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Essai Dige’O, à Obernai

Comment optimiser l’azote du digestat de méthanisation ?

Publié le 17/06/2022

Le lycée agricole d’Obernai et la Chambre régionale d’agriculture Grand Est (Crage) ont organisé, le 31 mai, une journée technique Partage Tour, pour découvrir le méthaniseur et l’essai Dige’O, qui étudie l’impact des digestats de méthanisation sur l’air, l’eau, le sol et les plantes, sur des parcelles de taille réelle, depuis quatre ans. En montant le projet Dige’O, en 2018, le lycée a cherché à déterminer les qualités fertilisantes des digestats et à comparer leurs effets sur l’environnement pour optimiser les pratiques d’épandage. Les premiers résultats ne mettent pas en évidence de différences significatives entre les pertes d’azote par volatilisation et lixiviation suite à des apports de fumier, d’ammonitrate ou de digestat.

Le groupe venu assister à la journée technique Partage Tour, le 31 mai, était composé d’une vingtaine de techniciens, de dix étudiants en BTS et d’un agriculteur. Comment optimiser les pratiques d’épandage des digestats, grâce à une meilleure connaissance de leurs qualités fertilisantes, en comparaison à du fumier et de l’engrais minéral, est la question principale à laquelle les ingénieures du lycée agricole du Bas-Rhin, Margaret Johnson et Véronique Stangret, et Jean-Louis Galais, conseiller grandes cultures à la Chambre d’Agriculture Alsace (CAA), ont essayé de répondre, avec l’aide de Margaux Nedelec, technicienne d’expérimentation au lycée d’Obernai. Après la visite du méthaniseur, avec le chef de l’exploitation du lycée, Freddy Merkling, la trentaine de curieux est allée voir les parcelles de l’essai de plein champ Dige’O. Un focus sur le pilotage et la valorisation de l’azote (N), les digestats et l’azote, et les digestats et le sol, a été fait. Les produits résiduaires organiques (PRO) à l’essai Les essais ont lieu sur quinze parcelles de 25 ares chacune : trois blocs de cinq, pour répondre aux cinq modalités testées. Sont épandus, chacun seul sur sa parcelle, trois types de digestat, du fumier de taurillons de l’exploitation du lycée et de l’engrais minéral (ammonitrate). Le premier digestat brut provient du méthaniseur d’Obernai (alimenté par 23 % de végétaux, 40 % d’effluents d’élevage et 37 % de déchets issus de l’industrie agroalimentaire). Le même digestat mélangé à un produit fixateur d’azote (à base d’argile et de micro-organismes) est également testé. Un autre type de digestat, issu d’un autre méthaniseur du territoire (alimenté par 38 % de végétaux, 43 % d’effluents d’élevage et 19 % de déchets issus de l’industrie agroalimentaire), correspond à la troisième modalité digestat. L’effet du produit fixateur de l’azote ne semble pas être concluant pour le moment. Les règles d’apport de ces PRO Les règles d’épandage des PRO maximisent l’efficience de l’azote fourni par le sol (200 kg d’N/ha) et par le fertilisant (80 % de l’azote des PRO est disponible dans l’année), ce qui fait que les doses épandues sont très faibles, sur l’essai. Ces règles d’apport des PRO ont été retenues suite à des réflexions avec des partenaires techniques et financiers, au début de l’essai. Sur le type de sol lœssique très fertile du site d’Obernai, ces faibles apports suffisent pour atteindre les objectifs de rendement (21 t MS/ha pour le maïs ensilage et 80 q/ha pour le blé tendre d’hiver). Deux ans avant le début des premiers essais, les terres n’avaient pas été amendées en vue de partir de faibles résidus d’azote dans celles-ci. Pilotage des apports azotés Le pilotage des apports azotés, pour Dige’O est le suivant : épandage sur végétation au pendillard, un seul apport au printemps, fourniture du sol et coefficient équivalent azote maximisés, et pas de complément minéral sur les modalités organiques. Pour calculer les besoins en azote, Jean-Louis Galais a présenté différentes méthodes, travaillées par la CAA, dont la plus à la pointe : l’utilisation d’images satellites. « On estime grâce à elles, la biomasse et la teneur en chlorophylle des plantes, et donc, l’azote absorbé », dit-il. Des expériences à reproduire Les pertes azotées vers l’eau, quelle que soit la modalité, sont faibles (voir graphique, ci-contre). Ces résultats sont fortement liés aux règles d’épandages, sur l’essai. L’azote de l’ammonitrate est moins lixivié que celui des digestats mais la différence se joue à quelques grammes d’azote par hectare. Margaret Johnson prévient : « Si ces résultats préliminaires sont prometteurs, s’ils pèsent en faveur des digestats, en suivant les règles d’épandage, aujourd’hui, sur l’essai, ils proviennent d’une récolte de données sur du court terme » ; trois ans, de 2019 à 2021. Pour être conclusifs, les résultats d’une telle étude doivent être tirés d’analyses de données sur plus de cinq ans, précise-t-elle. Les cultures intermédiaires pièges à nitrates (Cipan) ont un effet positif sur la rétention d’azote, à la surface du sol. Sur cet essai, les Cipan suivent le blé. Après la culture de Cipan, les reliquats azotés sont moins importants qu’après une culture de printemps, a-t-il été observé. Cela peut signifier moins de fuites d’azote vers l’eau souterraine. Alerte canicule Sans surprise, c’est le fumier, sur les cinq modalités, qui amène le plus de matière humique et permet aux mottes d’être les plus stables. Ceci est dû, d’une part, à sa composition forte en matières sèches (plus de 30 %, comparé à 10 %, en moyenne, dans les digestats bruts) et, d’autre part, à la quantité de carbone importante apportée par ce PRO. L’écosystème du sol nourri en fumier est plus complexe et plus riche. Les vers de terre sont présents sur toutes les modalités mais sont plus nombreux sur les parcelles recevant du fumier, puis sur celles recevant du digestat, et, enfin, sur celles recevant de l’engrais minéral. Mauvaise surprise, par contre, sur le bilan carbone dans les sols, pour les digestats. Avec la rotation pratiquée sur l’essai, le bilan humique des parcelles recevant du digestat est négatif, de l’ordre de - 1 t/ha/an d’humus. Seule la modalité fumier présente un bilan humique positif de 4 t/ha/an, dans les conditions météorologiques moyennes des trente dernières années. En prenant en compte le réchauffement climatique récent, même la modalité fumier ne présente pas de bilan positif car le sol consomme davantage de carbone, lors des hivers doux. « C’est comme si on n’avait rien fait », alerte Véronique Stangret, en charge de Dige’O, avec Margaret Johnson, qui prendra sa suite.

Syndicat des eaux et de l’assainissement d’Alsace Moselle (SDEA)

Des filières pour protéger la ressource en eau

Publié le 16/06/2022

Depuis plusieurs années, le SDEA œuvre au développement de filières agricoles à Bas niveau d’impact (BNI) afin de contribuer à préserver la qualité de la ressource en eau, tout en garantissant la viabilité des exploitations agricoles. Jeudi 2 juin, dix filières ont été présentées et leurs acteurs récompensés au Moulin de Moines à Krautwiller.

Sans eau, pas de vie. Sans eau, pas d’agriculture. Et l’eau entre aussi dans l’alimentation. À ce titre, sa potabilité doit être préservée. C’est pourquoi le SDEA, dont les missions principales sont l’adduction et l’assainissement de l’eau, se préoccupe aussi d’agriculture. En effet, « dans certains secteurs, la potabilité de l’eau ne va plus de soi », pointe Patrick Barbier, maire de Muttersholtz et vice-président du SDEA. « Non seulement parce qu’elle est davantage contrôlée, mais aussi parce que les pratiques agricoles ont évolué avec la nécessité de nourrir une population croissante ». L’emploi de « nouvelles technologies » (les produits phytosanitaires pour ne pas les nommer), rend le lien entre eau et agriculture, « plus délicat ». Face à ce constat, le SDEA se veut « efficace » en concentrant ses efforts sur les secteurs qui posent déjà problème, soit les zones de captage prioritaires, définies comme telles par l’État, sur la base des concentrations en azote et résidus de produits phytosanitaires qui y sont mesurées. « Notre première stratégie a été d’inciter à une utilisation raisonnée des intrants, à l’implantation de Cipan. Et ça a marché », se félicite Patrick Barbier. Les teneurs en nitrate, notamment, se sont stabilisées. Mais pour les résidus de produits phytosanitaires, la situation reste « fragile », notamment parce que certaines molécules restent longtemps dans les sols avant de rejoindre la nappe phréatique. Afin d’aller plus loin, le SDEA a donc engagé une nouvelle stratégie, à partir de 2002, celle de la « bonne culture au bon endroit ». La démarche est aussi économique, car il ne peut être question de cultiver sans valoriser. Ce qui implique de créer des filières de valorisation de ces cultures dites à Bas niveau d’impact (BNI) car elles requièrent peu d’intrants et peu d’eau. En effet, avec le changement climatique, la question de la disponibilité de la ressource en eau pose de plus en plus question, même lorsque la nappe est généreuse et accessible. Reste que « son niveau baisse, en lien notamment avec la disparition des glaciers, dont la fonte alimente le Rhin ». De nombreux projets dans les filières d’élevage Pour que les filières créées soient pertinentes et durables, le SDEA est allé à la rencontre des acteurs du territoire, a intégré les contraintes des agriculteurs en termes de gestion du foncier, de revenu, s’est attaché à améliorer les connaissances en hydrogéologie, sur les potentiels agronomiques… Grâce aux financements de l’Agence de l’eau Rhin Meuse (AERM) et de la Région Grand Est, dix filières ont été créées, qu’elles soient à destination de l’alimentation humaine, animale, de la production d’énergie ou de la préservation de la biodiversité. Elles ont vu le jour dans le cadre d’un Appel à manifestation d’intérêt (AMI) lancé en 2018 par la Région Grand Est, baptisé « soutien aux filières favorables à la ressource en eau », et renouvelé chaque année depuis. « Il existait déjà des outils pour encourager des pratiques raisonnées, les Maec, mais elles consistent essentiellement à compenser des contraintes. Dans le cadre de cet AMI, nous avons voulu passer à un outil qui permette d’inciter les agriculteurs à aller vers des cultures qui ont un marché, un débouché qui permet de les rémunérer », a souligné Pascale Gaillot, conseillère régionale. Cet AMI a été déployé dans les trois agences de l’eau qui interviennent en Grand Est, en partenariat avec les chambres d’agriculture et Bio en Grand Est. 137 projets ont été déposés, 94 ont été lancés, avec un montant de soutien accordé de près de 10 M€. « De nombreux projets concernent le maintien des prairies, ce qui tend à démontrer l’intérêt des filières d’élevage pour faire en sorte que le château d’eau de l’Europe le reste », a souligné Pascale Gaillot.

Station d’épuration d’Herbsheim

Transmuter les boues en énergie verte et en miel

Publié le 04/06/2022

La nouvelle station d’épuration d’Herbsheim, en cours de construction, est un condensé de réponses aux enjeux du cycle de l’eau et de l’économie circulaire. Les boues seront méthanisées pour produire du biogaz dans un digesteur qui sera aussi alimenté avec de la silphie, plante très peu exigeante en intrants, dont la culture doit participer à restaurer la qualité de la ressource en eau dans les aires de captage d’eau prioritaires.

La nouvelle station d’épuration d’Herbsheim, commune voisine de Benfeld, est encore en chantier qu’elle fait déjà office de vitrine de ce que pourraient être les stations d’épuration du futur. En effet, non seulement elle collecte et nettoie les eaux usées de quelque 19 000 équivalents habitants répartis dans 11 communes du périmètre de Benfeld et environs. Ce qui est déjà très bien. Mais ce n’est pas tout. Elle produit aussi du biogaz et contribue à préserver la qualité de la ressource en eau et la biodiversité en absorbant de la silphie, une culture très peu exigeante en intrants. Une performance que le SDEA (syndicat des eaux) doit à un montage de projet unique en France, qui a mobilisé de nombreuses compétences en interne, durant les dix années de gestation du projet, souligne Denis Schultz, président de la commission locale qui porte le dossier. Optimisation des équipements Point de départ du projet et métier de base du SDEA : le traitement des eaux usées. La nouvelle station est construite sur le même site que l’ancienne. La première version était dimensionnée pour traiter les rejets de 14 000 à 15 000 équivalents habitants. La nouvelle sera capable d’absorber la production de 27 000 équivalents habitants. Le débit maximal admis passe de 325 m3/h à 510 m3/h, et le volume journalier de 7 800 à 12 000 m3/j. Un redimensionnement à l’aune de l’évolution de la démographie dans le secteur. Le traitement des eaux usées suit un schéma assez classique : dégraissage, dessablage, décantation primaire, traitement biologique par des bactéries, clarification. Le SDEA a investi dans des équipements qui permettent d’optimiser le processus pour augmenter sa capacité tout en préservant l’environnement, notamment en maîtrisant mieux la consommation d’énergie : « variateurs de fréquence, automates de surveillance qui permettent de mieux les régler les procédures, pompe à chaleur qui récupère celle issue des eaux traitées pour chauffer le digesteur… », liste Éric Bernhard, du SDEA. À l’issue du processus, la qualité de l’eau purifiée est contrôlée avant qu’elle ne soit retournée à l’Ill. Les boues sont quant à elles épaissies et stockées, avant d’aller alimenter d’autres bactéries. De l’énergie pour 3 000 habitants grâce à la méthanisation Une des principales particularités de cette station réside dans l’utilisation des boues pour alimenter un méthaniseur qui produit de l’énergie renouvelable, au moyen d’une ration bien particulière. En effet, elle sera d’abord composée des boues des stations d’Herbsheim et de Rhinau. Il y aura aussi des graisses issues des STEP de Centre Alsace. Et de la silphie, une culture à bas niveau d’impact (BNI) et au pouvoir méthanogène élevé, qui permet de significativement améliorer le rendement du méthaniseur et donc de raccourcir le temps de retour sur investissement. « Sur les 16 500 t de matières brutes qui vont entrer chaque année dans le méthaniseur, la silphie représente 1 500 t, soit 9 %, mais elle représente 45 % du gaz produit », indique Matthieu Bornert, chef de projet au SDEA. Sans la silphie, le projet n’aurait donc probablement pas vu le jour, car le temps de retour sur investissement était beaucoup trop long. Sachant que l’objectif du SDEA est aussi de maintenir le prix de l’eau et de la redevance assainissement, stable depuis 2009. Le biogaz est purifié en biométhane qui est injecté dans le réseau géré par R-GDS, et racheté par Gaz de Barr dans le cadre de relations contractualisées. La station produit l’énergie équivalente à la consommation de 3 000 habitants par an, soit une recette de 500 000 € de livraison de gaz par an pour le SDEA. Cela peut sembler peu, au regard des 13 millions d’euros (M€) investis par les 11 communes du périmètre de Benfeld et environs pour la construction de la nouvelle installation, mais aussi beaucoup dans un contexte où le prix de l’énergie, devenue arme de guerre, risque de devenir très cher à payer. Le processus de méthanisation produit aussi un digestat, qui sera déshydraté, contrôlé et stocké, avant d’être épandu dans les champs, où il constituera une alternative aux engrais de synthèse, aux tarifs tout aussi explosifs que ceux de l’énergie. Une culture pleine de potentiel Partant du constat que la seule méthanisation des boues et des graisses n’aurait pas été rentable, les agents du SDEA ont cherché avec quels autres gisements ils pourraient alimenter le digesteur, sans entrer en compétition pour la ressource avec les méthaniseurs existants. « En 2015, nous avons expérimenté différentes cultures comme le sorgho, le miscanthus, des mélanges de plantes sauvages… Nous poursuivions différents objectifs : trouver une culture avec un potentiel méthanogène important, et qui soit peu exigeante en intrants pour préserver la ressource en eau », décrit Thierry Willmann, du SDEA. La silphie faisait partie des candidates. Elle a été testée à Sand, dans une parcelle de 30 ares au potentiel limité. Située en lisière de forêt, la parcelle a d’abord été ravagée par des sangliers - qui ont été éloignés à l’aide d’un épandage de cheveux dont l’odeur repousse les animaux sauvages - puis par un orage. « J’avais fait le deuil de voir la silphie se développer cette année-là, mais elle a repris sa croissance de manière impressionnante », se souvient Thierry Willmann. C’est donc cette culture, oubliée depuis que l’Inra l’avait introduite en France après guerre pour la valoriser en fourrage, qui a finalement été retenue. Pour alimenter le méthaniseur, quelque 65 ha de silphie ont donc été implantés il y a deux ans dans les secteurs de Hilsenheim et Zellwiller par quatorze agriculteurs. La première année, elle est conduite en coculture dans du maïs pour limiter le développement des adventices et pour que les agriculteurs n’aient pas à subir une année blanche en termes de revenu. « Plus récemment, son implantation avec du soja a été testée avec succès », précise Thierry Willmann. La silphie se développe ensuite assez rapidement, mais les trois à quatre premières années, elle requiert tout de même encore du désherbage. Puis, quasiment plus aucune intervention à part la récolte et la fumure pendant une bonne dizaine d’années (lire encadré). Ce sont donc 65 ha situés en zone de captages prioritaires qui ne recevront plus aucun traitement phytosanitaire. Des contrats bien ficelés pour sécuriser tout le monde Pour encourager les agriculteurs à les suivre dans ce projet, le SDEA a élaboré un contrat qui lie les deux parties sur quinze ans. L’objectif est à la fois d’assurer l’approvisionnement du méthaniseur, et d’éviter que les agriculteurs aient à faire face à une perte de revenu. Pour rentrer dans le cadre autorisé par la réglementation, un montage particulier a été trouvé : « Le SDEA rachète la prestation du service rendu », résume Coralie Welsch. Les agriculteurs ne sont pas rémunérés à la tonne de silphie récoltée mais à l’hectare mis à disposition, avec un tarif fixe quel que soit le rendement et qui est réévalué chaque année en fonction de l’évolution des coûts des intrants et du prix de vente des autres cultures. Ainsi, pour cette année, le tarif de rachat sera révisé à la hausse. À noter aussi que le contrat qui lie agriculteurs et SDEA comporte des portes de sortie, sous certaines conditions. Au final, la modernisation de cette STEP a nécessité des investissements plus importants que si le SDEA s’en était tenu à un schéma classique. Mais son coût de fonctionnement est optimisé, et ses externalités sont nombreuses. Aussi, le SDEA envisage déjà de reproduire ce schéma à la STEP de Sélestat, dont l’envergure est plus importante. Anticipant les objections qui pourraient être émises quant à la compétition entre cultures énergétiques et alimentaires, Thierry Willmann, avance : « Dans les zones de captage prioritaire, où la qualité de l’eau est dégradée, les agriculteurs vont être amenés à faire des choix entre des cultures alimentaires conduites avec des pratiques adaptées qui peuvent induire des seuils, et des productions non alimentaires certes, mais qui peuvent permettent de préserver la ressource en eau, elle-même indispensable à la production alimentaire. » En outre, la réglementation encadre l’incorporation dans les digesteurs de cultures principales : leur proportion ne peut pas dépasser 15 %. Enfin, Coralie Welsch glisse que si la silphie ne se mange pas, le miel qui en découle, lui, oui.

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