09/01/2013
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La plupart des gens considèrent le compostage comme une activité très " verte ", mais peu se rendent compte que le compostage génère en fait une quantité importante de gaz à effet de serre (GES), de méthane et d'oxyde nitreux puissants. En vertu des règlements actuels sur les sites d'enfouissement, l'obligation d'exclure l'eau minimise la décomposition de la matière organique et l'obligation de capter et de brûler le méthane signifie que même cette option a une meilleure empreinte carbone que le compostage (merci à Fred Krieger qui a souligné cette avancée dans l'arène du site). L'option encore meilleure est la digestion anaérobie que je décrirai à la fin de cet article.
Ces émissions ne sont pas une surprise scientifique
Pour un microbiologiste, il n'est pas surprenant que ces gaz soient générés lors du compostage. Le méthane et l'oxyde nitreux sont formés par certains microbes quand il n'y a pas assez d'oxygène disponible (conditions anaérobies). Au milieu d'un tas de compost à grande échelle, il y a des micro-sites sans oxygène. Ceci se produit même dans une pile tournée fréquemment pour l'aération. C'est particulièrement vrai pendant la phase "chaude" du processus de compostage qui tue les agents pathogènes et les graines de mauvaises herbes. Pendant la période de très forte demande en oxygène, certaines parties du tas seront à court d'oxygène et les organismes anaérobies produiront du méthane et de l'oxyde nitreux.
Un exemple
Le graphique ci-dessus est basé sur une étude typique des émissions de GES pendant le compostage (Hao et al 2001). Il s'agit d'un compostage actif du fumier de bovins - un procédé courant qui consiste à aérer le tas en le retournant fréquemment à l'aide d'un tracteur (ses émissions de CO2 fossile sont indiquées en vert ci-dessus).
-La première colonne représente la quantité de carbone ou d'azote émise sous diverses formes par tonne métrique (Mt) de fumier. Nous ne pouvons même pas voir les 0,19 kg d'oxyde nitreux-N à cette échelle. Le méthane est à 8,1 kg C et le carburant à 4,4 kg C.
-La deuxième colonne montre dans quelle mesure les émissions contribuent à une augmentation nette des gaz à effet de serre dans l'atmosphère (le dioxyde de carbone est "neutre en carbone" parce qu'il a été récemment retiré de l'atmosphère par une plante - donc aucune contribution nette de GES. Le méthane et l'oxyde nitreux sont multipliés par 21 et 310 respectueusement en raison de leur potentiel de forçage radiatif plus élevé).
-La troisième colonne indique la contribution des GES par tonne métrique de compost fini (après une perte de masse de 21 % - tout comme l'eau). L'empreinte carbone totale du compost est maintenant de 233,4 kg CO2-C/Mt. Pour ceux qui connaissent mieux les unités et l'expression anglaise comme CO2, ce serait 2167 lb CO2/tonne.
Quelle quantité de compost est généralement utilisée ?
Lorsque le compost est utilisé en agriculture, il est normalement appliqué en grande quantité. Selon l'Université de Californie, les études de coût et de rendement de Davis, une culture biologique typique recevrait entre 2 et 10 tonnes de compost par acre. Ainsi, une utilisation à moyen terme de 5 tonnes/acre représenterait une empreinte carbone de 10 833 livres (équivalent CO2). Sans compter l'empreinte énergétique du transport du compost jusqu'au champ et de son épandage.
Quelle est l'ampleur de cette empreinte ?
Pour mettre cela en perspective, l'empreinte carbone de cette quantité de compost utilisée sur un acre d'une culture serait égale aux diverses autres empreintes carbone décrites ci-dessous :
- L'empreinte carbone de la fabrication de 2 580 livres d'engrais synthétique à base d'urée et d'azote (à 4,2 lb/CO2 par lb)
- L'"empreinte carbone intégrée" de cette urée pour fertiliser 12,9 acres de maïs à 200 lb/acre
- L'empreinte carbone complète de la production de 5,7 acres de maïs conventionnel (y compris les engrais, les produits chimiques de protection des cultures, les semences, le carburant, les émissions d'oxyde nitreux du sol...)
- L'empreinte carbone de la combustion de l'essence pour conduire une voiture typique de 13 982 milles (à 25 mi/gal).
- L'empreinte carbone de tout ce qu'il faut pour produire 985 livres de bœuf
- L'empreinte carbone de la culture, de la manutention et du transport de 9 641 livres de bananes du Costa Rica à l'Allemagne
Les déchets sont une chose terrible à gaspiller
Pourquoi en parler ? Parce qu'il y a une utilisation supérieure pour les fumiers et autres flux de déchets organiques. Lorsque les déchets sont traités dans un digesteur anaérobie, la majeure partie du carbone contenu dans les déchets est intentionnellement convertie en méthane, puis le méthane est brûlé sous forme d'énergie renouvelable. Les émissions sont neutres en carbone et l'énergie produite compense la consommation de carbone fossile. Comme pour le compost, les fibres qui restent après la digestion peuvent encore être utilisées pour l'amélioration des sols ou d'autres usages.
Les digesteurs anaérobies nécessitent un investissement initial substantiel et ne sont pas insignifiants à exploiter, mais ils constituent clairement le meilleur moyen de traiter la plupart des flux de déchets organiques. Ils s'autofinancent aussi avec le temps. Les installations municipales modernes de traitement de l'eau ont tendance à avoir ces digesteurs, tout comme certaines grandes laiteries et les CAFO (exploitations d'alimentation animale en milieu confiné).
Le plus grand transformateur d'oignons de Californie (Gills Onions) a installé un digesteur pour son important flux de parures. Les branchies ont éliminé un problème d'odeurs et d'élimination, elles compensent maintenant une grande partie de leur demande d'énergie, et elles sont en avance financièrement après avoir remboursé l'investissement initial. Il s'agit là d'un excellent exemple de la façon dont " faire ce qu'il faut " du point de vue des gaz à effet de serre peut aussi être une option solide et rentable.
Références sur les émissions de GES lors du compostage
•Hao, X., Chang, C., Larney, J., Travis, G. 2001. Greenhouse gas emissions during cattle feedlot manure composting. Journal of Environmental Quality 30:376-386. •Osada, T., Kuroda, K., Yonaga, M. 2000 Determination of nitrous oxide, methane, and ammonia emissions from swine waste composting process. Journal of material cycles and waste management 1:51-56 •Hellebrand, H.1998. Emission of nitrous oxide and other trace gases during composting of grass and green waste. Agric. Engng Res. 69:365-375 •Sommer, S., Holler, H.2000. Emission of greenhouse gases during composting of deep litter from pig production – effect of straw content. The Journal of Agricultural Science 134_327-335 •Hao, X., Chang, C., Larney, F. 2004. Carbon, nitrogen balances and greenhouse gas emission during cattle feedlot manure composting. Journal of Environmental Quality 33:37-44 •Jackel, U., Thummes, K, Kampfer, P. 2005. Thermophilic methane production and oxidation in compost. FEMS Microbiology Ecology 52:175-184. (looking for microbes which might help reduce the methane emissions from composting) •Hellmann, B., Zelles, L., Palojarvi,A, Bai, Q. 1997. Emission of climate-relevant trace gases and succession of microbial communities during open-windrow composting. Applied and Environmental Microbiol 63:1011-1018
Compost image from University of Rhode Island
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