L'unité expérimentale s'est engagée dans la conception, l'expérimentation et l'évaluation de systèmes maraîchers agroécologiques, exploitant les fonctionnalités intrinsèques des écosystèmes. Dans cette optique, et face aux enjeux cruciaux liés à la santé des sols, la plateforme de compostage vise plusieurs objectifs fondamentaux. Il s'agit de diversifier les sources de matière organique (MO) afin de favoriser son renouvellement, ce qui est essentiel pour le développement et la diversité des communautés biologiques du sol. Ces communautés, en assurant des fonctions vitales comme la minéralisation et la régulation des bioagresseurs telluriques, contribuent à améliorer la santé des sols et à maintenir, voire développer, leur capacité à produire de la biomasse végétale. La valorisation de la biomasse issue des parcelles d'essais et du parc, en accord avec la certification ISO 14001 obtenue en 2020, est également une priorité. Ceci implique une maîtrise rigoureuse de la composition et de la qualité des matières premières, ainsi que du processus de fabrication du compost.
Diversification des Apports de Matière Organique : Une Étude Préliminaire
Une première étape cruciale dans cette démarche a consisté en une étude sur la diversification des apports de matières organiques en maraîchage sous abris. Ce projet, mené par des élèves ingénieurs entre 2017 et 2018, a mis en lumière certaines réalités du terrain. Le gisement de matière organique animale disponible s'est avéré peu important et dispersé, nécessitant un approvisionnement dans un rayon de 100 km autour d'Alénya. De plus, la qualité des matières premières s'est révélée diverse, allant de compostage sortie de bergerie à des matières "fraîches".
Veille Technique et Approches de Plateforme de Compostage
La deuxième étape de cette démarche a été axée sur la veille technique, explorant les possibilités offertes par des plateformes de plein air sans apport de bactéries exogènes. Ces approches privilégient l'utilisation de matières premières végétales, telles que le compost de déchets en couche épaisse, et de matières premières animales comme le fumier de bovin, équin, ou caprin. D'autres matières premières d'origine INRAE, incluant les écarts de tri issus des essais, les déchets de fin de culture et les déchets de taille, sont également intégrées. Le processus implique généralement 1 à 4 retournements, un arrosage régulier, et une couverture par une bâche respirante pour maintenir des conditions optimales.
Le Cadre Légal et les Défis de la Valorisation des Biodéchets
Dans le cadre de la loi de Transition énergétique, une évolution significative est attendue : d'ici fin 2023, tous les biodéchets devront être triés à la source puis valorisés. Pour de nombreux biodéchets, tels que les déchets verts et les fumiers animaux, ainsi que les boues de stations d'épuration, des techniques à grande échelle comme le compostage et la méthanisation sont déjà bien établies. Cependant, pour les biodéchets issus des zones urbaines, les solutions sont encore en phase de développement. Les collectivités et les syndicats de déchets se trouvent face à un choix crucial pour traiter les déchets alimentaires de leurs habitants. Cet article propose une explication pédagogique, des chiffres clés, et une analyse des "co-produits" obtenus, afin d'éclairer ces décisions.
Méthanisation vs. Compostage : Un Duel Technologique
Au premier abord, comparer la méthanisation au compostage peut sembler être un affrontement déséquilibré, à l'image d'un match David contre Goliath. Comment comparer un méthaniseur, une structure imposante mesurant 12 mètres de circonférence et 10 mètres de hauteur, avec une emprise au sol de 200m², à ce que le grand public imagine être un composteur : un simple bac en bois de 1m x 1,5m ? En réalité, les deux technologies impliquent des machines de tailles très différentes. Cependant, une tendance notable se dessine : alors que la méthanisation tend vers la construction d'équipements de plus en plus volumineux, le compostage évolue dans la direction opposée, avec une tendance à la réduction des systèmes.
La méthanisation est une industrie aux réglages délicats, ce qui justifie l'intérêt de mutualiser le personnel et les outils de contrôle sur des volumes importants, quitte à augmenter les distances de transport des biodéchets. À l'inverse, le compostage offre aujourd'hui des techniques performantes et "low tech" adaptées même à des villages de 2000 personnes.
Les Co-Produits de la Méthanisation et du Compostage
La méthanisation transforme la matière organique en méthane (biogaz) et en un résidu appelé digestat. Le gaz produit est épuré puis injecté dans le réseau de gaz. Alternativement, il peut être brûlé pour produire de l'énergie et de la chaleur. Une partie de cette énergie est autoconsommée par l'unité de traitement, tandis que le surplus est vendu à un tarif bonifié. Le digestat, généré en volumes très importants (environ 1 kg de digestat pour 1 kg de déchets entrants), peut être considéré comme un fertilisant et épandu sur les sols agricoles. Toutefois, sa qualité est intrinsèquement liée à la nature des déchets dégradés. Par conséquent, tous les digestats ne possèdent pas la même qualité agronomique, et tous les sols, ainsi que toutes les saisons, ne sont pas adaptés à leur épandage.
Le compostage, quant à lui, repose sur la dégradation de la matière par des bactéries et des champignons en présence d'oxygène et d'humidité. Ce processus génère, outre le compost lui-même, de la chaleur, de l'humidité, et du CO2, participant ainsi au cycle naturel de la matière organique. Les bactéries consomment d'importantes quantités d'oxygène. Si la matière est mal mélangée ou insuffisamment oxygénée, des zones anaérobies peuvent se former, produisant du méthane et des gaz souffrés, entraînant des odeurs fortes et un bilan environnemental catastrophique. C'est dans ce contexte que la miniaturisation des équipements de compostage prend tout son sens. Les connaissances actuelles suggèrent que l'optimum économique et écologique est atteint avec des solutions de compostage traitant entre 30 et 3000 tonnes de biodéchets par an.
Chiffres Clés : Biodéchets en France
Pour mieux appréhender l'ampleur du phénomène, examinons quelques chiffres clés concernant la valorisation des biodéchets en France. En 2016, le volume des biodéchets ménagers (alimentaires) méthanisés s'élevait à 900 000 tonnes, représentant 11% des volumes totaux. Parallèlement, 7,7 millions de tonnes de biodéchets ont été compostés, soit 35% des volumes. En 2018, la France comptait 809 sites de méthanisation, tous types de valorisation et d'unités confondus, et ce secteur continue de connaître une évolution rapide. Concernant le compostage, l'ADEME recensait 669 centres de compostage de Déchets Ménagers et Assimilés (DMA) en 2016, un chiffre qui n'inclut pas les nombreux points de compostage collectifs qui fleurissent dans le pays, ni les composteurs individuels des particuliers.
Il est clair que les méthaniseurs actuels traitent une quantité relativement faible de déchets urbains. Une adaptation profonde de ces deux technologies sera donc nécessaire pour les rendre pleinement compatibles avec la gestion des déchets urbains. Les solutions de séchage ou de digesteurs, qui consomment de l'énergie pour déshydrater les déchets, n'ont ni de sens écologique, ni souvent de justification économique.
Analyse Comparative : Critères Énergétique, Écologique, Économique, Social, Hygiénique et Bilan Carbone
Pour une évaluation complète, nous analyserons la méthanisation et le compostage selon six critères essentiels : énergétique, écologique, économique, social, hygiénique et bilan carbone. Cette analyse permettra, en fonction des priorités de développement de chaque territoire, de dégager la solution la plus adaptée à différentes échelles.
Potentiel Énergétique
La majorité des méthaniseurs en France privilégient la combustion directe du gaz pour produire de l'électricité. L'Allemagne et la Suisse, par exemple, ont mis en place des systèmes généralisés de tri à la source des biodéchets, favorisant la méthanisation pour améliorer leur indépendance énergétique. Cependant, la part des déchets ménagers méthanisés dans ces installations reste faible. Les unités allemandes valorisent principalement des déchets de cultures et du maïs spécifiquement cultivés à cette fin, car les déchets alimentaires ont un pouvoir méthanogène moyen (63 m³ CH4/tonne de matière brute) comparé aux matières végétales agricoles (312 m³ CH4/tonne de matière brute). Parmi les déchets urbains, seules les huiles présentent un fort pouvoir méthanogène, mais leur transformation directe en biocarburant est encore plus favorable sur le plan énergétique. La France a mis en place des garde-fous pour limiter la concurrence entre cultures alimentaires et énergétiques, n'autorisant que les intercultures. Néanmoins, vu le coût des équipements, cette protection écologique peut sembler fragile, et la gestion des déchets urbains reste une solution partielle.
Le compostage, quant à lui, n'est pas un pourvoyeur majeur d'énergie. Bien que le processus génère spontanément de la chaleur, sa récupération est difficile. En revanche, le compost est un excellent amendement pour les sols, réduisant les besoins en eau et apportant des nutriments aux plantes de manière progressive. Pour les gros émetteurs de biodéchets, les solutions de compostage micro-industrielles, comme celles développées par UpCycle, s'avèrent particulièrement efficaces. Une ville de 20 000 habitants qui composterait 100% de ses biodéchets pourrait produire suffisamment de compost pour couvrir 85% de ses besoins en légumes (selon un outil interne UpCycle).
Aspects Économiques et Coûts
Les "petits" méthaniseurs à la ferme valorisent les déchets et les intercultures locales, ainsi que les déchets environnants. Les "gros" méthaniseurs, dont le coût d'investissement peut dépasser 7 millions d'euros, traitent des dizaines de milliers de tonnes de lisiers et de déchets. Pour être rentables, ils doivent fonctionner à plus de 95% de leur capacité, ce qui implique de transporter des biodéchets sur de longues distances, comme c'est le cas en France, en Suisse et en Allemagne. Ces grandes installations sont complexes à entretenir et peuvent perdre jusqu'à 5% de leur production de biogaz par des fuites. De plus, l'épandage des énormes volumes de digestats pose des défis logistiques et écologiques considérables. Le coût d'investissement (hors subvention) d'une installation de méthanisation en milieu agricole est de 195 €/tonne de déchet. Ces coûts peuvent être alourdis par des dépenses supplémentaires au démarrage dues à des difficultés techniques, particulièrement pour la méthanisation des Ordures Ménagères Résiduelles (OMR) et des biodéchets. Par exemple, le centre de valorisation organique de Lille (CVO), l'une des premières unités de méthanisation françaises dédiées aux biodéchets, a nécessité l'injection de 3 millions d'euros supplémentaires au démarrage en raison d'une sous-estimation de l'hétérogénéité des biodéchets traités. Les tarifs de rachat de l'électricité pour les petites unités de méthanisation sont de 17 centimes/kWh, soit 2 centimes de plus que le prix de l'électricité pour le grand public. Les prix de marché constatés par UpCycle pour les collectivités, incluant la collecte et la méthanisation, se situent autour de 600 €/tonne.
Pour les déchets "simples" comme les épluchures ou le marc de café, le composteur individuel représente la solution la moins coûteuse, variant de 40 à 120 €/tonne en collectivité selon le niveau d'accompagnement. Cette approche ne permet toutefois de traiter qu'une minorité de biodéchets. Des outils de simulation ont été développés pour estimer le coût complet d'une démarche incluant sensibilisation, distribution de sacs à biodéchets, collecte et compostage de quartier. Avec des techniques comme le compostage électromécanique, les coûts totaux non aidés se situent entre 280 et 380 €/tonne, selon les cas. Le compostage en plateforme agréée SPAN 3 s'inscrit dans une gamme de prix similaire si les distances de transport des camions sont courtes, bien que la collecte soit nettement plus coûteuse et le coût de valorisation inférieur. Dès que les tournées de collecte s'allongent, les prix augmentent de plus de 20%.
Côté méthanisation, les petites plateformes à la ferme peuvent jouer un rôle économique déterminant pour les agriculteurs. Une enquête du cabinet Transitions a révélé que la méthanisation représentait 4052 emplois en France en 2018. Le compostage de quartier offre également un potentiel d'emploi fertile et peut constituer un véritable outil d'insertion sociale. La solution proposée par UpCycle génère, pour un groupe de 8000 habitants, l'équivalent d'un demi-poste à temps plein en insertion.
Impact Social et Création de Lien
En termes de création de lien social, les projets de compostage de quartier sortent largement vainqueurs de cette comparaison, car ils s'ancrent au plus près des habitants. De manière générale, l'utilisation du compost favorise la végétalisation des quartiers. Les odeurs, rats et autres moucherons sont généralement provoqués par de la matière fraîche. Dans les méthaniseurs, cette matière se retrouve en amont, car ils stockent en permanence de gros volumes de déchets pour assurer un approvisionnement régulier. Les odeurs peuvent également provenir des lixiviats. Pour le compostage, l'oxygénation est un facteur critique. Sur les grandes plateformes, il est difficile d'assurer un brassage et une aération constants de la matière, ce qui peut engendrer des odeurs de décomposition résiduelle. Un compost parfaitement équilibré est inodore, mais plus la quantité de matière est importante, plus il est difficile de l'équilibrer. C'est pourquoi le compostage en enceinte fermée se développe de plus en plus, permettant d'aspirer les odeurs et de les traiter avant leur évacuation.
Le compostage collectif se met en place au quartier du Séqué à Bayonne !
Hygiène et Sécurité Sanitaire
Le compostage bénéficie d'un atout majeur : l'auto-hygiénisation. Pour éliminer tous les pathogènes, les déchets doivent atteindre une température supérieure à 65°C pendant au moins 3 jours. Cette condition est impossible à atteindre dans les méthaniseurs, où les bactéries méthanogènes prospèrent autour de 40°C. En revanche, pour toutes les solutions de compostage professionnel, y compris nos machines, la température de 65°C est atteinte spontanément après 3 à 4 jours. Les éventuels pathogènes sont ainsi détruits et remplacés par des bactéries et des champignons inoffensifs pour l'homme, un mécanisme naturel d'une grande efficacité. Cette gestion contrôlée des températures permet d'accélérer le processus de compostage.
Bilan Carbone et Simplification des Processus
Le méthaniseur, pour être efficace, nécessite une grande taille et un remplissage constant. Il impose donc à un territoire de centraliser l'ensemble des déchets et de maintenir une production de déchets stable. De plus, un méthaniseur opère une sélection des déchets. Dès que l'on passe à une échelle plus importante, comme un groupe de 2000 habitants s'équipant de matériel professionnel, le processus devient plus simple : il suffit de broyer les déchets en amont. Les composteurs professionnels, tels que ceux d'UpCycle, sont très tolérants quant aux types de déchets acceptés, incluant les os, les fruits de mer, la viande, les agrumes, le bois, et même les emballages compostables.
Adaptabilité des Solutions aux Différents Contextes Territoriaux
- Collectivités rurales avec une forte présence de l'élevage : Dans les régions où l'élevage est important et où les sols permettent l'épandage du digestat, le développement de solutions de méthanisation en collaboration avec les agriculteurs locaux peut être bénéfique. Cela contribue à réduire la dépendance du territoire aux engrais et aux énergies fossiles.
- Gros émetteurs de matières grasses et amidonnées : Ces matières, à fort potentiel méthanogène, méritent d'être valorisées en biogaz. Des volumes connexes de déchets seront probablement captés autour de ces installations.
- Quartiers denses et projets de végétalisation : Ces zones sont particulièrement adaptées aux solutions de compostage, qui permettent de réduire le trafic des camions et d'encourager les habitants à adopter de nouvelles pratiques de tri. Les quartiers en projet de végétalisation apprécieront la disponibilité de volumes importants de compost.
- Communes isolées de plus de 5000 habitants : Un composteur peut permettre de gérer l'ensemble des biodéchets du territoire de manière simple et avec un coût d'investissement réduit.
- Cuisines centrales, sites hospitaliers, scolaires, restaurants administratifs : Ces structures peuvent bénéficier de solutions de compostage adaptées pour traiter des gisements simples et de petits volumes, tels que le marc de café d'une cafétéria ou les épluchures de légumes. L'ajout de poules ou de lapins peut également permettre d'augmenter la variété des déchets acceptés.
- Très gros émetteurs de déchets à faible potentiel méthanogène et sans risque d'hygiène : Ces cas de figure peuvent également trouver des solutions adaptées dans le compostage.
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