L'agriculture moderne est confrontée à un défi majeur : concilier productivité et respect de l'environnement, tout en assurant une gestion durable des ressources. Au cœur de cette problématique se trouve la fertilisation des sols et la valorisation des déchets organiques produits par l'activité agricole et les collectivités. Longtemps dépendante des engrais minéraux de synthèse, l'agriculture s'oriente aujourd'hui vers des pratiques plus agroécologiques, qui mettent en avant le rôle fondamental des matières organiques et des organismes vivants du sol.
Le Lombricompostage : Une Solution Naturelle et Efficace
Le lombricompostage, une pratique ancestrale revenue en grâce, représente une solution prometteuse pour la valorisation des matières organiques. Il s'agit de la transformation de fumier ou de matière végétale fraîche en un compost particulièrement riche grâce à l'action de vers de terre spécifiques. Cyril BORRON, paysagiste et « collecteur-valoriste », et Vincent DUCASSE, enseignant-chercheur à l'ISARA et titulaire d’un master en agroécologie, sont deux entrepreneurs associés dans cette activité. Ils dirigent depuis 2019 la société TERRESTRIS, une entreprise qui recycle des matières organiques de tous types - biodéchets, déchets agricoles, paysagistes, broyats - en les valorisant grâce à des techniques innovantes et saines pour l'environnement.
Le lombricompostage est moins difficile à dire qu'à faire, comme le montrent Cyril BORRON et Vincent DUCASSE dans un cours en ligne sur la plateforme agrilearn.fr. Ce sont les vers de terre qui travaillent et se multiplient joyeusement, réduisant ainsi considérablement l'effort humain. Cette technique est pratiquée en France depuis des dizaines d'années et connaît un regain d'intérêt auprès des particuliers et des collectivités, notamment parce qu'elle demande peu d'investissements et que de nombreux agriculteurs pourraient la pratiquer.
Les Vers de Terre : De Véritables Ingénieurs du Sol
Trois espèces de lombriciens sont principalement élevées pour produire du compost : Eisenia fetida (ver de fumier), Eisenia andrei (ver rouge de Californie) et Dendrobaena veneta (Eisenia hortensis). Ces trois espèces sont sélectionnées parmi les quelque 150 connues en France pour leur efficacité dans la décomposition de la matière organique.
Vincent DUCASSE qualifie les vers de terre, ainsi que les fourmis et les termites, d'« ingénieurs du sol » en raison de leur rôle fondamental dans la vie, le drainage et la fertilité du sol. Ils ingèrent de la matière organique et minérale, les assemblent pour former le complexe organo-minéral, un constituant essentiel du sol qui stabilise la matière organique sous forme d'humus issu de sa dégradation. Le brassage incessant et la remontée des éléments minéraux sont produits par ces organismes vivants du sol, micro et macrofaune, ainsi que les microorganismes indispensables tels que bactéries, protozoaires, champignons, microalgues et archées, qui achèvent le travail de décomposition en matière organique stable (carbone fixé dans le sol) à décomposition lente. Une partie de ces éléments rejoint la solution du sol, devenant disponible pour les plantes, qui ne peuvent absorber que des éléments solubles, souvent par l'entremise des champignons.
Le sol est composé d'agrégats - macro-agrégats contenant de la solution de sol, des microorganismes très nombreux et actifs, des espaces pour les racines, de la matière organique, et des micro-agrégats d'argiles, minéraux et matière organique - le tout lié par un ciment et des hyphes, structures filamenteuses des champignons. Les vers de terre sont un élément essentiel à toutes les étapes de la dégradation de la matière organique, circulant entre ces agrégats. On estime que la faune du sol représente 23 % de la biodiversité, un domaine encore trop peu étudié mais essentiel à la science du sol, riche et complexe.
Le Lombricompost : Un Fertilisant Riche et Durable
L'intérêt du lombricompost pour l'agriculture est évident : constitué principalement des déjections des vers, il s'agit d'un excellent amendement et même d'un fertilisant, bien plus riche qu'un compost classique où la décomposition est uniquement due aux microorganismes. Il retient trois fois son poids en eau, remet de la vie dans le sol, augmente les rendements et diminue le recours aux engrais de synthèse.
Le lombricompostage peut se pratiquer en plein champ. Cyril BORRON installe la matière en andains de 20 m de long, 3 m de large et 1 m de haut. Il utilise du fumier de bovin d'un GAEC laitier, du fumier d'équins (un substrat idéal), ainsi que des biodéchets issus de la collecte de restaurants, mélangés à des déchets d'espaces verts. Cyril BORRON indique que chacun produit environ 100 kg de déchets organiques par an, dont 70 kg sont lombricompostables. Leur élimination coûte cher aux collectivités, comme les 28 millions d'euros pour la Métropole de Lyon. L'idée est de les valoriser en les rendant à l'agriculture et aux jardins par le lombricompostage.
Dans un compostage classique (sans lombrics), des gaz (CO2 et méthane CH4) et des jus azotés peuvent se former et descendre dans le sol, entraînant des pollutions. C'est pourquoi, dans le compostage industriel, les plateformes sont bétonnées. En revanche, le lombricompostage, comme le système "low-tech" de TERRESTRIS, ne génère pas de retournement d'andain, pas de chauffe du substrat, et pas de perte de gaz à effet de serre (CO2, NH4, N2O), ce dernier étant un puissant destructeur de la couche d'ozone. Tous les nutriments sont conservés dans le lombricompost. De plus, il produit un carbone très stable qui entre dans le complexe organo-minéral du sol (50 % du produit est très stable), et une partie très minéralisée, directement utilisable par les plantes. Le lombricompost a un effet structurant du sol grâce à sa rétention en eau importante et au stockage de matière organique, augmentant également la biodiversité du sol. Un effet sur les rendements est observable dès la première année.
Lombricompost : Visite d'une ferme à vers de terre
La Lombriculture : Élever les Vers pour la Production
Puisque les lombrics sont tellement efficaces dans la dégradation de la matière organique, il est nécessaire d’en produire, ce qui est l’objet de la lombriculture. Les vers sont voraces ; quand la nourriture est suffisante, ils ingèrent chaque jour environ la moitié de leur poids. En lombricompostage, les vers se reproduisent principalement pour compenser les morts. En lombriculture, on accélère la reproduction en enrichissant continuellement le substrat, ce qui leur permet d'ingérer jusqu'à leur poids. L'abondance de nourriture fraîche les incite à s'accoupler, produisant des cocons d'où éclosent des vers juvéniles qui deviennent adultes en trois mois. La maturité sexuelle est identifiable par une boursouflure, le clitellum, une bague protubérante près de la tête entre le 31e et le 38e segment. Les vers sont hermaphrodites et s'accouplent en collant leur face ventrale, tête-bêche, échangeant leurs spermatozoïdes via le mucus sécrété par le clitellum.
TERRESTRIS fournit aux porteurs de projet la matière nécessaire à leur installation en lombricompostage : litière et lombrics. La société propose des big-bags de litière de 200 l, correspondant à 1 m² au sol, avec 3 à 5 kg de vers. Au démarrage de son activité, le lombriculteur agricole doit d'abord multiplier son cheptel de lombrics, ce qui nécessite de doubler le substrat. Il est crucial de respecter un équilibre subtil : une densité trop forte nuit à la reproduction par manque de nourriture, tandis qu'une densité trop faible disperse les vers, réduisant les croisements. Nos deux spécialistes, Cyril BORRON et Vincent DUCASSE, sont là pour éclairer les praticiens de leurs conseils.
Lorsque le lombricompost est mûr, c'est-à-dire quand la matière est à peu près complètement transformée, le producteur fait migrer les lombrics vers une autre matière. Cyril BORRON explique cette migration en disposant un andain de matière fraîche (fumier ou mélange de bois broyé et biodéchets de restauration ou d'industrie agroalimentaire) le long de celui à récolter, en contact direct. Attirés par la nourriture, les lombrics migrent rapidement, permettant d'évacuer le lombricompost à la tractopelle.
Gestion des Intrants et Qualité du Lombricompost
Un andain de lombricompost mûr, comme celui observé au GAEC du Mûrier dans la Loire, peut atteindre environ 40 m³, soit 30-35 tonnes. À ce stade, environ 80 % du substrat est digéré par les vers, et leur reproduction ralentit. Un andain de migration, formé de fumier frais et de biodéchets, est mis en place un mois avant la récolte pour attirer les vers en masse. Une fourchée retournée révèle une forte densité de vers en bordure de l'andain de migration. Vincent DUCASSE indique que le fumier est réduit des 2/3 par le lombricompostage.
Cependant, la présence de déchets plastiques, comme un sachet de thé intact ou des liens de bottes de radis, pose problème aux lombriculteurs qui les éliminent manuellement. Ils s'efforcent surtout de les éviter en amont en informant les fournisseurs de biodéchets et en les invitant à faire pression sur leurs propres fournisseurs. Ce travail de persuasion est de longue haleine. Dans les fumiers de centre équestre, Cyril BORRON rapporte même trouver des cravaches et des brosses, ce qui les contraint à facturer le tri aux fournisseurs.
Pour vendre du ver et du lombricompost toute l'année, il est nécessaire d'avoir des andains décalés sur plusieurs plateformes. La hauteur des andains est ajustée en fonction de la saison : hauts en hiver pour maintenir les vers au chaud, faibles en été et arrosés pour éviter la montée en température. L'objectif est de se rapprocher, en toute saison, des 20°C moyens théoriques, favorables aux lombrics.
Vincent DUCASSE récolte des vers le long de l'andain de migration, où la concentration est élevée, pour vérifier l'état et la densité de la population. L'andain peut être un mélange de fumier de bovin et de biodéchets, ces derniers augmentant la teneur en NPK du fumier et sa richesse microbiologique. Le lombricompost ne brûle pas les racines, mais pour définir les quantités à utiliser en agriculture, il est préférable de pratiquer une analyse de terre et une analyse du produit, car la qualité du lombricompost varie en fonction des intrants. Pour les prairies, un apport de 5 à 10 t/ha est généralement recommandé.
TERRESTRIS collecte des biodéchets en ville auprès de différents établissements - restaurants, cantines, boulangeries, brasseries, distributeurs de café - et des fournisseurs leur apportent également des produits de champignonnières, d'élagage et d'entretien de jardins. La diversité des matières entraîne une hétérogénéité dans l'andain, plus ou moins appréciée par les lombriciens qui se déplacent vers les « mets de choix ». Sur leur plateforme périurbaine, un andain de 30 m de long sur 1,5 m de large, riche en broyats d'élagage (idéalement du bois blanc), est alimenté par les fûts collectés en ville. Le contenu des fûts, vidé en bordure de l'andain, n'est pas étalé et doit être trié manuellement pour éliminer les déchets plastiques.
La Valorisation des Déchets Organiques : Multiples Approches
En France, des millions de tonnes de déchets organiques, facilement réutilisables pour fertiliser la terre, sont produits chaque année par les ménages, la grande distribution et la restauration. Le tri à la source des biodéchets est d'ailleurs devenu une obligation légale. Ces produits résiduaires organiques (PRO) recouvrent un ensemble considérable de produits organiques utilisables en agriculture pour leurs propriétés fertilisantes (azote, phosphore, potasse…) et/ou amendantes (organiques et basiques). Ils proviennent de sources diverses : agricoles (engrais de ferme), urbaines (produits du traitement des eaux usées et des ordures ménagères) ou agro-industrielles.
Au-delà du lombricompostage, d'autres méthodes de valorisation des déchets organiques sont cruciales pour une agriculture durable.
Le Compostage Traditionnel
Le compostage est un procédé de transformation de matières organiques hétérogènes en un produit homogène, hygiénisé, riche en humus et en éléments nutritifs, grâce à l'action combinée de différents microorganismes (bactéries et champignons). Le co-compostage mélange des matières organiques de natures différentes, comme du fumier et des broyats végétaux de déchèterie.
Pour un compostage réussi, un suivi est nécessaire. La température, mesurée à environ 40 cm de profondeur, doit être supérieure à 50°C. Si elle est trop élevée, le compost doit être aéré. L'aération est cruciale car les microorganismes ont besoin d'oxygène pour dégrader la matière organique. Le tas doit être retourné au minimum deux fois pendant le processus. Si le mélange est trop humide, un effluent sec peut être ajouté ou l'andain retourné plus fréquemment pour favoriser l'évaporation. Le compostage en bout de champ nécessite peu de matériel, hormis pour l'aération.
L'implantation de la zone de compostage doit respecter certaines règles : interdiction en zone inondable, et la durée de stockage et de compostage ne peut excéder 10 mois. Le compostage à la ferme est une technique facile et peu coûteuse (coût similaire à un chantier fumier traditionnel, environ 450€).
Le compost, après contrôle, broyage et mélange des matières riches en azote (tontes, biodéchets alimentaires) et en carbone (déchets verts), est placé en andains sur une aire de fermentation pendant environ quatre semaines. Il est utilisé par les agriculteurs pour fertiliser leurs champs avec des produits locaux renouvelables, remplaçant les amendements minéraux fossiles importés. L'apport de compost est également l'un des seuls moyens de ramener du carbone dans les sols sous forme de matière organique stable. Paprec, par exemple, s'engage depuis 1999 dans le compostage, contribuant à la préservation de la planète en valorisant agronomiquement les boues, biodéchets et déchets verts.
La Méthanisation Agricole
La méthanisation agricole est un système de production d'énergie (biogaz) et de fertilisant (digestat). C'est un processus biologique de dégradation de substrats organiques par des communautés microbiennes diverses en l'absence d'oxygène. Cette fermentation ne produit pas de CO2 et permet une double valorisation : production d'un engrais organique local renouvelable et production d'énergie verte sous forme de biogaz riche en méthane. Paprec contribue également à cette filière avec des unités de méthanisation comme CAPIK en Normandie, qui valorise les biodéchets des industries agroalimentaires et des commerçants. Le digestat produit a fait l'objet d'une Autorisation de Mise sur le Marché (AMM), validant son usage agricole de qualité et est vendu aux agriculteurs locaux.
Le Plan Énergie Méthanisation Autonomie Azote (EMAA) de 2013 a favorisé le développement de nombreuses unités de méthanisation, diversifiant les sources de revenus des agriculteurs et participant à la transition énergétique et à l'économie circulaire des territoires. Les recherches actuelles se concentrent sur l'optimisation des usages des digestats pour accompagner le développement de la méthanisation et les nouveaux modes de fonctionnement des exploitations agricoles.
Autres Techniques de Valorisation
Le compostage en anaérobie se concentre sur la fermentation des composés organiques par des bactéries similaires aux bacilles lactiques présents dans la fabrication fromagère. En l'absence d'oxygène, la fermentation ne produit pas de CO2.
Le Bokashi est une méthode japonaise de fermentation simple permettant d’obtenir une phase liquide (le jus de fermentation) riche en matières azotées et une phase solide (le compost "sec") riche en matière organique et en micro-organismes nécessaires à la fertilité du sol.
Les Engrais de Ferme et leur Utilisation Raisonnée
Les engrais de ferme comprennent le fumier et le lisier des animaux d'élevage, ainsi que le compost produit sur les fermes. Les exploitations agricoles aux activités diversifiées les utilisent directement dans leurs propres champs pour fertiliser les cultures. Avec la spécialisation de l'agriculture, il est judicieux que les exploitations sans bétail puissent utiliser les engrais de ferme d'autres exploitations. Les transferts d'engrais de ferme sont saisis dans l'application Internet HODUFLU.
Les engrais de ferme ne sont pas des déchets mais des matières premières de valeur. Pour déterminer la quantité d'engrais nécessaire, les agriculteurs peuvent s'appuyer sur des normes de fertilisation élaborées par la recherche agronomique (PRIF 2017 des stations de recherche Agroscope).
Les conditions d'épandage déterminent la valorisation des engrais de ferme. Un lisier de porcs, contenant 60 % d'azote sous forme minérale, rapidement minéralisable, doit être épandu au plus près de la période d'absorption par les plantes (printemps sur prairies, fin février sur blé, près du semis sur maïs). Le lisier, à forte teneur en azote ammoniacal, doit être enfoui au plus vite ou épandu par pendillards pour limiter la volatilisation. Pour les engrais de ferme comme le fumier ou le compost, dont l'azote est majoritairement sous forme organique, l'apport doit être fait suffisamment tôt pour que la minéralisation libère l'azote au moment où la plante l'absorbe (ex: épandage de fumier de bovins en mars avant semis de maïs). Un apport tardif, comme entre culture dérobée et maïs, est moins efficace.
Enjeux et Perspectives de la Valorisation Agronomique
L'agriculture, à l'interface de nombreux écosystèmes continentaux, a une responsabilité essentielle dans la gestion durable de leurs ressources. Elle doit répondre aux enjeux sociétaux majeurs : assurer la sécurité alimentaire, entretenir les ressources (sols, fertilité) et limiter les impacts environnementaux (émissions de gaz à effet de serre, volatilisation d'ammoniac, lixiviation de nitrate). L'apport au sol de matières organiques est une méthode agroécologique respectueuse de l'environnement qui contribue à ces objectifs. L'agriculture fournit par ailleurs des services à la société via la production agricole et le recyclage des déchets biodégradables issus des collectivités et des acteurs économiques.
Malgré la raréfaction et l'augmentation des prix des matières premières, la consommation totale des engrais minéraux (azote, phosphore, potassium) continue d'augmenter chaque année. L'agriculture française, comme partout en Europe de l'Ouest, est dépendante des importations d'azote et de phosphore, ce qui fragilise les agriculteurs. Cependant, la valorisation agronomique des matières organiques résiduaires peut contribuer à une plus grande autonomie en énergie et en éléments fertilisants pour les agriculteurs, favorisant la transition énergétique et l'économie circulaire des territoires.
Le retour au sol des déjections animales est une pratique agricole multiséculaire qui a été complétée, voire supplantée, par les engrais minéraux au XXe siècle. Dans un contexte où la réduction et le recyclage des volumes de déchets sont prioritaires, et où la prise de conscience des impacts environnementaux de la fabrication des engrais azotés de synthèse s'accentue, la valorisation des matières organiques redevient essentielle. La matière organique du sol est au cœur de sa fertilité. L'apport de matières fertilisantes organiques permet d'entretenir, voire d'augmenter la matière organique du sol. Les déchets deviennent ainsi des ressources et contribuent à la bioéconomie des territoires, participant également à augmenter les stocks de matière organique dans les sols, ce qui atténue les effets du changement climatique en compensant les surplus d'émission de gaz à effet de serre.
Cependant, les apports au sol de matières organiques exogènes peuvent représenter une source de contaminants : éléments traces métalliques, nanoparticules, résidus pharmaceutiques et hormonaux, composés persistants comme les perfluorés, et agents pathogènes humains (salmonelles, Escherichia coli, parasites). Face à ces risques environnementaux et sanitaires, des réglementations ont été mises en place dès 1998 pour les boues d'épuration, puis en 2002 et 2006 pour les amendements organiques. Aujourd'hui, les produits épandus en agriculture respectent les seuils définis, et la qualité des produits épandus s'est améliorée au regard de cette réglementation.
La gestion des éléments nutritifs doit être maîtrisée pour assurer un bilan positif de la valorisation des résidus organiques. Le raisonnement des apports et l'adaptation des pratiques culturales et des systèmes de culture doivent limiter la lixiviation de nitrates, les émissions de gaz à effet de serre (comme le protoxyde d'azote) et la volatilisation d'ammoniac. Dans les zones vulnérables définies par la directive "Nitrates", la limitation des flux d'azote et de phosphore épandus est accompagnée de démarches pour mieux raisonner la fertilisation et éviter les risques de sur-fertilisation. Les risques de volatilisation d'ammoniac, importants pour les matières riches en azote ammoniacal, nécessitent le recours à des pratiques d'épandage avec enfouissement pour limiter ces émissions.
Le développement de la bioéconomie transforme les matières organiques résiduaires de déchets en ressources. Leur valorisation agronomique nécessite une évaluation précise de leur potentiel de substitution des engrais minéraux et une réflexion sur les conditions de leur transfert potentiel entre territoires (des zones excédentaires vers les zones déficitaires). Il est par ailleurs essentiel de bien connaître les effets à long terme de leur retour au sol pour vérifier que les bénéfices de ces pratiques ne sont pas atténués, par exemple, par des apports de contaminants ou des émissions gazeuses plus importantes.
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