Compostage - Définition

Introduction

Le compostage est un procédé biologique de conversion et de valorisation des matières organiques (sous-produits de la biomasse, déchets organiques d'origine biologique...) en un produit stabilisé, hygiénique, semblable à un terreau, riche en composés humiques, le compost.

Composition du compost

Les organismes responsables du compostage ont besoin de trois éléments pour vivre :

• de nourriture équilibrée, composée d'un mélange de matières carbonées (brunes-dures-sèches) et de matières azotées (vertes-molles-humides) ;
• d'humidité, contenue particulièrement dans les matières azotées ;
• d'air, dont la circulation est favorisée par les matières carbonées structurantes (dures).

Résidus organiques compostables

Déchets dits carbonés

Déchets dits azotés

branches broyées, feuilles mortes, paille (on stockera précieusement ces matières pour toujours en avoir à sa disposition pour les mélanger avec les matières azotées) ; coquilles d'œuf, coquilles de noix ; litières biodégradables des animaux herbivores ; papier en évitant ceux qui sont imprimés, carton (il sert de refuge aux vers de terre) ; morceaux de tissus en matières naturelles (laine, coton), etc. déchets de maison (mouchoirs en papier, essuie-tout, cendre de bois, sciures, copeaux, plantes d'intérieur non malades).

déchets végétaux, de jardinage (tailles de haies, tontes de pelouse...), feuilles vertes, déchets ménagers périssables (déchets des légumes et de fruits). Il est ainsi possible de diminuer de 30-50 % sa quantité d'ordures ménagères et de diminuer d'autant la taille des décharges et les volumes de déchets transportés vers les incinérateurs

Attention : certaines matières comme les marcs de café se décomposent très lentement. Les matières telles que la viande, le poisson les os ne sont pas recommandées dans la plupart des méthodes de compostage domestique.

Influence de l'environnement

La progression du matériel de départ vers le stade final, l'humus, dépend d'un grand nombre de facteurs externes comme la dimension des particules, la nature des nutriments, leur structure, le taux d'humidité, l'aération, le pH… D'autre part, en se multipliant, les micro-organismes changent constamment leur environnement et le rendent souvent impropre à leur développement.

Conditions physiques

Aération

Ce facteur est essentiel puisque le compostage est un processus aérobie. On estime que l'air devrait occuper au moins 50% du volume du tas. L'anaérobiose commence lorsque le taux d'oxygène du tas est inférieur à 10% ; elle prédomine au-dessous de 5% d'O₂ (air = 21% O₂). Diverses techniques permettent de rétablir l'aérobiose, elles seront décrites ci-dessous.

Humidité

Comme pour un substrat de culture, l'aération et l'humidité du compost sont liées : un excès d'eau diminue la quantité d'air disponible dans le volume de compost. Un système d'aération plus efficace sera alors nécessaire.

La chaleur libérée par la fermentation provoque l'évaporation d'une grande quantité d'eau. L'arrosage de la masse en fermentation permet le cas échéant de manière à maintenir un taux d'humidité de 50 à 70% de la masse fraîche (c’est-à-dire l'équivalent de la capacité au champ pour un sol). D'autre part les pluies battantes comme l'évaporation excessive par le soleil peuvent aussi ralentir le processus. Une couverture, toiture ou bâche peut répondre à ce problème.

Dimension des particules

Outre son rôle sur la porosité à l'air et la rétention en eau du milieu, l'un des effets de la dilacération préalable (broyage) est d'augmenter la surface de contact entre les déchets et la microflore. Une réduction de la taille des particules entraîne donc un accroissement du taux de décomposition mais aussi une circulation d'air plus faible (risque d'anaérobiose).

Température

Par leur respiration les micro-organismes dégagent une chaleur telle que les températures atteintes (80 °C et même plus de 90 °C dans un tas bien isolé) peuvent devenir létales pour les cellules. L'optimisation du processus consiste donc à veiller à ne pas dépasser une température de 70 °C.

Conditions chimiques

pH

Généralement, les matières à composter présentent un pH compris entre 5 et 7, c’est-à-dire dans des limites acceptables. Le pH s'abaisse pendant les premiers jours et remonte ensuite pour devenir neutre ou légèrement alcalin. Certains auteurs recommandent cependant l'adjonction d'un tampon ou d'une base faible (calcaires ou dolomie broyés, marne, craie phosphatée...), d'autres s'y refusent car cela peut provoquer un ralentissement du processus. Sans adjonction de tampon, le pH final du compost est aux alentours de 8.

Forme du carbone

Elle influence beaucoup la vitesse de décomposition du compost. Certaines molécules, tels les glucides simples, l'amidon, les hémicelluloses, les pectines et les acides aminés, sont aisément dégradables. La cellulose, polymère plus volumineux, est plus résistante. La lignine et les autres polymères aromatiques, extrêmement solides, seront dégradés plus tardivement, plus lentement et incomplètement (conduisant à la formation d'humus).

Rapport C/N

La consommation du carbone organique par la microflore libère une grande quantité de CO₂. La diminution progressive de la teneur en carbone du milieu a pour conséquence une diminution sensible de la valeur du rapport C/N. En effet l'azote, fixé dans les protéines microbiennes, reste dans la masse du compost (sauf pertes éventuelles par dégagement d'ammoniac).

Un rapport C/N trop faible (inférieur à 15) conduit à des pertes d'azote ; un C/N trop élevé ralentit la décomposition. La quantité d'azote à ajouter est difficile à estimer car il faut tenir compte du taux de fermentescibilité du carbone.

Selon le degré de fermentescibilité du carbone composant les résidus, on considérera comme favorable un rapport C/N de 20 à 40 en fin de maturation.

De nombreux auteurs citent un rapport C/N de 15 à 30 comme idéal. L'expérience pratique montre que, pour des substrats riches en lignines ou autres formes de carbone peu fermentescibles, un rapport de 40 voire 50 ne provoque pas de carence par immobilisation de l'azote. La dégradation de ces composés carbonés par les micro-organismes est en effet tellement lente que la faible consommation d'azote qui en résulte ne concurrence pas la culture.

Le C/N est déterminé chimiquement (méthode d'analyse du C/N). Or, les réactifs chimiques ne correspondent pas au bagage enzymatique de la microflore présente dans le compost. D'autre part, l'analyse chimique dégrade complètement les particules de l'échantillon, c’est-à-dire bien plus que la surface d'attaque immédiatement accessible aux enzymes microbiennes. Le C/N idéal sera donc à déterminer dans chaque cas.

Rapport C/P

Le phosphore est essentiel aux réactions énergétiques des micro-organismes (Adénosine Tri-Phosphate). Il entre aussi dans la composition de nombreuses autres macro-molécules. Un rapport C/P de la matière à composter voisin de celui de la microflore (75 à 150) conduit à une dégradation plus rapide de la matière organique et à une plus grande production d'humus.

Autres éléments minéraux

Les matières à composter doivent être considérées comme un milieu de culture pour microbes, où le facteur limitant ne peut être que le carbone assimilable et non un autre constituant du milieu. Ces éléments sont en général présents en quantité suffisante dans la matière organique à composter.

Conditions biologiques

La vitesse et l'efficacité du compostage sont liées à la présence d'une population microbienne adéquate. Si la présence de ces milliards de bactéries et champignons est indispensable, leur ensemencement ('activateurs' ou 'stimulateurs' de compostage) semble peu, voire pas utile. Les spores de ces micro-organismes existent en effet en quantités suffisantes dans la nature et il est beaucoup plus important de veiller à créer un milieu (pH, humidité, aération, C/N, ...) favorable à leur développement.

L'inoculation des composts par des micro-organismes fixateurs d'azote atmosphérique, tels que Azotobacter ne semble pas non plus intéressante pour le compostage, la dépense d'énergie de ces organismes pour fixer l'azote étant trop importante. Le seul intérêt de ce type d'inoculation pourrait provenir d'une éventuelle fixation d'azote, postérieure au compostage, pendant la culture des plantes sur les composts ainsi inoculés. Des expériences devraient être menées afin de démontrer la crédibilité d'une telle hypothèse.

Aptitude au compostage (CNFP)

L'aptitude au compostage est un paramètre formé d'un code de quatre lettres, majuscules ou minuscules, il représente les quatre aspects fondamentaux à réunir pour réaliser un bon compost : 'C' ou 'c' pour carbone, 'N' ou 'n' pour azote, 'F' ou 'f' pour le degré de fermentescibilité (c.-à-d. l'aptitude à fermenter du produit), et 'P' ou 'p' pour la porosité totale. Une lettre minuscule indique un apport correct pour cet aspect, une lettre majuscule indiquant des propriétés améliorantes. L'absence d'une lettre ('—') signifie un manque, à complémenter par un produit ayant des propriétés améliorantes pour le même facteur. La réalisation du compost se fera donc en combinant deux sous-produits (trois à la rigueur) ayant des propriétés complémentaires de telle manière que les quatre lettres du code soient présentes dans le mélange réalisé.

'c' ou 'C'

'c' indique un produit possédant un rapport C/N correct (15 à 30). 'C' indique un produit à forte teneur en carbone, c’est-à-dire ayant un rapport C/N supérieur à 75. Un tel produit devra être mélangé à un produit de type 'N' ou recevra un supplément d'azote sous forme d'engrais minéral (urée par exemple).

'n' ou 'N'

Complémentaire du facteur précédant, 'n' indique un C/N correct ; 'N' indique un C/N faible (inférieur à 10) nécessitant un mélange avec un produit de type 'C' ; un matériau à C/N élevé sera de type '—' pour ce facteur.

'f' ou 'F'

Donne une indication sur la forme du carbone présent : 'f' représente un équilibre convenable entre les molécules à fermentation rapide (sucres) et les molécules à dégradation lente (lignines). Les molécules à dégradation rapide sont nécessaires au démarrage de la fermentation et à l'obtention d'une température élevée dans la masse de compost ('pasteurisation' du compost). Un matériau riche en ces molécules sera de type 'F', un matériau pauvre de type '—'. Les molécules à dégradation lente quant à elles serviront de base à la biosynthèse des composés humiques.

'p' ou 'P'

La porosité à l'air du matériau est importante pour son rôle sur l'aération du compost et sur la rétention en eau (la porosité à l'eau, exprimée en pourcent de la porosité totale, est le complément à 100 de la porosité à l'air). Elle est influencée principalement par la dimension des particules. Un matériau dont la porosité à l'air est élevée ('P', matériau de structuration) permettra par exemple de réaliser des tas de composts de volume plus important sans risquer un tassement qui empêcherait la circulation de l'air. Il pourra aussi servir de matériau de base à mélanger avec des matériaux sans structure ('—': boues de stations d'épuration ou eaux de process industriel par exemple). 'p' représente un matériau présentant un bon équilibre entre la porosité à l'air et la porosité à l'eau.

Il faut remarquer que le compostage, en soi, ne nécessite pas un structurant d'origine organique. Des copeaux de caoutchouc (issus de vieux pneus) peuvent être utilisés, par exemple pour le compostage de boues de stations d'épuration.