec des quantités non négligeables (1 à 3 kg/VL/jour) du couloir de circulation devant l’aire paillée

• Apport de paille sur les aires d’exercice non couvertes

• Logettes dos-à-dos avec lieu de stockage unique de 2 types de déjections différenciés dans les deux couloirs

*Remarque : certaines situations sont inévitables et résultent de l’équilibre entre le système cultural (disponibilité en paille), les animaux et leur logement.

Le tableau ci-dessous indique de façon simplifiée les déjections obtenues en sortie de bâtiment, sans mélange avec d’autres déjections et selon deux critères : mode de logement et niveau de paillage.

 La frontière entre lisier, lisier pailleux, fumier mou, fumier mou compact est délicate et doit être accommodée au cas par cas. Pour réaliser une approche plus fine du type de déjections qui intègre les différents facteurs de variation des effluents, il convient de se reporter au guide de calcul des capacités de stockage des effluents d’élevage.

Hydrocurage et production d’un mélange d’effluents de curage

Alternative aux techniques usuelles du raclage, l’hydrocurage consiste à envoyer, sur les aires d’exercice souillées par les déjections animales, une vague d’une puissance suffisante pour emporter les matières solides, selon le principe de la « chasse d’eau ». La vague de nettoyage est créée par le largage d’un volume adéquat d’effluents d’élevage recyclés. Le mélange d’effluents obtenu est homogénéisé et envoyé vers un séparateur de phase gravitaire ou mécanique.

Le processus technique de nettoyage des aires de vie des vaches laitières par hydrocurage comporte cinq étapes

La nature des déjections obtenues dans le bâtiment prédispose ou pas à retenir un procédé de nettoyage par hydrocurage. La technique est adaptée pour gérer du lisier plus ou moins pailleux et des fumiers très mou.

Les produits issus de la séparation de phase

Les produits obtenus après ce processus sont :

• une fraction liquide de type lisier dilué ou filtré qui ne fait pas partie de la catégorie des effluents peu chargés
• une fraction solide stockée en fumière et qui produira lors de son stockage du purin et des lixiviats

Afin d'assurer une bonne valorisation agronomique de ces mélanges de produits, ces situations nécessitent la mise en place de techniques (égouttage, séparation de phase mécanique, etc.) pour aboutir à un lisier et fumier épandables dans de bonnes conditions.

Que dit la réglementation nationale ?

L’arrêté du 19/11/ 2011 concernant le Programme d’Actions Nationale (PAN) précise que les effluents peu chargés sont issus d’un traitement d’effluents bruts et ayant une quantité d’azote par m³ inférieure à 0,5 kg.

La circulaire du 19 octobre 2006 concernant l’analyse des études d’impact pour les installations classées d’élevage fournit une liste des effluents peu chargés : les eaux brunes, les eaux blanches, les eaux vertes et les autres effluents susceptibles d’être traités conjointement (lixiviats de fumière découverte, effluents des silos en libre-service découverts…).

L’article L.1331-1-1 du Code de la santé publique retranscrit des éléments de la loi sur l’eau du 30 décembre 2006 et autorise le traitement conjoint des eaux usées domestiques avec les eaux usées d’origine non domestiques (industrielles ou agricoles), avec toutefois une condition, celle de prévoir les modalités d’autorisation dans une convention entre la collectivité et l’éleveur.

Nature et origine des effluents peu chargés en élevage

Les effluents peu chargés d’élevage sont des eaux pluviales ou des eaux de nettoyage souillées notamment par des déjections animales, des résidus par exemple de lait, voire des produits lessiviels. Les effluents d’élevage de ruminants ont été particulièrement étudiés et sont décrits dans le tableau 1. Leur composition en DCO et azote après décantation (traitement primaire) sert de référence pour évaluer d’autres effluents de nettoyage dans d’autres filières afin de les considérer, le cas échéant, commme des « effluents peu chargés ». Cela concerne par exemple les effluents de nettoyage du matériel dans les bâtiments avicoles (Dennery et al. 2012), des camions de transport des animaux, des ateliers de fabrication de viande à la ferme après dégraissage préalable si nécessaire… La procédure de caractérisation de ces autres effluents est décrite dans différents documents (Ménard et al., 2007 ; Boutin et al., 2014).

Origine, nature et composition des effluents des élevages de ruminants (Ménard J.L et al., 2007)

 (a) DCO = Demande Chimique en Oxygène 

Le cas particulier des eaux usées domestiques (EUD)

Les eaux usées domestiques (EUD) correspondent aux eaux ménagères (éviers, douches, machine à laver…) et aux eaux vannes (toilettes) issues des maisons d’habitation. Certaines EUD peuvent être traitées conjointement avec des effluents peu chargés d’élevage (Boutin et al., 2014). Il s’agit des EUD produites à proximité du procédé de traitement agricole et provenant :

• des toilettes professionnelles liées à l’élevage,

• de la (des) maison(s) d’habitation des éleveurs gérant l’atelier agricole,

• des éventuelles activités touristiques (gîte rural, camping) de ces éleveurs.

Selon la réglementation en vigueur, si la charge à traiter produite par les effluents d’élevage domine (plus de 50 % pour la charge organique basée sur le paramètre Demande Chimique en Oxygène (DCO)), Boutin et al. (2014) proposent d’utiliser les procédés d’épuration du domaine agricole reconnues techniquement. Pour établir cette dominance, il est donc important de transformer les charges à traiter des effluents peu chargés agricoles et des EUD en équivalent-habitant (EH) à partir des valeurs du tableau 2. Comme toutes les EUD doivent être prétraitées dans une fosse toutes eaux spécifique en amont d’un sytème de traitement agricole, la valeur à prendre en compte est la DCO des EUD décantées, soit 110 g/jour (tableau 2). Les calculs réalisés avec le logiciel Dexel permettent d’établir cette transformation en EqH de la charge en DCO des effluents peu chargés, après traitement primaire de décantation et au pic mensuel.

A partir de ces éléments et si le traitement conjoint est validé par les autorités sanitaires, le rôle du Service Public d’Assainissement Non Collectif (SPANC) est de vérifier le dimensionnement et le bon fonctionnement de la fosse toutes eaux, du transfert des effluents vers le procédé de traitement agricole et de la prise en compte de la charge des EUD dans le dimensionnement du procédé de traitement agricole.

Valeurs en DBO₅, DCO et azote à considérer pour établir les équivalent-habitants (EH) en charge journalière (g/jour/habitant) (Mercoiret, 2010;Boudin et al., 2014)

(a) Demande Biologique en Oxygène à 5 jours

(b) Rendement épuratoire de la fosse toutes eaux : -30% (DBO₅ et DCO), -10% (azote)

Les effluents à ne pas considérer comme effluents peu chargés

Les effluents listés dans le tableau 3 ne sont pas considérés comme des effluents peu chargés compte-tenu de leurs concentrations organiques et minérales très élevées. Cependant, ils sont tout de même présents dans les effluents peu chargés soit en quantité la plus limitée possible (grâce au raclage des déjections, à la purge du lait avant nettoyage…), soit de manière très diluée (cas des eaux pluviales avec le purin).

Composition en DCO et en azote des effluents d'élevages "concentrés"

Que faire de ces effluents peu chargés sur l’exploitation ?

Les effluents peu chargés peuvent être stockés et épandus avec les autres effluents liquides de l’exploitation (lisier). Mais, il est souvent plus intéressant de les épurer en les dirigeant vers un procédé de traitement appropriée. Cela permet de réduire la capacité des ouvrages de stockage des déjections, évite de diluer les lisiers (d’où une meilleure valorisation agronomique des lisiers), et surtout réduit les temps et coûts d’épandage à l’échelle de l’exploitation.

Rappel du contexte

La réglementation environnementale sur les apports d’éléments fertilisants aux cultures s’avère de plus en plus restrictive, en particulier dans les zones à forte densité d’élevage. Le respect de l’équilibre de la fertilisation à l’échelle parcellaire est à la base de la Directive Nitrates en Zone Vulnérable (ZV). L’apport d’azote organique ne doit pas dépasser le plafond de 170 kg/ha de Surface Agricole Utile (SAU) sur l’ensemble de l’exploitation (décret national du 10 octobre 2011) ; et dans les Zones d’Action Renforcée (ZAR), le solde des apports d’azote organique et minéral ne doit pas dépasser 50 kg/ha SAU/an moyenné sur trois ans.

Concernant le phosphore, le Schéma Directeur d’Aménagement et de Gestion des Eaux Loire de certaines régions comme la Bretagne a réaffirmé, fin 2009, l'exigence de l’équilibre de la fertilisation en cet élément dans les dossiers d’Installations Classées Pour la protection de l’Environnement (ICPE). Certains bassins versants en amont de plans d’eau ont dû répondre à cette exigence avant fin 2013.

Dans ce contexte réglementaire, la fertilisation organique nécessite de plus en plus une bonne adéquation des quantités épandues aux besoins des cultures. Elle implique une connaissance fine de la composition des effluents d’élevage, des besoins nutritionnels des différentes cultures, et de disposer de matériels d’épandage adapté.

Intérêts agronomiques des déjections animales

Les effluents d’élevages contiennent des éléments minéraux (N, P, K, Ca, Mg, S…) qui vont contribuer à entretenir ou améliorer la fertilité chimique du sol. Les effets fertilisants sur la culture réceptrice sont estimés par le pourcentage de l’élément considéré (N, P2O5, K2O, MgO, SO3) qui est apparemment utilisé par la plante (CAU) et par l’équivalence à un engrais minéral de référence pour cet élément (Keq). L’engrais minéral de référence est l’ammonitrate pour l’azote, le Super 45 pour le phosphore, le chlorure de potassium pour le potassium et le sulfate de magnésie pour le magnésium

Les déjections animales contiennent également des matières organiques plus ou moins évoluées qui agissent directement sur la densité et la stabilité des agrégats modifiant les propriétés physiques du sol. Ils alimentent également les micro-organismes du sol favorisant ainsi leur développement, leur activité et leur diversité améliorant ainsi la fertilité biologique, chimique et physique. Les effluents d’élevage peuvent aussi avoir des effets négatifs par des apports d’éléments ou organismes  indésirables  (ETM, CTO, pathogènes), entrainer des pollutions diffuses liées à une gestion inappropriée des épandages (volatilisation NH3, lixiviation de nitrate, ruissellement de phosphore) ou du compactage du sol lors des épandages. La gestion de ces restitutions organiques consiste à maximiser la valorisation des éléments minéraux contenus dans ces déjections animales et les effets positifs sur les fertilités chimiques biologique et physique en minimisant les effets négatifs.

Constitution d’un échantillon

L’adéquation des apports de déjections animales aux besoins des cultures nécessite de bien connaitre leur composition. Si le recours à des valeurs d’analyse moyennes est envisageable, il est également souhaitable de réaliser en sus ses propres analyses compte tenu de la diversité des pratiques d’élevage. Les conditions de production des fumiers et de stockage des lisiers sont sources d’hétérogénéité : zones de vie des animaux, sédimentation en fosse… La réalisation d’un échantillon en vue d’une analyse nécessite de bien homogénéiser l’effluent. Le prélèvement de un à deux kg de matière (pas d’avantage car le laboratoire n’en utilisera que quelques centilitres ou grammes) doit être représentatif des milliers de m3 (centaines de tonnes) de lisier (de fumier) destinés à une campagne d’épandage.

Lors de la réalisation des échantillons destinés au laboratoire, il est nécessaire de les identifier par des indications, de préférence courtes et explicites : date, lieu, nature de l’effluent, etc. selon les objectifs de l’opérateur.

La composition chimique et microbiologique d’un effluent peut évoluer très rapidement, notamment pour un effluent fraîchement produit et/ou transporté par forte chaleur. Les analyses microbiologiques sont les plus contraignantes. Le contenant devra avoir été préalablement désinfecté, puis l’échantillon envoyé au laboratoire d ans les 24 h au froid positif (6°C au maximum), soit en main propre, soit par Chronopost dans un colis isolé thermiquement. Si la congélation est à éviter pour la microbiologie, elle est a priori envisageable pour l’ensemble des éléments chimiques.

Méthodes d’analyse

Les analyses de laboratoire demeurent la référence (photo 1), la normalisation des méthodes garantissant un haut degré de précision des résultats. En 2018, le coût d’une analyse courante (matière sèche, N total, P2O5, K2O) peut être inférieur à 70 €HT, notamment dans le cadre de « packs » (regroupant des analyses unitaires) proposés par le laboratoire. A ce prix, un délai de 2 à 3 semaines est généralement nécessaire pour obtenir les résultats. Un délai inférieur à la semaine est envisageable pour un coût souvent plus élevé.

Au-delà de ces éléments de base, des dizaines de critères sont analysables en laboratoire afin de couvrir des besoins très diversifiés, notamment en réponse aux demandes d’homologation et normes des produits organiques (les coûts peuvent s’élèvent alors s’élever à plusieurs centaines d’euros selon les critères demandés). Il est alors recommandé de vérifier la conformité des méthodes d’analyses proposées par les laboratoires.

Tableau 1 - Principaux critères analysables en laboratoire, d’intérêt potentiel pour les effluents organiques (adapté de IF2O, 2006)

Pour disposer de résultats d’analyse à moindre coût et plus rapidement, il existe, pour l’azote, des méthodes d’analyse rapide. Le Quantofix® (photo 2) et l’Agro-lisier® (photo 3) permettent de mesurer rapidement l’azote ammoniacal des lisiers. Ces appareils affichent directement le résultat en concentration d’azote ammoniacal (kg/m3) avec une précision relativement satisfaisante. Comme la teneur en azote organique n’est pas connue, l’azote total est estimé à partir d’un coefficient de majoration du résultat obtenu : K= 1,5 environ pour le lisier de porcs.

Photos 1 à 3 (de gauche à droite) : Analyse de laboratoire - Quantofix ®- Agrolisier®

Modélisation de la composition des effluents d’élevage

Compte tenu des difficultés de réalisation d’un échantillon d’effluent d’élevage représentatif, et en l’absence de références suffisamment précises, il pourrait être préférable d’utiliser un calculateur permettant de prendre en compte les facteurs de variation. Sur la base de différents travaux de recherche, 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 (Lorinquer, 2014). 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. En pratique, l’éleveur peut toutefois procéder à des mélanges d’effluents dans la fosse de stockage sans connaître les proportions exactes des différents apports. La sédimentation des lisiers sous l’influence d’un brassage dans la fosse peut être très variable, et un tas de fumier accumulé très hétérogène peut engendrer des contenus par épandeur eux-mêmes très variables,… Ces facteurs sont très difficiles à prédire et à intégrer dans un calculateur.

Quels sont les enjeux en lien avec la qualité de l’air ?

Les enjeux en lien avec la qualité de l’air sont multiples :

     - Enjeu de santé publique : les décès prématurés en lien avec la dégradation de la qualité de l’air sont estimés à 48000 par an en France (IASA, 2016). Ceci en fait la 3^ème cause de décès après le tabac et l’alcool en France.

     - Enjeu économique : les pertes économiques sont estimées entre 70 à 100 milliards €/an (y compris pertes de rendement agricoles, Sénat 2015)

     - Enjeu environnemental : les émissions de particules et de précurseur de particules entrainent des phénomènes d’eutrophisation des eaux, d’acidification des milieux (ex : pluies acides), les systèmes agricoles sont touchés par ces phénomènes également (pertes de rendement).

Les émissions de polluants atmosphériques sont réglementées et des engagements de réductions ont été pris à différentes échelles : internationale, européenne, nationale et régionale voir locale.

Les processus d’altérations de la qualité de l’air 

La pollution atmosphérique est provoquée par les particules en suspension dans l’air. Celles qui sont directement rejetées dans l’atmosphère sont dites primaires. Elles proviennent des activités humaines ou de phénomènes naturels. L’agriculture y contribue au travers principalement des travaux aux champs et plus secondairement des activités dans les bâtiments d’élevage. Des particules sont également générées par réaction chimique entre des éléments gazeux (oxyde d’azote, soufre, ammoniac, composés organiques volatils) avec d’autres particules, elles sont appelées particules secondaires. Les nitrates d’ammonium sont la principale source responsable des pics de pollutions printanier, ils sont principalement issues de la recombinaison entre deux précurseurs de particules : (1) l’ammoniac (NH3) (en lien avec les activités d’élevage) et (2) l’acide nitrique (trafic routier).

L’ammoniac : le point clé en élevage

La France avec 679 kt d’NH3 émis en 2016 (CITEPA, 2017) est le pays européen qui émet le plus d’ammoniac. Le secteur agricole y contribue pour 98%, l’élevage pour 62% : les bovins représentent 42% des émissions nationales, les porcs et volailles 9% chacun et les autres filières 5%.  (CITEPA, 2017).

Graphe 1 (à gauche) : Contribution du secteur agricole aux émissions d’ammoniac et Graphe 2 (à droite) : Contribution des différents postes aux émissions d’ammoniac en élevage  (Source CITEPA, Inventaires SECTEN - 2016

La gestion des déjections : optimiser le cycle de l’azote sur toute la chaîne pour limiter les pertes

Le bâtiment est le premier poste émetteur d’ammoniac avec près d’1/3 (33%) des émissions de l’élevage, suivi de très près par les émissions à l’épandage des engrais organiques (28%). Les émissions lors du stockage des effluents organiques ( fosses à lisiers, plateformes à fumiers...)  représente 27% des émissions d’ammoniac de l’élevage.  Les déjections déposées au pâturage génèrent 12% des émissions de l’élevage.

Sur chacun des postes d’émissions limiter l’échange entre l’air et les déjections permettra de limiter les pertes. La température est également un facteur clé : lorsqu’elle augmente, elle contribue à augmenter également les émissions d’ammoniac. Maximiser le pâturage sur les exploitations des ruminants permet de limiter les émissions d’ammoniac. 

Des mesures pratiques existent pour limiter les émissions d’ammoniac sur chacun des maillons de la chaîne de gestion des déjections, depuis le bâtiment, jusqu’à l’épandage.

Les exploitations d’élevage ayant un atelier de transformation (lait, viande, fruits, légumes, ...) produisent des effluents issus par exemple des eaux de lavage de la tuerie, de la machine à traire, du matériel et des locaux de fromagerie.

Le Code de l’Environnement et les règles sanitaires départementales réglementent le rejet de ces pollutions dans le milieu afin de préserver l’environnement et en particulier la ressource en eau et sa qualité. La réglementation interdit le rejet direct des eaux usées dans le milieu naturel (Loi sur l’Eau du 03 janvier 1992). Selon le type d’activité de l’élevage ou de l’atelier de transformation, les effluents produits sont plus ou moins faciles à traiter.

Transformation du lait

Il existe trois types d’effluents issus d’un atelier de transformation fromagère :

• Les eaux blanches issues de la salle de traite / laiterie concentrant les produits de nettoyage basiques et acides de la machine à traire, et celles issues de la fromagerie regroupant les eaux de lavage des locaux et du matériel.

• Le lactosérum, petit-lait ou sérum, liquide riche en matière organique ultra-concentrée issu de l’égouttage du caillé, est 60 à 80 fois plus polluant qu’une eau usée domestique.

Le tableau ci-dessous précise les volumes d’effluents par litre de lait transformé, et leurs caractéristiques chimiques :

Par ailleurs, le lactosérum peut être valorisé en alimentation animale.

Transformation de la viande

Les rejets d’atelier de transformation viande contiennent de divers polluants : résidus de matières premières, matières organiques, graisses, mousses, détergents. Certains effluents ont une température élevée, un pH acide ou basique. Ils ne doivent pas être rejetés au milieu naturel sans traitement, refroidissement ou neutralisation.

Le tableau précise la caractérisation des effluents en fonction du type de transformation.

Paramètres de pollution en fonction du type de transformation (source : Agence de l'eau Seine Normandie)

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 ».

Les capacités de stockage dépendent de plusieurs facteurs

La capacité de stockage requise pour chaque exploitation et pour chaque atelier animal est exprimé en mois de production d’effluents pour chaque espèce animale. Elle s’applique aux effluents de l’élevage épandus sur les terres de l’exploitation ou sur des terres mises à disposition par des tiers.

Une distinction est faite entre les types d’effluents à traiter : les effluents de type 1 (associés à des fumiers) et les effluents de type 2 (associés à des lisiers). Les effluents liquides sont systématiquement stockés dans une fosse (ou une poche) et les effluents solides sont stockés sur une plate-forme (fumière).

Le PAN définit également les capacités de stockage par zone géographique pour prendre en compte le contexte climatique. Il existe ainsi 4 zones A, B, C et D, listées dans le PAN.

Pour les bovins, les ovins et les caprins, la capacité de stockage varie également selon le temps passé au pâturage.

Ces capacités de stockage ne s’appliquent pas :

• A ux fumiers compacts non susceptibles d’écoulement: fumier contenant les déjections d’herbivores ou de lapins ou de porcins, un matériau absorbant (paille, sciure…), ayant subi un stockage d’au moins deux mois sous les animaux ou sur une fumière et ne présentant pas de risque d’écoulement.

• Aux effluents d’élevage faisant l’objet d’un traitement, y compris les effluents bovins peu chargés.

• Aux effluents faisant l’objet d’un transfert.

Toutefois, les produits issus du traitement qui ne sont pas transférés doivent être stockés en respectant les dispositions décrites ci-dessus.

Les capacités de stockage minimales par catégories animales et par zone climatique

Les 2 tableaux ci-dessous présentent les capacités de stockage pour chacun des types d’effluents d’élevage (type 1 puis type2), par catégorie animale et par zone géographique.

Les capacités de stockage (en mois) pour les effluents d’élevage de type 1 (fumiers hors fumiers de volaille)

Les capacités de stockage (en mois) pour les effluents d’élevage de type 2 (lisiers et fumiers de volaille)

Conversion des mois en volume ou surface : les capacités forfaitaires

Ces capacités de stockage minimales requises exprimées en mois de production d’effluents sont converties en surface de stockage pour les effluents solides et en volume pour les effluents liquides. Ces volumes et surfaces obtenues après conversion sont appelés « Capacités forfaitaires ». Cette conversion permet de vérifier l’adéquation entre les surfaces ou volumes des ouvrages de stockage présents sur l’exploitation et les surfaces ou volumes minimales requis réglementairement par le PAN.

Cette conversion est réalisée à l’aide du Pré-Dexel ou du DeXeL.

Le calcul individuel des capacités de stockage

Tout exploitant ayant des capacités de stockage inférieures aux valeurs prévues dans les tableaux présentés ci-dessus doit pouvoir les justifier en tenant à la disposition de l’administration :

• le calcul effectué sur la base des dispositions du PAN permettant de confronté la production des effluents et leurs épandages

• toutes les preuves justifiant de l’exactitude du calcul effectué et de son adéquation avec le fonctionnement de l’exploitation.

Il devra, en particulier, justifier les épandages précoces en fin d’hiver et/ou les épandages tardifs à la fin de l’été ou à l’automne pris en compte dans le calcul de des capacités stockage en se référant aux surfaces réellement utilisées pour l’épandage (surfaces de l’exploitation et, le cas échéant, surfaces des prêteurs de terres) de la campagne en cours et des deux campagnes précédentes.

Ces informations sont issues du cahier d’épandage de l’exploitation.

Ces calculs correspondent aux capacités agronomiques de l’exploitation.

Dans certains cas, ces capacités agronomiques peuvent être supérieures aux capacités forfaitaires.

Ce recours au calcul individuel des capacités de stockage peut être demandé dans le cas des élevages soumis à Enregistrement ou à Autorisation au titre des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement.

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.

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.

Des mesures réalisées en bâtiment d'élevage

Les émissions d’ammoniac mesurées par les Chambres d’agriculture des Pays de la Loire sur 22 bâtiments de poulets de chair label rouge donc avec plein air, sont de 23,7 g NH3/animal/lot.Elles sont supérieures en été et dépendantes de la conduite.

Les risques

Des pertes élevées peuvent avoir des conséquences sur la santé des hommes travaillant régulièrement dans le bâtiment avec des valeurs limites d’exposition selon la concentration d’ammoniac dans l’air fonction de la durée (10 ppm pendant 8h pour la VMEP et 20 ppm pendant 15 minutes pour la VLEP). De même, cela affecte les animaux d’élevage (irritation des muqueuses respiratoires et oculaires, conjonctivite, sensibilité aux pathogènes accrus..), ce qui est susceptible d’entrainer une baisse des gains moyens quotidiens, donc des résultats économiques.

Solutions

Les solutions passent par le bon entretien et le réglage du matériel d’abreuvement afin de maintenir la litière sèche tout en limitant les poussières (broyage des litières en intérieur à éviter). Un re-paillage régulier par petits apports ainsi que des ajouts de litière en cours de bande, sous les abreuvoirs et à proximité des trappes de sorties du bâtiment, est recommandé pour éviter la formation de croutes. Pour plus de détail, lire le document à l’adresse ci-jointe.

Emission d’ammoniac en élevage cunicole : impacts et enjeux

Les émissions d’ammoniac mesurées dans deux élevages de lapins dans les Pays de la Loire par les Chambres d’agriculture se situent entre 3 et 5.2 g NH₃/kg poids vif/lot.

Les émissions en bâtiment sont plus élevées dans les bâtiments à fosse profonde qu’en raclage journalier, et en automne-hiver (chauffage des salles) que sur le printemps-été.

Les solutions abordées portent sur la gestion de l’humidité (limiter la fuite des pipettes, installer des drains pour favoriser le séchage des déjections, apporter des produits asséchants régulièrement), le réglage de la ventilation particulièrement en maternité, la couverture des fosses en extérieur. Voir tous les résultats sur le lien ci-dessous.

La couverture des fosses, pourquoi ?

La couverture des ouvrages de stockage est une des solutions pour limiter les pertes d’ammoniac qui présente l’avantage de réduire simultanément la dilution des lisiers par les eaux et la diffusion des odeurs. En cas de capacité limite de fosse, la couvrir peut suffire à ne conserver qu’un seul ouvrage de stockage.

Vous trouverez dans le document Bâti flash page 8 des photos de différentes entreprises illustrant les couvertures de  fosse suite à une visite au SPACE en 2016.

Le document édité par le GIE élevages de Bretagne fournit des éléments techniques par type de couverture de fosse (matériaux de couvertures, nécessité de pompes et brasseurs, stabilité de l’ouvrage….) et aborde les aspects économiques et climatiques à prendre en compte pour faire les bons choix en élevage (brochure de 6 pages éditée courant 2014 par le Comité régional Bâtiment de Bretagne, avec l’appui des conseillers bâtiments des Chambres d’agriculture bretonnes).

Enfin, dans une optique de protection de la qualité de l’air, le document édité par Atmo et les Chambres d’agriculture de Normandie rappelle les gains d’ammoniac générés selon les modes de couverture, le rapport coût de mise en œuvre et efficacité. Il estime les gains possibles sur la qualité de l’air pour les territoires de l’Eure et Seine-Maritime.

Dans cette optique sont pris en compte les différentes couvertures de fosses à lisier (rigides, souples, flottantes artificielles) mais aussi naturelles (ajout de paille). Les croutes naturelles qui se forment souvent pour les lisiers riches en matière sèche, comme en bovin limitent également les départs d’ammoniac vers l’air à condition d’une gestion adapté de l’ouvrage de stockage.

Des solutions techniques simples et des équipements spécifiques existent pour limiter les émissions de particules et d'ammoniac en élevage avicole. Retrouvez les dans un document synthétique de 2015 édité par les Chambres d'agriculture des Pays de la Loire. 

Le plan de compétitivité et d’adaptation des élevages de la région (PCAE) 2015-2020 propose des aides à l’investissement, pour des travaux ayant une action favorable sur la qualité de l’air : échangeurs récupérateurs de chaleur, brumisation, laveurs d’air….

Ce guide pratiques présentes des fiches synthétiques à destination des organismes de conseil agricole et identifie les techniques les mieux connues permettant d’améliorer la qualité de l’air.
En élevage, ces pratiques visent les principales filières (bovins, porcins, volailles) et les différents postes de l’exploitation : alimentation, bâtiment, stockage, traitement, épandage, pâturage.