La méthanisation est une voie de valorisation des matières organiques d’origine résiduaire ou agricole, source d’énergie renouvelable et de production de fertilisants. Le digestat est avec le biogaz l'un des deux co-produits de la méthanisation. Il contient en proportions variables de la matière organique, des matières minérales (dont des nutriments) et de l'eau. Dans la majorité des cas aujourd'hui, le digestat est utilisé en agriculture pour ses propriétés fertilisantes et amendantes, ce qui réduit la consommation de fertilisants minéraux par les agriculteurs.
Les fondements agronomiques du digestat
Nous savons de longue date que les modifications subies par les substrats organiques lors de la fermentation - et la méthanisation par conséquent - vont modifier leurs caractéristiques chimiques. La composition des digestats bruts (avant post-traitement) est influencée par la nature des intrants (substrats) et par le procédé lui-même. Le procédé est conservatif pour tous les éléments (excepté C, H, O composant le biogaz), mais il va s’opérer des modifications chimiques et biologiques au sein du réacteur.
La valeur agronomique d'un digestat, comme celle de toute matière fertilisante ou amendante, est évaluée selon deux familles de critères : des critères d'efficacité (caractéristiques physico-chimiques ou biologiques des sols, fertilisation) et des critères d'innocuité. Les critères d'efficacité imposent souvent un seuil minimal pour les propriétés amendantes ou fertilisantes.
Dynamique de l'azote et valeur fertilisante
On retrouve dans le digestat tout l’azote, le phosphore, le potassium et le soufre des intrants. Lors de la digestion, une partie de l’azote organique est transformé en azote ammoniacal (NH4+), plus facilement assimilable par les plantes. Les digestats ont ainsi une proportion de NH4+/Norganique augmentée par rapport aux intrants.
L’azote ammoniacal, rapidement absorbé par les racines, va alimenter les cultures à court terme, dans l’année suivant l’apport. Une partie de l’azote organique se minéralise au cours de l’année d’apport sous l’action des organismes du sol et va également contribuer à cet effet engrais court terme. L’azote organique “stable” se minéralise très lentement dans le sol. Associée à du carbone dans la matière organique, cette fraction va alimenter le stock d’azote du sol.
Valeur amendante et carbone organique
La méthanisation transforme une partie du carbone organique contenu dans les substrats en méthane (CH4) et dioxyde de carbone (CO2), composés principaux du biogaz. Plus les composés entrants contiennent du carbone stable, lignifié, moins il sera attaqué par les bactéries et plus la valeur amendante du digestat sera élevée. C’est le cas des digestats issus de fumiers de ruminants. La capacité des digestats à apporter du carbone organique stable au sol semble être bénéfique pour les propriétés physiques du sol. La stabilité structurale et la densité apparente semblent être améliorés par l’apport de digestat.
Cadre réglementaire et conformité (CDC Dig)
Sous respect des critères que le CDC Dig précise, l’exploitant ne sera plus obligé de passer par un plan d’épandage pour le retour au sol de son digestat. Les matières premières autorisées sont variées : effluents d’élevage, lait et produits dérivés, denrées alimentaires animales ou d’origine animale issues des industries agroalimentaires, matières issues du traitement des eaux résiduaires, matières végétales agricoles brutes, jus d’ensilage, biodéchets exclusivement végétaux issus de l’IAA, et déchets végétaux de jardins ou d’espaces verts.
Obligations de procédé et de qualité
Les paramètres de digestion autorisés sont variables selon que le procédé réalisé soit en conditions mésophiles ou thermophiles. Les projets agricoles se réalisant très souvent en conditions mésophiles, les exigences incluent une température de 34 à 50°C, un pH entre 7 et 8,5, et un temps de séjour moyen de 50 jours minimum. La mise en place d’un plan de procédures basé sur la méthode HACCP est indispensable. La production du digestat doit répondre à la logique de lot : un lot correspondant à la quantité de digestat produite dans des conditions similaires et sur une période définie par l’exploitant ne pouvant excéder 1 an.
La conformité de chaque lot doit être contrôlée au regard des seuils de l’arrêté portant sur :
- Les micro-organismes pathogènes.
- Les éléments traces métalliques.
- Les composés traces organiques (HAP).
- Les impuretés et inertes (plastique, verre, métal).
Le cahier des charges
Stratégies de fertilisation et calcul des doses
Le principe d’équilibre de la fertilisation, applicable à l’ensemble des fertilisants, s’applique aussi aux digestats. L’objectif est d’assurer la couverture des besoins de la culture par le sol et par les digestats.
Calcul de la dose azotée
Le coefficient d’équivalence engrais azoté (Keq N) est l’indicateur qui permet d’exprimer la fourniture d’azote efficace par les digestats par rapport à un engrais minéral du commerce. Il est lié à la culture et à la période d’apport, et est fortement impacté par les modalités d’épandage et les conditions météorologiques après apport. Au niveau réglementaire, il faut toujours se référer aux arrêtés référentiels régionaux disponibles sur les sites Internet des DREAL ou DRAAF locales.
Pour calculer la dose :
- Calculer la dose d’azote nécessaire (besoins - fournitures du sol).
- Calculer la quantité de digestat ayant le même effet azote que la dose calculée en utilisant le coefficient Keq N.
Gestion du phosphore et du potassium
En raisonnant les apports de digestat en fonction de l’azote, il ne faudra pas oublier de regarder les quantités apportées en autres éléments fertilisants au regard des capacités d’exportation des cultures. La teneur en P des digestats est très variable selon les intrants, allant de 4 à plus de 20 kg/TMS. Le phosphore contenu dans les digestats est complétement assimilable par les plantes.
Optimisation de l'épandage et réduction des pertes
En contact avec l’air, l’ammonium se transforme en un gaz, l’ammoniac (NH3) qui, une fois émis dans l’atmosphère, est un précurseur de particules fines nocives pour la santé. La volatilisation de l’azote est variable selon la concentration en azote ammoniacale du digestat, mais peut atteindre plus de 50% de l’azote épandu.
Afin de limiter ces pertes et de maximiser la valorisation des digestats, il est conseillé de favoriser l’épandage dans des conditions favorables : températures fraîches, peu de vent, pluies dans les 24h suivant l’épandage, et enfouissement rapide. Pour les digestats liquides ou bruts, les rampes à pendillards (avec ou sans patins) et les enfouisseurs sont à privilégier. L’épandage à la buse palette est fortement déconseillé.
Post-traitements et gestion des flux
La séparation de phase peut-être nécessaire pour des besoins d’export de phosphore notamment, mais peut aussi être utile pour gérer un produit amendant d’une part (la fraction solide) et un produit fertilisant (la fraction liquide) d’autre part. Le compostage du digestat se pratique sur la phase solide sortie du séparateur de l’unité de méthanisation. L’objectif est d’aider à la déshydratation et à la stabilisation de la matière organique, tout en permettant une hygiénisation par une montée en température significative (> 50°C).
Il est recommandé d’épandre les digestats sur toutes les parcelles utilisées pour produire les intrants du méthaniseur pour compenser le déplacement d’éléments nutritifs vers le méthaniseur et assurer la fertilité des sols. Les épandages faits de manière préférentielle sur certaines parcelles de l’exploitation, les plus proches du méthaniseur par exemple, peuvent engendrer un transfert de la fertilité vers ces parcelles au détriment des autres.
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