REPUBLIQUE DU BENIN
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSTITE D’ABOMEY-CALAVI (UAC)
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI (EPAC) DEPARTEMENT: Génie Civil
OPTION : Sciences et Techniques de l’Eau (STE)
RAPPORT DE FIN DE STAGE POUR L’OBTENTION DE LA LICENCE PROFESSIONNELLE
THEME :
VALORISATION DE LA JACINTHE D’EAU (Eichhornia Crassipes) EN COMPOST
Sous la Supervision de :
Prof. Martin Pépin AINA
Maître de Conférences des Universités du CAMES
Rédigé par :
Bénédicte KINKPE
Sous l’encadrement de :
Mme Flora ADJAHATODE Epse. AGBOMENOU
Composition du jury
Président du jury : Dr. Ing. Tonalémi E. S.WANKPO, Enseignant à l’EPAC Rapporteur du jury : Dr Agapi K. HOUANOU
Membre du jury : Ing AZA-GNANDJI Ruben
DEDICACE Je dédie ce travail :
A Dieu le père tout puissant pour son assistance, sa miséricorde ; lui qui nous a protégée et guidée tous les jours.
REMERCIEMENTS
Nous rendons grâce au Seigneur, le Dieu Tout-Puissant qui nous a guidée tout au long de nos travaux, qui nous a fortifiée à tout instant et en tout lieu.
Nos remerciements vont à l’endroit de tous ceux qui de près ou de loin, nous ont assistés, conseillée et encouragée au cours de la réalisation de nos travaux. Ils s’adressent particulièrement au :
Professeur Martin Pépin AINA ; Maître de Conférences des Universités du CAMES, spécialiste en eau et environnement, notre Maître de mémoire pour l'encadrement scientifique de ce travail, sa disponibilité et son soutien inconditionnel ;
Mme Flora ADJAHATODE épouse AGBOMENOU; notre encadreur de proximité pour s’être rendue disponible et accessible pour nous accompagner dans la réalisation de ce document ;
Professeur Mohamed O. SOUMANOU, Directeur de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, Professeur titulaire des Universités (CAMES) ;
Professeur Clément AHOUANOU, Directeur adjoint de l’École Polytechnique d’Abomey-Calavi, Maître de Conférences des Universités (CAMES) ;
Nous témoignons aussi notre gratitude à tout le corps professoral du département de Génie Civil de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi, qui n’a ménagé aucun effort pour nous donner une bonne formation, en particulier au :
Professeur François de Paule CODO, Ing. Master of Sc. PhD ; Maître de Conférences des Universités du CAMES ;
Docteur Crépin ZEVOUNOU, Maître Assistant des Universités du CAMES, spécialiste de géologie, Directeur du LERGC ;
Docteur Gossou Jean HOUINOU, Maître Assistant des Universités du
Docteur Codjo Luc ZINSOU, Maître Assistant des Universités du CAMES, spécialiste en mécanique des sols ;
Docteur Taofic BACHAROU, Maître Assistant des Universités du CAMES, spécialiste en hydraulique ;
Professeur Henri SOCLO, Professeur Titulaire des Universités du CAMES, Directeur de LERCA ;
Professeur Edmond ADJOVI, Professeur Titulaire des Universités du CAMES, Directeur de l’ESTBR d’Abomey ;
Professeur Victor GBAGUIDI, Maître de Conférences des Universités du CAMES, spécialiste en béton armé ;
Professeur Adolphe TCHEHOUALI, Maître de Conférences des Universités du CAMES, spécialiste en matériaux de construction ;
Docteur-Ingénieur Dieudonné ZOGO, spécialiste en traitement des eaux potables, Enseignant à l’EPAC ;
Docteur Jean Claude GBODOGBE, Enseignant à l’EPAC ;
Docteur-Ingénieur Tonalémi E. S.WANKPO, Enseignant à l’EPAC ;
Ingénieur Maxime ASSOGBA, Enseignant à l’EPAC ;
Ingénieur Eléna AHONONGA, Enseignante à l’EPAC ;
Ingénieur Daniel AGOSSOU, Enseignant à l’EPAC ;
Ingénieur Paul LANMANDJEKPOGNI, Enseignant à l’EPAC ;
Ingénieur Brice GBAGUIDI, Enseignant à l’EPAC ;
Ingénieur Wilfrid SOCLO, Enseignant à l’EPAC ; Nos remerciements vont également à l’endroit de :
Ingénieur Mohamed DAOUDA, Dr. Onésime AKOWANOU, et Ingénieur Kévin Lebland YEBOUDODO pour la bonté et la disponibilité à notre égard au cours de notre stage ;
Notre profonde gratitude va à l’endroit de :
Notre père Ambroise KINKPE, qui a le souci de voir évoluer ses enfants et pour tout l’effort qu’il ne cesse de consentir afin de nous garantir un avenir radieux. Que ce travail soit le gage de notre reconnaissance et qu’il représente à vos yeux une lueur d’espoir que vous souhaitez vivement voir grandir ;
Notre mère Fidéline GUEGUEZO, Toi qui as bravé soleil et pluies, jours et nuits, pour que nous ne manquions de rien au cours de notre cursus académique, que ce travail te réconforte. Veuillez accepter cette œuvre comme une reconnaissance infinie pour avoir été le principal artisan de notre avenir ;
Nos frères et sœurs pour le soutien et l’amour à notre égard ;
Notre oncle Marcelin NONFON et son épouse Irène IDOHOU qui ont œuvré pour la réalisation de ce travail, recevez ici notre profonde gratitude ;
Toute la famille KINKPE et NONFON, encore merci ;
Mr Chalime KODJO, en reconnaissance de votre fraternité et votre solidarité à notre égard et pour votre confiance en nous ;
Nous adressons aussi nos remerciements :
A tous les stagiaires du LSTE et en particulier les camarades stagiaires : TIGO Amen, AGUEH Darya, CODJO Bernard, BIAOU Marina, EDALO Francine ;
A tous nos camarades et amis de l’EPAC et principalement à toute la 5ème promotion des Techniciens Supérieurs en Génie Civil option Sciences et Techniques de l’Eau de l’EPAC ;
Aux membres du jury, pour avoir accepté juger ce travail, recevez ici notre profonde gratitude.
RESUME
La présence excessive des plantes aquatiques telles que la jacinthe d’eau dans les lacs et eaux navigables perturbe l’écosystème aquatique dans son ensemble et surtout la qualité de nos eaux de surface. Par ailleurs, ces plantes peuvent contribuer à une forte amélioration de la qualité du sol de part leur compostage ; c’est le but de ce présent rapport qui a pour objectif la valorisation de la jacinthe d’eau (Eichhornia Crassipes) en compost. Il s’est agi de composter en aérobiose la jacinthe d’eau avec une utilisation d’eau usée afin d’accélérer le processus de biodégradation. Les analyses effectuées au laboratoire sur l’eau d’arrosage utilisée ont révélé que la charge polluante de cette eau est de : DCO = 721,6 mgO2/L ; DBO5 = 400mgO2/L ; NTK = 2,8 mgN/L. Deux types d’andain ont été formés (un circulaire et l’autre rectangulaire) ; les analyses effectuées sur les deux types de compost obtenus ont révélé une forte valeur du carbone (36gC/kg) au niveau de l’andain rectangulaire tandis pour ce qui concerne que les fortes valeurs le phosphore et du potassium respectivement de 12,525gP/kg et 24,5g/kg sont enregistrées au niveau de l’andain circulaire.
Mots clés : valorisation, jacinthe d’eau, compost
ABSTRACT
The excessive presence of the aquatic plants as the hyacinth of water in the lakes and navigable waters disrupt the aquatic ecosystem in his/her/its whole and especially the quality of our surface waters. Otherwise, these plants can contribute to a strong improvement of the quality of the part soil their dating; it is the goal of this present report that has for objective the valorization of the water hyacinth (Eichhornia Crassipes) in compost. It was about stamping in aérobiose the hyacinth of water with a worn-out water use in order to accelerate the process of biodegradation. The analyses done at the laboratory on the water of watering used revealed that the polluting load of this water is of: DCO = 721,6 mgO2/L; DBO5 = 400mgO2/L; NTK = 2,8 mgN/L. Two types of swath have been formed (a circular and the oblong other); the analyses done on the two types of compost gotten revealed a strong value of the carbon (36gC/kg) to the level of the oblong swath while for what concerns that the strong values the phosphor and of potassium respectively of 12,525gP/kg and 24,5g/kg are recorded to the level of the circular swath.
Key words: valorization, hyacinth of water, compost,
TABLEAU DES MATIERES
REMERCIEMENTS ... II RESUME ... VI ABSTRACT ... VII LISTE DES TABLEAUX ... X LISTE DES PHOTOS ... XII LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS ... XIII
INTRODUCTION GENERALE ... 1
PARTIE I : CADRE INSTITUTIONNEL DU STAGE ... 3
Chapitre 1 : Présentation de la structure d’accueil et organisation du stage ... 4
1.1- Présentation de la structure d’accueil ... 4
1.1.1- Statut du laboratoire ... 4
1.1.2- Localisation géographique ... 5
1.1.3- Organigramme ... 7
Chapitre 2 : Synthèse bibliographique ... 8
2.1- Caractérisation de la jacinthe d’eau ... 8
2.1-1. Description morphologique de la jacinthe d’eau ... 8
2.1.2- Impacts positifs de la jacinthe d’eau ... 11
2.1.3- Moyens usuels de lutte contre la jacinthe d’eau ... 11
2.2. Compostage ... 15
2.2.1- Définition ... 15
2.2.2- Les mécanismes impliqués ... 16
2.2.3- Les micro-organismes du compost ... 18
2.3. Objectifs du compostage... 20
2.3.1- Effets physico-chimiques du compost sur les sols ... 21
2.3.3. Valorisation agronomique des composts par apport d’éléments fertilisants ... 21
2.3.4. Amélioration des aspects biologiques des sols amendés ... 22
2.4- Principaux paramètres du compostage ... 24
2.7. Aspects biochimiques du compostage ... 25
2.7.1- Substances non humiques : structure et dégradation... 25
PARTIE II : DEROULEMENT DU STAGE ... 27
Chapitre 1 : Matériel et Méthode ... 29
1.1- Matériels utilisés ... 29
1.1-1. Matériel de laboratoire ... 29
1.1-2. Matériel végétal ... 29
1.1-3. Autres matériels ... 29
1.2- Méthodologie utilisée pour la préparation du compost ... 30
1.2.1- Travaux du terrain ... 30
1.2.1.1- Collecte des échantillons ... 30
1.2.2- Travaux de laboratoire ... 33
Chapitre 2 : Résultats et discussion ... 39
2.1- Caractérisation de l’eau d’arrosage ... 39
2.2- Matière sèche de la jacinthe d’eau ... 40
2.3- Mesure du pH et de la température ... 40
2.4- Caractérisation du compost... 42
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Différentes techniques de transformation de la jacinthe d’eau
comme moyen de lutte………...………..…14 Tableau 2 : Insectes introduits et utilisés avec succès dans la lutte biologique
contre la jacinthe dans le
monde………...15
Tableau 3 : Caractéristiques agronomiques des composts verts………..25
Tableau 4 : Appareils et méthodes
utilisés.…….………....………35
Tableau 5 : Résultats de la caractérisation de l’eau d’arrosage…………..……..40
Tableau 6 : Matière sèche de la jacinthe d’eau………...41
Tableau 7 : Valeurs de la température et du pH mesurée sur les deux andains….41
Tableau 8 : Caractérisation du
compost………..43
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Localisation du LSTE……….6 Figure 2: Processus théoriques mis en jeu pendant le compostage d’après
Itävaara et al. (1995) ... ………17 Figure 3 : Courbe théorique d’évolution de la température et du pH au cours du Compostage (Dagno et al, 2007………..17 Figure 4 :Courbe théorique d’évolution de la température et du pH au cours du Compostage………...………..18 Figure 5 : Evolution de la température et du pH sur l’andain circulaire……....41 Figure 6 : Evolution de la température et du pH sur l’andain circulaire……....42 Figure 7 : Caractérisation du compost………...….42
LISTE DES PHOTOS
Photo 1 : Plante et Fleur de la Jacinthe d’eau………..….9 Photo 2 : Envahissement du lac Nokoué (pont de Fifadji)……….…..9 Photo 3 : collecte de la jacinthe d’eau sur le site de Fifadji………...30 Photo 4 : collecte de la jacinthe d’eau sur le site de l’embarcadère de Ganvié..30 Photo 5 : Prélèvement des fientes de poules……….………..31 Photo 6 : Tri et ramassage des feuilles mortes………..………….31 Photo 7 : Prélèvement de l’eau usée………...33 Photo 8 : Prise de la masse de jacinthe d’eau………...…....38
Photo 9 : Mise à
l’étuve………...38
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS EPAC : Ecole Polytechnique d'Abomey-Calavi
LSTE : Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau LERGC : Laboratoire d’Etude et de Recherche en Génie-Civil PED : Pays En Développement
DBO5 : Demande biochimique en oxygène après 5 jours DCO : Demande chimique en oxygène
UV : Ultra-Violet
CTPEA : Centre Technologique Pratique pour l’Eau Potable et l’Assainissement
USA : Etats-Unis d’Amérique
CAMES : Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur CET : Casiers d’Enfouissement Techniques
PSA : Production et Santé Animale
ACED : Actions pour l’Environnement et le Développement durable ONG : Organisation Non Gouvernementale
m : masse V : Volume
g/L : gramme par litre C : Carbone
N : Azote
mm : millimètre mL : millilitre
INTRODUCTION GENERALE
La jacinthe d'eau, Eichhornia Crassipes, est une plante aquatique de la famille des Pontederiaceae. Originaire du bassin amazonien, cette plante invasive flottante se répand à la surface des lacs, rivières et marais de nombreux pays de l'Afrique à l'Asie en passant par le Mexique ou le sud de l'Europe (European and Mediterranean Plant Protection Organization, 2008). Cette plante se reproduit selon deux modes, la reproduction sexuée et la reproduction végétative, permettant la colonisation rapide de nouveaux milieux ; cela se fait notamment par les stolons dispersés par le courant et par la production de graines en grande quantité, environ 5000 par an, et à temps de dormance longue, de 15 à 20 ans.
La jacinthe d'eau présente un très fort taux de croissance ; ainsi la surface couverte peut s’étendre sous de bonnes conditions de 60cm/mois (Malik, 2007).
Elle s'adapte à de fortes variations de pH, de température et de composition de l'eau ; seul le froid et la salinité sont les facteurs limitant sa propagation. La prolifération de cette espèce pose de nombreux problèmes écologiques, sociaux et sanitaires. Elle perturbe l’écosystème aquatique et diminue les stocks de la pêche par la formation d’un tapis dense en surface des étendues diminuant ainsi d’une part l’oxygène du milieu et d’autre part la pénétration du rayonnement solaire et donc la photosynthèse des micro-algues, producteur primaire de la chaîne alimentaire. De plus, elle augmente les pertes d'eau par évapotranspiration, et rend difficile la navigation et l'activité humaine, bloquant les hélices des bateaux. Elle crée un milieu favorable au développement des maladies hydriques en formant également un refuge pour les serpents, les sangsues, les larves et les moustiques, vecteurs de la malaria (Julien, 2008 ; Malik, 2007). Tout ceci montre que les conséquences de cette invasion biologique sur l'écosystème aquatique et les activités humaines ne sont pas anodines. C'est la raison pour laquelle les premières initiatives adoptées visaient à l'élimination complète de la plante, par voie physique, chimique ou biologique.
Mais ces méthodes ont rapidement éprouvées leurs limites ; l'arrachage des
plants, manuellement ou mécaniquement est une méthode coûteuse et peu efficace, compte tenue de la forte vitesse de propagation.
Au Bénin, au niveau du lac Nokoué, la présence de la jacinthe d’eau montre une très forte eutrophisation du milieu. Si elle pompe les nitrates excédentaires de l’eau, elle s’oppose par contre à la désinfection naturelle de l’eau par les UV dans un lac déjà très impacté par les déchets fécaux générés par la cité lacustre de Ganvié et dégage de fortes émissions de méthane lorsqu’elle se décompose dans les sédiments lacustres. Aussi, des études ont-elles montré que la Jacinthe d’eau couplée avec d’autres substrats possède un pouvoir de dégradation rapide.
Face à ce constat, la nécessité de valoriser la jacinthe d’eau à travers le compostage en aérobiose semble opportune. Ceci permettra à la fois de lutter contre l’espèce invasive tout en procurant au sol un fertilisant et aux populations un revenu.
Ce rapport d’étude s’articule autour de trois grandes parties:
La première partie concerne la présentation de la structure d’accueil et les généralités sur la jacinthe d’eau,
La deuxième partie est relative au déroulement du stage et aux différents travaux effectués,
La troisième partie quant à elle, présente les différents résultats ainsi que les discussions qui en découlent.
PARTIE I
CADRE INSTITUTIONNEL DU STAGE
Chapitre 1 : Présentation de la structure d’accueil et organisation du stage Dans ce chapitre, nous aurons à présenter la structure d’accueil à travers son statut, ses domaines d’activités, sa localisation géographique et son organigramme.
1.1- Présentation de la structure d’accueil 1.1.1- Statut du laboratoire
Le Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau (LSTE) est une unité pédagogique et de recherches acquises dans le cadre du projet NUFFIC/NPT 151 et créé le 26 juillet 2010 avec à sa tête le Professeur Martin Pépin AÏNA Maître de conférences des universités (CAMES), Enseignant-Chercheur à l’EPAC (Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi). Il est installé à l'Université d’Abomey-Calavi et est affilié à l’Institut National de l’Eau (INE). Son objectif principal est d’accompagner les chercheurs, les étudiants en cours et en fin de formation ainsi que tous les cadres du monde scientifique et professionnel dans le domaine de l’eau et de l’assainissement. Les secteurs d’activités du LSTE sont :
• la caractérisation des eaux destinées à la consommation (eau de forage, eau de pluie) par des analyses physico-chimiques ;
• le traitement des eaux destinées à la consommation (traitements physicochimiques) ;
• la caractérisation des eaux usées (domestiques et industrielles) par des analyses physico-chimiques ;
• le traitement des eaux usées (traitements physico-chimiques et biologiques)
• la caractérisation des boues de vidange par des analyses physicochimiques.
Les compétences du laboratoire s’élargissent également dans les domaines suivants :
• la caractérisation des déchets (détermination des caractéristiques physiques, chimiques, hydrauliques et thermiques des déchets);
• la conception des Casiers d’Enfouissement Techniques (CET) pour le drainage et la quantification du lixiviat ;
• la valorisation des ordures ménagères à travers la production de biogaz.
Le LSTE dispose à cet effet de deux salles pour les analyses et d’un Centre Technologique Pratique pour l’Eau Potable et l’Assainissement (CTPEA). Le CTPEA comprend les installations suivantes :
• une station expérimentale de traitement des eaux usées par lagunage ;
• une station expérimentale de traitement des eaux usées par filtres plantés de roseaux ;
• une grande STEP de traitement par lagunage d’une partie des eaux usées provenant des résidences universitaires du campus d’Abomey Calavi ;
• un site expérimental réservé à la production de biogaz à partir d’ordures ménagères.
1.1.2- Localisation géographique
Le laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau est situé dans l’enceinte de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC). Deux salles sont occupées par le LSTE dont le laboratoire d’analyse des eaux usées et celui d’analyse des eaux potables. Le laboratoire d’analyse des eaux usées, est en mitoyen à celle mutualisée d’informatique du Master CUD-UAC du département de Production et Santé Animale (PSA) tandis que le laboratoire d’analyse des eaux potables, est situé derrière le Département Génie-Civil de l’EPAC et constitue la salle principale. La figure 1 présente la situation géographique du LSTE.
Figure 1: Localisation du LSTE EPAC
ECOBANK Garde
Vélo
CVA/LE Bâtiment
CAP
Arrêt Bus
INE EPAC
Ex LERGC
CUPPE Vers VALDERA
Département du Génie Rue du maçon
Laboratoire GC
LSTE PSA
Garde Vélo
Rue de la chine
En venant du grand
portail
1.1.3- Organigramme
Le Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau dispose d’un personnel qualifié, toujours apte à transmettre ses savoirs et savoir-faire pour la pratique en milieu réel. La figure 2 indique l’organigramme du LSTE et se présente de la manière suivante :
Figure 2 : Organigramme du LSTE
Source : Procès-verbal de réunion, Janvier 2018
DIRECTEUR
Ing. DAOUDA Mohamed
Responsable du Matériel
Dr. ELEGBEDE MANOU Bernardin
Responsable Développement et
Mobilisation des Ressources
Ing. DJIHOUESSI Belfrid
Responsable Adjoint
Dr. AKOWANOU Onésime
Responsable des Etudes
Dr. DEGUENON Justine
Responsable Organisation
Générale
Ing. AZON Nadia
Responsable Adjointe DIRECTEUR ADJOINT
Prof. AINA Martin Pépin
Prof. CODO François de
Paule
Chapitre 2 : Synthèse bibliographique 2.1- Caractérisation de la jacinthe d’eau
2.1-1. Description morphologique de la jacinthe d’eau
La jacinthe d’eau (Eichhornia crassipes), native du bassin de l’Amazone, au Brésil (Deloach, 1976), est reconnue dans le monde entier, grâce également à son aspect attrayant. Elle est commercialisée comme plante ornementale pour jardin. A la fin du XIXe siècle, elle fut introduite intentionnellement en Amérique du Nord, partie du Brésil, la fin du XIXe siècle, comme plante ornementale et ensuite a échappé la culture conduisant ainsi à sa propagation à travers le monde (Deloach, 1976; Barrett et Forno, 1982). A présent, on la considère indésirable dans toutes les régions tropicales et subtropicales du monde, y compris en Amérique du Nord et du Sud, en Afrique, Asie, Australie et en Nouvelle-Zélande.
Cette plante herbacée vivace est une hydrophyte flottante d’eau douce. Elle appartient la Famille Pontederiaceae et toutes les espèces du Genre Eichhornia sont aquatiques. La jacinthe d’eau a une variabilité considérable dans la forme et la couleur de ses feuilles et de ses fleurs, aussi selon l’âge de la plante. Les fleurs sont bleuâtres-pourpres, grandes et auto-fertiles. Les graines sont produites en grand nombre dans des capsules : chaque capsule pouvant contenir jusqu’à 300 graines (Manson, 1958). La plante peut aussi se reproduire végétativement avec la production de stolons horizontaux. La photo 1 montre la plante et fleur de la jacinthe d’eau ; la photo 2 montre l’envahissement du lac Nokoué
Source : Bénédicte KINKPE, 2016
2.1.1- Impacts négatifs de la jacinthe d’eau sur l’environnement
Obstacles pour le transport fluvial et les barrages hydro-électriques
La jacinthe d’eau croît d’une manière très dense sur les canaux et les fleuves en formant un tapis vert. Ce phénomène provoque des barrières à l’écoulement normal de l’eau, particulièrement grave lors des périodes de crue où on assiste à des inondations dues à l’affaissement des digues. Celles-ci rendent également infranchissables les canaux et les fleuves. Les îlots formés par les touffes de la plante perturbent le transport sur le lac Victoria et plusieurs cours d’eau du Sud- Est de l’Asie. Le barrage Kariba sur le fleuve Zambèze en Zambie se trouve bloqué par les nattes de jacinthe d’eau réduisant considérablement son débit (Harley et al., 1997). Beaucoup de grands ouvrages hydro-électriques souffrent des effets néfastes de la présence de la jacinthe d’eau. Par exemple, les barrages Owen Falls de Ninja sur le lac Victoria et Kariba sur le fleuve Zambèze en Zambie sont bloqués par les nattes de la plante, entraînant ainsi des coupures fréquentes de la production d’électricité (rapport ACED 2014).
Photo 2 : Envahissement du lac Nokoué (pont de Fifadji)
Photo 1 : Plante et Fleur de la Jacinthe d’eau
Augmentation de l’évapotranspiration des cours d’eau et formation de divers vecteurs de maladie
Diverses études ont été effectuées pour établir le rapport entre les plantes aquatiques et le taux d’évapotranspiration comparé avec l’évaporation d’une surface libre des cours d’eau. La perte d’eau due à l’évapotranspiration est 1,8 fois supérieure à celle de la même surface sans infestation (Harley et al., 1997). L’écoulement d’eau dans le Nil pourrait être réduit jusqu’à un dixième en raison des pertes causées par la jacinthe d’eau dans le lac Victoria (Dagno et al., 2007). Les maladies associées à la présence des mauvaises herbes aquatiques dans les pays tropicaux en voie de développement sont les causes majeures des problèmes de santé publique : la malaria, la bilharziose, la schistosomiase et la filariose lymphatique. Certaines espèces de larves de moustique prospèrent dans l’environnement créé par la présence de celle-ci ainsi une corrélation entre la bilharziose et la jacinthe d'eau a été établie. Le type brughian de la filariose, responsable de la filariose lymphatique en Afrique du Sud a été entièrement lié à la présence de la jacinthe d’eau.
Obstacles pour la pêche et réduction de la biodiversité aquatique
L’accès aux sites de pêche est devenu difficile à cause de la forte présence des nattes de jacinthe d’eau. Des pertes ou des dommages en équipements de pêche résultant de l’enchevêtrement des filets et lignes dans le système racinaire ont occasionné moins de prise et souvent des pertes de vie (Harley et al., 1997).
Ceci provoque de graves crises socio-économiques dans les régions où la population est fortement dépendante des activités de la pêche. Les pêcheurs du lac Victoria ont noté une augmentation de la température des cours d’eau envahis par la jacinthe d’eau et une forte diminution de la population de poissons. Ils se plaignent également de la recrudescence de la population de crocodiles et de serpents due à la présence de l’adventice (Harley et al., 1997).
Dans les zones de prolifération, il est difficile pour d’autres plantes aquatiques
aquatique et les espèces dont l’existence est liée à l’écosystème en place, sont menacées d’extinction. Aussi, se produit-il une détérioration de la qualité de l’eau ; cet état de chose aggrave la situation sanitaire de la population riveraine qui y recueille de l’eau pour les divers usages domestiques.
2.1.2- Impacts positifs de la jacinthe d’eau
Plante dépolluante
On a utilisé Eichhnornia crassipes en phyto-remédiation pour sa capacité d'hyper accumulateur à extraire certains éléments nutritifs et métaux lourds des boues, dans des bassins de décantation de traitement des eaux usées. Au Bénin, une start-up transforme la jacinthe d'eau en fibre dépolluante pour absorber les fuites de pétrole
Engrais
Au Kenya, la jacinthe d'eau a été utilisée expérimentalement comme engrais organique; cependant il y a quelques controverses comme les effets sur les sols dus au pH très alcalin.
Alimentation animale
L'utilisation de la fleur et de l'ensemble de la plante a aussi été expérimentée en alimentation animale (notamment pour les volailles, les lapins, les porcs et les tilapias). Elle peut être intéressante si elle ne dépasse pas 25% de l'alimentation globale et si on fait sécher la plante au préalable pour en faire une farine car la digestibilité de la plante fraîche est très faible, et fait perdre du poids aux animaux. L'intérêt principal de cette filière est de fournir une alimentation peu coûteuse et un débouché aux jacinthes d’eau récoltées dans les zones où elle est trop invasive mais elle n'est possible que dans les zones où il n'y a pas accumulation de métaux lourds.
2.1.3- Moyens usuels de lutte contre la jacinthe d’eau
Pour lutter contre les effets néfastes de la jacinthe, plusieurs mesures ont été prises ; parmi celles-ci nous pouvons citer :
La lutte physique
La lutte physique (mécanique et manuelle) contre la jacinthe d’eau fournit un meilleur contrôle à court terme à la prolifération de la plante (Pieterse et al., 1996). La méthode manuelle est coûteuse en main-d’œuvre et risquée pour les travailleurs (présence de crocodiles, d’hippopotames et de boas). Quant à la méthode mécanique, elle nécessite des équipements lourds pour la collecte des plants dans l’eau (Gutiérrez et al., 1996), leur transport sur la berge et leur acheminement vers un centre de traitement des déchets (Harley et al., 1997).
Elle occasionne un investissement important que l’économie de nombreux pays attaqués ne peut guère supporter. En outre, la lutte physique contribuerait à la dispersion de la jacinthe d’eau à travers les fragments de la plante délaissés dans l’eau après le ramassage. Enfin, il est difficile d’utiliser ces engins dans les eaux profondes (Harley et al., 1997).
Lutte chimique
Plusieurs herbicides sont efficaces contre la jacinthe d’eau et sont appliqués par traitement aérien ou terrestre. Cependant la capacité de translocation des molécules chimiques des stolons aux autres parties de la plante est un facteur limitant pour les herbicides. Les plants âgés seraient moins sensibles que les plus jeunes (rapport ACED 2014). La formulation « Rodéo » à base de glyphosate, un herbicide non sélectif, utilisée à 2 kg.ha-1 tue complètement la plante 3–8 semaines après application (rapport ACED 2014). Elle est faiblement toxique pour les invertébrés aquatiques. Le 2,4-D (acide 2,4- dichlorophénoxyacétique) appliqué généralement par pulvérisation aérienne à 1 à 12 kg.ha-1 offre un contrôle efficace surtout lorsqu’il est appliqué pendant les périodes chaudes (Gopal, 1987). Il est faiblement à modérément toxique pour les oiseaux y compris les aquatiques. Par contre, sa formulation ester est toxique pour les poissons et les invertébrés aquatiques. Le sulfate et le chélate de cuivre, des herbicides non sélectifs, appliqués à 3,5.10-5 kg.ha-1 inhibent la croissance de
(rapport ACED 2014). Cependant, le sulfate et le chélate de cuivre peuvent être toxiques pour les poissons, en particulier les truites, quelques mammifères, les invertébrés aquatiques et les organismes du sol. Les inconvénients de la lutte chimique résident non seulement en la destruction de l’écosystème aquatique mais aussi aux effets néfastes des résidus des herbicides sur l’environnement et la santé de la population. Cette population recueille l’eau de boisson dans les cours d’eau. De plus, l’application à long terme des mêmes herbicides peut entraîner l’apparition d’une résistance chez la jacinthe d'eau (rapport ACED 2014).
Valorisation de la jacinthe d’eau comme moyen de lutte
Plusieurs tentatives de valorisation de la jacinthe d’eau sont en cours d’étude (Tableau 1). Jusqu’à présent, aucune de ces activités n’a réellement abouti à un développement industriel.
Tableau 1: Différentes techniques de transformation de la jacinthe d’eau comme moyen de lutte. (Dagno, 2006)
Valorisation Pays Références bibliographiques
Traitement des eaux usées
Chine Xia et al. (2006) ; So et al. (2003)
USA Center et al. (2005)
Sri Lanka Jayaweera et al. (2004)
Brésil Mangabeira et al. (2004)
Egypte Ghabbour et al. (2003) ; El Zawahry et al.
(2004)
Inde Babu et al. (2003) ; singhal et al. (2003)
Argentine Maine et al. (2001)
France De Casabianca et al. (1995)
Papier Bangladesh, Ouganda Hill et al. (1997), Aquaphyte (1989) Particules de panneau de
construction
Inde Hill et al. (1997)
Filets de pêche et corde Bangladesh Hill et al. (1997)
Vannerie Inde, Fidji, philippine, Ouganda
Hill et al. (1997) ; Aquaphyte (1989) Briquetage de charbon de
bois
Kenya Hill et al.(1997)
Aliments bétail, compost Blgladesh, Birmanie, Mali
Aquaphyte (1989) ; Traoré(2006)
Lutte biologique
La lutte biologique pourrait constituer une alternative intéressante à la lutte chimique. La lutte biologique contre la jacinthe d’eau s’est développée dans les années 1960 par l’importation d’insectes à partir du bassin amazonien du Brésil (Deloach et al., 1989). Cette lutte est basée sur l’utilisation des ennemis naturels de la plante dans le but de créer une pression permanente sur elle. Une centaine d’espèces d’insectes comprenant des Lépidoptères, Coléoptères, Hémiptères, Dermaptères et Orthoptères a été relevée sur la jacinthe d’eau (Gopal, 1987).
Parmi celles-ci, une douzaine d’espèces s’est révélée capable de provoquer d’importants dommages foliaires dont 5 ont été utilisées avec succès dans la lutte biologique contre la jacinthe d’eau (Tableau 2). Actuellement, Neochetina spp est largement utilisée avec succès dans des programmes de bio contrôle aux USA et dans d’autres parties du monde. Chen et al. (2005) ont rapporté une réduction de 53 % de la densité des plants, de 67 % de la hauteur
feuilles et de 65 % de la biomasse des plants grâce à l’application de Neochetina spp en Chine. Ajuonu et al. (2003) ont observé une réduction de la biomasse de la jacinthe d’eau de 5 à 100 % avec Neochetina spp de 1991 à 1993 sur les fleuves Ouémé et Zou au Bénin.
Tableau 2 : Insectes introduits et utilisés avec succès dans la lutte biologique contre la jacinthe d’eau dans le monde (Dagno, 2006).
Ordre Espèce Région d’établissement
Coléoptère Néochetina bruchi
Néochetina eichhorniae
Floride, Louisiane, Californie, Argentine, Inde, Soudan, Bénin
Texas, Argentine, Australie, Inde, Soudan, Bénin, Zimbabwé, Ghana, Kénya, Tanzanie, Ouganda, Malawie, Afrique du Sud
Lépidoptère Niphograpta albiguttalis (syn. Sameodes albiguttalis) Bellura densa (syn. Artama densa)
Floride, Louisiane Mississipi Bénin, Panama, Soudan, Australie
Floride, Louisiane, Argentine Acarien Orthogalumna terebrantis Egypte, Zambie, Fidji, Zimbabwe
2.2. Compostage 2.2.1- Définition
Il existe de nombreuses définitions du compostage dans la littérature mais une définition très générale pourrait être : le compostage est un procédé biologique de dégradation et de transformation de la matière organique, permettant d'obtenir un produit valorisable à partir d'un déchet. De façon plus précise, le compostage est défini selon Francou (2003) comme : « un processus contrôlé de dégradation des constituants organiques d’origine végétale et animale, par une succession de communautés microbiennes évoluant en conditions aérobies, entraînant une montée en température et conduisant à l’élaboration d’une matière organique humifiée et stabilisée. Le produit ainsi obtenu est appelé compost. »
2.2.2- Les mécanismes impliqués
Il existe deux types de compostage, en présence et en absence d’oxygène. La nature du processus de décomposition y est directement liée. Lors de carence en oxygène, les microorganismes anaérobies dominent et élaborent des composés intermédiaires tels que du méthane, du sulfure d’hydrogène et quelques autres substances spécifiques des fermentations anaérobies. En l’absence d’oxygène, ces composés ne sont pas métabolisés et s’accumulent. Un grand nombre de ces composés présentent de forts pouvoirs olfactifs et certains d’entre eux peuvent entraîner une phytotoxicité lors de l'épandage des composts comme amendements organiques. De plus, le compostage anaérobie est un processus s’effectuant à basse température; ainsi, les graines d’adventices et les pathogènes ne sont pas affectés et détruits par l’élévation de chaleur caractérisant un processus aérobie. Enfin, ce processus anaérobique nécessite davantage de temps que le compostage en présence d’oxygène. Ces inconvénients contrebalancent fortement les avantages de ce procédé et notre étude ne portera donc que sur le compostage aérobique, bien que plusieurs travaux aient montré la présence possible de zones anaérobies (He et al., 2000;
Beck-Friis et al., 2001) dans un compost dit « aéré ». De telles zones peuvent être expliquées par l’intense activité microbienne consommatrice d’oxygène et génératrice de gaz carbonique, combinée à un manque d’aération du compost.
Finstein & Morris (1975) expliquent que, dans la plupart des écosystèmes, la libération de chaleur d’origine biologique est très diffuse et disparaît trop rapidement pour engendrer une élévation de température significative.
Cependant, la décomposition de matières organiques reste un cas à part pouvant produire une intense chaleur. En effet, le processus de compostage peut être très simplement schématisé par la production de chaleur au cours de l’action de micro-organismes en présence d'oxygène. La matière organique peut alors subir deux types de processus : une minéralisation complète jusqu’au CO2 ou une
Figure 3: Processus théoriques mis en jeu pendant le compostage d’après Itävaara et al. (1995)
Plusieurs phases théoriques se succèdent au cours du compostage (Figure 3). La première est appelée phase mésophile du fait des températures atteintes inférieures à 45°C. Des micro-organismes dont la température de croissance optimale est comprise entre 20 et 45°C se multiplient alors rapidement, notamment grâce à la présence de matière organique facilement biodégradable (sucres simples et acides aminés libres). Leurs métabolismes très actifs engendrent une production intense de chaleur et élèvent ainsi la température du compost à un point tel que leurs propres activités sont inhibées. A ce moment, débute la phase thermophile où quelques champignons ainsi que de nombreuses bactéries thermophiles (température de croissance optimale comprise entre 50 et 70°C) poursuivent le processus, en augmentant encore la température du milieu jusqu'à 65 - 70°C voire plus. Durant cette phase très active, une importante part de la matière organique est perdue par minéralisation du carbone organique et dégagement de CO2, et un assèchement du compost lié à l’évaporation de l’eau est souvent observé. Cependant, la hausse de température est cruciale pour la qualité du compost, car la chaleur détruit les pathogènes et les graines d’adventices. Ces deux premières phases peuvent être assimilées à une première phase dite de dégradation. Cette phase dégradante (phase mésophile et
thermophile) est suivie par une période de ralentissement de l’activité, pendant laquelle la température diminue graduellement. Des micro-organismes mésophiles colonisent à nouveau le compost. S’en suit alors une phase de maturation constructive où apparaissent lentement des éléments précurseurs de l'humus. La dégradation lente des composés résistants entraîne une coloration brun foncé à noir du compost et rend celui-ci plus fin et homogène (Hsu & Lo, 1999). Sa texture ressemble alors à celle d’un sol. Le compost est alors mature et le processus est achevé.
Figure 4 : Courbe théorique d’évolution de la température et du pH au cours du Compostage (Dagno et al, 2007)
2.2.3- Les micro-organismes du compost
Bien que le compostage soit un « art » très ancien et couramment utilisé, ce procédé est l'une des biotechnologies les plus complexes qu’il soit, en raison des changements d’états physiques et biologiques innombrables durant le processus.
Une bonne compréhension de ces changements exige une étude précise des
organismes présents y compris ceux qui sont en très faible proportion. Selon Haruta et al. (2005), la microbiologie du compostage doit être étudiée au travers de divers aspects, comme par exemple, la composition et la succession des communautés pendant le processus, les micro-habitats, ainsi que les fonctions des microorganismes au sein de la communauté.
2.2.3-1. Les bactéries
Les bactéries sont toujours présentes et largement dominantes en qualité et quantité au cours du compostage. Elles sont typiquement unicellulaires avec une taille de 0,5 à 3 µm. Par leur petite taille, les bactéries ont un rapport surface/volume très élevé, leur permettant des transferts rapides de substrats solubles à l'intérieur de la cellule, ce qui assure souvent leur prédominance sur des micro-organismes de plus grandes dimensions comme les champignons (Tuomela et al, 2000). Un autre avantage des bactéries est la capacité, pour certaines d’entre elles, telles celles appartenant au genre Bacillus, de se protéger en produisant des spores très résistantes à la chaleur, aux radiations et aux désinfections chimiques (Haug, 1993).
2.2.3.2- Les champignons
La température est l'un des plus importants facteurs affectant la croissance fongique devant les sources de carbone et d'azote et le pH. Un niveau modérément élevé de l'azote est nécessaire pour la croissance fongique bien que quelques champignons, dits de la pourriture blanche, se développent à des taux d'azote bas. En effet, un milieu pauvre en azote est souvent un préalable à la dégradation de lignine (Dix & Webster, 1995). Cependant, ces auteurs affirment qu’une carence en azote est un facteur limitant pour la dégradation de la cellulose. La plupart des champignons préfère un environnement acide mais tolère un large éventail de pH, excepté les Basidiomycotina qui se développent moins bien au-dessus de pH 7,5. Les espèces de Coprinus sont les seules Basidiomycètes préférant un environnement alcalin (Dix & Webster, 1995). La
majorité des champignons est mésophile et se développe entre 5 et 37°C, avec une température optimale de 25-30°C (Dix & Webster, 1995). Cependant, le processus de compostage, engendrant des élévations de température importantes, octroie une grande importance au petit groupe de champignons thermophiles dans la biodégradation de la matière organique.
Les capacités ligninocellulolytiques de tous les champignons thermophiles ne sont pas déterminées.
2.2.3.3- Les algues, les protozoaires et les animaux pluricellulaires
A côté de ces trois principaux types de micro-organismes, on retrouve également dans le compost, des algues, des protozoaires et des animaux pluricellulaires.
Les algues se développent en surface en présence de lumière. Le rôle des algues est mal connu, mais leur importance dans l’évolution de la matière organique en milieu aérobie est sans doute faible (Mustin, 1987). Les protozoaires bactériophages sont connus pour une action importante sur le nombre de bactéries dans les sols. Des variations cycliques des populations prédateurs par proies ont été observées (Mustin, 1987). Les animaux pluricellulaires présents dans les composts appartiennent à différentes catégories. Par ordre de taille sont représentés les microarthropodes (collemboles, acariens et myriapodes) et les nématodes (vers ronds) entre 0,2 et 4 mm, les larves d’insectes (autres que les collemboles) et les annélides (vers de terre) entre 4 et 80 mm et enfin les animaux supérieurs à 80 mm comme les mollusques (limaces, escargots...) et les crustacés notamment représentés par les cloportes. Beaucoup de ces animaux pluricellulaires se nourrissent de débris végétaux et peuvent avoir un rôle important dans l’homogénéisation des composts.
2.3. Objectifs du compostage
La mise en décharge étant interdite pour de nombreux bio-déchets (sauf les déchets ultimes), leur incinération coûteuse et peu populaire, le compostage devient de plus en plus une solution pratique, simple. Elle présente de nombreux
avantages, le principal étant la valorisation des déchets pour la production d’un amendement organique stable. En effet, le champ d’application du compostage s’est élargi avec l’évolution des techniques de compostage et la problématique de gestion collective des déchets ménagers. Cette filière concerne tous types de déchets organiques tels que les déchets verts, les bio-déchets ménagers, les boues de stations d’épuration collectives ou industrielles, les déchets agroalimentaire, les influent d’élevage…
2.3.1- Effets physico-chimiques du compost sur les sols
De nombreuses études ont montré le rôle bénéfique du compost sur les qualités physiques et chimiques des sols amendés. Par exemple, une amélioration des propriétés physiques, une augmentation de la conductivité hydrique et une diminution de la densité des sols ont été observées par Wong et al. (1999). De même, l’incorporation de compost au sol s’avère efficace pour lutter contre la dégradation de la surface du sol (Bresson et al, 2001). Pagliai et al. (2004) ont montré que l’ajout de compost dans un sol améliore sa porosité et sa structure.
Les amendements en matière organique stable augmentent le pouvoir tampon et la capacité d’échange des sols, deux paramètres qui conditionnent la nutrition minérale des plantes (Mustin, 1987). De plus, l’incorporation de composts permet de réduire l’acidité du sol, et de diminuer ainsi les risques d’exportation des métaux vers la plante (Bolan et al, 2003).
2.3.3. Valorisation agronomique des composts par apport d’éléments fertilisants Un constat général est la chute du taux de matière organique et donc l’appauvrissement des sols cultivés par excès d’utilisation d’engrais minéraux solubles (Bresson et al., 2001). Le premier intérêt des amendements organiques est donc une diminution de la part de ces engrais lixiviables et leur remplacement par des déchets organiques valorisés.
Les applications de compost dans les sols améliorent durablement et efficacement la fertilité du sol selon les travaux de Guittonny-Larchevêque
(2004). De même, cet auteur a montré que les amendements de composts favorisent le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plantes, et surtout en augmentant leur potentiel de survie en période de sécheresse.
La valorisation agronomique des composts est aussi souvent comprise comme étant l’apport d’éléments fertilisants. Les substances organiques sont caractérisées par trois éléments principaux: Carbone, Hydrogène et Oxygène représentant en masse plus de 90 % du résidu sec des végétaux. Cependant, de nombreux autres éléments font partie des éléments nutritifs majeurs pour les plantes. Ceux-ci sont classés en deux groupes: les macro-éléments tels que l’azote, le phosphore, le potassium, le soufre, le calcium et le magnésium présents à des proportions de quelques pour mille à quelques pour cent de la matière sèche et les éléments nutritifs secondaires ou oligo-éléments (proportion inférieure à 0,1 % de la matière sèche).
2.3.4. Amélioration des aspects biologiques des sols amendés
Plusieurs travaux ont montré que les activités enzymatiques sont stimulées par l’ajout d’amendements organiques dans les sols (Serra ; Crecchio et al., 2004).
Pascual et al. (1998) ont montré qu’un amendement organique suffisamment important dans un sol semi-aride augmente significativement les activités enzymatiques pendant au moins 360 jours. En revanche, l’ajout d’amendements organiques immatures produit l’effet inverse c’est-à-dire une diminution initiale de ces activités. L’addition de compost mature dans un sol améliore la qualité du sol et favorise le développement végétal, mais réduit aussi le nombre de maladies occasionnées par les pathogènes issus du sol (Cotxarrera et al., 2002).
2.4- Quels déchets compostés ? Les boues de vidanges
Les boues sont définies par le Comité Européen de Normalisation (CEN) comme « un mélange d'eau et de matières solides, séparé par des procédés naturels ou artificiels des divers types d'eau qui le contiennent ». Les boues de station d’épuration sont issues du traitement des eaux usées domestiques ou industrielles. En effet, l’eau consommée ou utilisée par l’homme à l’échelle domestique ou industrielle génère inévitablement des déchets. Les eaux usées sont recueillies par les égouts et dirigées vers les stations d’épuration afin d’être purifiées avant leur réintroduction dans le milieu naturel. Leur traitement dans les stations permet de séparer une eau épurée d’un résidu secondaire, les boues, bien pourvu en matière organique, azote, phosphore ainsi qu’en oligo-éléments.
Le traitement des eaux usées permet d'éliminer, d’une part, la partie la plus facilement dégradable de la matière organique et, d’autre part, les différents composés dont les eaux sont chargées (débris alimentaires, graisses, fibres textiles et cellulosiques, savons, lessives et détergents) avant leur réintroduction dans le cycle de l’eau.
Les déchets verts
Les déchets verts sont des déchets organiques issus de l'entretien des espaces verts, des jardins privés, des serres, des terrains de sports… On désigne par déchets verts les feuilles mortes, les tontes de gazon, les tailles de haies, d’arbustes, les résidus d'élagage, les déchets d'entretien de massifs, les déchets de jardin des particuliers collectés séparément ou par le biais des déchetteries.
Les déchets ménagers
Les déchets ménagers sont des déchets issus de l'activité domestique des ménages et pris en compte par les collectes usuelles ou séparatives. Ces déchets peuvent être séparés en deux sous catégories :
La fraction résiduelle des déchets ménagers obtenue après séparation des papiers, cartons, verres et emballages. Elle est également désignée par le terme « ordures ménagères grises » du fait de la couleur de la poubelle utilisée par les collectivités qui pratiquent ce type de collecte sélective.
La fraction fermentescible (putrescible) des ordures ménagères : déchets organiques biodégradables, ou biodéchets (déchets de cuisine, fleurs, etc.), récupérés lors de collectes sélectives visant à les isoler des autres composés non putrescibles. Les déchets verts des jardins des particuliers sont souvent collectés avec cette fraction. Les déchets de marchés constituent également cette catégorie.
2.4- Principaux paramètres du compostage
Le phénomène de compostage a lieu spontanément dans le milieu naturel, de façon non optimale, avec une répartition de la chaleur trop hétérogène. Pour utiliser ce procédé à l’échelle industrielle, il est donc nécessaire de connaître parfaitement les différents facteurs physico-chimiques et microbiologiques intervenants. Deux principales catégories de paramètres interviennent lors du procédé de compostage :
les paramètres liés à la nature et à la composition même du substrat. La teneur en eau, le pH, le rapport Carbone/Azote (C/N) ainsi que la granulométrie en font partie.
les paramètres de suivi du procédé : la température, la présence d’oxygène et également la teneur en eau.
Certains paramètres comme la teneur en M.O.T, la valeur agronomique et la toxicité du compost interviennent dans la qualité du compost, et seront développés dans une autre partie. Le tableau 3 présente les caractéristiques agronomiques des composts verts.
Tableau 3 : Caractéristiques agronomiques des composts verts
Source : Inventaire régional – Chambres d’agriculture de la région Paca - 2012 Caractéristiques agronomiques des composts verts
En % sur produit brut moyenne mini maxi NFU 44-051
Matière sèche 62 41 84 ≥30
Matière organique 30,8 25 51,1 ≥20
Azote total (N) 1 0,7 1,2 ˂3
Azote organique (Norg) 1
Azote ammonical (N de NH4) 0
C/N 18 11 29 >8
Phosphore (P205) 0,4 0,2 1,1 ˂3
Potasse (K20) 0,7 0,3 1 ˂3
Magnésie (MgO) 0,4 0,1 1,2
Chaux (CaO) 6,7 2,9 9,5
2.7. Aspects biochimiques du compostage
2.7.1- Substances non humiques : structure et dégradation
Une variété importante de composés organiques constitue, dans des proportions variables, les matières initiales présentes dans les composts. Leurs structures, leurs rôles et leurs métabolismes, au sein du compost, sont exposés ci-dessous.
Les glucides
Les oses, monosaccharides ou « sucres simples » sont très présents dans les végétaux, et donc dans les biodéchets (Francou, 2003). Ces monosaccharides, facilement métabolisables, sont dégradés en début de compostage (Lynch, 1992).
Les polysaccharides constituent la forme principale des glucides dans la matière organique en décomposition (Stevenson, 1994). Ce sont des homopolymères, résultant de la condensation d’un grand nombre de monosaccharides. Les
polysaccharides d’origine végétale les plus abondants sont la cellulose et les hémicelluloses.
La cellulose est le composé organique le plus abondant dans la biosphère, comportant presque la moitié de la biomasse synthétisée par la fixation photosynthétique de CO2 (Deng &Tabatabai, 1994). Ce homopolymère linéaire est constitué de sous unités de D-glucose (>10000) liées entre elles par des ponts β-1,4 appelés liaisons glycosidiques. L’arrangement régulier des groupes hydroxyles, le long des chaînes de cellulose, conduit à la formation de liaisons hydrogènes et, par conséquent, à une structure fibrillaire. Cette structure existe sous forme amorphe, ou sous forme cristalline, plus résistante à la dégradation enzymatique et microbienne (Stevenson, 1994).
PARTIE II
DEROULEMENT DU STAGE
CHAPITRE 1
MATERIEL ET METHODE
Chapitre 1 : Matériel et Méthode 1.1- Matériels utilisés
Dans le cadre de notre étude différents matériels furent nécessaires.
1.1-1. Matériel de laboratoire
La détermination du taux d’humidité de la jacinthe d’eau nous a amené à utiliser :
Balance de précision à 1gramme ;
Une étuve de type S/N 09-07161 de marque VWR ayant une température nominale de 220°C suivant la norme NF U44-171 ;
Spectrophotomètre.
1.1-2. Matériel végétal
Le matériel végétal utilisé dans le cadre de cette étude est composé de :
Jacinthe d’eau ;
Feuilles mortes ;
Pulpes d’ananas ;
Cendre de bois.
1.1-3. Autres matériels
D’autres matériels sont aussi utilisés au cours du processus. Parmi ceux-ci nous pouvons citer :
Fourches ;
Brouettes ;
Houe ;
Râteaux ;
Matières fécales ;
Arrosoir ;
Gants ;
Coupe-coupe.
1.2- Méthodologie utilisée pour la préparation du compost 1.2.1- Travaux du terrain
1.2.1.1- Collecte des échantillons
La jacinthe d’eau
La collecte de la jacinthe d’eau a été effectuée sur deux sites du lac Nokoué à savoir : Fifadji (en bas du pont) et embarcadère de Ganvié (Calavi-Tokpa).
Celle-ci a été favorable grâce à l’utilisation des bacs non motorisés. Les photos 3 et 4 montrent respectivement la collecte de la jacinthe d’eau sur le site de Fifadji et sur le site de l’embarcadère de Ganvié.
Source : Cliché Bénédicte KINKPE (2016) Photo 3 : collecte de la jacinthe
d’eau sur le site de Fifadji
Photo 4 : collecte de la jacinthe d’eau sur le site de l’embarcadère de Ganvié
Collecte des fientes de poules
Le prélèvement des fientes de poules a été effectué sur une ferme située à 09 km du marché Zinvié. La photo 4 présente le prélèvement des fientes de poule.
Source : Bénédicte KINKPE, 2016
Feuilles mortes
Le tri et le ramassage des feuilles mortes ont été faits dans l’environnement immédiat de LERGC/EPAC (Laboratoire d’Etude et de Recherche en Génie Civil).
En effet, pour le tri des ordures, nous avons procédé à la séparation des matières plastiques et des papiers cartons des feuilles sèches puis nous avons effectué le tamisage afin de réduire la quantité de sable contenu dans les feuilles sèches.
Les ordures utilisées sont celles des poubelles du LERGC à l’UAC précisément au département de Génie civil.
Photo 6 : Tri et ramassage des feuilles mortes Photo 5 : Prélèvement des fientes de poules
Source : Bénédicte KINKPE, 2016 1.2.1.2- Procédés utilisés
Le compostage de la jacinthe d’eau est fait en six étapes :
La première étape consiste à la collecte ou ramassage de la jacinthe d’eau grâce à des bacs non motorisés. Ensuite le nid du compostage est formé avec des houes. La jacinthe d’eau est par la suite découpée à l’aide de coupe-coupe. Le découpage favorise une dégradation rapide de la matière première.
La deuxième étape consiste au séchage de la jacinthe d’eau collectée sur terre ferme jusqu’à réduction de 50% d’humidité soit environ la moitié du poids initial ;
La troisième étape quant à elle consiste à la fabrication du tas en aérobiose avec un mélange de 85% de jacinthe d’eau, 2% de fumier ; 3% de cendre et 10% de feuilles mortes.
En effet, la formation du tas se fait par couche : une première couche de 20cm est d’abord formée par des matières carbonées telles que des feuilles mortes.
Cette couche est recouverte de 30 cm de jacinthe d’eau, des restes de repas, des pulpes d’ananas, du fumier sec. Cette succession, composée d’une couche de 20 cm de matières carbonées et d’une couche de 30 cm de matières azotées, est ainsi répétée jusqu’à ce que le tas atteigne une hauteur de 1,5 m. Le compost est arrosé raisonnablement.
Le tas de compost mis en place est large de 2m, haut de 1,5m et long de 3m. La maturation du compost intervient environ trois mois après sa mise en place.
Un second tas circulaire de diamètre 1,5m et de hauteur 1,5m a aussi été formé comme décrit ci-haut pour une étude comparative de la qualité de ces deux formes de mise en andain.
La quatrième étape consiste à construire un toit de protection du tas servant à limiter l’évapotranspiration et l’infiltration des pluies trop violentes. Le tas est recouvert de branche de palme communément appelé (Dékpa) afin que la chaleur soit conservée et que l’air y circule pour éviter que le tas ne prenne feu.
La cinquième étape consiste à aérer, retourner et arroser de façon bi- hebdomadaire le tas pour faciliter une décomposition homogène. Le retournement et l’aération s’effectuent avec les fourches et râteaux et se fait six (06) fois avant l’obtention du produit fini (le compost).
La sixième et dernière étape est celle du tamisage puis l’épandage du compost mur (après 60 à 75 jours).
1.2.2- Travaux de laboratoire
1.2.2.1- Caractérisation de l’eau utilisée pour l’arrosage
Afin de connaître les caractéristiques de l’eau usée utilisée pour l’arrosage de notre compost, nous avons effectué quelques analyses sur celle-ci. En effet cette eau usée est composée d’un mélange des eaux vannes issues des toilettes de la zone canada de l’UAC, de jacinthe d’eau et de fiente de poule. Ce mélange a été effectué dans une bâche à eau situé sur le site de production de biogaz du LSTE.
Les paramètres physiques et globaux de pollution ont été déterminés sur cette eau usée au cours de notre stage.
Photo 7 : Prélèvement de l’eau usée Source : Bénédicte KINKPE, 2016 Paramètres physiques
le potentiel Hydrogène (pH) ;
la température (T) ;
l’oxygène dissous (O2);
la conductivité (χ) ;
le potentiel redox (eH).
Paramètres globaux de pollution
Ce sont des paramètres généralement utilisés pour évaluer la pollution de notre eau. Il s’agit de :
Demande chimique en oxygène (DCO)
La demande chimique en oxygène (DCO) est la consommation en dioxygène (équivalente à la quantité de dichromate Cr2O72-) par les oxydants chimiques forts pour oxyder les substances organiques et minérales de l'eau. Elle est exprimée en mg O2/L et est obtenu à partir de la formule :
( ) Avec V : Volume de l’échantillon prélevé
V0 : Volume du blanc
V1 : Volume de chute de burette C : la concentration du sel de Mohr
La DCO permet d'évaluer la charge polluante des eaux usées.
Demande Biologique en Oxygène pendant cinq jours (DBO5)
La demande biochimique en oxygène (DBO5) est la quantité d'oxygène nécessaire aux micro-organismes aérobies de l’eau pour oxyder les matières organiques (biodégradables) par voie biologique (oxydation des matières organiques dissoutes ou en suspension dans l’eau dégradable par des bactéries).
Elle permet d'évaluer la fraction biodégradable de la charge polluante carbonée des eaux usées. Elle est exprimée en mg O2/L.
L’azote Kjeldhal (NTK)
