principes et conditions d'exploitation

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Le compostage est une fermentation contrôlée consistant à transformer les matières organiques par voie aérobie et à former des composés humiques et pré humiques stables (figure 1). L’aération ne peut être efficace que si le milieu est perméable à l’air. Les boues déshydratées ayant souvent une très faible porosité, il est indispensable de leur apporter un agent de foisonnement, généralement représenté par le support carboné (minimum 20 % de vide à atteindre dans le mélange).

Cette dégradation, par des micro-organismes divers (figure 2), s’accompagne d’une élévation de température pouvant dépasser 70 °C : il y a alors destruction des germes pathogènes et diminution de l’humidité du produit (évaporation).

Le compostage s’applique de préférence à des boues fraîches (riches en MO et en azote), mais peut également être utilisé sur des boues digérées ou stabilisées aérobies.

Les conditions de milieu propres au compostage sont les suivantes :

la microflore existe à l’état naturel dans les boues ou dans l’air, un ensemencement est donc superflu
le pH n’est pas un paramètre fondamental pour le bon déroulement du compostage, puisqu’il s’ajuste très rapidement entre 6,5 et 8 (acidification en début de compostage, puis alcalinisation par formation d’ammoniac et élimination du CO₂ par l’aération) ; même des boues de traitement physico-chimique d’ERU peuvent être compostées.

siccités du mélange initial et du compost final

L’aération permet d’apporter l’oxygène pour l’oxydation biologique, mais aussi d’évacuer la vapeur d’eau et le gaz carbonique dégagés dans la masse de compost. La déshydratation par circulation d’air est d’autant plus efficace que les conditions climatiques sont bonnes.

Le taux d’humidité optimal du mélange de départ se situe entre 55 et 65 % (35 à 45 % de siccité).

Plus la teneur en matières organiques biodégradables (MOB) est importante et plus les réactions exothermiques provenant de leur dégradation permettront une évaporation de l’eau et donc un séchage du compost. Dans la pratique, il apparaît que pour garantir une siccité du compost, après le cycle de trois semaines d’aération, supérieure à 50 %, il faut que l’indice I (I = kg d’eau par k de MOB du mélange initial) soit inférieur à 10.

La recherche d’une siccité finale importante du compost nécessitera aussi de fortes consommations en énergie (volume d’air à insuffler élevé). Celles-ci pourront alors représenter plus de 80 % de la consommation globale.

équilibres nutritionnels

Le rapport C/N règle toute la dynamique microbienne. La forme sous laquelle se retrouve le carbone contenu dans les boues à traiter et le coproduit est en fait essentielle :

un carbone peu assimilable par la microflore limitera les cinétiques de dégradation et de transformation de la matière organique de la boue ; dans ce cas, l’azote, souvent en excès, sera relargué sous forme d’ammoniac (composé le plus rencontré dans la phase gazeuse issu du processus) ;
si le carbone est très facilement assimilable, il pourra être indispensable de rajouter une dose d’azote pour ne pas limiter les cinétiques microbiennes (cas de certaines boues ERI).

La disponibilité du carbone des boues résiduaires variera avec le type de boue : elle sera plus importante sur boues fraîches que sur boues digérées, plus importante sur boues primaires que sur boues biologiques.

Les coproduits souvent utilisés sur les plates-formes industrielles de compostage (sciures, copeaux, plaquettes de bois, broyats de palettes, écorces) sont pauvres en carbone facilement assimilable (cellulose et lignine peu biodégradables). Leur incorporation dans le mélange aura essentiellement pour rôle d’assurer le foisonnement et de rendre le compost facilement manutentionnable. Au contraire, les déchets d’espaces verts broyés contiennent généralement des composés carbonés plus facilement biodégradables comme des protéines et hémicelluloses.

choix du support carboné

Le support joue plusieurs rôles :

agent de foisonnement : il crée des espaces lacunaires dans le mélange permettant le passage de l’air ;
agent structurant : il procure au mélange une stabilité mécanique facilitant sa manutention ;
amendement carboné : l’apport de carbone (si assimilable) va rééquilibrer le rapport C/N ;
agent texturant : le support carboné aura un rôle d’éponge, pour absorber une partie de l’humidité des boues, et améliorer leur structure.

Toute une gamme de supports organiques est utilisée : sciure (très répandue), mais aussi déchets d’espaces verts broyés, copeaux ou plaquettes de bois, écorces broyées, paille hachée, marc de raisin, anas de lin, rafles de maïs,…

Pour diminuer les frais d’achat du support carboné, on utilise de plus en plus :

un recyclage de compost partiellement déshydraté ;
une récupération par criblage des supports grossiers (copeaux, écorces…).

L’humidité de départ des boues déshydratées fixe les quantités de support à mettre en œuvre : pour un gâteau à 20 % de siccité, il faut de l’ordre de trois volumes de support (frais, recyclé ou produit composté) pour un volume de boue.

maturation

Après tout compostage (plus ou moins long selon la technique mise en œuvre), il est nécessaire, avant utilisation en agriculture, de stabiliser le mélange par une période de maturation (généralement en andains) de un à trois mois, au cours de laquelle le produit doit être retourné périodiquement. Le rapport C/N et le pH diminuent, l’azote se nitrifie. C’est au cours de cette période que s’ébauche le phénomène d’humification.

principaux procédés de compostage des boues

Le retournement des tas de compost se fait avec des machines appropriées ; cette opération permet d’aérer le tas et de le décompacter pour assurer une redistribution des espaces de vide. Durant la phase active de compostage, le retournement mécanique assure que toute la masse soit soumise à des températures hygiénisantes (voir réglementation EPA dans les destinations finales des boues).

C’est avec les systèmes dits confinés qu’il est possible de réguler les processus biologiques en asservissant par exemple la ventilation à un niveau de température ou d’oxygène lacunaire.

L’imposition de garanties contraignantes sur les émissions olfactives oblige à mettre en place des systèmes de compostage à ventilation forcée et contrôlée pour lesquels la phase gazeuse peut être facilement collectée et dirigée vers une unité de désodorisation biologique ou chimique.

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