Le digestat

Ce centre de ressources digestat a bénéficié du soutien financier du Casdar ARPIDA dans le cadre du programme ENGAGE (2019-2022)”.

Le digestat est le produit résiduel issu de la digestion anaérobie. Il contient des éléments minéraux et de la matière organique ce qui lui confère des propriétés agronomiques intéressantes.

Agronomie et Environnement

Dans cette partie :

Un digestat ? Des digestats

Comme tout Produit Résiduaire Organique (PRO), le digestat a des propriétés amendantes  et des propriétés fertilisantes.

La diversité des ressources méthanisables, le type de procédé de méthanisation (voie solide/ liquide) et la présence de post-traitement influent sur la composition du digestat. C’est pourquoi il est préférable de parler des digestats, plutôt que du digestat, afin de rendre compte de la variabilité de leur composition.

Valeur fertilisante

Le processus de méthanisation conserve tous les éléments fertilisants présents en entrée dans le méthaniseur : azote, phosphore, potasse, oligo-éléments, ce qui lui confère des propriétés fertilisantes.

L’azote présent initialement dans les intrants est sous forme organique et minérale. Lors de la digestion, une partie de l’azote organique est transformé en azote ammoniacal (NH4), plus facilement assimilable par les plantes. Les digestats ont ainsi une proportion de NH4+/Norganique augmentée par rapport aux intrants. Ce ratio est fortement dépendant du type de digestat : des digestats provenant de rations déjà riches en NH4+ (lisiers, graisses) auront un effet fertilisant azoté plus important que des rations riches en C (fumiers, pailles…). (Guilayn et al, 2019).

L’efficacité azotée du digestat, c’est-à-dire sa capacité à être absorbée par la plante, est corrélée avec sa teneur en NH4+, mais aussi avec les conditions pédoclimatiques de l’épandage. On mesure cette efficacité avec un coefficient d’équivalence engrais, le Keq (% d’efficacité par rapport à de l’azote minéral) qui se situe aux alentours de 40 à 60% pour les céréales en sortie d’hiver  et de 40 à 90% pour l’épandage au printemps sur du maïs. Les coefficients les plus élevés sont observés lorsque le digestat est enfoui, une partie de l’azote non absorbé peut s’expliquer par la perte par volatilisation (le reste étant dans le sol)

La teneur en P des digestats est aussi très variable selon les intrants, allant de 4 à plus de 20  kg/TMS. (Reibel, 2018) Les digestats les plus riches en phosphores sont les digestats issus de boues d’épurations urbaines. Les lisiers de porcs et de volaille apportent également du phosphore dans le digestat. Le phosphore contenu dans les digestats est complétement assimilable par les plantes (Reibel, 2018). Compte tenu d’une teneur plus élevée en azote, si on équilibre la fertilisation de la plante sur la base de l’azote, on apportera forcément du P excédentaire, qui va s’accumuler dans le sol.

En conséquence, la valeur fertilisante azotée peut être améliorée par rapport aux effluents de départ et permettre ainsi de faire des économies d’engrais minéraux, principalement dans le cas des fumiers.

Apport de matière organique et valeur amendante

La méthanisation transforme une partie du carbone organique contenu dans les substrats en méthane (CH4) et dioxyde de carbone (CO2), composés principaux du biogaz. La digestion anaérobie aura donc un impact sur la quantité de carbone (par rapport au produit frais) mais aussi sur sa nature. .

Plus les composés entrants contiennent du carbone stable, lignifié, moins il sera attaqué par les bactéries et plus la valeur amendante du digestat sera élevée. C’est le cas des digestats issus de fumiers de ruminants. En revanche, des digestats issus de lisiers monogastriques et de graisses ont une faible valeur amendante. Le type de digestat influe également : les factions solides ont des valeurs amendantes supérieures aux fractions liquides.

Toutefois, on retrouve dans tous les types de digestat les différentes fractions de la matière organique (y compris une petite partie de fraction soluble) (Jimenez et al, 2019)

En conséquence, on peut être rassuré sur la capacité des digestats à préserver la teneur en matière organique des sols, nécessaire à leur fertilité.

Impact des digestats sur la fertilité des sols

La capacité des digestats à apporter du carbone organique stable au sol semble être bénéfique pour les propriétés physiques du sol, selon plusieurs auteurs (Reibel, 2018) La stabilité structurale et la densité apparente semblent être améliorés par l’apport de digestat. . Sur la fertilité biologique des sols, les effets sont moins étudiés, et peuvent être contrastés Ils sembleraient positifs sur des nombreux indicateurs microbiens par rapport à une situation où l’on apporterait pas de produit organique au sol. Ils seraient sans impact ou faiblement négatif sur certains indicateurs par rapport à de l’épandage de fumier frais. (Karimi et al, 2022) 

D’autres auteurs montrent des effets positifs sur des organismes comme les vers de terre, à moyen et long terme, même si des effets délétères de court terme peuvent être observés (Moinard et al, 2021)

Les effets du digestat sur la vie des sols sont complexes à étudier car ils dépendent à la fois du type de digestat, d’intrants particuliers qui pourraient apporter des éléments toxiques, du contexte pédo-climatique, des pratiques d’épandage et de l’espèce étudiée. Le projet MethaBiosol en cours a pour objectif d’apporter des réponses à ces questions (https://www6.inrae.fr/metha-biosol/)

Impact des digestats sur la qualité de l’eau

AILE, dans le cadre du Groupe de Travail « Externalités » du Contrat stratégique de filière « Industries et Nouveaux Systèmes Energétiques” a piloté avec l’appui de France Gaz Renouvelables et de l’AAMF une large revue de littérature complétée de plusieurs entretiens pour constituer une note de synthèse sur l’impact des digestats sur la qualité de l’eau, notamment vis-à-vis des pollutions azotées.

Il ressort de cette étude les principaux points de consensus suivants :

  • À pratique d’épandage similaire et à quantité d’azote efficace identique, les digestats présentent globalement un risque de lixiviation similaire aux PRO classique
  • Les risques de lixiviation sont surtout influencés par les pratiques agricoles ;
  • L’introduction d’une unité de méthanisation est susceptible de modifier les pratiques d’épandage dans la zone concernée
  • Il est admis que la couverture du sol en hiver est efficace pour l’imiter la lixiviation de l’azote
  • En France, la méthanisation peut favoriser l’introduction de CIVE contribuant ainsi à diversifier les assolements dans les exploitations agricoles.

Ressources disponibles
Guide Agroparitech sur les bonnes pratiques d’épandage5,46 Mo
Résultats du projet METHA-LAE sur l’impact de la méthanisation sur le stockage de carbone dans les sols
Fiche AAMF matière organique1,41 Mo
ValOr RPO Digestats de méthanisation Typologie en fonction des intrants et réglementation
Revue Biblio GERES : Valorisation agricole des digestats : Quels impacts sur les cultures, le sol et l’environnement ?3,23 Mo
Gestion des effluents et des déjections (GED) – IDELE
Digestats et équilibre des sols – Méthafrance
Impact des digestats de méthanisation sur la qualité de l’eau – NSE
METHABIOSOL – Impact des digestats de méthanisation sur la qualité biologique des sols agricoles

Épandage


La forte volatilité de l’ammoniaque impose une grande vigilance au stockage et à l’épandage du digestat. La réglementation impose de prévoir au minimum 4 mois de stockage tout en justifiant les périodes d’épandages possibles : ce sont donc en général 6 à 8 mois de stockage qui sont nécessaires, couvertes de préférences.

Les matériels et les conditions d’épandage devront permettre de limiter la volatilisation de l’azote :

  • Épandre par temps humide, en l’absence de vent
  • Utiliser des pendillards ou enfouisseurs pour l’épandage de digestat liquide (buse palette interdite)
  • Épandre au plus près des besoins des cultures, pour limiter les risques de lessivage
Ressources disponibles
Fiche technique épandage2,09 Mo
Fiche technique: Limiter la volatilisation1,00 Mo
Programme RetD Valdipro
Guide Agroparitech sur les bonnes pratiques du digestat5,46 Mo
Les ressource du projet TEPLIS – FRcuma Ouest
Projet ENGAGE : Réduire les emissions d’ammoniac – Vidéo

Sanitaire


La qualité sanitaire des digestats est satisfaisante pour une utilisation en épandage, améliorée pour de nombreux pathogènes par rapport à des effluents bruts, notamment sur les bactéries végétatives (E.Coli, Salmonella) et pour de nombreux virus.

L’impact de la digestion sur la concentration en pathogènes dépend du couple temps-température et du type de procédé. Le régime thermophile et les procédés discontinus sont plus efficaces.

Ressources disponibles
Etude sur les enjeux sanitaires liés a la méthanisation des effluents d’élevage et à l’épandage de digestats2,56 Mo
Synthèse étude sur les enjeux sanitaires de la méthanisation881,58 Ko
Revue biblographique « Impacts sanitaires de la méthanisation »1,27 Mo
Résultats de la campagne d’analyse réalisée dans le cadre de Valdipro443,41 Ko
Guide : La mise en œuvre de l’hygiénisation des sous-produits animaux en méthanisation6,81 Mo
Gérer le risque sanitaire en méthanisation collective agricole- Fiche AAMF

Post-traitement


La séparation de phase peut-être nécessaire pour des besoins d’export de phosphore notamment, mais peut aussi être utile pour gérer un produit amendant d’une part (la fraction solide) et un produit fertilisant (la fraction liquide) d’autre part. Les taux de capture seront bien supérieurs dans le cas des centrifugeuses.

Il est également possible de coupler la méthanisation avec d’autres procédés de traitement plus poussés : séchage de la fraction solide, stripping de l’azote, filtration membranaire…

Ressources disponibles
Guide “Gestion et traitement des digestats de méthanisation” 4,06 Mo
Procédés de traitement (anglais)1,10 Mo

Règlementation


En règle générale, les digestats ont un statut de déchet et leur épandage est soumis à plan d’épandage.

La réglementation concernant l’ensemble des matières fertilisantes est en cours d’évolution et devrait être modifiée en profondeur d’ici 2022.

Dans tous les cas, la valorisation du digestat nécessite une traçabilité : un cahier de fertilisation, des bordereaux de livraisons ou un cahier de sortie du digestat doivent être consignés 10 ans sur le site de méthanisation. En zone vulnérable, l’utilisation du digestat doit se faire dans le respect de la Directive Nitrates (calendrier d’épandage, respect des doses, interdictions..)

Pour ne plus être soumis à plan d’épandage, plusieurs possibilité existent :

  1. Être conforme au cahier des charges Dig : Pour cela, si le procédé respecte les critères du cahier des charges, il suffit de se déclarer à l’aide du formulaire Cerfa 16151
  2. Disposer d’une autorisation de mise sur le marché (AMM) : Pour cela, un dossier d’homologation est à réaliser, la demande se faisant auprès de l’ANSES. La démarche est longue (18 mois au minimum) et coûteuse, elle s’adresse plutôt aux digestats ayant subi une étape de transformation.
  3. Rentrer dans une norme NF : des normes existent pour les digestats compostés (NF U 44051; NF U 42-001)

A partir de juillet 2022, il sera possible de commercialiser un fertilisant à partir de digestat conformément au règlement Européen RF 2019/1009. Ce règlement concerne les produits élaborés à partir de digestat (transformés)

Quels sont les critères pour rentrer dans le cahier des charges Dig ?

  • Ration
  • 60% des intrants sont d’origine agricole ET minimum 33% des intrants sont des effluents d’élevage
  • Autres matières autorisées : biodéchets et sous-produits végétaux des IAA, déchets végétaux issus de l’entretien des parcs et jardins, lait et sous-produits du lait (SPAN C3), denrées alimentaires transformées (non crues), matières issues du traitement des eaux résiduaires des IAA (graisses de flottation…) additifs de digestion dans la limite de 5% des intrants
  • Procédé
  • pH compris entre 7 et 8,5
  • En mésophile (T°C comprise entre 34 et 50°C) : disposer d’un temps de séjour > 50 jours
  • En thermophile (T°>50°C) : temps de séjour >30 jours
  • En voie liquide infiniment mélangé : disposer d’une agitation mécanique
  • Stockage du digestat liquide couvert et brassé
  • En voie solide : siccité du mélange >20%
  • Obligations
  • Avoir un agrément sanitaire
  • Disposer d’un système de management de la qualité, et réaliser les autocontrôles
  • Produire un document d’accompagnement du produit (étiquetage) mentionnant notamment la composition, les usages autorisés, les doses d’apport préconisées et le mode de stockage approprié.

Analyses à réaliser pour le cahier des charges :

Composition%MS, %MO/MB, N tot, P2O5, K2O, C/N
Pathogènes :E.Coli/ Enterococcaceae + Salmonelles (idem agrément sanitaire)
ETM :As, Cd, Cr total (+Cr VI), Cu, Hg, Ni, Pb, Zn
Impuretés :Plastique + verre + métal > 2 mm
Somme de 16 HAP< 6 mg/ kg MS

Fréquence annuelle des analyses

Volume de digestat0- 5 500 T> 5 500T>11 000T>16 500T>22 000T
Nb d’analyses mini/an12345
Ressources disponibles
Cahier des charges DIG
CERFA pour déclarer l’utilisation du CDC Dig
Programme RetD Valdipro
Gestion des effluents et des déjections animales

Épandage des digestats en Agriculture Biologique (AB) 


A- Conditions requises pour l’épandage de digestat de méthanisation issu d’exploitation non certifiée AB sur une exploitation certifiée AB

L’agriculture biologique (AB) européenne est encadrée par le règlement du conseil européen n°834/2007 qui stipule que “ la fertilité et l’activité biologique du sol sont préservées et augmentées par la rotation pluriannuelle des cultures, comprenant les légumineuses et d’autres cultures d’engrais verts et par l’épandage d’effluents d’élevage ou de matières organiques, de préférence compostés, provenant de la production biologique ” (Article 12, paragraphe 1, alinéa b).   

Si, et seulement si, cette obligation réglementaire ne peut être respectée en raison de l’absence d’un gisement suffisant permettant de couvrir l’entièreté des besoins nutritionnels des végétaux, alors le règlement d’application n°889/2008 prévoit que “ les engrais et amendements du sol énumérés à l’annexe I du règlement d’application peuvent être utilisés dans la production biologique “ (Article 3, paragraphe 1). L’absence de gisement doit être justifiée et tracée par l’agriculteur. L’article I dudit règlement d’application autorise l’épandage des effluents d’élevage ou de ses dérivés (comme le digestat de méthanisation), provenant de l’agriculture non certifiée AB, uniquement s’ils ne proviennent pas d’élevages industriels. 

B- Définition d’un élevage industriel

Un élevage industriel a été défini par le guide de lecture pour l’application des règlements du comité National de l’AB (CNAB) comme étant :

  • un élevage en système caillebotis ou grilles intégral dépassant les seuils de la directives n°2011/92/UE
  • un élevage en cages dépassant les seuils de la directives n°2011/92/UE

Les seuils de la directives n°2011/92/UE sont (Annexe 1, paragraphe 17) : 

  • 85 000 emplacements pour les poulets
  • 60 000 emplacements pour les poules
  • 3 000 emplacements pour les porcs de production (de plus de 30 kg)
  • 900 emplacements pour les truies

Les sous-produits animaux transformés (farines animales, poudres animales, laine, poils, lactosérum, etc.) ne sont pas concernés par ces restrictions. De la même manière, les effluents originaires d’élevages autres que porcins, poules ou poulets (bovins, ovins, caprins etc.) ne sont pas encadrés, c’est-à-dire que l’épandage de leurs effluents sont toujours autorisés en AB, même provenant d’élevage hors-sol et cela sans limite de seuil. Ces mesures sont entrées en application depuis le 1er janvier 2021. 

C- Autres intrants autorisés dans un digestat de méthanisation pour épandage sur une exploitation agricole certifiée AB

Le règlement d’application n°889/2008 autorise également l’épandage de digestats de méthanisation qui contiennent, en tout ou partie, les catégories d’intrants suivantes : 

  • Toute matière d’origine végétale non transformée
  • Les algues et ses sous-produits
  • Vinasse et extraits de vinasse
  • Les biodéchets triés à la source

Les biodéchets utilisables en AB sont régis par le guide de lecture pour l’application des règlements de la CNAB (Version février 2021 – Annexe 6) et cela, même s’ils ne sont pas certifiés AB ou s’ils sont issus d’élevages industriels. 

Seuls sont concernés les déchets ménagers d’origine animale ou végétale issus de la consommation des habitants ou des acteurs d’un territoire donné, à condition qu’ils soient triés à la source (reste de repas, filtre et marc de café, mouchoirs et serviettes en papier, etc.).  Il peut par exemple s’agir des biodéchets des particuliers, des entreprises, du secteur tertiaire (écoles, hôpitaux, etc.). La collecte des déchets végétaux ou animaux des entreprises ayant une activité de production ou de transformation de denrées alimentaires de moins de 10 salariés est également autorisée. 

Le collecteur doit être mesure de justifier par une démarche qualité que ses biodéchets sont bien triés à la source par l’usager. 

D- Conditions d’épandage des digestats de méthanisation autorisés

Les digestats de méthanisation répondant aux critères mentionnés ci-dessus sont donc autorisés à l’épandage sur des terrains certifiés AB, à condition que le digestat ne soit pas appliqué sur les parties comestibles de la plante.  

E- Présence d’OGM dans les digestats de méthanisation

La présence éventuelle d’OGM dans les biodéchets ou dans l’alimentation du bétail dont est issu les effluents n’est pas un frein à leur valorisation en AB, à condition qu’ils répondent aux exigences mentionnées ci-dessus. 

Tous les intrants non mentionnés dans cet article ne sont en conséquence pas autorisés en AB. 

Ressources disponibles
Épandage de digestat en agriculure biologique – ATEE Club Biogaz

Avec le soutien de