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TRANSFORMATION DU COMPOST DE LISIER DE PORCS ET PAILLE ISSU DE LA METHODE GUERNEVEZ ET DU PROCEDE

ISATER, EN COURS DE MATURATION

Maîtrise d'œuvre : Pôle recherche appliquée porc-aviculture Chambres d'agriculture de Bretagne Etude initiée par l'association IF2O : Interprofession des fertilisants organiques de l'Ouest Association regroupant les entreprises : Agronor, APV Compost, Coopagri Bretagne, Cooperl, Cam 56, Evialis, UCA, UKL, Terrial et Valetec Coordination étude : Bertrand Le Bris / Laurent Fortin

Rédaction

CRAB : - Bertrand Le Bris - Paul Landrain

IF2O : - Laurent Fortin - Noël Bertevas

Décembre 2008

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Sommaire Sommaire.......................................................................................................................................... 3 Résumé............................................................................................................................................. 4 Introduction ....................................................................................................................................... 5

1. Matériel et méthode............................................................................................................ 6 1. 1 Objectifs .......................................................................................................................... 6 1. 2 Site expérimental ............................................................................................................ 6 1. 3 Facteur étudié ................................................................................................................. 6 1. 4 Constitution du mélange ................................................................................................. 6 1. 5 Suivi des expérimentations ............................................................................................. 7 1. 6 Méthode d’échantillonnage ............................................................................................. 8

2. Résultats............................................................................................................................. 9

2. 1 Déroulement du cycle ..................................................................................................... 9 2. 2 Quantités de produits entrants........................................................................................ 9 2. 3 Evolution des températures .......................................................................................... 10 2. 4 Evolution des masses ................................................................................................... 11 2. 5 Composition des produits en entrée en maturation ...................................................... 12 2. 6 Composition des composts en sortie de maturation ..................................................... 12 2. 7 Bilans matières ............................................................................................................. 13

Conclusion ...................................................................................................................................... 15

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Résumé L’expérimentation mise en œuvre à la station de Guernévez vient compléter les essais déjà menés en 2007 (publication mai 2008) sur la définition des conditions de transformation des composts issus du mélange lisier/paille dans un objectif de normalisation en vue d’une exportation des produits. Il s’agit cette fois de mesurer l’impact de l’incorporation de déchets verts au mélange lisier/paille en fin d’imprégnation. Les tests ont porté sur deux taux différents d’incorporation des déchets verts : 33 et 50 % de la masse finale du mélange. La maturation s’est déroulée en andains de 2,50 mètres à 3 mètres de largeur, et 1,50 à 1,80 mètres de hauteur, sur une période de 76 jours. Les retournements ont été effectués par passage du mélange dans un épandeur à fumier. Le suivi des expérimentations a porté sur les mesures de températures, l’évolution des masses de produit, et la caractérisation physico-chimique et bactériologique des composts. Les essais précédents ont montré que les composts ne répondaient pas à la norme « amendement organique » sur trois critères : la teneur en matière sèche, le taux de matière organique et la concentration en zinc. L’ajout de déchets verts dans les conditions de l’essai permet d’obtenir des composts en conformité avec la norme :

Les teneurs en matière sèche évoluent favorablement en cours de maturation : gain de 15 à 20 points.

Les taux de matière organique sont supérieurs aux 20 % de la norme. Mais ces taux

varient peu en cours de maturation car les consommations de masse et de matière organique sont très proches. La proportion minimale de déchets verts devra donc être définie, à priori, de façon à obtenir ce taux, en fonction des caractéristiques du mélange lisier/paille, d’une part, et des déchets verts, d’autre part. De ce fait, la qualité des déchets verts utilisés n’est pas à négliger.

La concentration en zinc est diluée par l’apport de déchets verts, ce qui permet de rester

en dessous du seuil. Les conditions d’hygiénisation sont très favorables avec des niveaux de températures de 60 à 70 degrés, voire plus en certains points, et ceci durant les 76 jours de maturation. La composition physico-chimique des composts montre qu’une maturation de 8 à 10 semaines peut suffire. La durée optimale sera déterminée en fonction des caractéristiques finales recherchées pour le compost. Enfin, les essais n’ont pas mis en évidence de différence significative en fonction de la proportion de déchets verts incorporés.

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Introduction Ce rapport fait suite au rapport d’étape daté de mai 2008. Il rend compte de l’expérimentation, menée à la station de Guernévez, concernant l’évolution du compost de lisier de porcs et paille en cours de maturation, en mélange avec des déchets verts rajoutés en début de maturation. L’ajout de déchets verts vise à favoriser les pertes d’eau et les montées en température de façon à obtenir un compost conforme à la norme « amendement organique ».

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1. Matériel et méthode

1. 1 Objectifs Il s’agit de définir les techniques de transformation qu’il est nécessaire d’apporter au compost issu du mélange lisier/paille, en cours de maturation, de façon à ce qu’il réponde aux critères exigés pour sa mise en marché. Les critères à atteindre sont ceux de la norme amendement organique « NFU 44 051 » et plus particulièrement, la siccité, la composition en matière organique, cuivre, zinc, et la qualité sanitaire des composts.

1. 2 Site expérimental L’expérimentation a été menée sur deux fumières bétonnées et couvertes de la station expérimentale de Guernévez, de 10 mètres de longueur sur 3 mètres de largeur. La maturation des produits s’effectue en andains de 1,20 mètres de hauteur environ. Le compost lisier/paille utilisé est issu de la plate-forme de compostage sous serre après la phase d’imprégnation dans des proportions de 12 m3 de lisier par tonne de paille. Les déchets verts proviennent de la déchèterie de Pleyben.

1. 3 Facteur étudié Les mélanges de chacune des deux fumières se différenciaient par le pourcentage de déchets verts incorporés au compost. Ces pourcentages sont de 33 % et 50 % de la masse de compost lisier/paille. Les fumières sont référencées de la manière suivante : ⌦ Silo 3 : 33 % de déchets verts et 67 % de compost lisier/paille ⌦ Silo 4 : 50 % de déchets verts et 50 % de compost lisier/paille

1. 4 Constitution du mélange Les déchets verts ont été mélangés au compost par le passage dans un épandeur à fumier (Photo 1) ; La quantité voulue de déchets verts est déposée au fond de l’épandeur, puis le compost lisier/paille est rajouté par dessus. L’ensemble est mélangé à la vidange de l’épandeur.

Photographie 1 : Epandeur à fumier utilisé à Guernévez

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1. 5 Suivi des expérimentations ⌦ Température

Les températures sont enregistrées en continu à l’aide de sondes fixes (photo 2).

Photographie 2 : Enregistreurs de température en continu

Les mesures sont effectuées à deux hauteurs, 30 et 60 centimètres de profondeur, et en quatre points différents répartis sur la longueur de l’andain. ⌦ Masse de compost

Les déchets verts et le mélange lisier/paille sont pesés séparément en début de maturation. Puis le compost est pesé à chaque retournement et en fin de maturation. ⌦ Composition physique et bactériologique

La composition du mélange mis en maturation est calculée à partir de la composition et du pourcentage d’incorporation des déchets verts, d’une part, et du mélange lisier/paille, d’autre part. Les échantillons sont prélevés en début de maturation, puis à J55 et J76 et analysés selon la norme amendement organique « NFU 44 051 » (tableau 1).

Critères analysés

Début de maturation Matière sèche, matière minérale, matière organique, azote total, azote organique, azote ammoniacal, phosphore, potassium, carbone organique, C/N

Fin de maturation

Matière sèche, matière minérale, matière organique, azote total, azote organique, azote ammoniacal, phosphore, potassium, carbone organique, C/N, cuivre, zinc Eschérichia coli, entérocoques, salmonelles, œufs d’helminthes, listéria monocytogenes

Tableau 1 : Critères analytiques

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1. 6 Méthode d’échantillonnage Les échantillons de compost sont prélevés selon la méthode dite « des divisions » décrite dans la figure 1.

Figure 1 : Méthode des divisions pour constituer un échantillon représentatif

5 kg

150 kg compost

75 kg compost

37 kg compost

18 kg compost

9 kg comp

2,5 kg

18 kg compost

9 kg comp

5 kg

2,5 kg

37 kg compost

75 kg compost

Expédié pour analyse

Prélèvements primaires

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2. Résultats

2. 1 Déroulement du cycle Le calendrier des opérations de retournement est décrit dans le tableau 2.

Opération Date Durée (jours)

Mise en place de l’andain 06/05/2008 J0

1er retournement 20/05/2008 J14

2ème retournement 06/06/2008 J31

3ème retournement 30/06/2008 J55

Fin de maturation 21/07/2008 J76

Tableau 2 : Calendrier des opérations La mise en maturation a été effectuée le 06 mai 2008. Trois retournements ont été réalisés à J14, J31 et J55 en passant le mélange dans un épandeur à fumier. Un premier bilan a été réalisé à J55, avec pesée, échantillonnage et analyse des composts, et le bilan final à J76.

2. 2 Quantités de produits entrants

Déchets verts Mélange lisier/paille Total Quantité (kilos) 5340 5340 10680 Silo 3 Pourcentage 50 50 100 Quantité (kilos) 3640 7300 10940 Silo 4 Pourcentage 33 67 100

Tableau 3 : Masse des produits entrants par silo Le pourcentage de déchets verts incorporés au mélange paille/lisier est de 50 % pour le silo 3, et de 33 % pour le silo 4.

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2. 3 Evolution des températures

Figure 2 : Courbes d’évolution des températures Globalement, on observe sur la figure 2 une montée rapide des températures au-delà de 60 degrés dans les deux silos, durant toute la période de maturation. Les températures moyennes obtenues durant les 76 jours de maturation, en tenant compte des chutes liées aux retournements, s’élèvent à 62,3 et 61,8 °C pour le silo 3, et 58,3 et 58,1 pour le silo 4. L’observation du graphique, confirmée par ces derniers chiffres, montre que le silo 3, dans lequel les déchets verts ont été incorporés à 50 %, atteint un niveau de température supérieur au silo 4 pour lequel le mélange ne comprenait que 33 % de déchets verts. La différence approche les quatre degrés. Les températures enregistrées à 60 centimètres, soit au cœur de l’andain, sont très proches de celles relevées à 30 centimètres du sommet de l’andain, respectivement 61,8 °C et 62,3 pour le silo 3, et 58,1 et 58,3 pour le silo 4. Ceci traduit une relative homogénéité des températures dans le volume des andains. On peut noter que les pics de températures augmentent après chacun des retournements effectués à J14, 31 et 55. Ce n’est plus le cas après le dernier retournement effectué à J76 puisqu’on observe une diminution lente et régulière.

Période Silo 3 à 30 cm Silo 3 à 60 cm Silo 4 à 30 cm Silo 4 à 60 cm 06/05/08 au 21/07/08 62,3 61,8 58,3 58,1 06/05/08 au 19/09/08 48,4 48,7 46,9 47,3

Tableau 4 : Températures moyennes suivant les périodes de mesures

Evolution T° Silos 3 et 4Silo 3 : 50%DV 50% LPSilo 4 : 30%DV 70% LP

reto

urne

men

t

reto

urne

men

t

reto

urne

men

t

reto

urne

men

t

0

10

20

30

40

50

60

70

80

06/05

/2008

12/05

/2008

17/05

/2008

22/05

/2008

27/05

/2008

01/06

/2008

07/06

/2008

12/06

/2008

17/06

/2008

22/06

/2008

27/06

/2008

03/07

/2008

08/07

/2008

13/07

/2008

18/07

/2008

23/07

/2008

29/07

/2008

03/08

/2008

08/08

/2008

13/08

/2008

18/08

/2008

Temps

T° e

n °C

Silo 4 Moyenne 30 cmSilo 4 Moyenne 60 cmSilo 3 Moyenne 30 cmSilo 3 Moyenne 60 cmOpération

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Les niveaux moyens de température obtenus sur la période du 06/05/08 au 19/09/08, soit après 136 jours de maturation, sont de 48,4 et 48,7 pour le silo 3, et 46,9 et 47,3 pour le silo 4, respectivement à 30 et 60 cm de profondeur. Ce sont des niveaux élevés qui confirment l’efficacité d’un ajout de déchets verts pour favoriser l’hygiénisation et le séchage des composts lisier/paille.

2. 4 Evolution des masses Les résultats des pesées figurent dans le tableau 5.

Silo 3 Silo 4 Stade Masse (kg) Pourcentage Masse (kg) Pourcentage Départ: J0 10680 100 10940 100 1er retournement: J14 8920 84 8840 81 2ème retournement : J31 7600 71 7400 68 3ème retournement : J55 6300 59 6100 56 Fin de maturation : J76 5600 52 5420 50

Tableau 5 : Evolution des masses en Kilos et pourcentages La perte de masse est similaire dans les deux silos. En fin de maturation, elle atteint 48 % pour le silo 3, et 50 % pour le silo 4.

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

J0 J14 J31 J55 J76

Stade de maturation

Mas

se (k

g)

Silo 3Silo 4

Figure 3 : Courbes d’évolution des masses

La figure 3 montre que l’évolution des masses est la même dans les deux silos, quel que soit le stade de maturation.

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2. 5 Composition des produits en entrée en maturation

Mélange en entrée Unité Critère Déchets verts Lisier/paille Silo 3 Silo 4

Matière sèche 53,30 22,00 37,65 32,43 Matière minérale 18,63 5,18 11,91 9,66 Matière organique 34,67 16,82 25,75 22,77

Pourcentage

Carbone organique 17,55 8,23 12,89 11,34 C/N 27,10 10,70 18,90 16,17

Azote total (A) 6,74 7,68 7,21 7,37 Azote organique 6,00 5,52 5,76 5,68 Azote ammoniacal (1) 0,74 2,16 1,45 1,69 P2O5 (B) 3,30 10,67 6,99 8,21 K2O (C) 6,80 6,93 6,87 6,89

Gramme /kg matière brute

Somme (A)+(B)+(C) 16,84 25,28 21,07 22,47 Cuivre 22,60 154,09 61,04 82,08 Milligrammes

/kg matière sèche Zinc 121,20 738,18 301,46 400,25 Tableau 6 : Composition physico-chimique des produits en début de maturation

Les quantités de déchets verts rajoutés, 50 % de la masse pour le silo 3 et 33 % pour le silo 4, permettent déjà aux mélanges des produits bruts de dépasser les 30 % de matière sèche et 20 %de matière organique de la norme « amendement organique » : 37,65 % et 32,43 de matière sèche, et 25,75 % et 22,77 de matière organique, respectivement pour les silos 3 et 4. Ils permettent également de diluer la concentration en zinc : 301 et 400 mg par kg de matière sèche pour les silos 3 et 4, contre 738 pour le mélange brut lisier/paille.

2. 6 Composition des composts en sortie de maturation

Silo 3 Silo 4 Unité Critère 30/06/08 21/07/08 30/06/08 21/07/08

Norme NFU 44051

Matière sèche 46,90 52,30 39,80 56,0 >30% MB Matière minérale 24,22 29,93 17,57 30,84 Matière organique 22,68 22,37 22,23 25,16 >20% MB

Pourcentage

Carbone organique 11,33 10,57 10,89 11,93 C/N 11,40 10,30 14,90 12,90 >8

Azote total (A) 9,94 10,29 7,30 9,27 <3% Azote organique 8,82 9,24 6,15 8,24 Azote ammoniacal 1,12 1,05 1,15 1,03 P2O5 (B) 10,08 11,49 11,23 14,13 <3% K2O (C) 10,81 10,55 10,66 12,79

Gramme /kg matière brute

Somme (A)+(B)+(C) 30,83 32,33 29,19 36,19 <7% MB Cuivre 74 99 <300 Milligrammes

/kg matière sèche Zinc 358 480 <600 Eschérichia Coli 1400 50 <10 102/g MB Entérocoques >15000 >15000 >150000 104/g MB Salmonelles Abs Abs Abs Abs dans 1g Œufs d’helminthes Abs 5 0 Abs dans 1,5g

Listéria Abs

Non mesuré

Abs Abs

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Tableau 7 : Composition physico-chimique et bactériologique des composts en fin de maturation La composition physico-chimique des composts en fin de maturation est conforme aux spécifications de la norme « amendement organique », quel que soit le pourcentage de déchets verts incorporés. Les gains en matière sèche sont importants avec des teneurs supérieures à 50 % dans les deux silos, respectivement 52,30 pour le silo 3 et 56,0 pour le silo 4. A noter que la valeur de 56 % pour le silo 4 est à interpréter avec précautions du fait de l’importance de l’écart constaté par rapport à l’analyse précédente du 30/06/08 qui donnait 39,80 % de matière sèche. Aussi, une seconde analyse a été effectuée à Guernévez ; elle donne une teneur de 51,04 % pour le silo 4, et 51,95 pour le silo 3. Ces écarts sont probablement liés aux difficultés d’échantillonnage des déchets verts. Néanmoins, nous pouvons considérer que la teneur en matière sèche des composts a évolué favorablement en cours de maturation pour atteindre une valeur minimale de 50 %, et ceci dans les deux silos. Les concentrations en matière organique sont de 22,23 et 25,16 % pour les silos 3 et 4. Les résultats des analyses bactériologiques sont conformes aux spécifications de la norme « amendement organique » pour le silo 3. Les résultats du silo 4 ne paraissent pas cohérents, notamment au 21/07/08 : on constate une faible concentration en Eschérichia Coli et une forte concentration en Entérocoques, or la concentration de ces bactéries dans le lisier est peu différente, d’une part, et leur sensibilité à la température est équivalente, d’autre part. Enfin, compte tenu des niveaux de températures constatés durant toute la phase de maturation (supérieurs à 60°C après chaque retournement) et du nombre de retournements effectués (trois au total), la concentration élevée en entérocoques au 21/07/08 s’explique probablement par une recontamination en cours d’échantillonnage ou une difficulté d’analyse au laboratoire.

2. 7 Bilans matières Les bilans matières sont présentés au 30/06/08 et au 21/07/2008. Les entrées et sorties sont exprimées en kilos et les bilans en pourcentage de variation des masses sorties par rapport aux masses entrées (tableaux 8 et 9). ⌦ Silo 3 : 50 % de déchets verts

Bilan au 30/06/08 Bilan au 21/07/08 Entrée Sortie Bilan Sortie Bilan

Masse 10680 6300 - 41 % 5600 - 48 % Matière sèche 4021 2955 - 27 % 2929 - 27 % Matière organique 2750 1429 - 48 % 1273 - 54 % Matière minérale 1272 1525 + 20 % 1676 + 32 % Azote ammoniacal 15,5 7,1 - 54 % 5,9 - 62 % Azote organique 61,5 55,6 - 10 % 51,7 - 16 % Azote total 77,0 62,6 - 19 % 57,6 - 25 % P2O5 74,7 63,5 - 15 % 64,3 - 14 % K2O 73,4 68,1 - 7 % 59,1 - 19 % Carbone 1377 714 - 48 % 592 - 57 % Cuivre 0,25 0,22 - 11 % Zinc 1,21 1,06 - 13 %

Tableau 8 : Bilans matières du silo 3

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⌦ Silo 4 : 33 % de déchets verts

Bilan au 30/06/08 Bilan au 21/07/08 Entrée

Sortie Bilan Sortie Bilan Masse 10940 6100 - 44 % 5420 - 50 % Matière sèche 3548 2428 - 32 % 3035 - 14 % Matière organique 2491 1356 - 46 % 1364 - 45 % Matière minérale 1057 1072 + 1 % 1672 + 58 % Azote ammoniacal 18,5 7,0 - 62 % 5,58 - 70 % Azote organique 62,1 37,5 - 40 % 44,7 - 28 % Azote total 80,6 44,5 - 45 % 50,2 - 38 % P2O5 89,8 68,5 - 24 % 76,6 - 15 % K2O 75,4 65,0 - 14 % 69,3 - 8 % Carbone 1241 664 - 46 % 647 - 48 % Cuivre 0,29 0,24 - 18 % Zinc 1,42 1,17 - 18 %

Tableau 9 : Bilans matières du silo 4 Les bilans phosphore sont corrects compte tenu de l’incorporation de déchets verts (14 et 15 %), sauf pour le prélèvement du silo 4 au 30/06/08 (bilan déficitaire de 24 %). Les pertes de masse sont équivalentes dans les deux silos : 48 % pour le silo 3, et 50 % pour le silo 4 au 21/07/08, soit après 76 jours de maturation. Les pertes de matière organique et de carbone sont très proches les unes des autres, et du même niveau que les pertes de masse, quel que soit le pourcentage de déchets verts incorporés. La comparaison des bilans au 30/06/08 et 21/07/08, soit après 55 et 76 jours de maturation montre que l’allongement de la durée de maturation de 21 jours a permis de gagner 7 % de perte de masse pour le silo 3 et 6 % pour le silo 4. Les quantités d’azote ammoniacal continuent également à diminuer : de 54 à 62 % pour le silo 3 et de 62 à 70 % pour le silo 4.

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Conclusion L’expérimentation a permis de mesurer l’influence de l’incorporation de déchets verts à un compost de lisier/paille en fin de phase d’imprégnation, et de comparer deux taux différents d’incorporation. L’apport de déchets verts aux taux de 33 et 50 % de la masse totale du mélange final permet, dès la réalisation du mélange, d’obtenir un produit conforme à la norme « amendement organique » du point de vue du pourcentage de matière organique (20 % minimum), et de la teneur en matière sèche (30 % minimum). Ceci est indispensable, notamment pour la matière organique, car comme nous l’avons observé lors de la première série d’essais de transformation du compost lisier/paille et confirmé lors de cette deuxième série, les pertes de matière organique sont très proches des pertes de masse, et la maturation ne permet donc pas de concentrer la matière organique dans le compost. De ce fait, la qualité des déchets verts utilisés n’est pas à négliger. La phase de maturation est favorable à l’obtention de niveaux de températures qui permettent d’hygiéniser les mélanges. Les températures observées sont supérieures à 60 degrés, voire 70 en certains points. Une durée de maturation de 8 à 10 semaines suffit pour obtenir un compost qui soit conforme aux critères fixés pour l’exportation : respect de la norme « amendement organique », produit suffisamment sec, aspect visuel… Au-delà, le compost continuera à évoluer, mais de manière plus lente : perte de masse, diminution de la concentration en azote ammoniacal. Il est important de souligner que l’incorporation des déchets verts permet, contrairement aux essais menés sur du mélange lisier/paille brut, d’augmenter de façon non négligeable la teneur en matière sèche des composts obtenus, gain de 15 à 20 points en 76 jours de maturation, ce qui permet de dépasser largement le minimum de 30 % fixé par la norme « amendement organique ». La comparaison des pourcentages de déchets verts incorporés (33 et 50 % de la masse totale du mélange final) ne permet pas de mettre en évidence une différence significative dans la qualité des composts obtenus. Cependant, visuellement, le compost issu du mélange avec 50 % de déchets verts paraît moins compact. Mais concrètement pour les éleveurs, l’objectif sera d’en incorporer que le minimum nécessaire à l’obtention d’un compost normalisé, de façon à limiter les volumes de matière à manipuler. Enfin, et c’est l’inconvénient majeur de la technique, le compost nécessitera un criblage avant son exportation, sauf à utiliser des déchets verts relativement fins, et cela représente un coût supplémentaire. Il faudra également assurer l’approvisionnement en déchets verts, même si les besoins pourront être limités par la réutilisation des refus de criblage.