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valOr PRO : valorisation agricole des Produits Résiduaires Organiques SOERE PRO

Emissions gazeuses

Les mesures de flux gazeux de CO2, N2O, NO ont été réalisées après apports de divers PRO utilisés sur le site de Feucherolles par méthode de chambre automatisée. L’objectif était d’obtenir des premières références concernant l’impact environnemental de l’épandage de PRO au champ en terme d’émission de gaz à effet de serre (CO2, N2O) ou de polluant atmosphérique (NO).
On disposait de six chambres automatisées. Pour ce dispositif la fermeture/ouverture des chambres se fait à l’aide de vérins électriquement commandés. Une fois fermée la composition de l’air à l’intérieur de la chambre est alors analysée en continu grâce à des tuyaux et divers électrovannes qui permettent d’acheminer l’air de la chambre vers les divers analyseurs de gaz. Les flux sont déduits du taux d’accumulation du biogaz dans l’enceinte fermée, de son volume (55L) et de sa surface (1/2 m²). Les analyseurs de gaz que l’on utilise sont de simples spectromètres Infra Rouge commerciaux (modèle 46C, Thermo Environment ; modèle 820, LICOR, respectivement) pour le N2O et CO2 et un analyseur par chimiluminescence pour la détection du NO (modèle 42CTL, Thermo Environment). L’évolution des concentrations à l’intérieur des chambres est enregistrée à l’aide d’une centrale d’acquisition toutes les 10s. Le temps de fermeture par chambre est de 15 min. Le cycle complet pour les six chambres est donc de 1h30.

Pour les 6 chambres, 6 différents traitements ont été réalisés :

  • une solution azotée (UAN) pour un équivalent de 117 kgN/ha (¾ ammonium et ¼ nitrate)
  • un compost de déchet vert plus boue (DVB)
  • un compost de biodéchets (BIO)
  • un compost d’ordures ménagères résiduelles (OMR)
  • un fumier
  • un témoin

Pour les 3 composts et le fumier, les quantités appliquées ont été ajustées afin d’apporter un équivalent de 4 tC/ha, soit la dose apportée au champ. Les déchets ont été incorporés sur les cinq premiers centimètres du sol correspondant au déchaumage effectué au champ. Pour le témoin, traitement qui n’a rien reçu nous avons procédé au même travail du sol sur la même épaisseur.
Les flux gazeux ont été observés pendant 1 mois ½ après les traitements du 12 septembre jusqu’au 26 octobre 2006.

Pour les dégagements de gaz carbonique (CO2)

On observe une forte augmentation des flux sur le traitement OMR. Pour DVB, BIO et fumier ils sont à peu près équivalents. Après 1 mois ½ les fonctions ‘cumul’ des pertes en CO2 diminuées du témoin ne présentent pas d’asymptote horizontale et indiquent donc une minéralisation encore active de la matière organique exogène. Les proportions minéralisées sont compatibles avec les quantités restantes dans le sol et contribuant à l’augmentation des stocks de MO dans les sols (33% pour OMR, 45% pour DVB, 50% pour le fumier et 55% pour BIO). Il apparaît en revanche que la minéralisation de la fraction de C organique facilement biodégradable se fait très rapidement après apport.

Les dégagements de protoxyde d’azote (N2O)

Sur le traitement UAN sont faibles par rapport au facteur d’émission moyen de 1,25% classiquement retenu pour ce gaz, sans doute en raison d’un problème technique sur ce traitement. Les émissions augmentent juste après l’application pour les divers traitements organiques sauf pour le BIO pour lequel on n’observe pas d’émission supplémentaire significative. Les flux sont plus importants pendant environ 6 jours après l’apport pour l’OMR, le fumier et l’UAN. Par contre pour le DVB les émissions persistent pendant 15 jours.

Les dégagements gazeux d’oxyde nitrique (NO)

Comme pour le N2O sont significativement plus importants pendant les 6 à 8 jours qui suivent les apports pour l’OMR, le fumier et l’UAN. Là encore, en raison d’un problème d’étanchéité de la chambre les pertes auraient sans doute dues être plus importantes dans le traitement UAN. Pour le DVB les émissions durent une quinzaine de jours et sont imputables à sa concentration en ammonium importante ou peut être encore à une rapide minéralisation de l’azote organique pour ce produit.
Les analyses minérales en ammonium et nitrate du sol sur l’horizon 0-15 cm réalisées à partir d’échantillons de sol prélevés sur des placettes ayant reçu les mêmes applications d’effluents semblent indiquer que les dégagements de N2O et de NO sont liés à la dynamique de l’ammonium et donc probablement à la nitrification. Plus les PRO contiennent initialement ou produisent rapidement par minéralisation du NH4, plus les émissions de N2O et NO sont importantes (Laville, 2008; Wrage, 2001).

En conclusion

Il apparaît que la fraction organique facilement biodégradable des PRO se minéralise rapidement après leur apport au sol. La synthèse des résultats de stockage de C dans les sols et de ses effets dérivés en terme de propriétés des sols et des mesures d’émission de CO2 au champ sera utilisée dans l’évaluation environnementale du retour au sol des PRO. Les émissions en oxydes d’azote (NO et N2O) dépendent de la teneur en ammonium des PRO. Une partie de l’azote organique contenu dans les PRO est susceptible également de contribuer aux émissions après minéralisation. Ces premiers résultats demandent des mesures complémentaires en laboratoire à partir de colonnes de sol qui permettraient de boucler le bilan des pertes gazeuses pour le CO2. Ces mesures permettraient également de répéter les traitements et de valider les observations de terrain.