Gestion des effluents et des déjections (GED)

Les durées de stockage sont fixées dans la réglementation

De façon générale, les durées de stockage doivent au moins permettre que les épandages d'effluents soient réalisés aux périodes les plus favorables du point de vue de la lutte contre les risques de pollution des eaux, principalement par les nitrates.

Les durées minimales qui s’appliquent systématiquement en la matière sont celles prévues par les réglementations Règlement Sanitaire Départemental (RSD), Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE), Programmes d'Actions National Nitrates (PAN).

Des unités adaptées aux produits et ouvrages

Les effluents liquides (lisier, purin, lixiviats, eaux brunes, blanches ou vertes …) sont stockés dans des fosses dont la capacité utile est exprimée en m³. Les fumiers, quel qu’en soit le type sont stockés sur des plateformes munies ou pas de un à trois murs dont la capacité correspond à une surface exprimée en m².

Pour les liquides comme les solides, les tableaux officiels de références de stockage donnent les valeurs requises pour deux durées repères (4 mois et 6 mois). Le calcul pour une durée quelconque, qu’elle soit réglementaire ou technique, s’appuie obligatoirement sur les valeurs pour ces deux durées.

Les règles techniques de base pour le calcul des besoins de stockage

Le besoin de stockage dépend de l’espèce et du type d’animal.

L’espèce est un élément déterminant : même s’il existe de fortes similitudes quant à certains mécanismes de calcul, les ruminants, les porcs et les volailles sont redevables de références de stockage et de mécanismes de calcul qui leur sont propres.

Au sein d’une même espèce la capacité de stockage dépend du type d’animal :

• On n’a pas besoin du même stockage pour une génisse ou une vache allaitante que pour une vache laitière
• Pour un type d’animal donné on s’appuie généralement sur un « animal de référence » et on module si nécessaire les besoins de stockage pour un animal différent de celui de référence par son âge, son poids, sa production. Le tableau ci-dessous donne un exemple pour les génisses.

Pour les effluents liquides ou solides le mécanisme de calcul est additif

Que ce soit sur une plateforme à fumier ou dans une fosse de stockage des liquides, on comptabilise séparément les besoins pour chaque produit et on additionne ensuite ces besoins pour déterminer la capacité de stockage utile de l’ouvrage.

Pour les liquides :

• On calcule séparément toutes les productions de lisier par les diverses catégories d’animaux et on en fait la somme ; 
• On identifie tous les autres effluents liquides arrivant à ce même ouvrage (purins, eaux vertes, eaux blanches, jus de silos, lixiviats...) et on calcule les besoins de stockage séparément pour chacun compte tenu de la durée réglementaire. On somme ces besoins pour les ajouter à la capacité de la fosse.

Pour les solides :

• On calcule pour chaque type de fumier à stocker sur un même ouvrage les besoins pris séparément et on additionne les surfaces nécessaires.

Le calcul est proportionnel au temps pour les liquides mais pas pour les fumiers

Pour calculer des besoins de stockage d’une durée double ou triple pour des liquides il suffit de multiplier par deux ou trois car la production est strictement proportionnelle au temps.

Pour les fumiers on peut observer dans les tableaux officiels donnant les capacités de stockage pour 4 mois et 6 mois, que cette proportionnalité n’est pas respectée. Il y a à cela deux raisons :

• Le fumier déposé en tas sur une plateforme se tasse au cours du temps (évaporation des liquides et augmentation de densité) de sorte qu’il perd du volume et qu’on peut gagner en surface en remontant le tas chaque fois que nécessaire ;

• Les références données pour les fumiers de litières accumulées (si on les stocke sur plateforme et pas au champ) tiennent compte d’une périodicité de curage des litières qui peut être différente pour les durées repères de 4 mois et 6 mois de sorte qu’il n’y a aucune proportionnalité au temps.

Le besoin de stockage est dépendant de la configuration technique de l’ouvrage

• Pour les fumières : le nombre de murs sur lesquels on peut s’appuyer pour remonter le tas de fumier est déterminant pour le calcul de la surface nécessaire. Par exemple, une plateforme sans murs à une capacité inférieure à une plateforme de surface identique munie  de trois murs car la hauteur moyenne de stockage du tas de fumier diffère entre ces deux ouvrages.

• Pour les fosses : selon qu’on utilise une fosse à parois verticales ou inclinées (fosse géomembrane) la quantité d’eaux de pluie reçue sur la surface de l’ouvrage est très différente de sorte que la capacité réellement utile pour les lisiers et effluents d’élevage proprement dit en est affectée.

• Dans tous les cas la présence d’une couverture à une incidence sur les besoins de stockage des effluents liquides de l’exploitation car on évite de stocker la pluie sur l’ouvrage lui-même : on évite les volumes de lixiviat et/ou de pluie sur fosse.

Pour les fumiers, le besoin de stockage est dépendant du type de fumier

Sur une même plateforme de stockage des fumiers la capacité réelle dépend fortement de la plus ou moins bonne tenue en hauteur du tas. Un Fumier Très Mou retombera à une faible hauteur moyenne (50 cm à 70 cm) même si l’éleveur remonte le tas avec la fourche hydraulique, alors  qu’un Fumier Très Compact issu d’une litière accumulée pourra dans certains cas se stocker à plus de deux mètres de haut en moyenne.

Ce sont donc les pratiques de gestion du fumier (quantité de paille, éventuel égouttage) et d’alimentation des animaux (aliments plus ou moins secs ou humides) qui définissent le type de fumier et par voie de conséquence les besoins de stockage en surface sur la fumière.

Certains éleveurs ont opté pour la séparation de phase (liquide / solide) dans leur stratégie de gestion des lisiers pailleux. Une technique qui a ses avantages et ses limites. La séparation de phase peut intéresser les éleveurs qui produisent des lisiers pailleux, obtenus avec 0,5 à 1,5 kg/jour/vache de paille. Le stockage et l’épandage de ces matières soulèvent des difficultés, comme par exemple les bouchages des rampes sur les tonnes. En séparant de façon mécanique le liquide du solide (les deux « phases »), on peut améliorer la gestion des déjections, moyennant bien sûr un investissement supplémentaire. Le liquide, en fait du lisier filtré, est facile à stocker, à malaxer et à épandre avec des enfouisseurs ou des pendillards. Il demande moins de volume de fosses. Il peut également servir pour alimenter un système d’hydrocurage. Le solide peut, lui, se composter, et être ainsi épandu sur des surfaces nouvelles. Certains éleveurs qui ont un séparateur mécanique à vis compacteuse réemploient cette phase solide comme matériau de litière des logettes.

Une installation complexe et coûteuse mais à étudier en cas d’agrandissement de troupeau

L’installation en matériel et en ouvrages de stockage est plus complexe (pré-fosse avec malaxeur et pompe alimentant le séparateur, séparateur sur une plate-forme de 3,5 m de hauteur en moyenne, une fumière, une fosse en géomembrane) et donc plus coûteuse par rapport à une filière unique classique avec 100 % de lisier ou 100 % de fumier. Cette technique est donc à réserver à des troupeaux de taille importante, en particulier en cas d’agrandissement de troupeau car elle permet de valoriser des ouvrages existants et d’investir dans des compléments d’ouvrages et de matériel. Le coût du matériel supplémentaire (hors ouvrages de stockage) se situe autour de 45 000 et 65 000 euros.

Pour la partie liquide : attention à la confusion avec les effluents peu chargés

La phase liquide demeure un lisier au sens de la réglementation, car elle conserve une partie dominante (60 à 90 % selon le type de matériel) des éléments NPK de l’effluent. Les lisiers filtrés ne peuvent pas et ne doivent pas être considérés comme des effluents peu chargés. Rien à voir donc avec les eaux de nettoyage de salle de traite ou les eaux pluviales sur les aires de vie des animaux (eaux brunes) ou de fumière non couverte qui représentent quelques % de NPK produit par le troupeau. I

Les lisiers filtrés peuvent être épandus avec un réseau d’irrigation, mais à condition d’employer une rampe à pendillards et de respecter des doses compatibles avec la végétation en place.

Certains parlent parfois de « lagune » pour désigner les fosses de stockage des lisiers filtrés. D’où un glissement vers la notion de « lagunage », qui désigne un mode de traitement d’effluents peu chargés, pratiqué dans des fosses peu profondes (un mètre) et au nombre de 3 placées en série comme dans les stations d’épuration. Or le lisier filtré est stocké en une seule fosse classique, de 2,50 à 4 m de profondeur. C’est une fosse de stockage qui n’a rien à voir avec les lagunes d’un système de traitement des effluents.

Deux technologies différentes sur le marché

Techniquement, la séparation de phase est réalisée par deux types de matériels : des tamis vibrants ou des vis compacteuses.

Séparateur à vis compacteuse : un solide plus sec sans écoulement	Séparateur à tamis vibrant : un solide plus humide avec écoulement
Les vis compacteuses compriment le lisier dans une grille cylindrique, avec un assèchement réglable (contrôle de la sortie du produit solide). Le produit solide à un taux de matière sèche souvent compris entre 25 et 30 %. La part des éléments retenue dans le solide est plus faible en lien avec des mailles de grille plus larges. Par ailleurs, la présence de paille peut perturber le fonctionnement et aboutir à du colmatage. Il est alors conseillé de réduire les quantités de paille, de travailler avec de la paille hachée ou de recycler la partie solide après compostage pour l’hygiéniser.	Les tamis vibrants ont une grille à maille métallique, en pente réglable, au dessus de laquelle le lisier s’égoutte. La demande d’énergie est faible mais un colmatage peut se produire. La mise en place d’un équipement complémentaire pour éviter ce colmatage est possible quand la nature du lisier le nécessite. Il permet de bien séparer des lisiers pailleux voire les fumiers très mous et retiennent dans la partie solide une part plus importante que l’autre système grâce à des grilles plus fines. Par contre le produit solide sort avec un taux de matière sèche autour de 18 à 22 % qui s’égouttera sur la plate-forme de stockage. Le solide est trop humide pour être utilisé comme matériau de litière dans les logettes.

L’étude se poursuit dans une dizaine d’élevages supplémentaires pour mieux caractériser les produits issus de la séparation notamment selon le type de matériel et la teneur en matière sèche du lisier. Elle devrait aussi permettre de mieux cerner les conditions de bon fonctionnement de la séparation de phases et d’en évaluer les coûts d’investissement et de fonctionnement (entretien, pièces d’usure, électricité...).

Les effluents compatibles avec le stockage au champ

Les déjections compatibles avec le stockage au champ sont les suivantes :

• les 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.
• les fumiers de volailles non susceptibles d’écoulement ;
• les fientes de volailles issues d’un séchage permettant d’obtenir de façon fiable et régulière plus de 65 % de matière sèche.

L’origine de ces fumiers ou produits non susceptibles d’écoulements et leurs conditions à respecter sont précisées dans le tableau suivant.

Origine et conditions d’obtention des fumiers et produits non susceptibles d’écoulements

Dans certains cas, des fumiers mous à compacts d’herbivores, issus du raclage d’aires d’exercice et de couloirs de logettes moyennement paillées peuvent évoluer en fumier compact pouvant être stocké au champ. Pour ce faire, ces fumiers mous à compacts doivent subir un égouttage pour éliminer leurs jus de constitution (purin) puis 2 mois de maturation sur une fumière en « pente avant ».

Ils peuvent également être mis en mélange sur une fumière couverte avec une proportion suffisante de fumier très compact de litière accumulée. Par cette mise en mélange, ce fumier acquiert le statut de fumier compact, et après 2 mois de stockage et d’égouttage final sur la fumière couverte garantissant l’absence d’écoulements, le mélange peut être stocké au champ. Il faut compter un minimum de 25% de fumier très compact de litière accumulée dans le mélange pour obtenir ce fumier compact.

Les prescriptions réglementaires à suivre lors du stockage au champ

Les dispositions techniques à mettre en place pour le stockage au champ dépendent de la situation de l’élevage vis-à-vis de sa localisation en ou hors zone vulnérable et de l’application ou non des prescriptions relatives à la réglementation portant sur les ICPE.

Le tableau suivant propose une grille de lecture de la réglementation à appliquer.

Réglementation à suivre fixant les conditions de stockage au champ des fumiers et produits non susceptibles d’écoulement selon le statut ICPE et la localisation de l’exploitation en ou hors zone vulnérable

Le RSD n'indique généralement pas de règles spécifiques concernant les dépôts temporaires de fumier au champ. De ce fait, les règles à appliquer sont celles relatives aux dépôts permanents pour ce qui est de l'implantation.

Les principales dispositions à respecter selon le texte à appliquer sont proposées ci-dessous.

Prescriptions à suivre pour le stockage au champ des fumiers et produits non susceptibles d’écoulement par texte réglementaire

Une exploitation située en zone vulnérable doit respecter le RSD ou les prescriptions relatives à l’un des régimes ICPE, ainsi que les dispositions du Plan d’Actions National Nitrates et du Plan d’Actions Régional nitrates qui le concerne. Dans ce cas, si pour une même obligation, les prescriptions associées dans chacun des textes réglementaires est différentes, c’est la prescription la « plus disante » qui est à retenir.

Exemple de la durée de stockage sur la parcelle : les arrêtés ICPE précisent que la durée de stockage au champ ne peut excéder 10 mois, alors que le PAN prévoit une présence maximale de 9 mois sur la parcelle. Un élevage situé en zone vulnérable et soumis à l’un des régimes ICPE ne pourra donc pas stocker un fumier non susceptible d’écoulement plus de 9 mois au champ.

Les capacités agronomiques, c'est quoi ?

Les capacités agronomiques de stockage prennent en compte la valorisation agronomique des engrais de ferme qui visent à apporter le bon type de déjections, sur la bonne culture, à la bonne dose et au bon moment. Elles résultent de la confrontation entre le calendrier de production des déjections et le calendrier d’épandage. Le calendrier de production dans le bâtiment est en lien avec la présence des animaux et constitue les entrées de déjections dans l’ouvrage. Le calendrier d’épandage qui relève du conseil agronomique en matière de gestion des engrais de ferme et du respect du calendrier d’interdiction d’épandage, constitue les sorties. Le calcul de la capacité agronomique s’apparente donc à une gestion de stock avec confrontation des entrées et sorties, sans préjuger du niveau de remplissage de l’ouvrage et notamment des périodes pendant lesquelles l’ouvrage sera vide.

Cette gestion de stock aboutit au calcul d’une capacité, sans estimation préalable des durées de stockage. Le dimensionnement retenu correspond à la période où la quantité à stocker sera le maximum sur l’année entre deux épandages.

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.

Plusieurs pratiques sont mobilisables en élevage pour réduire les émissions d'ammoniaque. Elles dépendent du type de production (bovin lait, bovin viande, porc, volailles...), du type de bâtiments, de la nature des déjections produites et de leur mode de stockage et de valorisation.

L'alimentation : le premier levier !

L’alimentation est le premier levier mobilisable pour réduire les émissions gazeuses, et plus globalement les pertes vers le milieu : une ration réduite en azote dégradable permet d’en réduire l’excrétion.

En élevage laitier, des essais ont montré que passer de 18% à  12% de MAT dans la ration peut permettre de diviser par 3 les émissions d’NH₃, sans pour autant réduire de manière significative la production laitière. Ainsi, viser une teneur en MAT dans la ration de 14% est tout à fait pertinent.

En élevage de granivores (porcs, volailles), l’ajustement de la teneur en protéines des aliments au stade de développement des animaux permet de réduire l’excrétion d’azote. On parle d’alimentation multiphase.

Mode de logement des animaux et stockage des lisiers

Le type de bâtiment, de sol, le mode de gestion des déjections a également une influence sur les émissions d’ammoniac.

Les équipements qui permettent de limiter le mélange urine / féces, comme les systèmes de « raclage en V » sont l’un des exemples intéressants, notamment en élevage porcin.

La présence d’une croûte naturelle ou la couverture de fosse (bâche) permettent de limiter de 50 à 80% respectivement.

L’épandage des déjections : vers des matériels et des pratiques peu émissifs

A l’épandage, l’incorporation très rapide des effluents (dans les quatre heures) permet de limiter de 90 % les émissions d’ammoniac. Les nouvelles techniques d’épandage des lisiers (injection, pendillards) permettent également de limiter de 50 à 90% les émissions.

Enfin, maximiser le pâturage est une alternative, il limite les risque de perte  car il évite les pertes qui ont lieu dans le bâtiment puis au stockage et lors de l'épandage.

Plusieurs pratiques sont mobilisables en élevage pour réduire les émissions d'ammoniaque. Elles dépendent du type de production (bovin lait, bovin viande, porc, volailles...), du type de bâtiments, de la nature des déjections produites et de leur mode de stockage et de valorisation.

Exemple de quelques pistes d'actions par poste pour un élevage

Ces mesures peuvent être encadrées réglementairement pour les élevages de porcs et de volailles soumis à autorisation dans le cadre des ICPE, avec notamment la mise en place des Meilleures Techniques Disponibles (MTD).

Pour les autres élevages, ces pratiques sont recommandées et figurent dans le Plan national de Réduction des Emissions de Polluants Atmosphériques (PREPA) pour lequel un guide des bonnes pratiques agricoles pour l’amélioration de la qualité de l’air est proposé.

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

Les critères qui contribuent à la production de fumiers mous

Les apports de paille inférieurs à 1 kg/UGB/jour ou supérieurs à 3 kg/UGB/jour permettent la production de produits typés (lisier ou fumier). Cependant les apports généralement compris entre 1 at 3 kg/UGB/jour combinés à des modes de logement variés aboutissent à la production de lisiers pailleux ou de fumiers mous difficilement gérables.

Fumier mou	Lisier pailleux

Les techniques d'égouttage des fumiers mous

Pour résoudre les problèmes de stockage et améliorer la consistance des produits de consistance intermédiaire, trois groupes de techniques ont été mises au point pour obtenir des produits valorisables sur le plan agronomique.

Egouttage des déjections lors du transfert

Le principe consiste à égoutter les déjections lors du raclage entre le bâtiment d’élevage et l’ouvrage de stockage. Il existe trois modalités distinctes pour l’égouttage :

Egouttage sur grille	Egouttage sur caillebotis	Egouttage sur dalle

Egouttage des déjections lors du stockage

Egouttage sur fumière avec parois d'égouttage et lit de jus	Egouttage sur fumière avec caillebotis
Le stockage des déjections est réalisé dans une fumière munie d’une paroi d’égouttage et d’un canal de collecte des jus.	Le stockage des déjections est réalisé dans une fumière munie de caillebotis bovin au sol.

 Tri des déjections

Le principe consiste à trier à l’aide d’un rabot tracteur les déjections sur l’aire de vie des animaux ou sur l’aire de transfert.

Les types de déjections produits après égouttage ou tri des fumiers mous 

L’ensemble des dispositifs d’égouttage et/ou de tri des fumiers mous permet l’obtention d’une partie liquide lisier non pailleux ou purin et/ou d’un fumier compact stockable sur une hauteur supérieure à 1,30 m.

La part de chacune des déjections obtenues est fonction de la quantité de paille mobilisée dans le bâtiment d’élevage  et du dispositif d’égouttage (espacement entre les barres, longueur d’égouttage, pente des surfaces bétonnées,…) mis en place.

Une expérimentation in situ sur le potentiel de transfert de l’azote par lixiviation des dépôts au champ de fumier compacts ou très compacts en élevage de ruminant a été menée sur la ferme expérimentale de Derval (44) entre fin novembre 2017 et fin mars 2018.

Le protocole a été construit sur deux dispositifs conduits en parallèle.

Un premier dispositif s’est intéressé à l’analyse et à la quantification des lixiviats collectés séparément sur 3 andains de fumier très compact de litière accumulée 2 mois d’une stabulation de génisses, stockés en plein air sur des bâches imperméables.

Après 4 mois de stockage, la lixiviation mesurée en moyenne sur ce premier dispositif représente 1,97% de la quantité d’azote totale présente dans les dépôts à leur confection soit un transfert vers le compartiment sol de 0,86 kg d’azote total Kjeldhal N-NTK sur 43,9 kg N-NTK contenu initialement dans les andains à leur confection.

Un second dispositif avait pour but l’analyse de reliquats azotés avant et après mise en dépôt du fumier provenant de la même fumière, sur 3 placettes en prairie et sur 3 autres placettes en CIPAN de moutarde blanche.

A ce second dispositif était associée une zone témoin sans stockage de fumier par type de couverture végétale.

Le suivi des reliquats azotés montre que la quantité moyenne d’azote minéral dans le sol à l’issue du stockage du fumier est supérieure de 0,35 ± 0,14 kg par rapport aux témoins, soit un transfert de 0.60% de la quantité d’azote totale vers le compartiment sol.

Cette expérimentation a fait l'objet d'une présentation et d'un article aux 3R, édition 2020.

I. Quel est l’effet de la digestion anaérobie sur les pathogènes ?

Le risque de retrouver des pathogènes dans le digestat en sortie dépend pour beaucoup de la qualité des effluents, des éventuels co-substrats en entrée, et les paramètres de la digestion (temps de séjour, température..).

• Les virus sont assez sensibles à la température, et résistent en général peu à la digestion anaérobie, même à 35°C et peuvent être inactivés en moins de 24 heures. Certains virus nécessitent des températures bien plus élevées et/ou des temps de séjour  stockage plus longs pour être inactivés : c’est le cas du Porcine parvovirus, de la grippe aviaire, du virus responsable de la fièvre Q par exemple.
• De nombreuses bactéries sont sensibles au couple temps/température, et leur concentration va diminuer pendant la digestion. La concentration peut être divisée par 10 à 100, voire plus pour E.coli, Salmonella Seftenberg… La diminution sera plus importante en régime thermophile. Outre la température, les bactéries sont aussi sensibles à la compétition face aux nutriments: dans un digesteur s’installe une flore spécifique qui laisse peu de place pour le développement de bactéries opportunistes. Les bactéries sporulantes, comme les Bacillus, les Clostridium par définition résistent très bien à des montées de température (y compris à 70°C°), elles ne sont pas affectées par la digestion.
• Les parasites (vers, nématodes, protozoaires..) résistent beaucoup plus longtemps dans l’environnement et ne seront pas affectés par la méthanisation.

II. Quels sont les risques de transmission ?

Sur une unité de méthanisation plusieurs voies de transmission de maladies existent : on parle de vecteurs de contamination. Sur un site à proximité d’un élevage, on cherche en premier lieu à protéger les animaux qui pourraient se contaminer par l’eau d’abreuvement ou le fourrage. Sur un site collectif ou territorial, on met en œuvre des démarches pour éviter les contaminations par :

• Contact direct des animaux ou de l’exploitant avec des matières entrantes contaminées : certains déchets extérieurs sont plus à risques, c’est le cas de certains sous-produits animaux qui devront être hygiénisés le plus rapidement possible (traitement à 70° pendant 1 heure), comme les restes de repas par exemple.
• Contamination de l’eau d’abreuvement ou du fourrage par des engins de transport : des germes pathogènes peuvent être disséminés sur le site par les roues des camions
• Contamination de l’eau ou du fourrage par du digestat

III. Quelles sont les bonnes pratiques en matière d’hygiène ?

Face à ces 3 modes de contamination, il existe des bonnes pratiques d’hygiène à mettre en place sur un site de méthanisation. La mise en place d’un plan de maîtrise sanitaire, basé sur une méthode HACCP est d’ailleurs obligatoire pour tout site qui traite des déjections animales, ou tout autre sous-produit animal.

• En premier lieu, il faut réduire le risque en amont, par la surveillance des troupeaux, la mise en place de mesures de biosécurité sur les élevages qui apportent des déjections à la méthanisation. Une bonne traçabilité doit être mise en place, pour éviter de propager des maladies dont la surveillance est réglementée (tuberculose bovine…)
• La conception du site doit être anticipée pour réduire les risques de contamination : définition de plans de circulation permettant de délimiter des zones amont et des zones de stockage du digestat. Les zones de stockage amont doivent permettre de se déplacer sans rouler sur du fumier/digestat.
• Un plan de nettoyage doit être mis en place, les zones de circulation maintenue toujours propres. De plus,  une aire de nettoyage dédiée permet de laver/désinfecter les roues sur les sites collectifs.
• Un plan de lutte contre les nuisibles (rats, oiseaux…) doit être également mis en place.
• Enfin des analyses de contrôle sur le digestat doivent être réalisées plusieurs fois par an (E.Coli et Salmonella). Un délai de 21 jours avant retour des animaux sur une pâture épandue est à respecter.
• Les méthodes d’épandage par injection ou l’enfouissement sont de nature à réduire les risques Sanitaires mais aussi les risques de volatilisation de l’ammoniaque.

 IV. Quand faut-il hygiéniser les intrants ?

D’après le règlement sanitaire Européen, toute unité de méthanisation traitant des SPAN (Sous-Produits Animaux), c’est-à-dire tous les produits issus des animaux qui ne sont pas commercialisés pour l’alimentation humaine ou animale par intention (déclassés, avariés) ou par nature (lisiers, sang, plumes…), doit être équipée d’une unité d’hygiénisation : traitement à 70°C pendant une heure, mais des dérogations existent en fonction des intrants.

L’arrêté du 9 avril 2018 vient encadrer les possibilités de dérogation.

Les sous-produits les plus à risques devront être hygiénisés : ce sont les déchets de restauration, les sous-produits d’abattoirs comme les viscères, le sang, et en règle générale les produits crus.

Une hygiénisation est également demandée pour les sites collectifs traitant plus de 30 000 tonnes d’effluents d’élevage et/ou provenant de plus d’une dizaine d’élevages.

L’hygiénisation se fait en amont de la digestion, mais il est possible de le faire en aval s’il n’y a que des déjections animales comme sous-produit animal à traiter.

Pour aller plus loin :

Page du Ministère de l’agriculture

Synthèse bibliographique sur le site de AILE

Fiche technique AILE/AAMF “Gérer le risque sanitaire en méthanisation collective agricole”

European Food Safety Authority (EFSA), 2007. Opinion of the Scientific Panel on biological hazards (BIOHAZ) on the safety vis-à-vis biological risk of the mesophilic process of biogas and compost treatment of Animal By-Products (ABPs): Opinion of the Scientific Panel on biological hazards (BIOHAZ) on the safety vis-à-vis biological risk of the mesophilic process of biogas and compost. EFSA J. 5, 465.

- Fröschle, B., Heiermann, M., Lebuhn, M., Messelhäusser, U., Plöchl, M., 2015. Hygiene and Sanitation in Biogas Plants, in: Guebitz, G.M., Bauer, A., Bochmann, G., Gronauer, A., Weiss, S. (Eds.), Biogas Science and Technology. Springer International Publishing, Cham, pp. 63–99.

- Couturier, C., Galtier, L., 1998. Etat des connaissances sur le devenir des germes pathogènes et des micropolluants au cours de la méthanisation des déchets et sous-produits organiques. 98.

(Auteur : Adeline Haumont - AILE)

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

Capacités de stockage : les obligations en lien avec les textes réglementaires

Quels que soient les textes à appliquer, les durées de stockage doivent permettre que les épandages d’effluents soient réalisés aux périodes les plus appropriées pour éviter tous risques de pollution des eaux, notamment par les nitrates.

Les durées minimales qui s'appliquent sont celles prévues par les réglementations RSD, ICPE et du Programme d’Actions National nitrates.

3 cas généraux peuvent être décrits en combinant ces réglementations. Le tableau suivant permet de situer et renvoie à une explication proposée ci-dessous.

Cas n°1 – Elevage soumis au RSD, hors zone vulnérable

Les capacités de stockage sont définies par le Règlement Sanitaire Départemental. Elles peuvent varier de 45 jours à 6 mois selon le département concerné.

Cas n°2 – Elevage soumis à l’un des régimes ICPE (déclaration / enregistrement / autorisation), hors zone vulnérable

Les arrêtés de prescriptions ICPE précisent que la capacité de stockage, y compris sous les animaux dans les bâtiments et, le cas échéant, sur une parcelle d'épandage pour les fumiers, doit permettre de stocker la totalité des effluents d'élevage produits pendant quatre mois au minimum. Si besoin, cette capacité de stockage peut être augmentée pour tenir compte notamment des particularités climatiques et de la valorisation agronomique des déjections.

Cas n°3 – Elevage soumis au RSD ou à un régime ICPE (déclaration, enregistrement, autorisation), en zone vulnérable

Dans le cas d’un élevage soumis au RSD ou à l’un des régimes ICPE situé dans une zone vulnérable, c’est la réglementation liée au programme d’actions national à mettre en œuvre dans les zones vulnérables afin de réduire la pollution des eaux par les nitrates d’origine agricole qui officie.

Programme d’actions national nitrates et capacités de stockage

Le Programme d’Actions National Nitrates (PAN) définit des durées de stockage minimales. Ces durées forfaitaires tiennent compte du type de produit à stocker (fertilisants de type 1 ou fertilisants de type 2), du type d’animal, de la durée de présence des animaux au pâturage pour les ruminants, et du contexte pédoclimatique. Ces durées permettent ainsi de couvrir les périodes minimales d’interdiction d’épandage fixées par le PAN et ses déclinaisons régionales (Programmes d’Action Régionaux = PAR), tout en tenant compte de risques supplémentaires liés aux conditions climatiques.

Il est toutefois possible de justifier de capacités de stockage inférieures à ces valeurs forfaitaires, en les justifiant par des pratiques agronomiques recevables et justifiées. A contrario, dans certains cas, les capacités de stockage nécessaires peuvent être supérieures aux valeurs forfaitaires.

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.

La chasse d’eau, principe de fonctionnement de l’hydrocurage

Une vague d’eau issue d’un réservoir de chasse est larguée sur l’aire d’exercice dans le but d’entraîner les déjections hors du bâtiment. Il s’agit ensuite de séparer les phases liquides et solides des effluents, afin d’obtenir d’une part un produit facile à épandre et d’autre part le liquide alimentant la chasse d’eau.

Un processus en 5 étapes

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

• étape 1 - largage d’un volume d’effluents recyclés sur la surface souillée par des déjections animales ;

• étape 2 - stockage du volume d’effluents de curage ;

• étape 3 - séparation des fractions solides et liquides des eaux de curage ;

• étape 4 - recyclage d’une partie de la fraction liquide dans un réservoir pour un nouveau nettoyage ;

• étape 5 - gestion des parties liquides (fraction non recyclée) et solides à l’issue de l’étape 3 de séparation.

Une séparation des fractions solides et liquides indispensable

La filtration des débris végétaux en suspension dans le lisier augmente la fluidité et garantit la bonne circulation des liquides. Ce liquide doit après filtration être suffisamment fluide et pompable pour être remonté dans le réservoir de chasse en amont de l’aire à nettoyer.

L’hydrocurage pour quels procédés de séparation de phase

En France, les deux procédés les mieux formalisés sont la séparation simplifiée par filtration gravitaire et la séparation mécanique.

Plan de principe de la séparation de phase simplifiée par filtration statique

Le procédé avec séparation simplifiée par filtration gravitaire se caractérise par sa simplicité.  Il se compose de seulement d’un réservoir de recirculation et d’une fosse de stockage enterrée compartimentée par une cloison pour une filtration sommaire.

Plan de principe de la séparation de phase mécanique

Le procédé avec séparation mécanique de la fraction liquide et de la fraction solide est plus complexe. Il demande la création de cinq ouvrages à savoir, un réservoir de recirculation, une préfosse de réception, une plate-forme pour placer le séparateur de phase mécanique, une fumière, une fosse géomembrane.

Garantir une efficacité maximale de curage par la vague

Pour être efficace et ne pas laisser s’accumuler de déjections, la vague d’hydrocurage doit être homogène et donc garder sa vitesse jusqu’à sa réception dans la fosse. Des recommandations concernant la conception et la réalisation de plusieurs modules de l’installation d’hydrocurage sont proposées. Elles sont issues d’observations en élevages et de résultats d’études menées en stations expérimentales.

Note explicative et repères techniques

Pour chaque catégorie animale sont précisées les différents types d'effluents, les quantités produites et les obligations réglementaires, pour aboutir aux capacités de stockage à mettre en place sur une exploitation. un outil indispensable à tous les techniciens qui accompagnent les éleveurs dans la mise aux normes de leurs capacités de stockage.

Les objectifs du Pré-Dexel

• Pour un éleveur : avoir la possibilité d'effectuer rapidement un autocontrôle sommaire de sa conformité à la réglementation Directive Nitrates, en ce qui concerne les capacités de stockage des effluents selon les durées forfaitaires de l'arrêté Directive Nitrates

• Pour le contrôleur : effectuer une vérification de la conformité des stockages, sans entrer dans un niveau de détail

• Pour un technicien : pouvoir aider un éleveur souhaitant effectuer son autoévaluation

• Pour un "Dexeliste" ayant déjà acquis les compétences associées à l'utilisation du logiciel DEXEL : pouvoir apporter son expertise et compléter le dossier d'un éleveur

Pourquoi dit-on qu’il s’agit d’un outil simplifié ?

Etant donné que son utilisation doit être accessible à tous sans formation, cet outil ne donne pas accès à toutes les précisions sur l’utilisation des modes de logement ou sur la gestion des déjections, comme c'est le cas avec le logiciel DEXEL. Cette simplification conduit à effectuer, sur une exploitation, des calculs de besoins de stockage globaux pour un type de produit et ce par espèce (porcs, ruminants, volailles).

Il ne s’agit donc pas d’un outil technique permettant de dimensionner les besoins de stockage pour gérer au mieux les fertilisants organiques issus de l’élevage. C’est un outil de vérification administrative rapide.

La place du DEXEL face à cet outil simplifié

Dans le dispositif mis en place par l'arrêté Directive Nitrates de 2013, la possibilité d'avoir recours à un calcul complet est reconnue et confortée. Il est clairement dit qu'en cas de litige avec l'administration, suite à un contrôle effectué avec l'outil simplifié, tout éleveur pourra présenter un dossier individuel de justification de ses besoins de stockage selon la méthode des "Capacités Agronomiques", effectué au moyen notamment de l'outil DEXEL complet.

Un guide pour vous accompagner

Ce document permet d'effectuer rapidement une vérification des besoins de stockage de votre élevage par rapport aux installations déjà existantes et de tester l’effet de la mise en place d'ajustements de pratiques ou de modifications de vos installations sur vos possibilités de stockage d’effluents. Pour ce faire une démarche en 3 temps est proposée. Ce programme peut être décliné par région pour prendre en compte des spécificités géographiques.

1 – Faites le point sur votre situation

Cette première étape est indispensable pour vérifier si les changements, intervenus sur votre exploitation ou intégrés dans le nouveau Programme d'Actions Nitrates, peuvent avoir une incidence sur les effluents produits sur votre exploitation et sur leur stockage.

Les différents points à vérifier sont précisés, notamment l'impact des règles spécifiques concernant le stockage et l'épandage des effluents s'appliquant aux exploitations d'élevage situées en zone vulnérable.

Un tableau récapitule, pour les 7 grands types d'effluents d'élevage, leurs caractéristiques et les conditions à respecter pour le dépôt en bout de champ.

2 - Cherchez des solutions sur votre exploitation

Si, à la lumière de la première étape, vos capacité de stockage apparaissent sous-dimensionnées, des solutions pour optimiser vos installations existantes sont à rechercher sur votre exploitation...avant d'envisager des travaux de construction lourds et couteux.

Neuf exemples de solutions sont proposés, qui impliquent :

• soit de changer certaines de vos pratiques d'élevage sans entraîner de modifications sur vos ouvrages de stockage (ex : changer la nature du fumier ou limiter le temps de stockage) ;

• soit de modifier, à moindre frais, vos installations existantes pour les optimiser (ex : mettre en place un système d'égouttage du fumier)

3 - Validez vos choix techniques

Grâce aux outils de calcul Pré-Dexel et Dexel et à l'accompagnement technique de votre conseiller d'élevage, vous pourrez évaluer l'effet de nouvelles pratiques ou de modifications de vos installations et calculer précisément vos besoins en dimensionnement de stockage.

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.

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.

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.