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Catégorie principale: COMPOST ET DIGESTAT (ET BIOMASSE)
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Compost

Le compost est un matériau de type humus provenant du compostage de déchets organiques grâce à l'action de bactéries aérobies, de champignons et d'autres organismes. Selon le procédé de compostage, la taille, l'intensité de fonctionnement et le matériau d'entrée, une large gamme de biens peut être produite. Qualifier le compost permet d'assurer sa bonne utilisation en agriculture. En effet, la volonté des agriculteurs d’utiliser du compost dépend de la qualité du compost, c’est-à-dire son état général aussi bien  qu’en  caractéristiques physiques que chimiques et biologiques. Ces paramètres peuvent être également des indicateurs de son impact final sur l'environnement. En particulier, les paramètres les plus importants du point de vue des normes de protection de l'environnement, de la santé publique et du sol sont ceux liés à des agents pathogènes, à des composés inorganiques et organiques potentiellement toxiques et à leur stabilité.
Le compost peut améliorer le sol, être un milieu de culture, supprimer des maladies des plantes et avoir d’autres applications.
Le compost est couramment utilisé comme amendement du sol pour augmenter sa teneur en matière organique et sa fertilité, tout en l’améliorant physiquement, chimiquement et biologiquement. La valeur nutritive du compost et son potentiel pour améliorer la qualité des sols le rend idéal en agriculture. Cependant, appliqué à des doses élevées, ce biofertilisant pourrait augmenter la concentration en éléments toxiques du sol. Le compost a l'avantage d'augmenter significativement la matière organique du sol (MOS) : cette dernière est un indicateur clé de la qualité du sol et actuellement en baisse dans de nombreuses régions du monde. Dans le compost, beaucoup de composés influent sur le processus biologique du sol et donc sur l’amélioration des caractéristiques physiques et chimiques. L’humus améliore la structure du sol et les racines des plantes pourraient y pénétrer plus facilement. Les avantages supplémentaires du compost peuvent être une meilleure croissance des racines, une plus grande stabilité des arbres et une baisse du  stress hydrique.
L'utilisation du compost est également intéressante en tant que substitut de la tourbe, notamment après l’extraction et l’utilisation de cette dernière par l'horticulture industrielle.
Cependant, certains composts peuvent difficilement être utilisés seuls comme milieu de culture. Il est nécessaire de faire au prélable un test de germination ou une analyse du compost pour déterminer son utilité parce que s’il contient une salinité excessive, les plantes cultivées pourront être endommagées, voire elles pourront mourrir.

Matériel de formation - Compost en Europe du sud
Digestat

Le digestat est un mélange humide obtenu à partir de processus de digestion anaérobie où des micro-organismes décomposent des matières organiques en absence de dioxygène.
C’est un engrais contenant tous les éléments nutritifs et oligo-éléments, notamment l'azote, le phosphore et le potassium. Puisque aucun élément nutritif ne serait perdu lors de la digestion anaérobie, l’agriculteur pourrait clore le cycle des éléments nutritifs et réutiliser les minéraux. De plus, la matière organique digérée permettrait d’obtenir un sol avec un humus suffisant, en particulier dans les zones arides et semi-arides à faible teneur en carbone. Le pourcentage d'azote facilement disponible est plus élevé dans le digestat que dans de la matière organique sous sa forme brute, ce qui augmente sa valeur fertilisante. [1]

[1] Digestate Factsheet - European Biogas Association

Biomasse alternative

Les algues sont un groupe diversifié d'organismes aquatiques qui ont la capacité de photosynthèse. Les lentilles d'eau (Lemnaceae) est une famille de plantes aquatiques riches en protéines. Ces deux espèces de plantes peuvent utiliser des nutriments dans des solutions de culture pour produire de la biomasse utilisable comme aliment engrais pour l’agriculture.

 

Matériel de formation - Biomasse alternative
Catégorie principale: CENDRES
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Cendre

Les cendres peuvent être des poudres résiduelles solides obtenues après un traitement thermique couplé à une oxydation chimique (on parle également de combustion oxydante ou de gazéification semi-oxydante). Elles peuvent être alors considérées comme volantes, de fond ou une combinaison de ces deux formes lorsqu’elles sont obtenues après incinération oxydante de matériaux d'origine biologique. Elles peuvent être post-traitées afin d'éliminer partiellement les métaux et les métalloïdes et d'augmenter la disponibilité nutritive des cendres.
Elles peuvent être également obtenues à partir d'installations d'incinération spécifiquement conçues dans le but de produire des matériaux à base de cendres servant ultérieurement comme engrais.
Elles peuvent être aussi des résidus résultant d'un procédé visant à l'élimination des déchets ou de la production d'un produit de base différente (par exemple de l'énergie). Des quantités importantes de cendres sont produites dans des centrales électriques thermiques fonctionnant avec des déchets, notamment ceux à faible valeur calorifique ou à taux d’humidité élevé. La co-incinération est un procédé d'élimination de déchets économiquement viable et largement utilisé pour de nombreux déchets riches en nutriments. [1]

[1] https://susproc.jrc.ec.europa.eu/activities/waste/documents/JRC_Interim_Report_STRUBIAS_recovery_rules.pdf

Catégorie principale: struvite ET AUTRES PRODUITS PHOSPHATES
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struvite

La struvite (phosphate d'ammonium et de magnésium) est  un minéral phosphate inorganique ayant pour formule NH4MgPO4 • 6 H2O. En le précipitant, on peut y obtenir de l’engrais phosphaté (P2O5), environ 22% en poids de struvite.
La struvite se cristallise sous différentes formes : cristal orthorhombique de couleur blanche à jaunâtre ou cristal brun-blanc pyramidal ou lamelles analogues au mica. On le retrouve souvent en forme de sel, lorsqu’on souhaite extraire des éléments phosphates et azotés à partir d’eaux usées. Sous sa forme cristalline blanche, c’est un engrais à libération lente et de grande valeur (5-28-0-10Mg), car la struvite est peu soluble dans des conditions neutres et alcalines, mais facilement soluble dans l'acide citrique.
La précipitation de struvite se produit dans des conditions alcalines lorsque la concentration de Mg2+, NH4+ et PO43- dépasse le produit de solubilité. [1] Une combinaison de paramètres physiques et chimiques contrôle le mécanisme complexe de la précipitations de struvite. L'un des principaux facteurs est le pH, car il modifie la concentration d'ions libres disponibles pour la réaction. Lorsque le pH augmente,  les concentrations de Mg2+ et de NH4+  diminuent :   Mg2+ forme des complexes avec des hydroxydes et NH4+  devient de l’ammoniac (NH3) qui se volatise. Au contraire, lorsque le pH augmente, la concentration de  PO43- augmente. Le pH est également impliqué dans le contrôle de la solubilité de la struvite dont le minimum est attient pour un pH entre 9 et 10,7. [2]
Avantages de la struvite: riche en phosphate d'ammonium et de magnésium (22%)
Inconvénients : faible solubilité dans l'eau, résidus pharmaceutiques et autres contaminations potentiels [3]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

[2] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

[3] Marissa A. de Boer, Uptake of pharmaceuticals by sorbent-amended struvite fertilisers recovered from human urine and their bioaccumulations in tomato fruit (Water Research, volume 133, 15 April 2018, Pages 18-26)

Phosphate de calcium précipité

Le sel de phosphate de calcium est un sel phosphate contenant du Ca2+, issu de la  précipitation de phosphate de calcium, par exemple Ca3(PO4)2, CaNH4PO4, etc.
La précipitation de phosphate de calcium est très complexe et implique différents paramètres. Cela dépend de la concentration des ions calcium et phosphate, la force ionique, la température, les types d'ions et le pH mais aussi du temps. Quand du Ca(OH)2 est ajouté à la fraction liquide, que le pH augmente au-dessus de 10 et que la température passe au dela des 70°C, des précipités de phosphore comme l'hydroxyapatite (Ca5(PO4)3OH) ou de brushite (CaHPO4, 2 H2O). En fonction de la posologie, trois différents phosphates de calcium peuvent être obtenus : le mono-phosphate de calcium (MCP) qui est très soluble dans l'eau, le di-calcium de phoshate soluble dans l'acide citrique (DCP) et le tri-phosphate de calcium peu soluble (TCP). Pour l'application d'engrais, on favorise la production des deux premiers (MCP et DCP). [1]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

Matériel de formation - Phosphate de calcium précipité
Acide phosphorique

L’acide phosphorique (également dénommé acide de phosphate en anglais) est un acide pouvant être récupéré à partir de déchets organiques.

Précipité de phosphore

D'autres produits phosphate avec multiples substrats ou avec compositions complexes, par exemple un absorbant

Catégorie principale: BIOCHAR ET BIO-PHOSPHATE
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Biochar

Le Biochar est issu du traitement thermique réducteur à basse température (450°C) d’un matériau carbonifère ayant une teneur élevée en carbone (comme les plantes à base de cellulose ou des mélanges à base de bio-sous-produits). Le biochar est ainsi fait pour des applications fonctionnelles du sol, comme améliorateur du sol ne possèdant pas de nutriments à des concenrtations élevées.
Le mot « biochar » est une combinaison de « bio- » comme dans « biomasse » et « char » comme dans « charbon ». Il est obtenu par carbonisation / pyrolyse de plante ou bio-produits secondaires, par l'intermédiaire d'un processus de chauffage en absence d'oxygène. Différents types de processus de pyrolyse sont utilisés pour faire du biochar, comme la pyrolyse lente, la pyrolyse rapide et la pyrolyse flash. Il existe actuellement sur le marché des procédés qui sont neutres en énergie et utilise du lisier de porc ou d’autre fumier en biochar recyclé stable bénéfique pour le sol et contenant du carbone stable. [1]
La teneur en carbone de s biochars varie entre 25% et 95% de la masse sèche, ce taux dépend de la température d’entrée et du réacteur. Par exemple, du bois de hêtre est pyrolysé en biochar contenant environ 85% de carbone et le fumier de volaille 25% environ. [2]
Il y a deux éléments majeurs ayant un impact  sur la qualité du biochar : la qualité des performances de conception technique de carbonisation pour traiter efficacement thermiquement le matériau  et les caractéristiques du matériau d'entrée. Ainsi, selon la qualité, il nécessite généralement entre 5 et 20 tonnes / ha pour observer une amélioration du sol.
L'efficacité technique et le coût pour l'utilisation de biochar végétal comme amendement du sol (surtout pour l'eau et la rétention des nutriments) dépendent de la qualité du biochar et des conditions d'application. Néanmoins ce biochar serait difficilement assimilable à un fertilinsat, au vu de sa faible teneur en éléments nutritifs: il faudrait des doses conséquentes, ce qui ne serait pas très économique. Le biochar végétal resterait très approprié pour améliorer les sols lorsque des doses élevées doivent être utilisées, en zone humide avec uencapacité de rétention en nutriments élevée. La combinaison de biochar avec du compost ou un autre engrais organique semblerait être très intéressant au niveau de la performance agronomique.
Avantages: recycler les sous- bioproduits, amélioration du sol comme amendement  et agent de conditionnement, réduction de la densité apparente du sol, amélioration de l'aération et augmentation de la capacité de rétention du sol en eau et en nutriments, tout en réduisant les pertes de nuriments lors du lessivage des sols. Le biochar permettrait potentiellement « de stocker du carbone », prenant plus de carbone de l'atmosphère qu'elle en rejète, et sous une forme stable, ce qui permettrait d’atténuer le changement climatique.
Challenges à long terme: incorporation du biochar dans le sol, obtention d’une très haute qualité de biochar formulé applicable au sol
Dans certains biochars issus de fumier, la concentration élevée en Cu / Zn sur-dose pourrait être problématique. Des coûts d'utilisation potentiellement élevés peuvent l’être aussi. Le ruissellement, l'érosion éolienne et la pluie peuvent poser problème pour un nbiochar léger sur des champs non couverts. En ce qui concerne la méthode d'application, il est important d'être prudent lors de la manipulation du biochar en temps sec car il est très poudreux et ne doit pas être étalé dans des conditions venteuses.

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/eip-agri_fg_nutrients_recycling_final_report_2017_en.pdf

[2] https://susproc.jrc.ec.europa.eu/activities/waste/documents/JRC_Interim_Report_STRUBIAS_recovery_rules.pdf

Matériel de formation - biochar
Bio-phosphate

Le Bio-phosphate serait un bio-engrais organique obtenu à haute température (850°C) issu d’un traitement thermique sous des concentions réductrices à partir de matériau apatite contenant du calcium et de phosphate, comme des os broyés d’animaux de qualité alimentaire.
Le Bio-phosphate est structuré avec des macropores et contient environ 92% de minéral et 8% de carbone avec un teneur de P2O5 entre 30% et 35%. Il est formulé pour avoir une libération contrôlée. Sa dose habituelle d'application est  entre 200 kg/ha et 1500 kg/ha.
Avantages: Le BioPhosphate serait un produit concentré en nutriments, avec une dose d’application faible, avec une structure macroporeuse qui pourrait renforcer la faune microbienne du sol. Il peut être un engrais organique permettant une libération contrôlée des éléments nutritifs et pourrait s’utiliser seul.
Parmi les challenges du BiopPhosphate, on retrouve le fait que c’est un nouveau produit peu connu sur le marché.

Matériel de formation - Bio-phosphate
Catégorie principale: EAUX ÉPURÉES ET CONCENTRÉS AZOTÉS MINÉRAL
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Eaux épurées

Lorsqu’on parle d’eau épurée, il s’agit d’une solution aqueuse d’ammoniac issue d’un procédé de séparation/d’évaporation à partir de déchets.

Matériel de formation - Eaux de lavage
Nitrate ou Sulfate d’Ammonium

Le Nitrate ou Le Sulfate d’Ammonium est une solution de Nitrate ou de Sulfate d’Ammonium  provenant de la séparation/évaporation.

Concentré minéral

Un concentré minéral est une solution minérale concentrée en nutriments obtenue via un procédé de filtration par membrane à partir de déchets ou via une autre technologie de séparation qui concentre l’azote dans le produit final.[1]

[1] https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/fg19_minipaper_1_state_of_the_art_en.pdf

Matériel de formation - Concentré minéral
Fumier

Le fumier est un mélange de feces animales et d'urine, de litière (Ex. : paille, copeaux ou sciure de bois, sphaigne) et de résidus alimentaires. C'est un fertilisant qui contient une large gamme de nutriments tels que l'azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K) ainsi que du carbone organique utilisables par les micro-organismes du sol. Le fumier brut peut être traité avec des technologies de séparation qui produisent une fraction solide dans laquelle une grande partie du P et de la matière sèche (MS) et des quantités importantes de N sont retenues. Il existe plusieurs technologies disponibles pour la séparation liquide et solide, y compris la séparation interne telle que les caillebottis, la sédimentation naturelle, le séchage, l'évaporation, la centrifugation, la séparation sous ( presse à vis ou à bande). Pour augmenter l'efficacité de la séparation, le fumier peut être prétraité en utilisant des additifs tels que la lignite, la bentonite, la zéolite, le chitosane ou des microorganismes. Selon les technologies de prétraitement et de séparation, le fumier traité et compacté peut contenir jusqu'à 90% de matières organiques, ce qui se traduit par une réduction des coûts de stockage et de transport ainsi que par une réduction des odeurs et des émissions de GES. En fonction de ses caractéristiques organiques, le fumier peut proposer un intérêt important comme engrais organique ou comme amendement du sol.

Matériel de formation - Fumier solide
Lisier

Le lisier contient généralement un pourcentage élevé d'eau et se compose d'urine, de résidus alimentaires et d'eaux de lavage. Lors de la séparation physique, la majeure partie de l'eau est retenue dans la fraction liquide, ainsi que les nutriments solubles, notamment l'azote minéral, l'orthophosphate, le K... Le lisier peut être utilisé comme engrais organique liquide en agriculture. Avec des traitements tels que l'évaporation et la filtration sur membrane, les nutriments contenus dans le lisier peuvent être concentrés et le volume réduit, ce qui diminue les frais de transport. De plus, l'acidification est utilisée pour réduire les émissions de GES du lisier pendant le stockage, le transport et l'application. Normalement, le lisier est injecté ou incorporé immédiatement dans le sol pour réduire les émissions. En raison de sa faible teneur en P et de sa teneur élevée en N & K en minéraux, le lisier est recommandé pour les régions à sols déjà pourvus en P ou avec des restrictions d’épandage de P.

https://link.springer.com/content/pdf/10.1051/agro/2009010.pdf

 

Matériel de formation - Lisier