L'exploitation ayant un atelier de production animale produit inévitablement des effluents d'élevage. Ces déchets sont embarrassants pour l'éleveur strict, mais ils peuvent être intéressants pour le polyculteur quant à l'économie réalisée en intrants.
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Il est donc intéressant de savoir quelles peuvent être les méthodes de valorisation brute ou après transformation de ces déchets qui vont finalement devenir des produits. Il est donc bon de rappeler dans ce dossier les éléments à prendre en compte et les techniques pour valoriser ou traiter au mieux ces effluents. Il sera donc question de valeur fertilisante, de durée d'effet, de méthodes de traitement efficaces pour diminuer le volume d'effluents à épandre, de valorisation par le compostage ou la méthanisation. L'épandage d'effluents sur les cultures reste une bonne méthode de valorisation à condition que celle-ci soit maîtrisée de façon à limiter les pertes d'éléments nutritifs et éviter toute pollution. Pour ce faire, il est indispensable de connaître la composition des effluents et leur comportement à l'épandage. Cela permettra d'intégrer ces éléments nutritifs dans la stratégie de fertilisation et ainsi faire des économies sur les intrants. La première étape est de connaître la teneur en éléments fertilisants de ses effluents maintenant appelés engrais de ferme. On entend par engrais de ferme le lisier, le fumier, ... Cette teneur varie fortement en fonction de l'espèce qui produit ces effluents, des bâtiments et des pratiques de l'éleveur. L'analyse réalisée sur les produits de l'exploitation est en théorie la solution la plus précise. Plusieurs sources d'erreurs sont possibles, la première étant la constitution d'échantillons. Le prélèvement est rendu complexe et aléatoire du fait de l'hétérogénéité des effluents et notamment dans le cas de fumiers. Dans le cas des fumiers, cela nécessite de longues manipulations qui ne permettront peut être pas d'aboutir à une valeur représentative de la teneur en éléments fertilisants suite à l'analyse. Il est donc conseiller de comparer les résultats de l'analyse avec les moyennes départementales fournies par les organismes techniques. L'analyse est en revanche plus significative dans le cas des lisiers ou des fientes de volailles. Ces deux types d'effluents sont en effet sujets à des variations plus importantes ce qui rend leur analyse plus utile. Toutefois, les résultats d'analyse sont inutiles si l'on ne maîtrise pas la quantité épandue. Cela peut se faire grâce à un pont-bascule, ou à l'aide de pèse-essieux portatifs, ou à l'aide de balance présente sur certains matériels de chargement, ... La mesure du tonnage est un passage obligé si l'on veut avoir une estimation fiable de l'apport. La bonne répartition derrière le matériel d'épandage est également fondamentale pour obtenir une fertilisation homogène. Il faut savoir que le comportement de l'azote des différents effluents est variable selon son origine. Il faut donc les gérer au cas par cas sans omettre l'apport de phosphore et de potasse à travers l'épandage d'effluents. Deux formes d'azote sont présentes dans les engrais de ferme :
Leurs propriétés sont différentes et leur proportion diffère selon l'effluent. La fraction ammoniacale est équivalente à de l'ammonitrate car elle est directement disponible pour la culture. On peut donc mesurer l'effet direct si l'on connaît la teneur ammoniacale de l'engrais de ferme. Mais cette mesure est inefficace si l'apport est effectué dans de mauvaises conditions. L'azote ammoniacal peut en effet subir d'importantes pertes par volatilisation au contact de l'air. Le cas le plus flagrant est le lisier qui est riche en azote ammoniacal. A titre d'exemple, le lisier de porcs doit être enfoui dans l'heure qui suit, sinon une grande partie de cet azote sera perdu. L'enfouissement peut se faire en même temps que l'épandage, à l'aide d'un matériel à disques. Au contraire de la buse palette, l'apport en ligne du lisier contribue également à limiter la volatilisation. L'effet direct de l'apport dépend également de la saison d'apport, des conditions climatiques, ... Dans le cas d'un lisier de porcs ou de fientes de volailles, l'azote minéral représente 60 à 70 % de l'azote. L'effet est donc rapide et temporaire. Il est donc judicieux de faire l'apport lorsque la culture est en végétation de façon à optimiser l'apport et l'assimilation par la plante. Dans le cas d'un fumier et des composts qui contiennent en grande majorité de l'azote organique, il n'y a pas d'effet direct. On parle alors d'arrière effet. L'effet de l'azote organique et son assimilation par la plante sous forme minérale s'étale dans le temps. Toutefois les organismes techniques ont jusqu'alors du mal à prédire l'évolution de cet azote organique dans le temps puisqu'elle est dépendante des conditions de l'année. Outre les effluents d'élevage à proprement parlé, il existe également d'autres effluents à savoir :
Dans ce paragraphe, il sera pris en compte tous les types d'effluents cités précédemment en plus des effluents d'élevage proprement dit. Le but de ces techniques est de transporter moins d'eau lors de l'épandage et ainsi éviter le " tout stockage " mais elles ne sont valables que dans le cas où les effluents sont peu chargés en éléments grossiers. Pour le traitement de ces effluents Pour le traitement primaire , il y a quatre dispositifs de prétraitement validés qui peuvent intégrer le financement de la mise aux normes à savoir :
Le choix se fait en fonction de la facilité de construction, du coût, des installations existantes, du volume d'effluents peu chargés à traiter, de la place disponible, ... Il est bon de rappeler que ces techniques ont pour unique but de séparer les matières grossières de la phase liquide de l'effluent. Dans le cas d'un épandage, l'effluent doit pouvoir être stocké. Cette fonction de stockage est remplie par la fosse de stockage et de sédimentation et par le deuxième compartiment du bassin tampon de sédimentation. Mais les deux autres traitements primaires que sont le filtre à paille et le bassin de sédimentation ne peuvent stocker le produit prétraité, il faut y adjoindre un bassin de stockage. Le bassin tampon de sédimentation est adapté aux gros volumes. Il assure quatre fonctions :
Ce dispositif comprend trois éléments :
Le " tabouret " fait office de pallier et évite ainsi tout risque de rupture de la croûte qui se trouve au dessus de l'effluent présent dans le décanteur. Cette croûte, qui se forme en quelques mois, évite tout dégagement de mauvaises odeurs.Le décanteur, comme son nom l'indique, stocke les boues dans le fond. Le surnageant liquide est entre la croûte et les éléments grossiers.La seconde cuve stocke l'effluent prétraité. Ce produit va par la suite subir un traitement secondaire. Ce système a pour principal avantage de ne nécessiter quasiment d'aucun dénivelé, d'être bien adapté à des gros volumes d'effluents. Il peut également permettre de recycler une fosse rectangulaire existante. Le deuxième dispositif qui permet de stocker l'effluent prétraité est la fosse de stockage et de sédimentation. Il a les mêmes caractéristiques et les mêmes avantages que le bassin tampon de sédimentation à la différence près qu'il n'y a qu'une fosse. Ce dispositif de traitement est l'occasion de réutiliser une fosse circulaire. Les deux autres systèmes qui ne permettent pas de stocker l'effluent prétraité sont le filtre à paille et le bassin de sédimentation. Le filtre à paille a pour principal avantage d'être le moins coûteux des systèmes. Il est autoconstructible mais il doit être reconstruit tous les ans.Le filtre à paille assure trois fonctions : la décantation des matières en suspension, le stockage des matières grossières et la régulation du débit de sortie.Il comprend trois éléments à savoir la plateforme en béton, des bottes de paille rectangulaires, un grillage solide maintenant en place les bottes de paille. Concernant les bottes de paille, il est préférable de mettre des grosses bottes à haute densité plutôt que des petites bottes basse densité. Les grosses bottes pourrissent moins vite et supportent mieux les aléas climatiques. Derrière le grillage, se trouve un caniveau qui collecte les effluents traités et les guide vers le bassin de stockage qui précède l'épandage. Le filtre doit être vidé une fois par an. Les bottes de paille utilisées peuvent être mélangées aux boues décantées de façon à obtenir un fumier compact. Le bassin de sédimentation , autre système de prétraitement des effluents, peut réutiliser un ouvrage existant. Il est essentiellement utilisé dans des petites exploitations qui n'ont que de petites surfaces découvertes. Le bassin de sédimentation de par sa taille n'a pas de volume tampon. Il faut donc prévoir un bassin complémentaire de stockage de l'effluent prétraité.Après un prétraitement, les traitements secondaires sont multiples, ils peuvent être notamment épandus sur les prairies voisines de l'exploitation ou être traité dans des lagunes. L'épandage sur prairie nécessite avant tout d'associer au système de prétraitement un bassin de stockage. L'épandage sur prairie permet d'utiliser son rôle épurateur et se doit de suivre certaines règles : il faut choisir les parcelles les plus favorables avec une bonne réserve utile, une bonne profondeur d'enracinement. D'autre part, l'épandage sur prairie peut se faire en hiver à condition que la dose d'azote ammoniacal durant la période hivernale ne dépasse pas 65kg/ha. Ce seuil détermine donc la surface nécessaire à l'épandage du volume d'effluent traité. L'épandage est interdit si le sol est gelé ou couvert de neige. Il est conseillé de ne pas épandre s'il pleut et de respecter le temps de ressuyage des parcelles. Il est également conseillé d'épandre aussi souvent que possible de façon à pallier tout risque de longues périodes de pluviométrie ne permettant pas d'épandre et risquant d'entraîner un débordement du bassin de stockage. Le système d'épandage est constitué d'un asperseur se déplaçant de façon autonome sur la prairie. Ce système nécessite un certain suivi de l'installation, il est nécessaire de mettre en marche manuellement l'épandage de façon à vérifier son bon fonctionnement. Toutefois, cela évite d'investir dans un épandeur à lisier coûteux à l'achat et de s'abstenir de l'épandage mécanisé contraignant en temps. Le système d'épandage par tuyau perforé est subventionné dans le cadre de la mise aux normes à condition que celui ci soit déplacé régulièrement. Il existe également comme traitement secondaire le lagunage. Ce traitement ne nécessite pas de stockage des effluents prétraités mais seulement d'un peu d'entretien et d'une surface relativement conséquente et plane. Les lagunes ont pour avantage de pouvoir traiter tous les types d'effluents peu chargés tels que les eaux brunes, blanches, vertes et autres effluents. Ce système se présente de la façon suivante : trois bassins successifs où l'effluent prétraité se décharge lentement de ces éléments grossiers restants par décantation et action biologique. Avant toute chose, il est nécessaire de faire une analyse de sol de façon à voir la quantité d'argile présente. Les lagunes se doivent d'être installées sur des surfaces suffisamment imperméables de façon à ce que l'installation d'une géomembrane ne soit pas utile. Si le sol le permet, les lagunes sont creusées puis compactées. Il est nécessaire de semer de l'herbe de façon à stabiliser les abords de la lagune et d'installer un grillage tout autour de l'installation. Pour optimiser le fonctionnement des lagunes, il faut que les lagunes soient toujours oxygénées et il faut donc éviter tout installation d'une croûte à la surface ou tout développement de lentilles. La dernière lagune peut être vidangée en épandant les effluents à l'aide d'un épandeur à lisier ou en utilisant le système cité précédemment à savoir l'épandage sur prairie à l'aide d'un asperseur. Les dispositifs présentés ici sont tous des systèmes réalisables en autoconstruction. Malgré cela, ils peuvent être éligibles aux aides du PMPOA 2 (Plan de Maîtrise des Pollutions d'Origine Agricole 2ème version). Il existe également une autre méthode pour valoriser ses effluents d'élevage mais celui-ci nécessite un type d'effluent particulier, un effluent sec de type fumier, c'est le compostage. Ce système consiste à laisser fermenter des résidus agricoles et/ou urbains. Toutes les matières organiques ou végétales peuvent être utilisées pour le compostage, mais il est toujours plus intéressant de constituer un mélange de substances apportant surtout de la cellulose et de la lignine telles que les pailles, les végétaux âgés ou les broussailles, des matières riches en glucides à savoir les déchets de tonte ou les ordures ménagères et des matières riches en azote telles que les déjections animales. La réussite du compost dépendra également de la proportion d'eau et d'air car ce dernier conditionne le phénomène du compostage d'un matériau, dont l'humidité doit être comprise entre 50 et 70%. La constitution du tas est une opération qui doit être effectuée avec soin puisqu'il conditionne la réussite du compost. Pour éviter les tassements et donc les zones sans air en bas du tas, la hauteur ne dépassera pas 1m50 pour des sections triangulaires d'environ 2m de large à la base. Il est possible de protéger le tas en le recouvrant de paille de façon à conserver l'humidité. Des tas plus importants peuvent être constitués, mais ils nécessitent des systèmes d'insufflation d'air. Le début du compostage se manifeste par une élévation de la température. Avec le développement des premières colonies microbiennes, la température va s'élever jusqu'à 30 – 40°C. Au fur et à mesure du processus, les flores vont se modifier et la température va alors atteindre 60 – 70°C au bout d'une semaine pour ensuite diminuer. Il est possible de relancer une augmentation de la température grâce à un retournement de l'andain au bout de 15 jours. La durée de compostage varie en fonction des conditions climatiques, de la nature des matériaux utilisés, du stade de décomposition auquel on souhaite utiliser le compost. Toutefois, il peut arriver que le processus ne se déroule pas normalement. Si le tas ne chauffe pas, il se peut qu'il y ait un excès d'humidité ou une insuffisance de matières organiques rapidement fermentescibles. Si le tas est trop sec, on observe alors des moisissures blanches. Si l'aération est insuffisante, le compost va rester gras et compact. Le compostage se justifie pour diverses raisons agronomiques. Ce processus provoque une perte en eau sous forme de vapeur et de carbone sous forme de gaz carbonique, il diminue donc les quantités de matières organiques à stocker et à épandre. De plus, la montée en température permet la destruction de germes pathogènes et de certains adventices. Le compostage permet également une meilleure assimilation par la plante de l'azote. L'utilisation du compost est variable selon les cultures. En ce qui concerne les prairies, le compost est laissé en surface. Pour le cas des céréales, il peut être enfoui dans le sol avant le semis. Les doses sont très variables, de 10t/ha sur les cultures céréalières et jusqu'à 100t/ha en maraîchage intensif. La méthanisation Le dernier mode de valorisation des effluents d'élevage ne vaut que pour les effluents liquides et il a pour principal avantage d'avoir un intérêt économique, c'est la méthanisation. Ce procédé permet d'obtenir une énergie renouvelable : le biogaz. Ce gaz, issu de la dégradation microbienne des déjections, va être brûlé pour produire de l'électricité qui pourra être utilisée sur l'exploitation et revendue à EDF. Cette technique pourrait être à la base de micro projets dans les exploitations agricoles. Ce mode de valorisation est en pleine expansion dans toute l'Europe bien que les premières installations ont été mises en place au Danemark ou en Allemagne depuis plus de dix ans. En France, ce procédé connaît un nouvel essor, de nombreux projets se précisent mais seulement quelques installations sont opérationnelles. En Bretagne, des projets collectifs de retraitement se précisent, en Lorraine, une installation fonctionne. Le principe de la méthanisation : Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ! La fermentation anaérobie, base du fonctionnement de la méthanisation, est l'un des processus qui contribue à la dégradation des matières organiques mortes, végétales ou animales, et à leur transformation en éléments simples, gazeux et minéraux. Le procédé le plus courant est le procédé continu. Le digesteur reste plein en permanence. Il est alimenté tous les jours en déchets frais. Le digesteur est dimensionné pour contenir 20 à 60 jours de production de déjections. La biomasse traitée reste dans le digesteur étanche dont l'atmosphère est dépourvue en oxygène pendant 40 jours et est maintenue à une température de 40°C. Un digesteur peut traiter des substrats homogènes ou des mélanges. Le surnageant est ensuite stocké dans une fosse de stockage. Cela offre des opportunités pour traiter, à l'échelle d'un territoire, divers types de déchets organiques (agricoles, industriels, municipaux), tout en produisant une énergie valorisable et un fertilisant pour les cultures. L'énergie valorisable est le biogaz. En agriculture, le biogaz obtenu a une teneur en méthane avoisinant les 60%. Ce combustible peut être valorisé de quatre manières différentes : Premièrement sous forme d'électricité . L'électricité peut être réutilisée sur la ferme ou réinjectée dans le réseau de distribution et vendue à EDF. Ce mode valorisation dépend fortement des conditions d'achat de l'électricité.Il peut également être valorisé sous forme de chaleur , c'est la forme de valorisation la plus utilisée et la plus facile à réaliser sur le site de production. La plupart du temps, cette chaleur est réutilisée en partie pour chauffer le digesteur. La chaleur restante peut servir à chauffer les bâtiments agricoles, la maison d'habitation ou pour réaliser du séchage en grange.Le biogaz peut également servir de carburant dans les transports en commun.Il peut également être réinjecté sous forme de gaz naturel dans le réseau. Les autorités sont méfiantes vis à vis de cette méthode à cause de la différence de qualité entre les deux produits.Les résidus de la méthanisation peuvent être valorisés sur les cultures. Les caractéristiques agronomiques des effluents sont améliorées au cours de la méthanisation. La totalité de l'azote contenu dans le lisier est conservée. Présent sous forme d'azote organique dans les déjections fraîches, on retrouve l'azote sous forme d'ammonium NH4+ dans l'effluent méthanisé. Cette forme d'azote est plus facilement assimilable par les plantes ce qui permet un lessivage plus faible. Il est cependant très volatile et des règles d'épandage strictes doivent être respectées. La matière organique, intéressante pour la structuration du sol, celle qui formera l'humus, est conservée lors du processus de dégradation. Grâce aux bactéries présentes qui dégradent le fumier et le lisier, le volume d'effluents à exporter de l'exploitation et diminué par rapport au volume initial. Dans les déchets méthanisés, toute la matière organique facilement dégradable a été détruite. Cela permet ainsi de désodoriser partiellement les substrats. De plus dans une installation de méthanisation, les déjections restent en permanence à l'abri de l'air. D'un point de vue sanitaire, ce procédé permet également de réduire la teneur en germes pathogènes et détruire les graines d'adventices qui peuvent être présentes dans les déjections. D'un point de vue éthique, la mise en place d'une telle installation peut avoir des impacts positifs sur l'exploitation. Cela limite l'émission des gaz à effet de serre dont fait partie le méthane qui est valorisé pour produire de la chaleur ou de l'électricité essentiellement. Cela permet également de limiter l'émission d'odeurs et ainsi éviter tout désagrément pour les riverains. La démarche peut également s'inscrire dans une dynamique locale puisque des déchets extérieurs peuvent être ajoutés au système ou la chaleur produite peut être valorisée dans des bâtiments communaux. Comme pour tout projet de mise en place d'une structure productrice d'énergie renouvelable, il faut avant toute chose faire une étude de faisabilité da façon à étudier la pertinence du projet. Cette étude peut être financée par l'ADEME (Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) à hauteur de 70%. La première étape consiste à évaluer les ressources de matières organiques et évaluer les équipements présents et/ou en projet sur l'exploitation et leur compatibilité avec une installation de méthanisation. Ainsi le PMPOA a un grand rôle à jouer dans la mise en place d'une telle structure car si la mise aux normes n'est pas encore faite, l'installation du biogaz peut la conditionner. Par contre, si elle est déjà réalisée, l'installation de méthanisation peut s'adapter aux équipements déjà présents. Pour mettre en place ce type de structure, les contraintes administratives sont très lourdes. Il est bon de s'y prendre à l'avance. Concernant les investissements, 25 000 € sont nécessaires pour l'installation du procédé. Il faut compter quatre fois plus si la mise aux normes n'a pas été réalisée. Il faut également prendre en compte le coût du raccordement dans le cas où l'installation réinjecte de l'électricité dans le réseau. Pour ce qui des revenus, l'agriculteur ne peut compter que sur la revente de l'électricité. Le prix de rachat est actuellement de 4,6c€/kWh les quinze premières années. Après le renouvellement du contrat, le prix de rachat est fixé à 4,42c€/kWh. Certaines primes peuvent être rajoutées au prix d'achat. Pour les installation de moins de 36kVA, le prix de vente de l'électricité est égal au prix auquel l'agriculteur achète lui-même son électricité à EDF. Toutes ces méthodes de retraitement et de valorisation des effluents d'élevage peuvent intégrer le plan de financement de la mise aux normes. Toutes n'ont pas le même but et ne se font pas dans la même optique mais elles ont toutes comme point commun, c'est d'éviter au maximum de transporter de l'eau lors de l'épandage du lisier. Après, chaque utilisateur pourra adapter une de ces méthodes en fonction de son exploitation, en fonction de ses convictions, en fonction de ses moyens. |
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