Une série de stratégies est testée en Europe pour transformer les déchets agricoles riches en nutriments tels que les plumes de poulet, la bouse de vache et les tiges des plantes en engrais vert. Plein de phosphore et d'azote, les produits recyclés pourraient aider à réduire les émissions de l'agriculture intensive et la dépendance vis-à-vis des importations d'engrais.

L'agriculture européenne produit une abondance d'aliments de haute qualité, mais aussi des quantités massives de déchets de cultures et d'animaux de ferme, dont environ 1,4 milliard de tonnes de fumier chaque année.

Les déchets agricoles regorgent de nutriments, mais ce sont souvent des molécules organiques complexes, qui prennent du temps à se décomposer en minéraux pour les plantes cultivées à utiliser. Le fumier est volumineux, difficiles à transporter et généralement générés loin des champs cultivés. Par conséquent, les agriculteurs dépendent des engrais chimiques qui sont souvent importés en Europe.

Alors que le marché européen des engrais est évalué entre 20 et 25 milliards d'euros par an, les engrais de synthèse représentent 80% des produits. L'azote est produit en extrayant le produit chimique de l'air et en utilisant l'énergie des combustibles fossiles pour le convertir en sels d'ammonium que les plantes consomment facilement. Phosphoreux, l'autre ingrédient principal des engrais chimiques, est fabriqué à partir de roches extraites principalement au Maroc, mais aussi la Chine et les États-Unis.

Pendant ce temps, les nutriments répandus sur les terres agricoles peuvent s'infiltrer dans les rivières et les lacs, provoquant des proliférations d'algues et la mort de poissons, ou s'évaporer sous forme de gaz à effet de serre.

« Nous avons trop de nutriments qui circulent en Europe, causer des problèmes environnementaux, " a déclaré le professeur Erik Meers, un chimiste environnemental à l'Université de Gand en Belgique. « Nous avons également une quantité croissante d'engrais chimiques, azote et phosphate, utilisé.'

On estime que 13,6 millions de tonnes d'azote et 1,8 million de tonnes de phosphore entrent chaque année dans l'agriculture européenne via les engrais, mais aussi les cultures utilisées en alimentation animale.

« Nous ne recyclons pas tous les nutriments que nous pourrions réutiliser, " a déclaré le Dr Victor Riau Arenas, chercheur à l'Institut de Recherche et de Technologie Agroalimentaire de Catalogne, Espagne. Il dirige un projet appelé Circular Agronomics qui vise à stimuler le recyclage des nutriments dans la chaîne alimentaire agricole et à aider à réduire les émissions. « Notre objectif est de convertir la chaîne linéaire que nous avons aujourd'hui en une chaîne circulaire en recyclant les nutriments. »

Avec la nouvelle législation de l'UE en mars 2019 facilitant la vente de produits fertilisants fabriqués à partir de matériaux recyclés, Le Dr Riau et le professeur Meers font partie des chercheurs qui travaillent actuellement à extraire des nutriments purs des déchets organiques pour produire des engrais ensachés durables.

Microbes

Le premier défi est le traitement des déchets. Les engrais chimiques arrivent à la ferme dans des sacs contenant des nutriments minéraux prêts à l'emploi. Déchets bruts animaux et végétaux, cependant, doivent d'abord être décomposés par les microbes avant que les plantes puissent les utiliser.

« Des quantités énormes de nutriments sont présentes dans les déchets sous forme organique et ne sont pas efficaces pour la production végétale, ' a déclaré le professeur Meers. « C'est pourquoi les agriculteurs ont tendance à aimer les engrais chimiques ».

Le professeur Meers dirige un projet de recherche appelé Nutri2Cycle qui utilise diverses approches pour s'attaquer aux deux côtés de la médaille :le traitement des déchets agricoles, tout en l'utilisant pour fabriquer des produits suffisamment bons pour remplacer les engrais synthétiques importés.

Pour traiter d'abord le fumier, Nutri2Cycle le verse dans un grand réservoir appelé biodigesteur où des microbes vivants décomposent la matière organique. Un digestat liquide, qui ressemble et a la consistance du marc de café, sort un tuyau, laissant derrière lui un matériau solide semblable à du compost avec la consistance d'une bouillie.

La prochaine étape pour les scientifiques est de distiller la fraction liquide et de la traiter jusqu'à ce qu'un composé chimique pur, tel qu'un sel d'ammonium, est fait. Ce n'est qu'un des nombreux processus mis à l'épreuve par le projet.

Le projet Nutri2Cycle utilise également des capteurs pour appliquer des bio-engrais dans les bonnes quantités. Par exemple, des capteurs dans le proche infrarouge pourraient vérifier avec précision quels nutriments pénètrent dans un champ, ou un système de capteurs pourrait évaluer quelles parcelles de prairie ont besoin d'engrais et lesquelles n'en ont pas besoin.

Économie circulaire

L'approche est l'une des 24 que les scientifiques de Nutri2Cycle à travers l'Europe explorent. Ils visent à mettre au point des processus industriels ruraux pour stimuler une économie agricole circulaire. Pour boucler la boucle, d'autres approches incluent une usine pilote dans la région des Flandres en Belgique qui donnera du lisier de porc traité sous forme liquide aux lentilles d'eau. Cette plante flottante est riche en protéines et sera récoltée et testée comme aliment pour animaux. D'autres sources d'alimentation cultivées à partir de nutriments recyclés pourraient inclure des insectes ou des algues.

Une expérience comme celle-ci pourrait à son tour permettre de remplacer une partie des millions de tonnes de soja expédiées en Europe, principalement des États-Unis, au cours de la dernière année. Le soja est un aliment pour animaux riche en protéines. Mais il contient aussi de l'azote qui est un constituant essentiel des protéines, et peut être récupéré dans le fumier animal. Il en va de même pour le phosphore importé utilisé dans les engrais.

« Nous avons ces vastes flux d'azote et de phosphore venant vers l'Europe sous forme d'engrais chimiques importés et sous forme d'aliments pour animaux importés, " a déclaré le professeur Meers. «Nous importons ainsi de l'azote et du phosphore, qui finit ensuite dans le fumier.'

D'autres approches explorées par le projet Nutri2Cycle incluent le test de déchets recyclés de l'industrie laitière sur des cultures en Irlande. Ces déchets proviennent de la fabrication du fromage et de la transformation du lait et sont riches en azote, nutriments de magnésium et de phosphore. Ils testeront également des échantillons de fumier de volaille, Eaux usées de transformation de la pomme de terre et traitement des eaux urbaines résiduaires sur prairies pour l'alimentation animale et sur maïs.

Les exploitations utilisant des biodéchets manquent généralement d'informations adéquates, selon le Dr SM Ashekuzzaman, un chimiste environnemental à Teagasc, une organisation irlandaise de recherche agricole, et un scientifique avec Nutri2Cycle. Il est difficile de dire à partir des biodéchets combien de nutriments sont prêts à être utilisés par les plantes, il dit.

« Il existe un manque de connaissances sur la quantité de nutriments disponibles pour les plantes. Nous allons compléter ces connaissances par des essais agronomiques puis mieux conseiller les agriculteurs, ' il a dit.

Alimentation de précision

Pour aider l'agriculture à devenir plus efficace, en Catalogne, Circular Agronomics utilisera à l'avenir le chauffage solaire pour traiter et sécher le fumier de porc afin de produire des engrais. Ils nourriront également avec précision les vaches laitières pour réduire le fumier et les émissions, tandis qu'une usine pilote en Allemagne sera développée pour récupérer l'azote et le phosphore des déchets de l'industrie alimentaire.

Le Dr Riau dit que puisque l'élevage et l'agriculture arable sont actuellement responsables de la libération de quantités substantielles d'ammoniac et d'autres gaz à effet de serre, le traitement de ces déchets contribuera à réduire les émissions à l'origine de l'urgence climatique.

« Nous réduirons l'utilisation d'engrais chimiques, ce qui réduira les coûts, mais aussi l'impact environnemental de l'agriculture sur les sols et le lessivage des nitrates dans les nappes phréatiques, ' il a dit.