Digestat

Le digestat (ou digesta) (à ne pas confondre avec le compost) est le résidu du processus de méthanisation (digestion anaérobie) de matières organiques naturelles ou de Produits résiduaires organiques (PRO) ; l'autre produit étant le biogaz.

Digestat acidogène produit à partir d'un mélange de déchets municipaux (matières organiques)

C'est une matière solide ou liquide pâteuse, composée d'éléments organiques non-minéralisés et de minéraux. Il peut être mis en « maturation aérobie », séché, chaulé... Sa fraction solide peut aussi être compostée ou co-compostée avec d'autres déchets ou produits organiques (matériaux ligneux par exemple).
Si ses caractéristiques physicochimiques et biologiques le permettent (pas de contamination excessive par des ETM, composés organiques et/ou microbes ou parasite indésirables), il peut directement être épandu sur des sols cultivés, éventuellement après séparation de phases solides et liquides et/ou compostage, chaulage, etc. contribuant alors au « retour au sol » des matières organiques, promu par l'économie circulaire.

Caractéristiques physicochimiques et biologiques

Lors de la digestion anaérobie, 2/3 de la matière organique biodégradable (lipides, protides, glucides, cellulose, hémicellulose) est altérée et transformée en méthane (CH4) et en CO2. Au passage, une grande partie de l'azote est minéralisée, de même que le phosphore organique. Le taux de matière sèche diminue.

Un digestat de qualité améliore le rendement agricole en apportant des nutriments et en contribuant à entretenir ou restaurer l'humification du sol (car la lignine et d'autres molécules impliquées dans l'humification sont relativement bien conservées lors de la digestion qui peut en outre dégrader certains polluants organiques et certains germes pathogènes).

Sa valeur agronomique s'estime via deux principaux critères:

1. des critères d'efficacité, basés sur :
   - la capacité du résidu à améliorer ou les propriétés agro-physiques des sols (structure, rétention en eau, porosité totale, résilience à la compaction, capacité d’échange cationique, pH, etc.
   - les effets d'amélioration biologique du sol biomasse et activité microbienne et des microinvertébrés.
   - effets fertilisants grâce aux formes minérales de l’azote (nitrate, ammonium),(phosphore minéral et biodisponible), idem pour le potassium, le soufre, le calcium, le magnésium et divers oligo-éléments.
2. des critères d’innocuité et de sécurité sanitaire et environnementale, qui s'appuient sur
   - une analyse de risque au regard de contamination par des éléments traces métalliques (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, Zn) et/ou des radionucléides,
   - les risques liés à d'éventuels microbes, parasites ( parasites (oeufs d'Ascaris, etc.)) prions et/ou polluants organiques (hydrocarbures aliphatiques), hydrocarbures aromatiques polycycliques – HAP, halogénés – certains pesticides, PCB et dioxines, les autres composées organiques - pesticides)
   - la présence éventuelle de produits inertes mais susceptibles de poser des problèmes de sécurité (fragments de métaux, plastiques, céramiques ou verres pointus ou coupants...).

Quelques lacunes de connaissances sont encore à combler concernant les effets à long terme d'apports en digestat sur des sols cultivés ou pâturés, les effets des précurseurs d’humus formés lors de la maturation des digestats, la bioassimilabilité du phosphore, etc..

Typologie

Elle varie beaucoup selon le type de produit méthanisé, et un peu selon les modalités de la méthanisation (sèche, humide, rapide ou lente...)
La méthanisation peut généralement produire un digestat stabilisé utilisable comme fertilisant ou comme amendement organique.

En France, un projet de recherche dit « Valodim » (subventionné à hauteur de 12,5 millions d'euros, sur 6 ans, par le programme « Investissements d'avenir » et auquel participe l'Irstea vise à permettre de fournir à des agriculteurs ou d'autres utilisateurs un engrais à base de digestat. Pour cela, le digestat serait d'abord traité pour en séparer la matière organique (stabilisée) des nutriments (azote, phosphore, potassium...). Puis il serait recomposé de manière à présenter un ratio de nutriments (NPK) correspondant aux besoins du client.

Une demande croissante d'homologation existe en Europe ; en 2014, il n'y a eu que 3 décisions d'homologation en France et ce furent les premières (signées le 18 février 2014). Une quatrième était à l'étude en 2015, qui serait en cours et sera soumise à consultation du public prochainement, selon le ministère de l'Agriculture^{[réf. souhaitée]}.

En théorie, la méthanisation peut s'appliquer au traitement de cadavres et/ou de SPAn (sous-produits d'origine animale) (classés en Europe déchets de catégorie 1 (à risque, en cas par ex. de contamination par un prion pathogène), de catégorie 2 (c'est-à-dire provenant de produits présentant un risque microbiologique ou étant lié à des résidus de médicaments vétérinaires) ou de catégorie 3 (sous-produits issus d’animaux sains), mais en raison de risques sanitaires et environnementaux, depuis la crise de la vache folle le principe de précaution implique dans de nombreux pays des restrictions et des agréments spécifiques.

Hygiénisation

Elle n'est réalisée que dans une partie des cas (ex : 10 % des cas pour 18 digestats étudiés en Suisse).
Elle peut être pratiquée avant ou après la digestion, et dure 2 à 5 heures (à 50°C à 70 °C).
Si la méthanisation des biodéchets a été faite à 55-60°C (conditions thermophiles), on considère que l'hygiénisation est déjà partiellement acquise. Les indicateurs actuel de suivi sont généralement les entérocoques et clostridium perfringens.

Élimination ou valorisation

Ce sous-produit et déchet issu des unités de méthanisation peut être éliminé (directement ou sous forme de méthacompost) de trois principales manières :

1. par épandage pour une valorisation agronomique (en respectant les contraintes locales, réglementaires notamment), sachant que la qualité agronomique du digestat dépendra en partie de la qualité des intrants, c'est à dire de la part de biodéchets, de déchets verts et horticoles qui tendent à diminuer la teneurs du digestat en éléments fertilisants (N, P, K) alors qu'une cométhanisation de sous-produits animaux et de lisier porcin contraire fera croître leur taux. Les digestats les plus "riches" en azote total et ammoniacal, ainsi qu’en phosphore total viennent de la méthanisation de Boues de station d'épuration d'effluents urbains ou d'une cométhanisation de déjections animales (lisiers de porc en particulier) et de des sous-produits animaux (Le fumier de porc, outre du cuivre et du zinc, peut contenir des composés phénoliques augmentant la teneur en phénols du digestat (s'il y avait une forte proportion de lisier de porc dans le méthaniseur) avec comme effet une réduction de l'activité microbiologique du sol après épandage). Un post-traitement du digestat peut chercher à concentrer, répartir ou diluer ces éléments fertilisants (ou d'éventuels polluants). Des techniques de "séparation de phase" permettent de séparément valoriser des digestats liquides (engrais quasi-minéral) et une fraction presque sèche, qui contient souvent l'essentiel du phosphore et qui est utilisable comme un amendement organique. Les digestats provenant de déchets urbains contiennent souvent plus d'indésirables (métaux lourds et certains polluants organiques) que les digestats d'origine agricole, hormis ceux qui proviennent du lisier de porcheries industrielles, plus riches en cuivre et en zinc issus de l'alimentation animale et des suuppléments alimentaires). Les polluants tels que dioxine, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), pesticides, PCB, paraffines chlorées, phtalates et composés phénoliques ont été retrouvés dans divers types de digestat, mais généralement à des teneurs inférieures aux normes européennes d'épandage, y compris pour les digestats (et composts) issus de biodéchets triés à la source selon une étude suisse ;
2. par valorisation (séchage ou granulation) ; c'est alors un moyen de produire des matières fertilisantes plus faciles à utiliser en agriculture, comme de la struvite ou du sulfate d'ammonium, voire des engrais normés. Il est possible aussi d'utiliser certains digestats pour produire des substrats de culture maraichère ou horticole, en pot ou en serre (ex : digestat issu de bio méthanisation industrielle de fientes provenant de l'aviculture, comme alternative à la tourbe). Dans ce dernier cas pour obtenir une matière organique résiduelle correctement humifiée, il faut avoir produit un « méthacompost » ayant mûri dans de bonnes conditions et correctement hygiénisé. Ce substrat de culture doit en outre correspondre aux besoins des plantes qui y seront implantées (pH, aération et éléments minéraux) ;
3. comme matériel de recouvrement quotidien de sites d'enfouissement si les normes d'épandage ne sont pas atteintes (selon les contraintes locales) ;
4. comme combustible ; certains digestats pollués mais contenant encore une part significative d'hydrates de carbone combustibles (restes de cellulose et de lignocellulose) peuvent être séchés (souvent au moyen du méthane issu de la méthanisation) puis être ensuite brûlés. Leur fractions minérales et en composés soufrés et azotés étant souvent élevées, ils laissent cependant une quantité importantes de cendres et corrodent les parties métalliques des chaudières qui doivent être équipés de systèmes de post-combustion, filtration et lavage des fumées en raison d'émissions relativement élevées.

Recherche

La tendance réglementaire et le contexte agro-environnemental encouragent le recyclage agricole des matières organiques, aujourd'hui considérée « comme la meilleure alternative à d’autres filières de traitement des PRO », mais la diversité grandissante du gisement de matières fermentescible (nature, volume, localisation et éventuelles contaminations par des métaux lourds, des inhibiteurs de fermentation ou d'autres produits toxique ou écotoxiques) est source de certains risques pour les sols, les cultures, la biodiversité) ou pourrait ne pas correspondre aux besoins de certaines cultures ; L'agriculture de précision a besoin de maitriser les effets parfois ou potentiellement négatifs de certains digestats pour l'environnement et la santé, ce qui nécessiterait des données de court, moyen et long termes, statistiquement représentatives et fiables.
Il a été confirmé en 2015, malgré un développement important de la méthanisation dans le monde, les effets attendus et réels du retour au sol des PRO étaient encore insuffisamment connus et documentés (ainsi selon une enquête de 2011 e en 2011 faite auprès des organismes français conduisant des essais de plein champ visant à documenter et/ou comprendre les effets du recyclage agricole de PRO), sur 437 essais de retour au sol de matières organiques conduits entre 1974 et 2012, moins de 2% concernaient les effets d'épandages de digestats ; et seuls 3 essais sur 437 portaient sur le suivi d'éléments traces métalliques [ETM] et/ou de composés traces organiques [CTO] et des teneurs en pathogènes. Selon ses auteurs, cette étude a confirmé le Modèle:Besoin de références sur les digestats de méthanisation toutes origines confondues ; Dans les années 1990-1995, les nutriments les plus étudiés sont P2O5, K2O, CaO, MgO, et les ETM les mieux suivis dans les PRO épandus sont le cuivre (Cu) et un peu moins souvent le zinc (Zn), le cadmium (Cd), le chrome (Cr), le nickel (Ni) et le plomb (Pb), le taux carbone organique, le pH, la capacité d’échange cationique ainsi que la teneur en P2O5 et en azote total.

La recherche s'intéresse notamment

• aux émissions d'ammoniac et de protoxyde d'azote suite à l'épandage ;
• au devenir et effets de biocides (dont antibiotiques et autres médicaments) parfois encore très présents dans le digestat ;
• En France un projet de recherche de 6 ans, nommé Valodim (Valorisation Optimal des DIgestats de Méthanisation) et doté de 12,5 millions d'euros est financé par le programme Investissement d'Avenir : Utiliser un digestat ne permet pas encore de faire comme avec les engrais NPK de ajustements sur mesure des taux de nutriments ; ce projet vise à séparer les nutriments (azote, phosphore, potassium...) de la matière organique pour ensuite les "remélanger" selon les proportions demandées.

Statut juridique

En 2015, les producteurs de digestats agricoles et certaines administration cherchent encore à lui donner un statut facilitant sa valorisation en agriculture, ce qui passera par une homologation et le passage d'un statut actuel de déchet à celui d'un produit commercialisable homologué et/ou normé.

Un projet de règlement européen est en cours d'écriture et la norme engrais organique (NF U 42-001/A10) doit être mise à jour, ce qui pourrait être l'occasion d'introduire une norme "digestat", ce qui reste difficile en raison de la grande variétés de produits méthanisés.

Selon Pascal Soulabail (PDG de Géotexia Mené), l'un des défis à relever est de maitriser les entrées et leur dosage pour produire un digestat homogène (et stable dans le temps) et correspondant aux critères de l'homologation, alors que les quantités de déchets agricoles varient en tonnage et type selon les saisons et les années.

D'autres difficultés sont pour certains types de digestats liées aux teneurs en métaux lourds ou ETM, en certains résidus de différents pesticides ou en microbes pathogènes (qui ne sont pas toujours détruit par la chaleur comme dans le cas du compostage).

En France

• EMAA : Plan Énergie Méthanisation Autonomie Azote. Ce plan a été lancé par les ministres du Développement durable et le ministère de l’Agriculture, le 29 mars 2013, qui visait à créer avant la fin 2020 1000 méthaniseurs à la ferme (contre 90 à fin 2012).

Voir aussi

Articles connexes

• Méthanisation, Pouvoir méthanogène
• Biodégradation, Biogaz, biogaz carburant
• Compostage
• Recyclage
• Énergie renouvelable
• Bois énergie (Un gaz naturel de synthèse issu du bois)
• Compost de broussailles
• Carburant à domicile
• Déchet (gestion des déchets)
• Digesteur
• Écologie
• Hydrogène, méthanation
• Gestion des déchets

Liens externes

• Club Biogaz ATEE, inter-profession du biogaz en France
• ADEME- méthanisation
• Association européenne du biogaz

Bibliographie

• Ademe (2011) Qualité agronomique et sanitaire des digestats - Ademe, PDF, 250pp (résulte d'une étude bibliographique entamée en 2010)
• Etude réalisée pour le compte de l’ADEME et le Ministère de l’Agriculture par RITTMO Agroenvironnement, Uteam, FIBL, INERIS, LDAR (2011). Qualité agronomique et sanitaire des digestats .
• Kupper, T., & Fuchs, J. (2007). Compost et digestat en Suisse. Umwelt Wissen, (43), 126.
• Mignon, C. (2009). Biométhanisation: Utilisation du digestat comme fertilisant en agriculture. CRA. Valbiom.
• M’Sadak, Y., & M’Barek, A. B. (2013). Caractérisation qualitative du digestat solide de la bio méthanisation industrielle des fientes avicoles et alternative de son exploitation agronomique hors sol. Revue des Énergies Renouvelables, 16(1), 33-42.
• Muller, F., & Zdanevitch, I. (2013, June). Qualité des composts et des digestats. In Colloque national" Prévention & gestion des déchets dans les territoires".
• Pouech, P. H. (2007). Intérêt des digestats et possibilités de valorisation. Ateliers d’échange sur les aspects techniques et réglementaires de la méthanisation de la biomasse, 14.
• Quideau, P., Levasseur, P., Charpiot, A., Lendormi, T., & Guiziou, F. (2014). Intérêts conjugués d'une évacuation rapide des déjections animales et de leur méthanisation. Innovations Agronomiques, 34, 309-320.
• QUIDEAU, P., BELINE, F., GUIZIOU, F., & MORVAN, T.() Effets de la méthanisation sur l’azote des lisiers de porc et conséquences sur son devenir au stockage et à l’épandage.
• Quideau, P., Morvan, T., Guiziou, F., Daumer, M. L., Pourcher, A. M., & Béline, F. (2013). effets et conséquences de la méthanisation sur la matière organique et l'azote des lisiers de porc. Sciences Eaux & Territoires, (3), 66-71.
• SOLAGRO (2004) La qualité agronomique des digestats – Rapport final décembre 2004