Processus de dégradation aérobie de la matière organique

Le compostage est un processus de dégradation biologique de la matière organique en présence d’oxygène. Ce processus de dégradation est celui par lequel sont dégradés naturellement les tapis de feuilles et de plantes mortes dans les forêts, les déjections des animaux sauvages, et ce depuis la nuit des temps. Le processus naturel résulte en la formation de l’humus du sol. Les hommes savent recréer les conditions de réalisation des mécanismes naturels de la dégradation aérobie par la pratique du compostage. Derrière cette activité apparemment simple se cachent des mécanismes physico-chimiques complexes, et un mode de valorisation de la matière organique qui a des implications variées pour l’agriculture et son environnement.

 1. Processus chimico-physique de la dégradation de la matière organique par compostage

Le compostage est une dégradation biologique de la matière organique, par des microorganismes, et en milieu aéré et humide. Il diffère donc de la méthanisation qui est également une dégradation biologique de la matière organique, mais qui se déroule en milieu sans oxygène.

Les organismes vivants qui peuplent la matière organique et réalisent le compostage utilisent du dioxygène pour vivre. Elles développent ce faisant du protoplasme cellulaire (matériel cellulaire : parois protéiques, organites etc.) à partir du carbone, de l’azote et d’autres nutriments qu’elles trouvent dans leur environnement. Le carbone est également utilisé comme source d’énergie pour la fabrication du matériel cellulaire. Ainsi, en moyenne, 2/3 du carbone utilisé par les microorganismes sert pour leur fournir de l’énergie, et 1/3 sert à la formation de protoplasme. Pour que la dégradation soit optimale, il faut que la matière organique contienne davantage de carbone que d’azote disponibles. Ainsi, le rapport entre quantité de carbone et quantité d’azote disponibles (rapport C/N) est crucial pour le bon déroulement du compostage. Il semblerait qu’un ratio idéal serait de 25 à 30 unités de carbone disponible pour 1 unité d’azote. >>> pour aller plus loin

La dégradation aérobie de la matière organique dégage de la chaleur, des gaz et de l’eau et forme un produit riche en matière organique, plus stable et plus hygiénique : le compost.

 2. Aspects techniques du compostage

Choix des types de matières compostées

La technique du compostage recquiert une attention particulière au choix du type de matières compostées. Celles-ci vont en effet influencer la valeur nutritive du compost. Par ailleurs, si des matières d’origine non agricole sont utilisées, il est possible qu’elles nécessitent un permis ou qu’elles suivent une réglementation particulière. A noter qu’il n’est pas possible techniquement de composter les matières liquides mais elles doivent être mélangées à de la matière sèche. Cependant, le matériau à composter doit avoir un taux de matière sèche inférieur à 50 %. L’humidité optimale de la matière à composter se situe autour de 60-70 %. Dans une ferme, les matières les plus communément compostées sont : les fumiers, les litières et les résidus de cultures. Il est possible de réguler le ratio C/N du compost en y mettant soit de la paille ou des copeaux de bois (pour ajouter du carbone), soit des déchets verts (pour ajouter de l’azote). Le produit doit monter en température et se maintenir au minimum à 55°C pendant 15 jours ou à 50°C pendant 6 semaines.

Emplacement du tas de compost

Le chantier de compostage, s’il est installé au champ, doit se situer sur terrain peu filtrant et accessible au matériel de retournement. Le terrain doit être portant pour que des machines puissent y être utilisées indépendemment du climat. Le composteur doit également faire attention à l’emplacement de son compost car il existe des facteurs de risque liés à l’environnement. La gestion de la qualité de l’eau des cours d’eau des alentours, et des émissions de gaz du tas de compost, peut s’avérer délicate. Il convient de faire en sorte de limiter au maximum le ruissellement, en étant attentif à la topographie du site, l’éloignement des sources d’eau etc. La gestion des odeurs est un autres aspect problématique. Des tas de compost mal gérés peuvent en effet devenir nauséabonds. La distance vis-à-vis du voisinage est à prendre en compte. Les tas de compost sont enfin susceptibles d’attirer des rongeurs, des oiseaux et des insectes. Il convient de faire attention à ce que le compost ne devienne pas une gêne pour le voisinage.

Systèmes de compostage

- compostage en andain ou en tas avec retournement :

La forme de l’andain ou du tas doit être préférablement triangulaire, de sorte que l’eau de pluie s’écoule bien de part et d’autre de l’andain. En règle générale, la hauteur de l’andain ne doit pas dépasser 2,5m et sa largeur 3,6m. En effet, des andains trop gros empêchent la bonne circulation de l’air et donc l’oxygénation du tas.

Le retournement de l’andain permet un mélange uniforme des matières premières dans l’andain. Les matières de surface sont déplacées vers le milieu, où elles subissent une montée en température, et une destruction associée des pathogènes et des graines. Les matières du milieu, très chaudes, sont déplacées vers la surface, d’où une échappée d’air chaud et humide après le retournement.

Pour retourner les andains, on peut utiliser un tracteur-pelle (peu performant, mais peu coûteux), un tracteur avec épandeur et tracteur-pelle, ou un tracteur avec retourneur d’andain (très efficace, mais coûteux).

- compostage en andain ou en tas statique avec aération active ou aération passive :

Dans ce système, des tuyaux d’aération troués sont mis bout à bout sous l’andain, et recouverts d’une couche de matériaux grossiers puis du tas de matière à composter. Dans le cas d’une aération active, des ventilateurs sont raccordés aux tuyaux et l’air est forcé dans l’andain ou aspiré dans le tuyau. Les andains aérés sont recouverts d’un matériau isolant (une couche de paille ou de compost mûr par exemple), de manière que la température s’élève suffisamment en surface. Dans le cas d’une aération passive, l’air circule naturellement dans les tuyaux.

- compostage en andain ou en tas statique, sans aération :

Dans ce cas, le matériau à composter est laissé tel quel. Souvent, l’élévation de température n’est pas suffisante et homogène dans le tas pour une dégradation optimale. Par ailleurs, l’eau libérée par la dégradation tombe dans le fond du tas et y crée des conditions anaérobies.

La durée du compostage varie selon les matières compostées (par exemple, 6-8 semaines pour du fumier bovin pailleux, 2-3 mois pour du compost de fumier de volailles et de porcs, 6 mois pour du compost de lisier bovin pailleux, et du compost de paille + lisier de porc).

 3. Utilisation et intérêts du compost

Facilité d’usage du compost

Le compostage de la matière organique, lorsqu’il est bien réalisé, permet la diminution du volume du matériau composté (de 30 à 50 % par rapport au matériau initial), la concentration des matières nutritives, et leur homogénéisation. Le volume plus faible engendre une réduction des coûts et du temps de chargement et de transport. Par ailleurs, du fait de la concentration du produit, la quantité de compost épandue à l’hectare est moindre que pour le fumier, d’où un gain de temps. L’homogénéité du matériau final a pour effet de faciliter la répartition des matières nutritives sur le champ.

Les doses conseillées pour l’épandage sont de 10 à 15 tonnes de compost par hectare, selon les besoins de la culture.

Propriétés nutritives et sanitaires du compost

Le compost s’épand facilement et sans danger sur les prairies, car le compostage limite les risques sanitaires et ne dégrade pas l’appétence de l’herbe. En outre le compostage tue les graines d’adventices. Le compostage stabilise la matière organique, par conséquent le compost relâche l’azote plus lentement que les fertilisants synthétiques (la minéralisation est faible les premières années, et dépend des conditions climatiques). En revanche la disponibilité de l’acide phosphorique et de la potasse est du même ordre que celle des engrais minéraux. Par ailleurs le compost contient des nutriments de valeur agronomique intéressante. En effet, il contient une grande variété de macro et de micronutriments, qui sont pour la plupart souvent absents des fertilisants synthétiques. Cependant, il perd 20 à 30% d’azote par rapport au produit initial. Il peut être utilisé en remplacement ou en complément de l’utilisation de fertilisants commerciaux.

Un compost bien terminé a la composition suivante :

Substance	Pourcentage (poids)
Matière organique	25 - 50
Carbone	8 - 50
Azote	0,4 - 3,5
Phosphore (P2O5)	0,3 - 3,5
Potassium	0,5 - 1,8
Calcium	1,5 - 7

Le compost contient également un grand nombre de microorganismes qui améliorent la qualité du sol par leur activité de décomposition de la matière organique.

Compost, propriétés du sol, atouts agronomiques et environnementaux

Le compost permet la formation d’agrégats dans le sol, qui améliorent la stabilité structurale du sol, favorisent l’aération, et la conservation de l’air, de l’humidité et des nutriments. Ceci est à l’origine de divers avantages agronomiques et environnementaux à long terme.

 La meilleure stabilité structurale rend la terre plus facile à travailler, et diminue donc potentiellement l’utilisation de fuel.
 La meilleure rétention de l’eau permet de diminuer le stress hydrique sur les plantes et peut donner de meilleurs rendements à quantité d’intrants égale ou même inférieure.
 L’amélioration de la portance des sols est une propriété intéressante, notamment pour la pratique du non labour (moins de dégradation structurale, plus de rendement, moins de fuel).
 L’amélioration de la structure du sol diminue les risques d’érosion, et donc les pertes d’éléments minéraux en surface.
 L’amélioration de la capacité de rétention des minéraux par leur adsorption plus importante au complexe argilo humique, diminue les pertes d’éléments minéraux par lessivage.

Grâce à ces propriétés, le compost peut être épandu à 10 m des tiers, 35 m des cours d’eau, et 10 m des fosses. Il permet dans certaines exploitations de gagner de la surface épandable. D’autre part le compost contribue à neutraliser le sol, c’est-à-dire qu’il ramène le pH du sol à des valeurs neutres, qui sont optimales pour la disponibilité des nutriments vis-à-vis des plantes.

Autre intérêts organisationnels, économiques et environnementaux

Le principal intérêt économique du compostage réside dans le temps de travail économisé lors du chargement et de l’épandage, et éventuellement lors du transport. Le compostage peut également permettre une meilleure répartition des chantiers d’épandage sur l’année. Par exemple, un chantier de mise en andain pour le compostage du dernier curage des stabulations se situe au moins deux mois avant la période d’épandage et se fait alors en période moins chargée en travail. Le coût du chantier de compostage est souvent globalement équivalent au chantier fumier, ou bien légèrement supérieur, pour une réduction du temps de travail significative.

Le compostage permet par ailleurs de limiter l’utilisation des herbicides sur les cultures, par rapport à l’épandage de fumier où les graines d’adventices risquent de ne pas être tuées, d’où un gain à la fois économique et environnemental. L’épandage de compost permet par ailleurs d’économiser l’utilisation d’engrais de synthèse.

Le compostage dégage du CO2 à cause du phénomène de dégradation aérobie. Du méthane peut également être émis si des conditions d’anoxie sont créées au sein de l’andain. Les condition aérobie et anaérobie sont à l’origine d’émissions de N2O par les phénomènes de nitrification et de dénitrification. Enfin, a priori, les chantiers de compostage nécessitent moins d’énergie que les chantiers fumier, à cause de la réduction du volume de la matière compostée, et donc la réduction du temps d’utilisation des machines.

 Conclusion

Ainsi, le compostage présente des intérêts potentiellement significatifs pour une exploitation agricole. Reste à déterminer comment il pourrait s’insérer dans la ferme de Grignon, et si ses atouts économiques et environnementaux peuvent y être vérifiés !

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Sources :

 Chambre d’Agriculture des Pays de Loire. Compostage et valorisation agronomique. Edition août 2003.
 Coppin Yves. Compostage et gaz à effet de serre. Ademe - DDS/DGBS. Septembre 2005.
 Composting in Whatcom County. http://whatcom.wsu.edu/ag/compost/
 Ministère de l’agriculture, de l’alimentation et des affaires rurales de l’Ontario. Introduction au compostage agricole. http://www.omafra.gov.on.ca/french/...