Le digestat, résidu organique issu de la méthanisation, représente une solution prometteuse pour la fertilisation des sols et la nutrition des plantes, s'inscrivant dans une démarche vertueuse pour l'environnement. Ce produit, bien que parfois sujet à des critiques, notamment sur l'appauvrissement voire la pollution des sols, est en réalité un atout majeur pour l'agriculture durable, comme le confirment de nombreux experts et études. D'ici 2050, il devrait représenter une part significative des besoins azotés des cultures, avec 1,4 million de tonnes d'azote apporté, soit près de 25 % des besoins totaux.
Qu'est-ce que le Digestat et Comment est-il Produit ?
Le digestat est le produit résiduel de la méthanisation ou de la biométhanisation, un processus de dégradation anaérobie de matières organiques par des micro-organismes en l'absence d'oxygène. Ce processus produit du biogaz, une énergie renouvelable, et du digestat. Le digestat est composé de la fraction solide et liquide restante après la production de biogaz. Il est riche en éléments nutritifs tels que l'azote, le phosphore et le potassium, et en matière organique stabilisée.
Le processus de production du digestat débute dans une unité de méthanisation, où des déchets de laiterie, de production céréalière, ainsi que du fumier et de la paille, sont mélangés. Ces intrants passent ensuite environ 20 jours dans un digesteur chauffé, souvent à 55 degrés, pour être transformés en gaz. Le digestat qui reste, résidu de cette digestion, peut être ensuite renvoyé dans une étape de séparation de phase.
La méthanisation expliquée par Jamy !
La Composition du Digestat : Une Richesse Variable
Dans l’ensemble, et malgré des variations importantes, les digestats sont riches en azote, avec une teneur allant de 2 à 7 kg d'azote total par tonne de produit brut. Environ la moitié de cet azote est présent sous forme ammoniacale (NH4+), ce qui a l’avantage d’être rapidement assimilable par les plantes, assurant ainsi au digestat un effet fertilisant sur le court terme. Pour ce type de produit organique, il est donc préconisé de réaliser des apports au plus proches des besoins de la culture.
En plus de l’azote et de la matière organique, les digestats bruts contiennent du phosphore, du potassium, du soufre et d’autres oligo-éléments. Toutes ces quantités de nutriments sont présentes en quantités variables selon la nature et la proportion des intrants de méthanisation utilisés. La composition du digestat est directement liée aux intrants méthanisés. Des travaux sont en cours, comme le Projet CONCEPT-DIG, pour réaliser une typologie des intrants afin de connaître à l’avance cette composition.
Digestat Brut, Liquide et Solide : Des Applications Spécifiques
Par ailleurs, deux autres types de produits peuvent être obtenus suite à une séparation de phase du digestat : une phase liquide et une phase solide. La phase liquide est encore plus concentrée en azote minéral que le digestat brut, ainsi qu’en potassium qui est très soluble. La phase solide est enrichie en azote organique ainsi qu’en phosphore qui est peu soluble. Ainsi, selon les intrants utilisés et les éventuels post-traitements effectués, la composition du digestat à épandre ne sera pas la même. En France, quelque 60 à 70 % des sites sont équipés d’un séparateur de phases, selon Grégory Vrignaud, consultant en méthanisation.
Le digestat solide est considéré comme un effluent de type I (si son C/N est supérieur à 8), ce qui donne davantage de souplesse pour son épandage. Il est plus concentré en phosphore que la partie liquide et son azote est majoritairement (75 %) sous forme organique à effet lent. Il est également très riche en matière organique stable et se pilote comme du fumier. Le digestat liquide, dont au moins 50 % de l’azote est sous forme ammoniacale, s’utilise comme du lisier de porc. On recherche la même rapidité d’action qu’avec de l’ammonitrate. L’efficacité azote du digestat liquide au printemps est de l’ordre de 60 % et celle du digestat solide d’environ 25 %. Pour le phosphore et la potasse, le digestat a la même efficacité que les engrais minéraux. Le pH des digestats issus de la méthanisation agricole se situe entre 7,8 et 8,2.
Les Avantages du Digestat : Un Atout pour la Fertilisation et l'Environnement
Le digestat présente de nombreux avantages par rapport aux fertilisants traditionnels et aux effluents non traités.
Un Effet Fertilisant Supérieur et une Meilleure Assimilation
Le digestat, bien qu'étant un fertilisant organique, dispose d'une fraction d'azote minérale supérieure à celle d'un lisier ou d'un fumier. Il a un meilleur effet fertilisant puisque l'azote est disponible plus vite, ce qui réduit également le risque de lessivage. Dans le sol, l'azote n'est assimilable que sous forme minérale. Sous la forme organique, il devra être dégradé et ne sera donc pas disponible tout de suite par la plante. Le digestat brut atteint le plus haut niveau de fertilisation, comparativement à une solution lisier et fumier ou à de l’azote minéral. C’est ce qui ressort de l’essai Métamétha de l’Inrae Centre-Val de Loire. Les rendements en blé obtenus avec le digestat étaient très proches de ceux obtenus avec un engrais minéral (solution azotée N39), prouvant sa capacité à se substituer aux engrais de synthèse et à favoriser l'autonomie des fermes.
Amélioration de la Matière Organique et de la Vie du Sol
Contrairement aux idées reçues, l'apport de carbone dans le sol est le même quelle que soit la transformation (ou la non transformation) de la culture. En d'autres termes, qu'on laisse la biomasse végétale au sol, qu'elle soit digérée par les vaches et qu'on la passe (ou pas) dans le méthaniseur ensuite, la proportion de carbone stable apportée au sol est la même. Le digestat n’appauvrit pas le sol en matière organique à condition que la fraction solide ne soit pas exportée. La méthanisation ne change pas la courbe d’évolution de la matière organique dans le sol. Si elle est positive, elle le reste, si elle négative, elle continue à se dégrader. C’est d’abord un problème de gestion de la matière organique sur l’exploitation. Pendant le processus de méthanisation, les deux tiers environ de la matière organique fraîche (ou labile), facilement dégradable, sont transformés en biogaz. Le digestat contient donc essentiellement de la matière organique stable (comme celle du compost) qui n’est pas dégradée.
Les cultures intermédiaires à vocation énergétiques (Cive), complémentaires de la méthanisation, permettent de produire davantage de biogaz et de digestat et sont un excellent moyen de restituer de la matière organique fraîche au sol. Notamment les Cive d’hiver (seigle, avoine, triticale, féverole, vesce). Fertilisées à l’implantation avec du digestat, elles produisent une masse végétale deux fois supérieure aux Cipan. Même en récoltant la partie aérienne, la restitution des chaumes et racines (qui représentent 2,5 fois ce qui est récolté) ramène davantage de carbone au sol que les Cipan (cultures intermédiaires piège à nitrates).
Réduction des Émissions de Gaz à Effet de Serre et des Odeurs
La méthanisation contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre. En élevage, les effluents sont stockés en fosses ou dans les champs, ce qui peut générer des odeurs et un retour au sol de certains pathogènes. Dans le cadre de la méthanisation, il n'y a plus d'odeurs puisqu'elles sont dégradées sous forme de gaz. La digestion anaérobie permet de réduire les émissions de méthane, un puissant gaz à effet de serre.
Amélioration Sanitaire
Sur le plan sanitaire, la méthanisation a plutôt un effet positif. Les concentrations de nombreux pathogènes diminuent et restent identiques à celles des effluents pour les plus résistants, comme l’a analysé l’association Aile dans une récente étude bibliographique. La charge en pathogènes diminue largement avec la chaleur du processus de méthanisation.
Les Précautions à Prendre pour une Valorisation Optimale
Malgré ses nombreux avantages, l'utilisation du digestat nécessite des précautions pour maximiser son efficacité et minimiser les risques environnementaux, notamment la volatilisation de l'azote.
Maîtrise de la Volatilisation de l'Azote
La forte teneur en azote ammoniacal des digestats est à l’origine d’un risque de volatilisation, au même titre que d’autres produits organiques comme les lisiers par exemple. La volatilisation correspond en effet au passage de l’ion ammonium (NH4+), lié aux constituants du sol ou dissous dans la solution du sol, sous la forme d’ammoniac gazeux (NH3) qui s’échappe dans l’atmosphère. La volatilisation ammoniacale dépend de nombreux facteurs pédoclimatiques. Elle est notamment favorisée par des températures élevées et la présence de vent. Un tiers à la moitié de l’azote peut se volatiliser dans les premières heures après l'épandage, c’est énorme.
Pour limiter la volatilisation, il est crucial d'adopter des pratiques adaptées :
- Couvrir les fosses de stockage : Les fuites d'azote sont essentiellement présentes lors du stockage du digestat, tout comme dans le cas des effluents bruts, et non lors de l'épandage. Il faudra donc obligatoirement couvrir toutes les fosses de stockage de digestat.
- Épandre au bon moment : Privilégier des conditions météorologiques favorables, telles que l'absence de vent, des températures basses et une hygrométrie élevée.
- Utiliser un matériel adapté : Certains équipements, tels que le pendillard, apportent le digestat directement à la surface du sol, limitant ainsi le contact avec l'air. L’enfouissement du digestat est la méthode la plus efficace, soit à l’épandage à l’aide d’un matériel adapté (épandeur avec enfouisseurs), ou immédiatement après l’épandage grâce à un outil de travail du sol. Des griffes injectent directement dans le sol d'un champ de maïs un produit fertilisant issu de la méthanisation, évitant le ruissellement, la vue et surtout les odeurs pour les riverains.
- Privilégier la séparation de phases : La séparation de phase peut diminuer cette volatilisation, car le digestat liquide, dont le pH élevé accentue le risque de volatilisation, est plus facilement enfoui. Le broyage des matières premières en amont de la méthanisation qui permet un meilleur contact avec le sol et une intégration plus rapide du digestat, la minéralisation de l’azote organique et enfin la modification des pratiques d’épandage, tout cela contribue à améliorer de 20 à 40 % la valorisation de l’azote organique que l’agriculteur produit.
Contrôle Rigoureux de la Qualité du Digestat
Le digestat doit respecter des normes strictes et est contrôlé régulièrement, souvent tous les mois. Des analyses sont réalisées pour l'azote, le phosphore, le potassium, afin de déterminer la quantité à épandre en fonction des besoins des plantes. Des analyses des pathogènes sont également effectuées, car un digestat contenant des pathogènes ou des bactéries n'est pas autorisé à l'épandage.
Applications Spécifiques du Digestat en Fonction des Cultures
La composition chimique des digestats variant beaucoup selon le type et les proportions des matières qui alimentent le digesteur, des analyses au plus près des épandages s’imposent pour connaître avec précision les valeurs fertilisantes.
Fertilisation du Maïs
Sur maïs, il est recommandé un apport de digestat solide (10 à 15 t/ha) sur les couverts végétaux en sortie d’hiver et un épandage de digestat liquide (20 à 35 m3 par ha selon l’objectif de rendement) avant le semis ou sur la culture en place (3-4 feuilles). Il est préconisé de privilégier une plus faible dose partout et un complément si besoin en urée. L'épandage de digestat liquide avec un enfouisseur sur dérobée avant sa destruction pour implanter un maïs permet de limiter au maximum le risque de volatilisation de l’azote. Le maïs étant une plante qui a besoin de phosphore et de potasse, l'apport de digestat de la méthanisation permet de réduire la dose de phosphore et de potasse sous forme minérale. Avec un C/N bas, le digestat liquide risque peu de provoquer une faim d’azote, contrairement au fumier voire au lisier de bovin.
Prairies et Cultures Fourragères
Les prairies bénéficient de restitutions importantes en P et K. Il est conseillé de réserver le digestat solide aux parcelles d’export : maïs ensilage, paille. Concrètement, il est préconisé d’épandre sur prairies du digestat liquide en sortie d’hiver et au printemps : 15 à 25 m3/ha avant les fauches, 10 à 15 m3/ha vingt jours au moins avant une pâture. Un apport de 25 m3 correspond à 80 unités d’azote efficace (120 au total). Le digestat solide n’est pas recommandé sur prairie sauf à l’implantation (10 à 15 t/ha).
Céréales à Paille
Sur céréales à paille, s’il en reste suffisamment, ce qui n’est pas toujours le cas dans une exploitation qui méthanise principalement ses effluents, le digestat liquide peut remplacer efficacement - en totalité (2 ou 3 apports) ou partiellement - les apports d’azote minéral.
Le Digestat Face au Fumier et au Lisier : Comparaison et Synergies
L'épandage de digestat, de fumier et de lisier sont trois pratiques agricoles qui visent à valoriser les déchets organiques en tant qu'amendements ou fertilisants pour les sols. Comprendre leurs spécificités permet de faire des choix éclairés.
Fumier : Tradition et Apport en Matière Organique Fraîche
Le fumier, issu des déjections animales, est un engrais organique traditionnel riche en matière organique et en éléments nutritifs. Il améliore la structure du sol, contribue à son aération et drainage, et stimule la vie microbienne. Cependant, il peut contenir des graines de mauvaises herbes et des agents pathogènes, présenter des risques de pollution des eaux et dégager des odeurs désagréables. Le fumier bovin est riche en azote et phosphore, le fumier de cheval en potassium, et le fumier de poulet très riche en azote.
Lisier : Azote Minéral et Gestion de l'Eau
Le lisier est un mélange plus fluide de déjections animales et d'eau, riche en azote facilement disponible. Sa teneur élevée en eau nécessite un stockage et une gestion soigneuse pour éviter la pollution des eaux de surface et souterraines.
Digestat : Stabilisation, Efficacité et Réduction des Risques
Le digestat est généralement plus stabilisé et riche en nutriments disponibles. Il a un meilleur effet fertilisant grâce à son azote rapidement assimilable, réduit le lessivage, diminue les risques de contamination par les agents pathogènes et est moins odorant que le fumier. De plus, la production de digestat est associée à la production de biogaz, une énergie renouvelable. Cependant, la production de digestat peut être plus coûteuse, et il ne contient pas de matière organique fraîche ni de micro-organismes vivants.
En résumé, la différence clé entre l'épandage de digestat, de fumier et de lisier réside dans leur origine et leur traitement préalable. Le digestat est généralement plus stabilisé et riche en nutriments disponibles, le fumier est solide et nécessite un compostage, et le lisier est liquide et doit être géré pour minimiser les risques environnementaux. Le choix entre le fumier et le digestat dépendra des besoins spécifiques de la culture, du contexte géographique, des contraintes environnementales et du budget disponible.