II- Du compostage au compost : Processus et procédé

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Sommaire

Introduction
1. Définitions
2.
Objectifs
3.
Matières premières
4.
Processus biologiques
5.
Paramètres clés du compostage
6.
Un Procédé
Conclusion


                             
                                  


Introduction 


Cette partie du projet se penche sur les processus biochimiques transformant les déchets organiques en compost. Un procédé répandu de compostage est aussi présenté.


1. Définitions

Le compostage:
« Le compostage est la transformation, en présence d'eau et d'oxygène, de déchets organiques par des micro-organismes (champignons microscopiques, bactéries, etc...) en un produit comparable à l'humus et utile en agriculture et en jardinage : le compost », (ADEME).

Le compost:
« Le compost est un composé riche en humus et en minéraux semblable à un terreau et souvent utilisé comme tel au jardin. Il est obtenu par le compostage de déchets organiques biodégradables (essentiellement d'origine végétale) qui est réalisé de façon individuelle ou en centre de compostage », (ADEME).




2. Objectifs

L'objectif principal est de collecter les déchets putrescibles ménagers de l'écoquartier ainsi que les déchets verts de la communauté de commune des Puys et Couzes afin de les valoriser en compost permettant un amendement organique ainsi qu'une fertilisation minérale des sols.
Le compost obtenu sera ensuite disponible gratuitement pour les personnes ayant amené des déchets compostables et qui participent à la bonne marche du compostage. Le compost pourra aussi être utilisé par la commune de Champeix pour le fleurissement du village dans son projet « Champeix, plus beau village de France 2012».

L'utilisation de ce compost pour le jardinage et le fleurissement s'inscrit donc parfaitement dans l'esprit « écoquartier » et prend ici une dimension intercommunale.


3. Matières premières

Les chiffres de 2007 de l'ADEME indiquent qu'un français produisait 391kg de déchets, dont 125kg (soit 32%) putrescibles et pouvant directement être compostés.

Nous partirons donc de ces chiffres pour obtenir la quantité de déchet compostable issue de l'écoquartier. A raison de 262 habitants nous comptons sur environ 33T. La déchetterie quant à elle a accueillie en 2009, 950T de déchets verts compostables provenant des 27000 habitants de la communauté de communes.

Nous tablons alors sur 983T/an par an de déchets compostables. La masse perdue lors des processus biochimiques est d'environ 2/3. Nous devrions donc obtenir 327T/an de compost.





4. Processus biologiques

Ci-dessous les mécanismes mis en jeu:

Le compostage est un processus de transformation et de décomposition des déchets organiques sous l'action de populations microbiennes aérobies variées. Tout au long du processus, diverses communautés de micro-organismes se succèdent. Ces communautés se composent essentiellement de bactéries, d'actinomycètes, de champignons, de protozoaires. Ces micro-organismes sont présents naturellement dans les substrats, et de ce fait le processus de compostage démarre sans aide extérieure.

Le bilan d'un processus de compostage peut être écrit comme suit:
 

Matières organiques fraîches + oxygène + micro-organismes ---> humus stable + CO2 + H2O + chaleur



Le compostage se déroule en général en deux phases: une première de fermentation et une seconde de maturation.

La figure 1 ci-dessous reprend les étapes du compostage que nous détaillerons ci-dessous:

 

Les 4 phases de la température

Figure1: Processus de compostage. Source : users.swing.be

 

Explications des phases A, B, C, D.


1ère phase: Phase de fermentation

Cette phase aérobie est composée de trois sous phases. La première est une phase mésophile qui initie le compostage, la seconde est une phase thermophile, la dernière est une phase de refroidissement.


Phase mésophile A:

Les micro-organismes acteurs de cette phase sont essentiellement les bactéries et les champignons qui vont se développer en dégradant les molécules simples comme les sucres et les acides aminés ainsi qu'une partie des molécules complexes telles que les acides nucléiques et les protéines. Cette phase, par l'action des micro-organismes, dégage de la chaleur et fait monter la température au sein du compost jusqu'à 30-40°C en quelques jours.


Phase thermophile B:

La température peut atteindre 80°C. A cette température seules les bactéries thermophiles et les actinomycètes subsistent. La température atteinte lors de cette phase permet de détruire les germes pathogènes et les graines adventices (sauf les graines de tomates qui peuvant résister). On observe alors une hygiénisation du compost.

L'activité des micro-organismes est aérobie et si le tas de compost n'est pas assez ventilé on peut arriver à un milieu anaérobie. Dans ce cas là ce sont les micro-organismes anaérobies qui prennent le relais, or ces derniers dégagent peu d'énergie lors de leur activité. On observe alors une diminution de la température du milieu et surtout en condition anaérobie, les molécules dégradés amènent à des produits mal odorants qui gêneront la population. Il faudra donc veiller à bien ventiler notre compost.


Phase de refroidissement C:

Une fois que les molécules simples ont toutes été consommées on observe un ralentissement de l'activité microbiologique et donc une diminution de la température jusqu'à 40-50°C. Cette température permet une nouvelle colonisation par les micro-organismes mésophiles notamment les champignons. Néanmoins ces derniers sont d'une nature différente de celle observée lors de la première phase mésophile. Ces nouveaux mésophiles permettent de dégrader la cellulose, l'hémi-cellulose et la lignine. On observe alors le début de la formation d'humus et l'incorporation d'azote dans les molécules complexes.


Phase de maturation D:

Cette phase est dominée par les processus d'humidification pouvant s'étaler sur plusieurs mois. Les micro-organismes menants cette phase sont essentiellement les champignons et les bactéries. On observe alors une augmentation de la biomasse microbienne et l'arrivée de lombrics. A la fin de cette phase on dispose d'un compost stabilisé, constitué d'humus.





5. Paramètres clés du compostage

Afin de diminuer le temps de compostage et d'obtenir un compost de bonne qualité il est essentiel de fournir aux micro-organismes des conditions optimales de développement. Pour ce faire il faut piloter les paramètres suivants:


Équilibre trophique du substrat à composter

Cet équilibre est estimé généralement par le rapport carbone sur azote C/N en début de compostage qui se situe entre 20 et 30, avec 30 comme optimum,  (ADEME). Une forte teneur en azote conduira à des odeurs nauséabondes d'azote ammoniacal. Une trop faible teneur en azote amène à un manque de nutriments pour les populations microbienne et ralenti alors l'activité de ces dernières.

Le rapport C/N varie selon la nature des déchets. Le tableau ci-dessous montre quelques rapports C/N pour différents déchets.

 

Le pH
Le pH permet de sélectionner la microflore participant au compostage. Le pH idéal est compris entre 5,5 et 8,0, (Zorpas et al., 1996). Au cours des processus de compostage le pH varie.

Ainsi il tend vers une acidification lors de la production d'acides organiques issus de la dégradation des sucres simples et la production de CO2. On peut alors corriger cette déviation par l'ajout de chaux et par aération.

Le pH tend vers l'alcalinité lors de la production du gaz ammoniac. On peut alors corriger cette déviation par l'ajout de soufre.


Présence d'oxygène
Il faut atteindre le seuil minimal de 5% d'oxygène afin d'obtenir un bon compostage. Le taux d'oxygène est lié à la granulométrie des substrats, à leur porosité ainsi qu'à l’humidité du compost. L'oxygène est consommé par les micro-organismes lors de la respiration et par les réactions d'oxydo-réduction.


Teneur en eau

Usuellement l'humidité des déchets à composter doit être comprise entre 50 et 70%. Ce pourcentage variant selon la nature du déchet. Une teneur en eau trop forte sature les espaces lacunaires et étouffe les micro-organismes. Une teneur en eau trop faible freine le développement microbien.

Temps létal et température (hygiénisation)
Afin de débarrasser le compost de ses agents pathogènes et de ses graines adventices il faut que le compostage atteigne une température suffisamment élevée pendant un temps suffisamment grand.

L'agence de protection de l'Environnement recommande dans le cas d'un compost conduit en andain et réalisé avec une aération par retournement une température de 55°C pendant au minimum 15 jours, (USEPA, 1993).


Granulométrie
Si les déchets sont broyés trop finement le compactage sera très efficace et la teneur en oxygène chutera étouffant les micro-organismes. Une granulométrie trop importante provoquera un dessèchement du tas de compost par des circulations d'air trop importantes limitant le développement microbien.





6. Un procédé

Les étapes du compostage sont présentées sur la figure 2, ci-dessous:

 

Figure 2: Les étapes du compostage (ADEME).

1ère étape : Réception des déchets et stockage
Dans notre cas ce sont les particuliers qui déposeront eux même leurs biodéchets de cuisine et déchets verts au lieu indiqué.


2ème étape : Préparation des déchets

Il peut s'agir d'un tri, d'un broyage, d'un criblage et d'un mélange des déchets afin d'obtenir une composition optimale pour les transformations biologiques.


3ème étape : Fermentation active
et maturation

La fermentation démarre le processus biochimique de compostage. Les matières organiques sont mises en andains statiques ou retournés. Ces andains sont parfois placés dans un système clos (caisson, tunnel,…) et subissent une ventilation naturelle ou forcée. Après 2 à 3 mois le compost est déplacé pour réaliser la phase de maturation durant 3 à 4 mois. La maturité du compost joue directement sur sa qualité. L’évaluation de la maturité du compost peut être réalisé par de nombreuses méthodes amenant à des interprétations plus ou moins complexes. En général il est préconisé d'utiliser plusieurs indicateurs pour mesurer la maturité du compost.


4ème étape : Criblage et stockage du compost

Il permet d'atteindre la granulométrie souhaitée en fonction de l'utilisation prévue pour le compost. Cette étape assure aussi le retrait du compost des éléments métalliques, vitrifiés, polymérisés résultant d'un mauvais tri.




Conclusion

Le compostage est une succession de processus biochimiques qui demande une étude attentive afin de réguler au mieux les paramétres de contrôle importants. Ainsi pour tous les procédés de compostage , une attention particulière doit être apportée au rapport C/N initial, au taux d'humidité, la température et la teneur en oxygène.