A travers l’histoire, les personnes qui élèvent du bétail et de la volaille ont utilisé le fumier comme engrais, amendement du sol, source d’énergie et même matériau de construction. Le fumier contient de nombreux composants utiles et recyclables, notamment des nutriments, de la matière organique, des solides, de l’énergie et des fibres. Avec la technologie d’aujourd’hui, le fumier peut être utilisé plus efficacement et de plus de façons que jamais, ce qui devrait atténuer bon nombre des impacts environnementaux qui résultent lorsque le fumier est traité comme un déchet.

Nutriments

Les agriculteurs, les jardiniers, les paysagistes et autres utilisent couramment le fumier du bétail comme engrais pour fournir les nutriments nécessaires à la production de cultures. Les nutriments du fumier ont une réelle valeur en tant qu’engrais. La valeur d’engrais du fumier augmentera à mesure que le prix des engrais commerciaux augmentera.

Comme les engrais commerciaux, le fumier doit être géré correctement pour éviter les impacts environnementaux. Le fumier a une valeur fertilisante sous sa forme brute ; cependant, le traitement du fumier par la digestion, le compostage ou d’autres moyens peut donner des matières qui sont plus portables et dont les éléments nutritifs sont plus disponibles pour les plantes, plus équilibrés par rapport aux besoins des cultures ou moins sujets à des pertes environnementales.

Fumier frais

L’utilisation du fumier frais comme engrais pour faire pousser des cultures qui seront réalimentées au bétail, soit directement, soit comme sous-produit d’un traitement ultérieur, est une excellente façon de recycler les éléments nutritifs. Idéalement, le fumier frais serait utilisé sur la ferme où il est généré ou sur une ferme voisine, car le fumier frais coûte cher à transporter, même sur de courtes distances.

Les effluents d’élevage sont généralement épandus sur le sol sous forme semi-solide ou liquide. Les agriculteurs peuvent incorporer le fumier dans le sol ou l’injecter sous la surface du sol pour réduire le risque de pertes par ruissellement et les problèmes d’odeur. Parfois, les solides du fumier sont séparés du liquide. Après la séparation du fumier liquide/solide, les liquides restants contiennent encore environ la moitié des nutriments d’origine. Les solides peuvent être utilisés pour la litière ou pour d’autres usages et les liquides peuvent être épandus à la fois pour arroser et fertiliser les cultures.

Les agriculteurs sont les utilisateurs les plus courants de fumier frais pour la fertilisation, mais les jardiniers amateurs et les paysagistes fertilisent aussi parfois avec du fumier frais.

Compost

Le compostage du fumier de bétail réduit les odeurs, tue les agents pathogènes (pathogènes), réduit le volume et stabilise le fumier pour faciliter la manutention. Une opération de compostage du fumier correctement construite et gérée peut également traiter les mortalités Exit(animaux morts) des exploitations d’élevage. Dans certaines régions du pays, les opérations de compostage doivent être gérées de manière intensive pour garantir un compost exempt d’agents pathogènes qui réponde aux exigences à la fois des règlements sanitaires et de la perception du public.

Le compost peut être appliqué plus uniformément et avec un meilleur contrôle que le fumier. L’azote contenu dans le compost n’est pas aussi facilement disponible pour les plantes que l’azote contenu dans le fumier frais, mais la disponibilité du phosphore, du potassium et d’autres éléments nutritifs provenant du compost est similaire, voire supérieure, à celle de ces éléments nutritifs provenant du fumier frais.

Les agriculteurs et les éleveurs peuvent utiliser le fumier composté dans leur propre exploitation comme engrais ou litière. Les ventes de compost peuvent retirer les nutriments excédentaires des fermes et des ranchs qui ne peuvent pas utiliser tous les nutriments de leur fumier pour leurs propres besoins.

Le compost est moins coûteux à transporter que le fumier frais en raison de sa plus faible teneur en humidité, et plus rentable à transporter en raison de sa valeur marchande plus élevée. Cela signifie que le compost a plus de potentiel d’utilisation dans des zones plus éloignées de la ferme. Le compost de fumier peut être utilisé à de nombreuses fins dans les zones non agricoles, notamment pour la restauration des sites, le contrôle de l’érosion, l’assainissement des sols et la restauration des zones humides.

• Compostage des fumiers d’animaux de la North Dakota State University Extension (PDF)(8 pp, 358 K, À propos de PDF) Exit
• Compostage dans les installations d’élevage du ministère de la Santé et de l’Environnement du Kansas (PDF)(5 pp, 387 K, À propos du PDF) Exit

Autres produits de fumier

La granulation compacte le fumier frais à haute température et sous pression pour le transformer en un produit fini sec. Les granulés sont utiles comme amendement du sol ou comme engrais. Comme les granulés occupent un plus petit volume, ils peuvent être plus facilement stockés et transportés que le fumier. Dans certains cas, le traitement permet d’obtenir un produit dont la teneur en nutriments est constante et prévisible, ce qui le rend plus pratique pour la production agricole et d’autres utilisations. Le processus de granulation est principalement utilisé pour la litière de volaille mais pourrait être appliqué aux solides séparés d’autres fumiers.

Les technologies d’extraction des nutriments, ou technologies de récupération des nutriments du fumier, peuvent retirer les nutriments du fumier pour les produits fertilisants. L’extraction des nutriments retire les nutriments élémentaires du fumier brut, des liquides séparés ou des résidus de la digestion anaérobie par précipitation chimique ou coagulation. Des exemples de produits fertilisants qui peuvent être générés avec des systèmes d’extraction de nutriments sont le sulfate d’ammonium, le phosphate de calcium et les cristaux de sulfate d’ammonium de magnésium (struvite).

Conversion de la biomasse

La bioconversion consiste à cultiver des organismes sur du fumier ou des nutriments de fumier, puis à les récolter pour les utiliser comme composants d’aliments pour animaux, d’engrais ou d’amendements du sol.

Les algues cultivées sur des nutriments provenant d’eaux usées de laiterie peuvent être récoltées pour produire un produit utilisé dans les engrais pour plantes et les compléments alimentaires pour animaux à haute teneur en protéines. Les larves de la mouche soldat noire mangent le fumier, tuant les agents pathogènes (pathogènes) et transférant les nutriments du fumier dans leur corps. Les larves riches en nutriments sont un produit à valeur ajoutée qui peut être exporté hors de la ferme. Les aliments à haute teneur en protéines fabriqués à partir de ces produits peuvent valoir jusqu’à 500 dollars par tonne. Le fumier qui reste après la récolte des larves est utile comme amendement du sol ou engrais semblable au compost.

Le lombricompostage utilise les vers pour digérer le fumier, créant ainsi des produits exempts de pathogènes et riches en nutriments qui peuvent être vendus et exportés hors de la ferme. Les vers produisent des turricules riches en nutriments. Les turricules, ainsi que le fumier utilisé pour élever les vers, sont utiles comme engrais ou amendement du sol. On dit que ce lombricompost contient plus de nutriments disponibles pour les plantes que le compost conventionnel. En plus des revenus tirés de la vente du lombricompost, les vers peuvent être vendus comme appâts de pêche ou transformés en aliments complémentaires pour les exploitations avicoles ou piscicoles.

Matière organique

Les agriculteurs, les jardiniers et d’autres personnes utilisent le fumier de bétail comme amendement du sol pour en améliorer la qualité. En plus de fournir des éléments nutritifs pour la croissance des plantes, l’application d’effluents d’élevage frais ou compostés sur les terres cultivées améliore la matière organique du sol et son ameublissement (les conditions physiques qui rendent un sol propice à la croissance des cultures). L’application d’effluents d’élevage sur les terres cultivées augmente la quantité de matière organique dans le sol, ce qui améliore la structure du sol et peut augmenter la capacité du sol à retenir l’eau.

L’augmentation de la matière organique du sol permet également de garder le carbone dans le sol (« séquestration du carbone ») et hors de l’atmosphère où il peut former le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre. Le fumier offre ces avantages lorsqu’il est appliqué sous forme brute ou lorsque les solides sont appliqués après une séparation solide-liquide, une granulation, une digestion ou un compostage.

Le biochar est un charbon de bois produit par la combustion de la biomasse (y compris le fumier) dans un environnement à faible teneur en oxygène. Le biochar peut améliorer les sols et stocker le carbone. Lorsqu’il est utilisé comme amendement du sol, le biochar fournit des nutriments sous une forme stable qui est disponible pour les plantes, ce qui réduit le risque de pertes par ruissellement ou de lessivage vers les eaux souterraines. Le biochar améliore également la texture du sol, sa porosité, sa capacité de rétention d’eau, sa capacité d’échange cationique (CEC), la biologie du sol et l’efficacité des engrais. Le biochar est une forme stable de carbone organique du sol, séquestrant le carbone pendant potentiellement des milliers d’années.

• U.S.-Focused Biochar Report : Évaluation des avantages du biochar pour les États-Unis d’Amérique (PDF)(84 pp, 1,5 Mo, À propos de PDF) Exit – Rapport du Centre pour la sécurité énergétique et environnementale et de l’Initiative Biochar des États-Unis.

Solides

Certaines fermes laitières utilisent de la sciure, des copeaux de bois, de la paille, du sable ou d’autres matériaux achetés comme litière pour les animaux. La litière peut être coûteuse – de l’ordre de 40 à 50 $/vache/an. Au cours des dernières décennies, les matériaux de litière traditionnels comme la sciure ou le sable sont devenus plus chers. Les matières solides peuvent être récupérées du fumier (par la séparation solide-liquide, le compostage ou la digestion anaérobie) et utilisées comme litière, remplaçant les matériaux achetés à l’extérieur de la ferme.

• Utilisation des solides de fumier séché comme litière pour les vaches laitières (PDF) (9 pp, 487 K, À propos de PDF) Exit – Rapport du Cornell Waste Management Institute.

Energie

• Utilisation du fumier pour les engrais et pour l’énergie : Report to Congress – Le rapport de l’USDA indique que l’utilisation du fumier pour la production d’énergie ne nuirait pas à l’utilisation du fumier pour les engrais parce que les processus utilisés pour produire de l’énergie laissent les nutriments du fumier sous forme de résidus qui peuvent être utilisés ailleurs.

Biogaz

Le biogaz récupéré des digesteurs anaérobies est utile pour produire de la chaleur ou de l’électricité à utiliser à la ferme ou à vendre au réseau électrique local. La production de biogaz utilise généralement le fumier de vaches laitières ou de porcs en raison de leur potentiel de production de méthane relativement élevé. Cependant, certains digesteurs aux États-Unis utilisent du fumier de bœuf ou de la litière de volaille comme matières premières.

Le gaz issu de la digestion anaérobie est composé d’environ 60 à 80 % de méthane et a un pouvoir calorifique de 600 à 800 BTU/pi3. (A titre de comparaison, le gaz naturel contient généralement plus de 85 pour cent de méthane et a un pouvoir calorifique d’environ 950 – 1050 BTU/ft3). La plupart des équipements qui utilisent le gaz naturel, le butane ou le propane comme combustible peuvent être modifiés pour utiliser le biogaz. Cela inclut les chaudières, les chauffages d’appoint et les générateurs électriques.

Parce que les digesteurs capturent le méthane et d’autres polluants atmosphériques, ils réduisent les émissions atmosphériques nocives du fumier et fournissent un contrôle supérieur des odeurs. L’utilisation du biogaz provenant des digesteurs compense également la consommation de carburant et les émissions provenant de combustibles fossiles non renouvelables.

• Le programme AgSTAR de l’EPA a plus d’informations sur la digestion anaérobie du fumier pour l’énergie.

Bio-huile

Les combustibles liquides de bio-huile peuvent être produits à partir du fumier par des processus thermochimiques comme la pyrolyse et la gazéification. La bioconversion, telle que la culture d’algues avec les nutriments du fumier, est un autre procédé qui peut produire de la bio-huile.

Les bio-huiles sont physiquement différentes du mazout à base de pétrole. Par exemple, les bio-huiles ont un contenu énergétique plus faible par gallon et une acidité plus élevée que le mazout à base de pétrole. Cependant, des tests indiquent que la bio-huile pourrait être utilisée pour des applications telles que le chauffage ou la production d’électricité.

L’expérience commerciale du biodiesel a été très prometteuse. Le biodiesel se comporte aussi bien que le diesel de pétrole, tout en réduisant les émissions atmosphériques de particules, de monoxyde de carbone, d’hydrocarbures et d’oxydes de soufre.

• Technologie Pyrolyss : Solution écologique à la gestion des nutriments dans la baie de Chesapeake (PDF) (35 pp, 2.9 MB, About PDF) Exit – Virginia Tech rapporte les résultats prometteurs de son unité mobile expérimentale de pyrolyse pour le traitement des litières de volaille.

• Le California’s Alternative and Renewable Fuel and Vehicle Technology Program Exit prévoit que la production de biodiesel à l’échelle commerciale à partir de fumier laitier séché à l’air pourrait donner lieu à un maximum de 6.8 millions de gallons de diesel renouvelable par an, 30 à 50 emplois à temps plein, et des réductions annuelles de gaz à effet de serre de 851 050 tonnes d’équivalent dioxyde de carbone de méthane et 720 666 tonnes CO2e d’oxydes d’azote.

Syngas

La gazéification peut couvrir le fumier (à l’heure actuelle principalement la litière de volaille) en un carburant de gaz synthétique composé d’un mélange de vapeur d’eau, de goudrons, de gaz d’hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone, de gaz d’azote et d’hydrocarbures gazeux. Une partie du gaz se condense pour former une bio-huile combustible. Le gaz restant peut alimenter une variété de systèmes d’énergie, y compris les moteurs alternatifs, les turbines à gaz et les piles à combustible.

Fibres

Il est possible de produire des produits spécialisés à valeur ajoutée à partir de fumier de bétail pour la commercialisation aux consommateurs en fonction de la teneur en fibres du fumier. Pour la plupart, les exemples donnés ci-dessous sont soit expérimentaux, soit réalisés à l’échelle d’une boutique. La plupart impliquent l’extraction et l’utilisation de la fibre solide du fumier.

• Substitut de tourbe. La fibre récupérée de la digestion anaérobie du fumier laitier est utile comme milieu de croissance des plantes. Des essais de croissance des plantes ont montré que, lorsqu’elles sont correctement traitées, les fibres se comportent comme de la mousse de tourbe pour la croissance des plantes en conteneur.
• Produits de fibre de nouveauté. Les agriculteurs et d’autres innovateurs trouvent des moyens créatifs de fabriquer des produits à valeur ajoutée à partir des fibres récupérées du fumier.
  • Pots de pépinière, pots de démarrage de semences à base de fibres de fumier, fabriqués avec du fumier de vache composté biodégradable.
  • Sculptures fabriquées avec du fumier composté et commercialisées comme art de jardinage fertilisant.
  • Papier fabriqué à partir de fumier traité provenant d’une variété d’animaux, y compris des éléphants et des vaches. Le fumier séché est rincé dans l’eau, laissant la fibre non digérée, qui est bouillie et mélangée avec d’autres fibres naturelles pour fabriquer une variété de produits en papier.
• Matériaux de construction. La fibre de fumier récupérée a été incluse dans les panneaux de fibres pour la construction de bâtiments.

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