La gestion des matières organiques et leur transformation en ressources fertilisantes constituent un enjeu majeur pour l'agriculture durable. Parmi les solutions technologiques actuelles, l'unité de méthanisation-compostage représente un équipement entièrement nouveau sur l’E’CAUX POLE. Ce système permet une gestion optimisée des résidus organiques par la combinaison de deux processus biologiques complémentaires : la méthanisation et le compostage.
Le processus de méthanisation : de la matière organique au biogaz
Une fois extraite, la matière organique mélangée à des déchets verts subit un traitement biologique par méthanisation en voie sèche : le mélange est introduit dans de grands tunnels en béton hermétiques (digesteurs) où la dégradation s’opère en l'absence d'oxygène. Cette transformation est le fait des micro-organismes présents naturellement dans la matière : sous leur action, cette dernière fermente et se transforme en « digestat », libérant un gaz riche en méthane, le biogaz.
La méthanisation sur l’E’Caux Pôle s’opère sans effluent liquide grâce à l’utilisation en circuit fermé des percolats (les jus issus de la fermentation des déchets). Le digestat issu de la méthanisation est introduit dans des tunnels de compostage dotés d’une aération pilotée et maintenus à des niveaux optimaux d’humidité et de chaleur. À l’issue de 3 semaines passées en tunnel, le compost est convoyé vers la plateforme de maturation.
Nature et caractérisation des digestats
La composition précise du digestat dépend des matières entrantes, du procédé de digestion et d’éventuels post-traitements. Les digestats peuvent être bruts, c’est-à-dire qu’ils n’ont subi aucun post-traitement, ou séparés, c’est-à-dire qu’ils ont subi une séparation de phase pour séparer la phase liquide de la phase solide. Dans ce dernier cas, on parle de « digestats liquides » et de « digestats solides ».
Les digestats offrent des propriétés agronomiques intéressantes pour le monde agricole, permettant à la fois de fertiliser les plantes et d’amender le sol en matière organique. Par rapport aux substrats dont ils sont issus, les digestats présentent un pH plus élevé (plus basique), un taux d’azote minéralisé (NH4+) plus élevé par rapport à l’azote total, un rapport C/N plus faible et un taux de matière sèche plus faible.
Valeur fertilisante et dynamique de l'azote
Les éléments fertilisants (N, P, K) et les oligo-éléments sont conservés lors du processus de méthanisation, puisque ceux-ci n’entrent pas dans la composition du biogaz. Cependant, l’azote organique du substrat se minéralise en partie sous forme ammoniacale, qui est une forme plus facilement assimilable par les plantes. Une partie de cet azote organique se minéralisera dans le sol sous l’action d’organismes vivants, tandis que l’autre partie sera stockée dans la matière organique du sol.
On constate donc deux effets des digestats sur l’alimentation azotée des plantes :
- Un effet à court terme : absorption directe de l’azote minéral ou de l’azote organique minéralisé par les plantes.
- Un effet à long terme : modification du stock d’azote organique du sol et de sa vitesse de minéralisation.
La fonction amendante : structure et stabilité
Dans les digestats, la matière organique se trouve sous trois formes différentes. La matière organique biodégradable ou labile (sucres, lipides, protéines) est une source d’énergie pour les organismes du sol. La matière organique peu biodégradable ou stable (lignine et cellulose) participe à l’amélioration du complexe argilo-humique. Enfin, la matière organique vivante est en charge de la minéralisation de la matière en éléments minéraux.
Lors du processus de méthanisation, la matière organique labile n’est pas totalement dégradée en biogaz ; seuls 2/3 de cette forme sont transformés. La matière organique stable, quant à elle, n’est pas attaquée par les bactéries présentes dans le digesteur. Lors de l’épandage, cette matière organique stable s’associe à l’argile du sol pour renforcer le complexe argilo-humique du sol.
Cadre réglementaire et bonnes pratiques d'épandage
Les digestats de méthanisation, selon leur composition, peuvent être considérés à la fois comme une matière amendante et/ou fertilisante. Dans tous les cas, ils ont vocation à être épandus uniquement sur les sols agricoles. Les producteurs de digestats doivent se conformer à la législation sur les installations classées (ICPE 2781) ainsi qu'à la réglementation européenne N°142/2011.
En contact avec l’air, l’ammonium contenu dans le digestat se transforme en ammoniac (NH3), un gaz précurseur de particules fines. La volatilisation peut atteindre plus de 50% de l’azote épandu. Afin de limiter ces pertes, il est conseillé de favoriser l’épandage dans des conditions fraîches, sans vent, avec une incorporation rapide dans le sol (moins de 24h) et l'utilisation de rampes à pendillards ou d'enfouisseurs.
Webinaire Méthanisation pour les collectivité : Digestats et bonnes pratiques d’épandage
Stratégies de gestion des épandeurs
Pour permettre d’atteindre de faibles dosages à l’hectare, il faut agir sur quatre leviers essentiels : une allure de travail élevée, une faible vitesse de tapis de fond d’épandeur, une hauteur de porte réduite et une largeur d’épandage importante. La finesse du produit est indispensable pour éviter une répartition irrégulière par gros paquets.
La table d’épandage assure un émiettement fin grâce aux hérissons horizontaux. La largeur d’épandage dépend de la nature du produit : certains digestats solides sont spongieux, ce qui peut réduire leur dispersion. Descendre en dessous de 1 tonne à l'hectare compromet souvent la régularité longitudinale du dosage. L’utilisation d’une régulation DPAE s’appuyant sur une pesée dynamique apporte confort, ergonomie et précision.
Variabilité des intrants et impact sur la qualité
Une source majeure de variabilité est la recette d’intrants. Les fumiers de ruminants confèrent aux digestats un potentiel amendant avec une matière sèche plus élevée. Au contraire, les lisiers de non-ruminants, riches en azote, confèrent aux digestats un potentiel fertilisant marqué avec des teneurs élevées en azote ammoniacal.
Les conditions opératoires (voie humide ou sèche, temps de séjour) influencent la stabilisation de la matière. La séparation de phases, via une presse-à-vis ou une centrifugation, permet d'obtenir une fraction liquide riche en nutriments et une fraction solide riche en fibres, qui peut être ultérieurement compostée pour améliorer sa stabilité. Le compostage du digestat permet une hygiénisation par une montée en température significative (> 50°C) et une réduction du volume, limitant ainsi les coûts de transport et d’épandage.