Caractérisation physico-chimiques et microbiologiques de digestats bruts et post-traités destinés à l'épandage agricole

[Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]TED

National audience

English. Anaerobic digestion of organic residues can be used to produce both renewable energy (biogas) and organic fertilizer (digestate). The effect of posttreatments (liquid-solid separation followed or not by a composting step) and digestion process (wet or dry digestion) on physico-chemical and microbiological properties of 27 digestates originating from 19 French biogas plants was analysed. Results showed that post-treatments and digestion process had a significant effect on dry matter, organic matter and nutrients contents. Raw digestates from wet digestion and liquid fractions obtained after liquid-solid separation of digestates were similar to mineral fertilizers (dry matter content < 10%, nitrogen present mainly as ammonium form and potassium content of 57 g/kg of dry matter as mean value). Inversely, raw digestates from dry digestion and solid fractions of digestates were similar to organic fertilizers (dry matter content > 17% and nitrogen as organic form). Composting of solid fractions induced a decrease of the organic matter (40-52% of dry matter) and the total organic carbon contents (mean of 252 g/kg of dry matter) and an increase of dry matter content (> 40%). Statistical analyses lead to a classification of the digestates in three groups, based on their physico-chemical characteristics. A comparison with current French standards defining fertilizers for land application (NFU 44-051, NFU 44-095 and NFU 42-001) was also performed for each of the three groups of digestates. For composted solid fractions of digestate, values were in line with regulatory thresholds of NFU 44-051 and 44-095, whereas for the other digestates, dry matter content was too low and ammonium content too high. For NFU 42-001, dry matter, nitrogen and phosphorus contents were too low for most digestates. Furthermore, some digestates contained concentrations of Escherichia coli above regulatory limit concentrations of NFU 44-095 for land application. This study highlights the importance of physico-chemical and microbiological characterization of digestates to enrich current databases in order to improve the legislation for the use of digestates as organic fertilizer.

French. Dans un contexte de valorisation des digestats en tant que matière fertilisante pour un retour au sol, les caractéristiques physico-chimiques et microbiologiques de 27 digestats provenant de 19 sites français de méthanisation ont été mises en regard du posttraitement mis en oeuvre (séparation de phase avec ou sans compostage) et du type de procédé de méthanisation appliqué (en voie sèche ou liquide). Les résultats ont montré que les posttraitements et le type de digestion ont un effet significatif sur les taux de matière sèche, la matière organique et les éléments fertilisants. Ainsi, les digestats bruts de méthanisation en voie liquide et les fractions liquides possèdent des caractéristiques proches des engrais organiques (taux de matière sèche < 10%, azote majoritairement sous forme ammoniacale et concentration en potassium en moyenne de 57 g/kg de matière sèche), alors que les digestats bruts de méthanisation par voie sèche et les fractions solides présentent des caractéristiques proches des amendements organiques (taux de matière sèche > 17% et azote majoritairement sous forme organique). La stabilisation de la matière organique des fractions solides par compostage induit une diminution des taux de matière organique (40-52% de matière sèche) et des concentrations en carbone organique total (moyenne de 252 g/kg de matière sèche) et s’accompagne d’une augmentation du taux de matière sèche (> 40%). L’analyse statistique des données a permis de définir un classement des digestats en trois familles. Cette nouvelle typologie des digestats selon les posttraitements et le type de digestion pourrait être utile au choix de la filière de valorisation en qualifiant le caractère fertilisant ou amendant. Les valeurs obtenues pour chaque famille ont été comparées à celles exigées dans les normes relatives aux amendements organiques (NFU 44-051), composts de matières d’intérêt agronomique issues du traitement des eaux (NFU 44-095) ou engrais (NFU 42-001). Les fractions solides compostées sont généralement conformes aux critères d’évaluation des normes amendements et composts, alors que pour les autres digestats, le taux de matière sèche est trop bas et la concentration en ammonium trop élevée. Pour la norme engrais, les teneurs en matière sèche, en azote, voire phosphore, apparaissent insuffisantes pour la majorité des digestats étudiés. Par ailleurs, certains digestats présentent des concentrations élevées en Escherichia coli, ne respectant donc pas les seuils réglementaires de la NFU 44-095 pour pouvoir être utilisés en agriculture. Cette étude met en avant l’importance de la caractérisation physico-chimique et microbiologique des digestats en vue d’enrichir les bases de données pour faire évoluer la législation relative aux digestats de méthanisation.