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Compostage de coquilles de noisettes issues de filtres compacts BIONUT

12 juillet 2022 Paru dans le N°453 à la page 78 ( mots)

En vertu de la loi relative à la lutte contre le gaspillage et à l’économie circulaire du 1er janvier 2022, la compostabilité de coquilles de noisettes issues de filtres compacts BIONUT® a été étudiée. 90 tonnes de coquilles de noisettes ont été incorporées sous forme usagée ou pure, à un taux de 17 à 20 %, dans 4 mélanges à base de boues d'épuration (20 %), refus de criblage (20-50 %) et déchets verts (17-40 %). 3 des 4 composts sont conformes à la norme NFU44-095 et valorisables en grandes cultures, ainsi qu’en cultures maraîchères pour l’un des composts à base de coquilles de noisettes usagées.

INTRODUCTION 

Depuis le 1er janvier 2022, la loi relative à la lutte contre le gaspillage et à l’économie circulaire (AGEC) votée le 10 février 2020, et son décret d’application du 31 décembre 2021, prévoient la mise en place d’une filière REP, Responsabilité Elargie du Producteur, pour les Produits et Matériaux de Construction du Bâtiment et leurs produits associés sur la parcelle, telles que les filières d’assainissement non collectif. Les acteurs de la filière de valorisation des sous-produits de l’assainissement, depuis les vidangeurs jusqu’aux centres de compostage et aux agriculteurs, ont besoin de la démonstration de l’innocuité des matières fertilisantes produites au sens de la norme NFU44-095 s’appliquant aux composts contenants des matières issues du traitement des eaux (MIATE). Les filières BIONUT®, de première et seconde génération, sont composées d’un traitement primaire par une fosse toutes eaux, suivi de traitement secondaire par un filtre compact. Le média du filtre compact est composé de coquilles de noisettes qui permet de fixer les bactéries aérobies qui assureront l’épuration biologique de l’eau. Peu d’études sont disponibles sur la compostabilité de médias issus de filtres compacts en plateforme de compostage. Les objectifs de notre étude ont été de certifier la compostabilité au sens de la NFU44-095 de coquilles de noisettes usagées issues de filtres compacts, de donner les recettes applicables pour les centres de compostage et les voies de valorisation agronomique pour les agriculteurs et usagers finaux. 

MATÉRIELS ET MÉTHODES 

Comité de pilotage 

L’étude a été coordonnée par un comité de pilotage comportant: 

  • la société SIMOP (groupe F2F), commercialisant les filtres compacts BIONUT® 
  • la coopérative UNICOQUE, productrice des coquilles de noisettes, 
  • le Service Assainissement de la Communauté d’Agglomération du Grand Villeneuvois (CAGV), équipé de la plateforme de compostage exploitée par la société AGUR,
  • la Chambre d’Agriculture du Lot et Garonne, pour la valorisation agronomique du média, 
  • la Fédération Nationale des Syndicats de l’Assainissement et de la Maintenance Industrielle (FNSA), représentant les hydrocureurs

Préparation des recettes de compostage 

Conformément à la norme NFU44-095, un compost de MIATE est composé d’un mélange : 

  • d’un produit d’intérêt agronomique issu du traitement des eaux (généralement un mélange de boues urbaines et industrielles) 
  • de co-produits tels que le refus de criblage (particules trop grosses en fin de processus de compostage) et le broyat de déchets verts. 

Deux types de coquilles de noisettes ont été utilisés en complément des co-produits habituels : 

  • coquilles de noisettes pures, pour vérifier le comportement de la coquille dans le cas très rare de la vidange d’un filtre compact mis en service depuis moins de 1 an, 
  • coquilles de noisettes ensemencées avec des boues, pour se placer dans des conditions extrêmes d’un filtre usagé au terme d’une dizaine d’années, durée de vie revendiquée pour le média. 

Une proportion de 20 % de coquilles de noisettes pures, et 17 % de coquilles de noisettes ensemencées, a été choisie comme cas extrême et correspondrait au compostage simultané de 120 filtres compacts pour l’habitat individuel. Les 2 types de coquilles ont été mélangés à deux types de recettes de la CAGV, soit 4 types de mélanges (figure 1). Chaque mélange a été répété 2 fois, soit un total de 8 fabrications. 

Les recettes permettent un bon équilibrage logistique de la plateforme de compostage tout en respectant les normes imposées : la proportion de déchets verts n’excède jamais 40 %, en respect des articles R543-311 et R543- 313 du code de l’environnement (application à partir du 01/01/2024). 

Ensemencement : étude préliminaire sur filtres compacts in situ et validation du mélange ensemencé 

Des prélèvements par carottage ont été réalisés sur les 10 premiers centimètres de filtres compacts en fonctionnement depuis 2 à 5 ans (mise en service entre 2015 à 2018, prélèvements en 2019 et 2020) pour étudier la maturité du média et son évolution sur le long terme par analyse prédictive. Sur la plateforme de compostage, le vieillissement accéléré du média a été réalisé afin de reproduire l’état de maturité du média usagé. Pour ce faire, 1 volume de boues (33 m3 ) a été mélangé avec 3 volumes de coquilles de noisettes pures (100 m³) puis placé dans un casier de fermentation non aéré pour empêcher la phase de montée en température. Ce protocole a nécessité le suivi de la température du mélange, son arrosage régulier et contrôlé, ainsi que l’analyse de prélèvements successifs, tous les 10 jours, du 17/12/2020 au 24/01/2021. 

Réalisation andain 

La plateforme de la CAGV, créée en 2005, est couverte et équipée d’une aération forcée, contrôlée par gestion numérique des températures et flux d’airs aspirés vers le biofiltre. 90 tonnes de coquilles de noisettes ont été réceptionnées pour les besoins de l’étude le 30/08/2019. 

Pour chacune des 8 fabrications, le protocole suivant a été appliqué: 

1- mélange selon chaque recette, puis démarrage de la ventilation par aspiration dans chaque casier de fermentation.

2- retournement de l’andain au terme de 8 à 10 jours pour assurer un remontée en température par la fermentation, sur une période de 1,5 mois en moyenne afin d’avoir une bonne hygiénisation, 

3- criblage après baisse de la température jusqu’à la température ambiante, pour séparer le compost (maille 20 mm) de la partie grossière (refus de criblage), 

4- maturation du compost pendant 2,5 mois en moyenne pour stabilisation du mélange et finalisation de l’hygiénisation, avant évacuation. 

L’ensemble des 4 étapes a été réalisée sur 4 mois environ par fabrication, soit 4,5 mois pour les 8 fabrications, du 25/01/21 au 09/06/21. 

Analyses 

Les analyses relatives de conformité à la norme NFU44-095, les tests de minéralisation et de caractérisation du potentiel de stabilité ont été réalisés par le laboratoire AUREA Agrosciences. Pour le compostage, les résultats présentés sont une moyenne des 2 analyses réalisées sur chaque andain de recette. Des analyses ont été réalisées en témoin sur des coquilles de noisettes pures et sur 3 composts de MIATE sans noisettes de 2019 à 2021. Chaque prélèvement a été réalisé en plusieurs points dans la profondeur (2 mètres) du casier de maturation. 

RÉSULTATS ET DISCUSSION 

Ensemencement 

La température mesurée a été de 40 °C en moyenne sur 38j, signe que la phase de fermentation a été contrôlée. Concernant l’activité biologique générale, les observations macroscopiques indiquent en mélange ensemencé tout comme en filtres compacts que l’échantillon est brun foncé et sans odeur ce qui est synonyme d’une bonne aération. De plus dans les deux cas, de très nombreuses bactéries libres et de nombreux débris organiques et mycéliums de moisissures sont observés. Par ailleurs, les concentrations en indicateurs de traitement sont de 30 à 100 fois supérieures en mélange ensemencé qu’en filtres compacts (tableau 1). Les conditions microbiologiques de départ de l’étude sont donc reproduites par excès (situation défavorable). 

Concernant les composés traces organiques et les éléments traces métalliques, les concentrations sont jusqu’à 470 fois supérieures en éléments traces métalliques, similaires en composés traces organiques, de 2 à 21 fois supérieures pour les critères agronomiques en mélange ensemencé, par rapport aux filtres compacts (tableaux 2 à 4 disponibles dans l’article en ligne). Donc les analyses indiquent que le mélange ensemencé présente des seuils supérieurs ou égaux à ceux en filtres compact de 2 à 5 ans d’exploitation. Le mélange ensemencé a ainsi été validé au terme de 38j pour utilisation en compostage. 

Processus de compostage 

En phase de fermentation, il a été mesuré: 

  • sur les 8 fabrications, une première montée en température de plus de 60 °C sur 3 à 4j, respectant l’exigence de l’arrêté du 22/04/2008 d’une température de plus de 55 °C sur 3j pour l’hygiénisation. 
  • sur 6 fabrications répliquées (RNE, VNE, RNP), une deuxième montée en température après retournement de l’andain de plus de 50 °C de 2 à 4j, respectant l’exigence de l’arrêté du 22/04/2008 d’une température de minimum 50 °C sur 1j vu l’utilisation d’une aération forcée. 

L’accomplissement des deux montées en températures a permis l’abattement des micro-organismes pathogènes et indicateurs de traitement sous les seuils réglementaires (tableau 5): 

  • pour toutes cultures sauf cultures maraîchères pour les composts RNE et RNP;
  • pour les cultures maraîchères (légumières et fruitières) pour le compost VNE.

Les fabrications VNP n’ont pas fait l’objet d’une deuxième montée en température. En conséquence, l’hygiénisation de ces fabrications n’a pas été poussée à son terme et certains micro-organismes pathogènes (Listeria notamment) subsistent, rendant son utilisation impossible. S’agissant d’un mélange à base de noisettes représentatif d’un filtre compact au média prématurément remplacé, il n’a pas été jugé utile de réitérer l’expérience, une seule recette (RNP) pour cette éventualité étant nécessaire et suffisante.

Eléments Traces Métalliques

 Les teneurs en éléments traces métalliques (tableau 6) sont conformes à la norme NFU44-095. Dans les composts de coquilles de noisettes, le Zinc est l’élément le plus abondant (61 % de la valeur admissible) et le Mercure le moins abondant (19 % de la valeur admissible), la moyenne des ratios des teneurs/valeur admissible est de 30 %. Dans les composts de MIATE, le zinc est également le plus abondant (68 % de la valeur admissible). Le fait que les boues soit un mélange de boues urbaines et industrielles en proportions variables sur l’année, influe sur les teneurs dans les mélanges. L’apport d’éléments traces métalliques en composts RNE et VNE est dû pour 13 % aux coquilles de noisettes ensemencées, la majorité est due aux boues d’épuration. La contribution de la coquille de noisette pure en composts RNP et VNP ne représente que 3 % en moyenne (16 % pour le Mercure), elle est donc négligeable. 

Composés Traces Organiques 

Les teneurs en composés traces organiques (tableau 7) sont conformes à la norme NFU44-095. Les teneurs en composés traces organiques ne représentent que de 2 % à 7 % du seuil réglementaire, 4 % en moyenne. En composts de MIATE, la contribution est similaire avec une moyenne de 5 % de la valeur réglementaire. L’apport de composés traces organiques, par la coquille de noisette ensemencée et pure reste faible avec une moyenne inférieure à 18 %. 

Inertes 

Les teneurs en inertes (tableau 8) sont conformes à la norme NFU44-095. Les teneurs en films et polystyrène expansé (PSE) est nulle, celles en verres et métaux et autres plastiques sont 2 à 3 % du seuil réglementaire. Des résultats similaires sont obtenus en compost sans noisettes. La noisette pure n’apporte aucun élément inerte. 

Intérêt agronomique des composts 

Conformité à la NFU44-095 

L’ensemble des critères relatifs à la valeur agronomique des composts de coquilles de noisettes est conforme à la norme NFU44-095, excepté le rapport MO/N (Matière Organique/azote) (tableau 9) pour un des mélanges, le VNP, celui qui n’a pas subi la seconde montée en température lors du processus de compostage. On note également que ce ratio MO/N organique est plus élevé pour les composts de coquilles de noisettes que les composts de MIATE classiques, car la coquille de noisette présente intrinsèquement un ratio très élevé (245) par rapport à des composts sans coquilles de noisettes (19). Voici les conclusions sur la conformité des composts, sur la base de l’ensemble des analyses : 

  • RNE et RNP: composts conformes, pour une utilisation sur toutes cultures, sauf cultures maraîchères, 
  • VNE: composts conformes, pour une utilisation sur toutes cultures, y compris les cultures maraîchères, 
  • VNP: composts non conformes et donc non valorisables. 

Études de minéralisation 

L’intérêt agronomique a été étudié de manière plus approfondie sur les composts RNE et VNE, plutôt qu’en compost RNP dont l’occurrence est faible vu qu’elle correspond à la vidange exceptionnelle d’un filtre compact de moins d’un an d’exploitation. Les doses d’épandage préconisées sont calculées en fonction des teneurs en matière organique, éléments fertilisants, éléments traces métalliques et composés traces organiques, dans le respect des seuils réglementaires. 

Concernant la matière organique, les essais de minéralisation du carbone et de l’azote sur 91j indiquent que les composts RNE et VNE sont relativement bien stabilisés : 1 an après l’épandage, il resterait a minima 80 % de matière organique. L’apport de compost est à réaliser de préférence à l’automne, avant l’implantation de la culture, avec incorporation au sol et respect de la dose préconisée et la fréquence de retour : 

  • en compost RNE: 0,8 kg/m² pour de grandes cultures (blé, colza, maïs…), soit 0,46 kg/m² de matière organique dont 0,39 kg/m² de matière organique stable 
  • en compost VNE: 0,9 kg/m² pour de grandes cultures et des cultures maraîchères, soit 0,39 kg/m² de matière organique dont 0,29 kg/m² de matière organique stable. 

Concernant les éléments nutritifs, les doses apportées en équivalent engrais sont présentées au tableau 10. La minéralisation des composts RNE et VNE ne conduit pas à une fourniture d’azote rapide, plus de 80 % étant non minéralisable à court terme. Seules les formes d’azote minérales initialement présentes seront disponibles à court terme (fourniture nette d’azote de l’ordre de 13 à 17 kg N/tonne). Une fertilisation minérale azotée complémentaire est donc nécessaire. Dans la pratique, la proportion de coquilles entrant réellement dans le mélange sera plus faible que celle testée. En effet, la probabilité que 120 filtres compacts BIONUT® soient vidangés dans le même laps de temps et conduits dans le même centre de compostage est quasi nulle, d’autant plus que les hydrocureurs ne stockent pas durablement les vidanges. 

Par conséquent, il sera obtenu: 

  • un compost plus stabilisé (en compost sans coquilles de noisettes, 90 % de Matière Organique stable), 
  • une libération progressive de l’azote à partir de la minéralisation de l’azote organique (en compost sans coquilles de noisettes, coefficient maximal de minéralisation à 91 jours de 6,6 %, soit une fourniture nette de 3,7 kg N/tonne).

 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES 

Cette étude a permis de déterminer 3 recettes sur 4 conformes à la NFU44- 095 pour le compostage de coquilles de noisettes :

  • dans le cas d’un filtre usagé:  17 % boues/50 % refus/17 % déchets verts/17 % coquilles de noisettes pour valorisation sur toutes cultures, sauf les cultures maraîchères, 17 % boues d'épuration/33 % refus de criblage/33 % déchets verts/17 % coquilles de noisettes pour valorisation sur toutes cultures, y compris les cultures maraîchères, 
  • dans le cas exceptionnel d’un filtre vidangé avant 1 an de fonctionnement: 20 % boues d'épuration/40 % refus de criblage/20 % déchets verts/20 % coquilles de noisettes pour valorisation sur toutes cultures, sauf les cultures maraîchères. 

En termes économiques, le compostage des coquilles de noisettes usagées permet un gain:

  • pour l’usager de filtre compact, avec un coût environ 35 fois moindre que le traitement en centre pour déchets spéciaux 
  • pour l’agriculteur : un média fertilisant à bas coût 
  • pour le centre de compostage, l’absence de coûts supplémentaires pour le traitement de refus de criblage. En effet, la totalité des coquilles de noisette, de par sa granulométrie, passe la taille du crible (20 mm) et se retrouve dans le compost final. Le refus de criblage, lorsque le volume excède les capacités du centre de compostage, est un déchet demandant des solutions onéreuses (enfouissement par exemple). 

Cette étude se poursuit par une étude à la parcelle de la qualité agronomique de 2 composts en conditions réelles : 

  • compost de coquilles noisettes ensemencées, pour comparer aux études laboratoires ; 
  • compost de coquilles de noisettes ensemencées reconstitué par mélange avec du compost de MIATE, avec une proportion moindre de coquilles de noisettes, pour correspondre à un mélange proche des futurs mélanges compostés en plateforme. 

La démarche d’intégration des données agronomiques de la présente étude et future étude à la parcelle dans la base AZOPRO, consultée par les producteurs de fruits et légumes, est en cours de traitement auprès du Centre Technique Interprofessionnel des Fruits et Légumes. La demande d’un code déchet spécifique aux coquilles de noisettes demanderait une modification de la Directive européenne cadre déchet 2018/851. Cette démarche, outre le fait d’être longue, n’affranchirait pas l’hydrocureur du besoin d’analyser le média de coquilles de noisettes usagées pour l’acceptabilité en centre de compostage, au même titre que tout sous-produit de l’assainissement disposant d’un code déchet, comme les boues issues de traitement biologique (code 19 08 05 à 19 08 14). Après validation par la DREAL et le Ministère de la Transition Écologique, le code déchet 19 08 99 avec la mention « coquilles de noisettes usagées », sera indiqué dans le porté à connaissance transmis aux DREAL pour apparaître dans l’arrêté préfectoral du centre de compostage. 

Une communication des principaux résultats de l’étude a été réalisée à 260 établissements pratiquant la vidange des dispositifs d’assainissement non collectifs et 282 centres de compostage acceptant les boues, répartis sur l’ensemble du territoire national. Les 13 DREAL ont également reçu les informations afin de faciliter les échanges entre les acteurs et que la coquille de noisette usagée entame sa troisième vie avec facilité.


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