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Recyclage de déchets dansles sols agricoles de Guadeloupe

Jorge SierraDirecteur de Recherches

Unité AgropédoclimatiqueINRA Antilles-Guyane

(jorge.sierra@antilles.inra.fr)

Stage «Déchets, pollutions, nuisances»Rectorat de la Guadeloupe Lycée Charles Coeffin, Baie-Mahault 22-23 janvier 2009

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Adresses sur le webPour retrouver ce diaporama :

www.antilles.inra.fr/informer_et_former/dossiers_et_documents/dossier : ENVIRONNEMENT sous produits de la canne

Sur les déchets en général :www.ademe.fr

Sur les déchets en Guadeloupe :www.guidedesdechets-gpe.frwww.verde.fr

Pour trouver la bibliographie sur les travaux de l’INRA (y compris en Guadeloupe) :www.inra.fr/prodinra

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Plan de la présentation

1) Généralités sur les déchets

2) Cendres de bagasse3) Vinasse méthanisée de distillerie4) Boues de station d’épuration5) Composts

2) Conclusions

• origine• caractéristiques• dégradation dans le sol• réponse des cultures et des sols• situation en Guadeloupe

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Généralités sur les déchetsD’abord quelques questions …

1) Le compost est-il un déchet ?

2) Quel est le terme adéquat : (bio)dégradation ou putréfaction ?

4) Se débarrasse-t-on d’un déchet ou le recycle-t-on ?

5) Faut-il s’attendre à une augmentation des rendements ?

6) Un déchet organique est-il toujours un amendement organique ?concept d’engrais organiqueconcept d’amendement calcique

3) Tous les déchets subissent-ils une dégradation dans le sol ?

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Généralités sur les déchets

Comparaison

déchet/compost vs.

engrais minéral

déchet ou compost engrais (NPK)

quantité tonnes / ha kg / ha

libération * Instantanée (cendres)* progressive

instantanée

hétérogénéité dépend du déchet homogène

ETM très faible ?

risque sanitaire faible pas de risque

risque environnem. faible faible à forte

contraintes réglem. fortes faibles

apport MO

apport micronutriments

hygiénisation

effet microflore sol

effet sur pH sol amendement calcique acidification

effet positif effet faible ou nul

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Généralités sur les déchetsDétermination de la dose à appliquer

1) Seuil réglementaire d’apportp.ex. boues de STEP 10 tonnes MS / ha / 10 ans

2) Existence d’une subventionp.ex. compost en Guadeloupe 15 tonnes MF / ha / 4 ans

3) Contraintes réglementaires liées à la qualité du déchetp.ex. tous déchets

4) Besoins des cultures et/ou des solstravail de l’agronome

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Généralités sur les déchetsSituation générale en Guadeloupe

1) Demande* agriculteurs conscients de l’importance du rôle de la MO

tradition de recyclage* besoin objectif de recyclage, notamment en Basse-Terre

2) Offre* diverse et de bonne qualité

3) Réglementation* principale contrainte pour certains déchets (p.ex. boues de STEP)

4) Subventions* contrainte pour certaines cultures (p.ex. maraîchères et vivrières)

5) Suivi du sol * ?

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Travaux de Y.M. Cabidoche et collaborateurs (INRA-APC)

Origineproduit issu de la combustion à 1400°C de la bagasse

Bagasse : résidu solide des tiges de canne à sucre après les pressages et dilacérations successifs lors de l’extraction du sucre.

Cendres de bagasse

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Cendres de bagasse

Elément Unité Teneur LimitepH 11.5

Si g/kg 250Al g/kg 80Fe g/kg 60Ca g/kg 45K g/kg 30P g/kg 2Na g/kg 0.9

Zn mg/kg 159 250Cr mg/kg 40 50Ni mg/kg 10 50Pb mg/kg 8 50As mg/kg 3 5Cd mg/kg 0.2 25Hg mg/kg 0.03 5

Caractéristiques : VF(Valeur Fertilisante)

Dose 7.5 t/haDose 7.5 t/haN 0 kgN 0 kgP 15 kgP 15 kgK 225 kgK 225 kgCa 350 kgCa 350 kg

•• engrais Kengrais K•• amendement calciqueamendement calcique

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Cendres de bagasse

Réponse du sol : amendement calcique

Figure 5 : pH KCl quatre mois après l'incorporation (couche 0-20 cm)

3

4

5

6

7

1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113

Témoin 50 t/ha hom. 25 t/ha loc. 25 t/ha hom.

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Cendres de bagasse

Réponse des cultures : igname

0

5

10

15

20

25

30

tonnes / ha

Témoin 25 t/ha(hom)

25 t/ha (loc) 50 t/ha(hom)

maïs 2 ans après

* bonne réponse* effet résiduel

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Cendres de bagasse

Situation en Guadeloupe

* culture principale : banane (Basse-Terre)* transport assuré par le gestionnaire* précaution : produit caustique (vêtements, etc.)* précaution : ne pas dépasser la dose conseillée* ne pas confondre avec les cendres de charbon !

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Vinasses méthanisées de distillerieTravaux de G. Panon et collaborateurs (INRA-URTPV)

Méthaniseur

Origine

résidu liquide issu de la méthanisation des vinasses de mélasse

Vinasse

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Vinasseméthanisée

dedistillerie

Caractéristiques : VF

Elément Unité Teneur LimitepH 7

MO g/L 23N g/L 1C g/L 13K g/L 7Ca g/L 1.5

P mg/L 80

Cu mg/kg MS 9 1000Zn mg/kg MS 9.8 3000Cr mg/kg MS 1.7 1000Ni mg/kg MS <1.1 200Pb mg/kg MS 3.3 800Cd mg/kg MS <0.02 10Hg mg/kg MS <0.002 10

Dose 30 mDose 30 m33 / ha/ haN 30 kgN 30 kgP 2 kgP 2 kgK 200 kgK 200 kg

•• engrais Kengrais K•• éépuration solpuration sol

Analyse desAnalyse desmicromicro--polluantspolluants organiquesorganiques

etetbactbactéériologique :riologique :

OK !OK !

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Vinasse méthanisée de distillerie

Dégradation

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4

Semaines

% C

resp

iré

ferrallitiquevertisol

• dégradation relativement rapide

• pouvoir épurateur majeur en sol ferrallitique

• apport MO majeur en vertisol

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Vinasse méthanisée de distillerie

Réponse des cultures et situation en Guadeloupe

* culture principale : canne* bonne réponse, élimination d’engrais (K)* utilisée dans le voisinage de distilleries* épandage assuré par le gestionnaire* précaution : ne pas dépasser la dose conseillée

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Boues de STEP

Origine

Les boues d’épuration urbaines sont les principaux déchets produits par une station d'épuration à partir des eaux usées.

Ces sédiments résiduaires sont surtout constitués de bactéries mortes et de matière organique minéralisée.

Travaux de J. Sierra et collaborateurs (INRA-APC)

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Boues de STEP

Caractéristiques : VF

Dose 10 t MS/haDose 10 t MS/haN 600 kgN 600 kgP 160 kgP 160 kgK 30 kgK 30 kg

•• engrais N, Pengrais N, P

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Boues de STEP

Caractéristiques : éléments traces métalliques

0

20

40

60

80

100

Cu Zn Cr Pb Ni Cd Hg

% du seuil legal

• excellente qualité

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Boues de STEPDégradation

• dégradation très rapide• très bon engrais organique• pas d’effet durable sur la MO

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

15 20 25 30 35 40 45

Temperature (°C)

Vite

sse

de d

egra

datio

n (1

/jour

)

sol

boue

Température (°C)

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Boues de STEPRéponse des cultures et situation en Guadeloupe

* très bonne qualité mais …* … beaucoup des contraintes réglementaires * pas de plan d’épandage validé* très utilisé : cultures maraîchères, igname, …* … de moins en moins chez la banane et la canne* problème : pas de suivi chez l’agriculteur* précautions liées à l’hygiène* solution : hygiénisation et notamment compostage

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Composts

Origine

Le compost est issu d’un procédé biologique de conversion des matières organiques (sous-produits de la biomasse, déchets organiques, ...) en un produit stabilisé, hygiénique, semblable à un terreau, riche en composés humiques.

Travaux de J. Sierra et collaborateurs (INRA-APC)

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Déchets principaux utilisés en Guadeloupe pour le compostage :

* déchets verts* boues de STEP* fientes de poule* bagasse* écumes de sucrerie

écume : résidu de filtration de la boue issue de la décantation du jus de canne chaulé.

Composts

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Caractéristiques : VF

Dose 15 t MF/haDose 15 t MF/haN 75 kgN 75 kgP 25 kgP 25 kgK 35 kgK 35 kg

+ MO+ MO+ mycorhizes (?)+ mycorhizes (?)

Compost à base de bagasse + écumesComposts

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CompostsDégradation

-10

0

10

0 30 60 90

Fertigwa BiogwaDEV DEV BoueDEV Ecu

Ferrallitique

-10

0

10

0 30 60 90

Vertisol

% N

miné

ralis

é

jours

• dégradation relativement lente fonction du % cellulose• dégradation majeur en sol ferrallitique• apport MO majeur en vertisol

jours

% N

miné

ralis

é

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CompostsRéponse de la plante : igname

0

10

20

30

40

T E C CE

Ferrallitique

0

10

20

30

40

T E C CE

Vertisol

tonnes tubercules / ha

T : témoin, E : engrais minéral, C : compost, CE : compost + engrais

• Faible réponse à l’engrais et au compost individuellement• interaction compost x engrais mycorhizes ?

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Composts

Situation en Guadeloupe

* filière en expansion bonne qualité* cultures : banane et canne* recyclage de déchets important* solution pour les déchets «à problèmes» (boues)* contrainte : subvention (produit cher)* élargissement du marché

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Conclusions

• Des avancées significatives dans les dix dernières années :• mise en place d’un plan d’élimination des déchets départemental• expansion et diversification de la filière compostage• développement de la méthanisation (vinasse)• augmentation des études à la demande de gestionnaires

• Filière en expansion : • qualité de l’offre et de la demande• besoins de l’agriculture guadeloupéenne

• Difficultés à régler :• suivi des agriculteurs et de la qualité des sols• élargissement vers les déchets ménagers et les cultures vivrièresparadoxe : on utilise les intrants organiques dans les sols les moins travaillés

• Défis pour la recherche :• effet des composts sur l’activité microbienne des sols

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Merci pour votre attention !

boue de STEP entreposée sur une parcelle

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Biodégradation

Déchet Microbes MO sol

CO2 CO2

N minéral(et autres)

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Contraintes réglementaires

• acidité des sols (Basse-Terre)

• distance aux habitations et cours d’eau

• pente (Basse-Terre)

• période épandage-plantation pour les cultures à tubercule

• ETM dans certains sols (tous déchets)

Boues de STEP