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Publication . Doctoral thesis . 2015

Valorisation des digestats de méthanisation : Effet sur les cycles biogéochimiques du carbone et de l'azote

ASKRI, Amira;
French
Published: 09 Apr 2015
Publisher: HAL CCSD
Country: France
Abstract

La digestion anaérobie est un mode de traitement biologique de déchets organiques qui se développe fortement en France. En plus de produire de l’énergie, le digestat issu du procédé a des caractéristiques qui devraient lui conférer un potentiel agronomique intéressant. L’objectif de ce travail était d’étudier l’effet d’apport au sol de digestats de méthanisation sur les cycles biogéochimiques du C et du N, en particulier leur potentiel de stockage de C dans les sols et la disponibilité potentielle du N pour les plantes, ainsi que sur les émissions de N2O associées à leur apport. L’accent a été mis sur la variation de ces effets avec le type de déchets entrants en digestion et les post-traitements subis après la digestion. Ces travaux ont reposé sur des expérimentations en laboratoire, un essai de courte durée au champ et la modélisation. Cinq types de digestat ont été utilisés, trois d’origine agricole et deux issus du traitement de déchets urbains issus ou non de collecte sélective. Quatre digestats bruts sont issus de méthanisation par voie humide et subissent une séparation de phase produisant deux digestats : liquide et solide. Le dernier digestat est issu de méthanisation par voie sèche. Les deux digestats solides d’origine urbaine subissent ensuite un compostage. Par ailleurs le séchage et l’osmose inverse ont été testés sur 2 des filières agricoles. Les digestats d’origine agricole ont les pouvoirs fertilisant et amendant les plus importants. Le post-traitement par séparation de phase permet de distinguer un produit solide destiné à entretenir les stocks de C du sol qui peut être amélioré encore par le compostage et un produit liquide qui a un pouvoir fertilisant plus important. Les digestats bruts, solides et liquides sont tous caractérisés par une fraction résiduelle de C facilement biodégradable variant de 3 à 71% de leur carbone, associée au C de la fraction extractible à l’eau chaude des digestats. La stabilité du C des digestats augmente dans l’ordre liquide18%, solides et compostés ont un caractère amendant intéressant. Les digestats de méthanisation ont un fort pouvoir fertilisant azoté, essentiellement lié à la fraction de N ammoniacal présente initialement dans les digestats. Les C/N organiques relativement élevés génèrent des tendances à l’organisation du N associées à la dégradation de la MO résiduelle des digestats. Un jeu de paramètres homogènes a pu être déterminé pour simuler avec le modèle CANTIS les cinétiques de minéralisation de C et de N après apport des digestats. Ce jeu de paramètres homogènes permet au modèle CANTIS de valider les relations entre le maintien du stock C et la valeur fertilisante des digestats et leurs propriétés biochimiques. Les digestats bruts sont ceux pour lesquels les émissions de N2O après apport sont les plus fortes. Les post-traitements par séparation de phase et compostage diminuent ces émissions, les post-traitements par séchage ou osmose inverse les accentuent montrant la difficulté à associer intérêt agronomique maximal et absence d’impacts environnementaux. Au champ, une forte perte d’azote minéral est constatée après apport des digestats, sans doute liée à la volatilisation de l’azote ammoniacal. Les digestats non compostés présentent des coefficients équivalent engrais compris entre 0.37 et 0.52 sans qu’on ait pu mettre en évidence d’effet de l’origine des déchets traités et de la séparation de phase. En revanche le compostage diminue de plus de 80% l’équivalence à l’engrais azoté.

Subjects

compostage, cycle du carbone, cycle de l'azote, déchet, matière organique, digestion anarobie, méthanisation, sciences du sol, expérimentation au champ, modélisation, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences

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