Terreautage - Tas immobiles aérés
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Technologie
Tas immobiles aérés
Date de lancement dans le marché
Le compostage est une ancienne technologie. Le recours à l'aération forcée comme méthode de compostage a commencé à gagner en popularité durant les années 1960. Les variantes plus récentes de cette méthode comportent l'utilisation de sacs de plastique ou de tissus textiles perméables à l'air.
Maturité de la technologie
La technologie est disponible à l'échelle commerciale. La méthode des tas immobiles aérés est employée couramment pour le compostage de biosolides et suscite un intérêt croissant pour le compostage sur la ferme, lorsque l'espace est limité ou que des mesures de contrôle des odeurs doivent être prises, ou les deux.
Type d'énergie pouvant être produit
On peut capter l'énergie thermique durant le processus de compostage actif, mais la technologie permettant de le faire en est encore à l'étape de la recherche et du développement. Pour le moment, son utilisation semble limitée pour des raisons d'ordre économique.
Applications typiques
Cette technologie convient aux exploitations agricoles qui ne peuvent pas utiliser efficacement tout le fumier qu'elles génèrent, aux exploitations agricoles qui doivent produire du compost et à celles où l'épandage de fumier à l'état naturel est interdit. La méthode des tas immobiles aérés est particulièrement recommandée pour les exploitations agricoles où le terrain est limité.
Récupération des coûts et avantages
La production sur la ferme d'un compost commercialisable pouvant être vendu constitue l'avantage le plus important du compostage sur la ferme. La réduction du volume des déchets organiques produits par l'exploitation agricole figure aussi parmi les avantages, en plus d'améliorer sa capacité de les traiter et de les stocker. La stabilisation des éléments nutritifs pendant le compostage réduit également les risques pour l'environnement qui suivent leur épandage sur le sol.
Le compostage produit un conditionneur de sol qui favorise la croissance des plantes et qui réduit la nécessité de recourir à des fertilisants et des pesticides. L'utilisation de compost est une pratique généralement acceptée dans les programmes de certification de l'agriculture biologique.
Les redevances sur le déversement pour le traitement des déchets non agricoles aident à compenser les coûts de traitement. On peut supposer qu'une installation de compostage bien gérée traitant 10 000 tonnes de déchets non agricoles par année pourrait couvrir ses coûts annualisés et générer un profit.
Savoir-faire, compétences et formation nécessaires pour concevoir, installer et exploiter une installation de compostage
Les exploitants d'installations de compostage doivent se familiariser avec les principes du compostage, ce qui inclut comprendre les propriétés des matières premières (particule (taille des particules, porosité), le rapport carbone-azote (C/A) et le processus de compostage même (teneur optimale en humidité, poids volumétrique, température, compostage actif, mûrissage, etc.). On peut acquérir les connaissances et les compétences nécessaires en consultant d'autres exploitants ou par l'expérience. Dans le cas des installations de plus grande envergure, il est recommandé de suivre un cours de formation sur le compostage. On trouve facilement sur Internet les coordonnées des écoles et des entreprises qui donnent des cours de formation.
Il est également recommandé de faire appel à des professionnels pour la conception et l'aménagement du site de compostage. Le soutien technique que ceux-ci fournissent peut s'étendre aux services d'appoint ou aux services de fournisseurs de technologie.
À condition d'avoir une bonne connaissance technique, les agriculteurs peuvent installer eux-mêmes le système aéré, mais il leur faudra peut-être un soutien technique initial. Dans le cas des projets de grande envergure, surtout ceux qui exigent des mesures de contrôle et qui comprennent des systèmes automatisés ou des unités de contrôle des odeurs, il vaut mieux s'adresser à des fournisseurs de technologie.
Il n'est pas nécessaire d'obtenir de la formation, sauf un soutien technique initial et une aide technique occasionnelle, pour exploiter et maintenir des installations de compostage.
Exigences visant l'exploitation et la maintenance
La préparation des déchets à composter, par exemple, l'empilement et le chargement des déchets dans le système immobile aéré, le déchargement et le mélange des déchets, ou les deux, constituent la principale exigence en matière de temps. Dans le cas des tas immobiles aérés, il est essentiel que le mélange de matières soit homogène. La capacité de l'équipement de malaxage se situe entre 20 et 150 mètres cubes par heure. Parmi les autres activités figurent le contrôle des températures, l'enlèvement des matières du plancher d'aération ainsi que le filtrage et le mûrissage du compost final. Les exigences en maintenance visent le système d'aération, l'équipement de malaxage et les chargeurs à godet.
Systèmes d'exploitation de base et besoins en main-d'œuvre
Exigences concernant l'équipement et la construction. Une installation de compostage selon la méthode des tas immobiles aérés exige un système d'aération composé de ventilateurs, de tuyaux, de commandes d'aération et de capteurs de la température. Le système d'aération peut se limiter à des tuyaux perforés sur le sol ou se composer de tuyaux imbriqués dans le plancher. Les murs peuvent faire office de mécanisme de confinement. Parmi les autres options figurent les membranes de tissu perméable à l'air ou les feuilles de plastique perforées. Selon les options et le type de système d'aération choisi, le coût peut être très élevé.
Exigences concernant la machinerie
On suppose que la machinerie servant au chargement est disponible sur la ferme. Dans le cas des petites ou de moyennes installations, on peut utiliser l'épandeur de fumier de la ferme pour le malaxage, mais on recommande un mélangeur spécial pour les grosses installations. En outre, la production d'un produit vendable exige un filtre.
Exigences concernant la main-d'œuvre
Il faut de la main-d'œuvre pour mélanger les matières, pour charger et décharger les matières dans le système de compostage aéré ainsi que pour assurer le filtrage et le contrôle des températures. Les installations de compostage à grande échelle qui sont efficaces exigent bon an mal an une heure de main-d'œuvre pour chaque tranche de 6 tonnes de matières premières d'arrivée ou environ un travailleur à plein temps pour chaque tranche de 10 000 tonnes. Toutefois, lorsque les volumes sont moins élevés et pour le traitement des matières après la phase active ou pour les matières légèrement putrescibles qui présentent peu de risques de mauvaises odeurs, les activités liées au compostage peuvent être considérées comme des activités de deuxième priorité et attendre, surtout durant la phase de mûrissage.
Le processus devrait donner un produit exempt de pathogènes, sûr et ayant des propriétés qui permettent d'améliorer la fertilité du sol.
Presque tous les déchets agricoles et la plupart des déchets non agricoles d'origine végétale ou animale peuvent être compostés. Cependant, les déchets non agricoles nécessitent souvent une attention supplémentaire, car ceux-ci doivent se conformer aux règlements en matière de salubrité et d'innocuité. Généralement, un seul type de déchets organiques ne présente pas toutes les caractéristiques nécessaires à un compostage efficace. C'est pourquoi il faut une combinaison de matières premières différentes pour optimiser la teneur en humidité, la porosité et le rapport entre les éléments nutritifs. Par conséquent, des matières humides à haute teneur en azote telles que le fumier doivent être mêlées à des agents d'amendement secs, volumineux à haute teneur en carbone tels que de la paille, des déchets de bois, des jambes de maïs (tiges de maïs séchées dont les épis ont été enlevés) ou des déchets du jardin.
Gestion des matières premières
La composition de certains fumiers permet d'employer la méthode des tas immobiles aérés pour le compostage sans autre forme de traitement. Les fumiers liquides tels que le lisier de porc ou le purin d'étable nécessitent une séparation liquides-solides avant le compostage de la fraction solide. Les fumiers avicoles peuvent exiger un ajout de carbone sous forme de paille ou de déchets de bois pour réduire les émissions d'ammoniac.
Une fois la technologie de compostage en place, la tenue de registres continue et des évaluations régulières de la qualité sont essentielles pour assurer un bon rapport coût-efficacité du processus de compostage et pour protéger l'environnement, notamment la tenue de divers types de registres :
- Registres sur le déplacement des matières : quantité totale et saisonnière et qualité des matières premières et du produit final (matières agricoles et non agricoles, distribution ou épandage des matières compostées)
- Registres sur le processus de compostage : température, teneur en humidité et en oxygène, fréquence d'aération
- Registres sur la qualité du compost : résultats des tests de dépistage des pathogènes et des traces de métaux dans le compost (dans la plupart des cas, uniquement s'il est prévu de l'utiliser hors de la ferme)
Les paramètres de traitement, c.-à-d. habituellement uniquement la température, devraient être vérifiés tous les jours durant la phase initiale de compostage. Les déplacements des matières doivent être consignés lorsqu'ils sont effectués. Les tests de qualité du compost, si celui-ci est destiné à la commercialisation, sont habituellement effectués toutes les 1 000 tonnes ou une fois par année.
Dimensions
Il n'y a pas de limites minimales ou maximales relativement au volume de matières premières. Toutefois, si le volume annuel de matières est inférieur à 500 tonnes, l'installation ne sera sans doute pas économique.
La méthode des tas immobiles aérés exige un malaxage approfondi, une teneur en humidité plus faible et un poids volumétrique moins élevé que la méthode des andains retournés.
Performance par unité installée
Pendant la phase de compostage actif, un bac ou un tas immobile aéré bien conçu peut contenir jusqu'à 2,5 m3 de matières à composter par mètre carré de surface. Au cours de la phase de compostage actif, on enregistre souvent une réduction du volume allant de 20 % à 30 %, selon les matières premières, les conditions et la durée du compostage. La réduction approximative totale du volume, depuis l'ajout des matières premières jusqu'au compost vendable, c.-à-d. après le raffinage au moyen d'un filtre, est d'environ 50 %. Il faut aussi prévoir de l'espace pour le mûrissage, lequel peut se faire avant ou après le filtrage. Le mûrissage se fait habituellement en gros tas qui peuvent atteindre 4 m de hauteur.
La période de compostage actif dure de 2 à 6 semaines. En moyenne, cela permet le traitement d'environ 30 m3 par année, par mètre carré de tas ou de bac aéré. Pour le mûrissage, en tas en forme de trapèze ou de demi-cercle, il est recommandé que le volume de matières par mètre carré ne dépasse pas 1,5 m3 ou 0,8 m3, y compris les voies d'accès. Le mûrissage peut prendre de 1 à 4 mois (ou plus selon les conditions météorologiques), ce qui correspond à environ 2 à 9 m3 de matières séchées par année, par mètre carré de superficie de mûrissage.
Le potentiel énergétique moyen d'un déchet organique typique est d'environ 2,5 GJ par tonne de matières premières organiques, mais cela dépend beaucoup de la teneur en humidité et des autres propriétés des matières. Même si les données fiables sur le potentiel d'extraction de chaleur sont rares pour le moment, on peut supposer que la quantité d'énergie thermique pouvant être extraite ne représentera qu'une petite fraction de cette valeur.
Coûts par unité et système
Pour les petites installations de compostage (moins de 2 000 tonnes par année), on peut utiliser l'équipement de la ferme, par exemple l'épandeur de fumier et les chargeurs à godet. Pour une petite exploitation agricole, le coût d'un système d'aération se situe entre 7 500 $ et 20 000 $. Le coût d'aération des matières à composter va de 4 $ à 6 $ par mètre cube de matières.
Pour les grosses exploitations agricoles, c.-à-d. plus de 5 000 tonnes de matières par année, il est recommandé de se procurer des machines à mélanger et des chargeurs à godet spécialisés. Le coût du système d'aération peut dépasser 100 000 $, selon sa capacité. Pour la plupart des installations de compostage, les coûts de production annualisés par tonne de compost peuvent osciller entre 40 $, le moins cher, et plus de 70 $ pour un système plus perfectionné.
Captage de la chaleur thermique
On ne trouve pas encore de données fiables et applicables à grande échelle sur les coûts unitaires de l'énergie captée durant le processus de compostage.
Limites concernant le rendement des systèmes et problèmes potentiels
Les matières compostées en tas immobiles aérés ne sont pas retournées, ce qui signifie qu'elles doivent être très homogènes avant que ne débute le compostage. Les tas immobiles aérés risquent aussi de sécher près des tuyaux d'aération, ce qui peut entraîner la formation de voies d'aération préférées et d'un mauvais compostage à l'extérieur du tas. La méthode des tas immobiles aérés pardonne moins que celle des andains retournés, car la teneur en humidité et le poids volumétrique des matières à composter doivent être moins élevés, afin de minimiser le risque de formation de voies d'aération préférées. On recommande habituellement de retourner les tas au moins une fois, afin d'assurer un bon compostage de toutes les matières.
Comme le retournement n'est pas fréquent, il faut surveiller le tas attentivement pour s'assurer que la chaleur du tas au complet est uniforme.
Les odeurs peuvent gêner les voisins, mais la méthode des tas immobiles aérés offre un contrôle des odeurs plus efficace, comparativement à la méthode des andains retournés. Une couche de compost fini sur le dessus d'un tas immobile aéré isole les matières à composter et constitue un obstacle efficace à l'émanation d'odeurs. Le percolat peut aussi s'avérer une source de préoccupation d'ordre environnemental, mais on peut éviter les problèmes en aménageant le site correctement et en suivant les procédures, ce qui peut inclure recouvrir les tas.
La technologie d'aération et de contrôle nécessite l'accès à une source d'alimentation électrique.
Garanties et durée de vie anticipée du système
Des équipements mécaniques et des structures de confinement bien entretenus peuvent durer plus de 20 ans. Les sacs de plastique, utilisés avec certaines méthodes de tas immobiles aérés pour contenir les matières à composter, doivent être jetés après un seul cycle de compostage. Cependant, la durée de vie de certains systèmes textiles peut se situer entre 7 et 10 ans.
Synergie potentielle avec d'autres systèmes énergétiques (systèmes hybrides et combinés)
On peut recourir au compostage selon la méthode des tas immobiles aérés pour traiter la partie solide du fumier résultant du processus de digestion anaérobie.
Liens vers d'autres sources d'information
Conseil canadien du compostage
http://www.canadaforum.com
US Composting Council
http://www.compostingcouncil.org/index.cfm
Site Web sur le compostage de l'Université Cornell, Ithaca, NY
http://www.css.cornell.edu/compost/Composting_Homepage.html
Guide sur le compostage produit par le ministère de l'Agriculture de la Colombie-Britannique
http://www.agf.gov.bc.ca/resmgmt/publist/300series/382500-0.pdf
On-farm composting handbook
par Robert Rynk (editor), 1992, distribué par le Northeastern Regional Agricultural Engineering Service, Ithaca, NY. (www.nraes.org)
Sources de fournisseurs de technologie
Conseil canadien du compostage
http://www.canadaforum.com
US Composting Council
http://www.compostingcouncil.org/index.cfm
BioCycle Magazine
http://www.jgpress.com/
Modern composting technologies.
par Chiumenti, Alessandro et al., 2005, distribué par BioCycle, JG Press, Inc.
Logiciels sur le compostage
Co-Composter
Le chiffrier Excel créé par l'Université Cornell peut être téléchargé gratuitement à l'adresse
compost.css.cornell.edu/CoCompost.html
Compost Recip-ez®
On peut acheter le chiffrier sur la planification du compost créé par Pike Agri-Lab Supplies à l'adresse
www.pikeagri.com
FORCE3©
On peut aussi acheter le logiciel de formulation de compostage créé par le Centre de recherche industrielle Québec à l'adresse
www.criq.qc.ca/en/0202_envir/force3.html
Compost Wizard
Chiffrier électronique sur le compostage selon la méthode des andains retournés que l'on peut acheter en visitant
www.compostwizard.com
Étapes recommandées pour la mise à exécution d'un projet de compostage
- Consulter la documentation consacrée au compostage sur la ferme (voir les autres sources d'information).
- Avant de communiquer avec des fournisseurs de services d'appoint ou de technologie, il faut rassembler toute l'information ci-après :
a) Quantité annuelle/hebdomadaire approximative et composition/propriétés des déchets organiques à composter;
b) Pour le compostage du fumier, accès à du matériel non agricole pouvant être utilisé comme agent gonflant et source de carbone (par exemple, des copeaux de bois);
c) Utilisation prévue du compost (c.-à-d. épandage sur la ferme ou vente) et existence ou non d'un marché;
d) Emplacement envisagé pour le site de compostage :
i. Présence de voisins qui vont insister pour que des mesures de contrôle des odeurs soient prises;
ii. Plan d'eau à proximité et distance par rapport à la nappe phréatique.
- Communiquer avec les fournisseurs de services d'appoint pour obtenir l'information ci-après :
a) Exploitations agricoles dans la région qui ont déjà recours à des technologies de compostage
b) Programmes de promotion du compostage
c) Législation touchant le site de compostage (lois provinciales et règlements régionaux)
- Communiquer avec les fournisseurs de technologie.
Modifié: 04-02-2008
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