Des solutions peu coûteuses et respectueuses de l'environnement

«En Bretagne, l'élevage intensif de porcs produit 8 à 10 millions de tonnes de lisier par an », indique le Cemagref. De part ses teneurs en azote et phosphore, le lisier est un très bon engrais. Toutefois, il peut devenir source de pollution des sols, des eaux et de l'air notamment rappelle le Cemagref «lorsque la quantité de lisier épandu est supérieure aux besoins réels de la plante». La directive (91/976/EEC) fixe à 170 kg N/ha la dose maximale d'azote d'origine animale à épandre.

«Pour limiter la pollution des eaux par les nitrates, la solution la plus pratiquée, dans 90 % des cas, est le traitement aérobie du lisier», indique le Cemagref qui explique son principe : «Au cours de ce traitement, une partie de la charge azotée est éliminée sous forme de gaz. Ce sont des bactéries naturellement présentes dans le lisier qui réalisent cette transformation. Elles utilisent la matière organique du lisier comme nourriture. Comme elles ont besoin d'oxygène pour vivre, des aérateurs insufflent de l'air dans le lisier pendant le traitement».
Le problème qui se pose alors, est que la réduction de la charge azotée du lisier engendre parfois des émissions de gaz polluants comme le protoxyde d'azote (N2O) et l'ammoniac (NH3). Aussi, depuis 3 ans, des scientifiques du Cemagref à Rennes mènent des recherches pour limiter l'émission de ces gaz polluants, tout en éliminant au mieux la charge azotée du lisier.

Pour réduire ces pollutions,  il faut réduire les émissions de ces gaz et pour cela, remarque le Cemagref « il faut savoir à quel moment et dans quelles conditions les bactéries sont capables de les produire ».
Les chercheurs ont donc étudié l'influence de plusieurs paramètres sur le déroulement du traitement aérobie du lisier. Les caractéristiques du lisier ont été mesurées et les processus responsables des émissions de protoxyde d'azote ont été identifiés : il s'agit de la nitrification et de la dénitrification réalisées par certaines bactéries du lisier.

Nitrification et dénitrification

«Le processus de nitrification correspond à la transformation de l'azote du lisier en nitrates grâce à l'intervention de bactéries justement nommées nitrifiantes », précise le Cemagref ce qui explique que  « quand il n'y a pas assez d'oxygène, du protoxyde d'azote peut être libéré dans l'atmosphère ». Pour simplifier, cela signifie qu’une mauvaise aération du lisier pendant cette première phase peut être à l'origine d'une pollution par N2O. «De l'ammoniac peut aussi être libéré au cours de la réaction de nitrification, par exemple, lorsque le temps de séjour du lisier est trop court» , simplement parce que « les bactéries nitrifiantes n'ont pas le temps de se développer et la matière azotée du lisier n'est pas digérée efficacement »
Lors de la dénitrification, les nitrates sont transformées en azote moléculaire N2. Cette fois-ci, explique le Cemagref, «le protoxyde d'azote est émis quand il y a trop d'oxygène. Il faut donc laisser un temps d'anoxie suffisant pour qu'il n'y ait pas d'émission de N2O».
En pratique, «lors du traitement aérobie du lisier, 30 % de l'azote total du lisier peut être transformé en N2O pendant le séjour dans le bassin d'aération ». La maîtrise des séquences d'aération et d'anoxie, permet de passer de 30 % de N2O émis à 0 %. De plus, indique le Cemagref, « les performances d'élimination optimale de la matière azotée sont conservées avec 60 à 70 % d'élimination de l'azote total ».
D’après le Cemagref, «L'aération séquentielle contrôlée est donc un moyen efficace pour empêcher la pollution de l'atmosphère par N2O et NH3».
Elle est d’ailleurs déjà utilisée dans certaines stations de traitement aérobie du lisier. Mais, «il est nécessaire d'adapter cette stratégie en fonction des caractéristiques du lisier et du volume du réacteur ». Pour cette raison, « un système de mesure sur fosse grandeur réelle a été mis au point afin de quantifier ces émissions sur le terrain et d’adapter la stratégie d’aération selon les besoins ».

Toutes ces expériences ont permis aux chercheurs du Cemagref d'acquérir une bonne connaissance sur l'optimisation du traitement aérobie du lisier dans le respect de l'environnement. Grâce à ces acquis, les spécialistes du Cemagref  peuvent donner des conseils et des recommandations aux gestionnaires des stations de traitement. « Compétence qui est d’ores et déjà mise à contribution par des collectivités », précise le Cemagref qui indique poursuivre ses travaux afin d’améliorer les procédés existants et en développer de nouveaux.