Les Différentes étapes du procédé de compostage

La préparation :

La préparation peut varier suivant la nature des déchets. Elle consiste à un tri manuel ou mécanique (criblage) granulométrique ou densimétrique pour certains déchets verts (branchage). Un broyage peut aussi être nécessaire en particulier pour les déchets a forte composition en lignine par exemple.

La fermentation :

   La fermentation se réalise grâce aux microorganismes. Ces microorganismes ne vivent pas tous dans les mêmes conditions de températures et ne se nourrissent pas tous des mêmes substances. En se nourrissant de ces matériaux et en les digérant, les organismes produisent de nouvelles matières (humus) qui sont consommées par d'autres. Au début d'un compostage, seuls les micro-organismes sont actifs.

   Cette phase, pendant laquelle beaucoup d'oxygène est consommé, et pendant laquelle la température monte, est appelée phase de décomposition (comprenant les phases mésophile, thermophile et de refroidissement). Le processus de digestion commence. Les microorganismes entrent en action, ils utilisent des enzymes qui détruisent d'abord les parois cellulaires des tissus tendres. Dans cette phase, les bactéries sont à l'oeuvre, la décomposition de la matière organique se réalise.

   Lors de la fermentation, le tas de compost nécessite une aération. Plusieurs techniques de ventilation peuvent permettent, en autre, de différencier les méthodes de compostage. Parmi les différents process utilisés de compostage, il faut distinguer ceux qui présentent une ventilation naturelle statique de ceux qui présentent une ventilation naturelle avec retournement.

   Dans le premier cas, il s'agit du système le plus rustique correspondant au compostage domestique. Cette méthode utilise aucun retournement par l'homme, l'aération se fait naturellement. Ceci correspond au compostage domestique mais qui est déconseillée dans le cadre d'un objectif de maîtrise du procédé de compostage

   La ventilation naturelle avec retournement d'andains (ou tas de matière en compostage) est en général utilisée pour le compostage en plein air de déchets verts ou de déchets agricoles. Les andains sont des tas allongés disposés sur une aire bétonnée. Le retournement des andins se fait de façon régulière pour assurer l'aération de la matière nécessaire entre autre pour la respiration des microorganismes. Le retournement se réalise à l'aide d'appareils enjambeurs des andains.

Retounement du tas par un chargeur	Retournement du tas par un retouneur d'endins

   Un arrosage hebdomadaire est assuré les premières semaines afin de maintenir un taux d'humidité optimum du compost 55 à 60%. Il est aussi possible de réaliser une ventilation forcée (en tas ou en andain) sur des systèmes avec retournement ou pas. Cette aération forcée est assurée par un réseau de drains sous les matières à composter qui aspirent ou soufflent de l'air. Le retournement combiné à l'aération forcée permet une meilleure homogénéité du compost.

   Ces différentes techniques peuvent être mises en oeuvre dans différents environnements, c'est-à-dire soit à l'air libre soit sous bâtiment non fermé et non confiné et enfin sous bâtiment confiné. Dans les deux premiers cas, ceci permet (en cas de ventilation négative) de limiter la dispersion atmosphérique des composés et de réduire le problème de la place nécessaire au stockage.

   Dans les systèmes clos, la matière est traitée sans contact avec le milieu extérieur, l'aération étant toujours forcée. Au final, pour les déchets peu humides et fibreux, tel les déchets verts, le compostage d'andains et l'apport d'eau pour faciliter la dégradation est privilégié. Une fois la fermentation réalisée en grande partie intervient une phase de maturation du compost. 

La maturation :

   La notion de maturité est une donnée primordiale à connaître pour optimiser l'utilisation des composts. Pour certains, la maturité est synonyme de stabilité biologique. Pour d'autres, cela signifie que le compost ne présente plus aucun risque pour la culture.

Qu'est-ce que la maturité du compost ?

On retrouve deux définitions de la maturité :

   - Un produit mûr est un produit qui a atteint son développement complet. Pour la matière organique présente dans le compost, cela signifie qu'elle a atteint la même biodégradabilité que celle du sol. D'après cette approche, la condition nécessaire et suffisante pour qu'un compost soit dit « mûr » est la stabilité de sa matière organique. Son degré de stabilité est alors estimé par l'étude de biodégradabilité de sa matière organique.

   - Un compost est mûr s'il n'entraîne pas de préjudice pour les plantes lors de son utilisation. Selon cette définition, un compost est donc mûr si sa matière organique est stabilisée et s'il ne présente aucun effet inhibiteur pour les plantes au cours de son utilisation. L'impact du compost sur la plante devient donc un moyen d'estimer la maturité du compost.

Quels sont les critères d'évaluation de la maturité du compost ?

   Il existe plusieurs méthodes. Le tableau ci-dessous répertorie celles présentées dans la littérature.

Source:Thèse de F.FRANCOU de l'INA de Paris-Grignon, décembre 2003

Les différentes méthodes d'évaluation de la maturité des composts sont :

• Stabilité biologique de la matière organique :

   La méthode de référence pour évaluer la stabilité d'un compost est le suivi de l'activité respiratoire du sol auquel le compost est incorporé. Cette activité est généralement estimée par le dégagement de CO2 au cours d'incubations à 25-30°C de composts préalablement séché et homogénéisé (Robertson & Morgan 1995, Bernal 1998, Garcia-Gomez 2003).

   Les composts immatures présenteront une minéralisation rapide du carbone durant les premiers jours d'incubation. Il est donc permis de penser que 7 jours d'incubation sont suffisants pour évaluer le degré de stabilisation du compost.(Morel 1986).

   La quantité de carbone minéralisée dépend de l'origine (déchets et procédés) et de l'âge du compost. Malheureusement, on ne trouve dans aucun ouvrage une fixation des niveaux de stabilité. On retrouve la mise en évidence de composts très instables ou, au contraire, très stables, dans différents travaux, mais ceci ne permet que de fixer des extrêmes. Il est alors difficile de comparer les résultats d'études distinctes, au vue de la gamme continue de stabilisation contenue entre ces deux extrêmes.

• Indicateurs basés sur l'évolution physique, chimique et biologique des composts :

* La respirométrie : elle est basée sur l'activité respiratoire de la population endogène du compost. On incube le compost seul, ajusté à une humidité optimale pour l'activité microbienne, et on suit la minéralisation du carbone ou la consommation d'oxygène pendant 3 à 10 jours. Cette méthode est considérée comme la plus fiable car elle mesure directement l'activité microbienne. Pour Scaglia (2000), un compost mûr consomme moins de 1 gramme d'oxygène par kg de matière organique par heure.

* Test d'auto-échauffement : au cours du compostage, on observe un dégagement de chaleur due à l'intense activité microbienne. Le degré de décomposition de la matière organique d'un compost peut donc se traduire par sa capacité à l'auto-échauffement. Ce test est apparu en Allemagne vers la fin des années 70, et sert actuellement de référence dans le pays. La stabilité de la matière organique est estimée par la température maximale obtenue par auto-échauffement d'un compost placé dans un vase isotherme DEWAR de 1,5L. L'humidité du compost doit être ajustée pour une activité microbienne optimale. Ce test comporte une échelle d'indices allant jusqu'à cinq, quatre correspondant à un compost mûr. D'étroites corrélations ont été mises en évidences (Becker & Kotter, 1995) entre les résultats de ce test et ceux du test de respirométire. Ce test est facilement utilisable sur les plates-formes de compostage.

* Test Solvita (Woods Research Management, USA) : il est basé sur l'estimation de la minéralisation du carbone et la volatilisation de l'ammoniac, grâce à deux indicateurs colorés. Ce test est récent et semble pertinent pour les stades avancés de stabilité. Il permet en outre de tester la phytotoxicité liée à la présence d'ammonium dans le compost.

* Caractéristiques physico-chimiques classiques : ces caractéristiques peuvent être utilisés comme indicateurs de maturité selon le pH (entre 7 et 9 pour un compost mûr), la Capacité d'Echange Cationique (CEC), le rapport C/N (qui diminue au cours du compostage) et le rapport azote NO3-/NH4+ (un compost devant contenir une quantité appréciable de nitrates).

* Rapport d'humification (AH/AF) : c'est le rapport de la fraction humique sur la fraction fulvique. Ce rapport augmente significativement au cours du compostage (supérieur à 3 pour un compost mûr).

* Phytotoxicité et maturité : pour estimer la phytotoxicité d'un compost, on réalise les tests suivants :

- les tests de croissance des plantes (Hirai, 1986;Garcia,1992 ;Helfrich,1998) ;

- les tests de germination (Zucconi,1981 ;Garcia,1992 ;Wu,2000) ;

- les tests de développement racinaire (Zucconi, 1981 ;Brinton&Evans,2000).

   Les possibles causes de phytotoxicité sont l'échauffement racinaire et l'immobilisation de l'azote dus à la stimulation de l'activité microbienne du sol, la salinité, un excès d' ammoniac, la présence d'acides organiques, de pathogènes ou de métaux. En règle générale la phytotoxicité diminue avec la stabilisation du compost. La méthode qui consiste à estimer la stabilité d'un compost par la stabilité de sa matière organique paraît la plus pertinente, tant au niveau sémantique que dans la recherche d'indicateurs standards de maturité. Cette stabilité augmentant de façon continue lors du compostage, on préfèrera utiliser le terme de « degré de maturité »!!!