Eco-évaluation des équipements d'épandage de produits liquides et solides : indicateurs technologiques, protocoles expérimentaux et résultats d'évaluation

HAL Id: hal-02593457

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Submitted on 15 May 2020

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Eco-évaluation des équipements d’épandage de produits

liquides et solides : indicateurs technologiques,

protocoles expérimentaux et résultats d’évaluation

M. Pradel

To cite this version:

M. Pradel. Eco-évaluation des équipements d’épandage de produits liquides et solides : indicateurs technologiques, protocoles expérimentaux et résultats d’évaluation. [Rapport de recherche] irstea. 2010, pp.143. �hal-02593457�

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Coordination : Marilys PRADEL (marilys.pradel@cemagref.fr)

Programme PRECODD

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Tronçont larg. ep. EZT

Recouvrement

Essai obtention dose

Réglage débit

Maîtrise largeur de travail

Quantification m atière épandue

Calcul du débit

Inform ations potentialité épandeur Traçabilité épandage Intervalles % surface non enfouie Profondeur d'enfouissem ent

Contrainte % surface tassée Tassement profond Profil ornières % surface ornière Traction/tonnage Puissance/débit Ha/h Polyvalence Propreté Masse

Livrable du projet

Avertissement, MISE EN GARDE

Ce Rapport Technique a été rédigé dans le cadre du projet ECODEFI financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) – Programme Ecotechnologies et Développement Durable (PRECODD) – et correspond à un des livrables prévus contractuellement. L’objectif de ce type de rapport est de présenter de façon synthétique l’avancement des travaux et les premiers résultats obtenus sur chacun des axes du projet.

Il parait important de préciser que ce projet s’étend sur 4 ans (février 2007 à février 2011) et que certains des points abordés dans ces rapports peuvent avoir un caractère non finalisé au stade d’avancement où ils sont écrits. Par exemple, certains des modèles proposés ou des hypothèses adoptées correspondent à l’état des connaissances disponibles au sein du projet à la date de rédaction du rapport. Celles-ci pourront (devront) bien évidement être révisées à la lumière des avancées scientifiques du projet (liés en particulier aux travaux de thèse et aux publications scientifiques).

Le choix de diffusion externe de ce rapport a donc été décidé afin d’assurer la transparence sur l’avancement des travaux engagés ; mais précisons bien qu’il ne saurait se substituer aux publications scientifiques présentes et futures des membres du projet.

Pour le comité de direction du projet Dominique Didelot

Avant propos

Ce document réunit les contributions de différents auteurs ayant participé directement aux travaux présentés dans ce rapport d'étape du projet Ecodefi :

Pour la Chambre Régionale d'Agriculture de Bretagne – Station des Cormiers – La Bourdinière – 35140 Saint Aubin du Cormier – Tél. 02 99 39 72 93

Jean-Yves Cosnier, Didier Debroize, David Bouvier, Vincent Gary, Pierre

Havard, Bertrand Decoopman, Djilali Heddadj

Pour le Cemagref de Clermont-Ferrand – Site de recherche et d'expérimentation de Montoldre – Domaine des Palaquins – 03150 MONTOLDRE – Tél. 04 74 47 74 10

Jean-Christophe Roux, Marc Rousselet, Jacky Mazoyer, Marilys Pradel,

François Thirion

Des expérimentations nécessaires à l'établissement des indicateurs de performances environnementales ont été réalisées pour trois types de machines couramment utilisées pour l'épandage de produits liquides et solides et pour différents types de boues épandues:

• Epandage de boue liquide et d'eau avec une tonne à lisier munie de plusieurs dispositifs d'épandage différents

 Buse palette

 Enfouisseur

 Pendillards

• Epandage de boues solides chaulées et de boues compostées avec un épandeur de produits solides muni de deux hérissons verticaux

• Epandage de boues sèches granulées avec un épandeur de produits solides muni d'une table d'épandage

Les marques et modèles d'épandeurs ayant été utilisés pour les expérimentations ne sont pas précisés pour des raisons de confidentialité.

Sommaire

Avant propos _____________________________________________________________ 3 Sommaire _______________________________________________________________ 4 Table des illustrations _____________________________________________________ 7

Table des photos______________________________________________________________ 7 Table des tableaux ____________________________________________________________ 7 Table des figures _____________________________________________________________ 9

Glossaire _______________________________________________________________ 11 Introduction ____________________________________________________________ 12 1. Indicateurs technologiques retenus dans le cadre du projet Ecodefi______________ 13

1.1. Indicateurs de répartition _________________________________________________ 13

1.1.1. Indicateurs de distribution transversale _____________________________________________ 14 1.1.2. Indicateurs de répartition longitudinale_____________________________________________ 18 1.1.3. Indicateurs de nappe d'épandage __________________________________________________ 20

1.2. Indicateurs de dosage _____________________________________________________ 21 1.3. Indicateurs de fractionnement______________________________________________ 25 1.4. Indicateurs de projection __________________________________________________ 26 1.5. Indicateurs d'enfouissement – dépôt_________________________________________ 27 1.6. Indicateurs de tassement __________________________________________________ 29 1.7. Indicateurs d’orniérage ___________________________________________________ 30 1.8. Indicateurs de puissance efficience __________________________________________ 31

1.8.1. Indicateurs de puissance nécessaire à la traction______________________________________ 31 1.8.1.1. Indicateurs de traction liés aux efforts occasionnés par la résistance à l’avancement ______ 31 1.8.1.2. Indicateurs de traction liés aux efforts occasionnés par le travail du sol ________________ 32 1.8.2. Indicateurs de puissance nécessaire à l’entraînement en rotation des organes _______________ 32 1.8.3. Le rendement de chantier _______________________________________________________ 33 1.8.4. La polyvalence du matériel ______________________________________________________ 33

1.9. Indicateurs de propreté ressources __________________________________________ 34 1.10. Récapitulatif des coefficients de pondération des indicateurs technologiques pour le calcul des indicateurs de services rendus_________________________________________ 35

2. Indicateurs de services rendus retenus dans le cadre du projet Ecodefi ___________ 37

2.1. Indicateur de service rendu lié à la répartition ________________________________ 37 2.2. Indicateur de service rendu lié au dosage_____________________________________ 38 2.3. Indicateur de service rendu lié au fractionnement _____________________________ 38 2.4. Indicateur de service rendu lié à la projection_________________________________ 38 2.5. Indicateur de service rendu lié à l’enfouissement - dépôt ________________________ 38 2.6. Indicateur de service rendu lié au tassement __________________________________ 38 2.7. Indicateur de service rendu lié à l’orniérage __________________________________ 39 2.8. Indicateur de service rendu lié à la puissance efficience _________________________ 39

2.9. Indicateur de service rendu lié à la propreté des chantiers et à la gestion des ressources naturelles __________________________________________________________________ 39

3. Protocoles expérimentaux mis en place pour l'acquisition des données nécessaires au calcul des indicateurs _____________________________________________________ 40

3.1. Protocoles mis en place pour le calcul des indicateurs de répartition et de dosage ___ 40

3.1.1. Le banc d'essai CEMOB du Cemagref _____________________________________________ 40 3.1.2. Le banc d'essai de la station des Cormiers __________________________________________ 42

3.2. Protocoles mis en place pour le calcul des indicateurs de fractionnement __________ 43 3.3. Protocoles mis en place pour le calcul des indicateurs d'orniérage ________________ 44 3.4. Protocoles mis en place pour le calcul des indicateurs de tassement _______________ 45 3.5. Protocoles mis en place pour le calcul des indicateurs de puissance efficience_______ 47 3.6. Protocoles mis en place pour la mesure de la taille des gouttes de projection _______ 48

4. Evaluation des performances environnementales des machines d'épandage _______ 50

4.1. Evaluation des performances environnementales des épandeurs de produits liquides 50

4.1.1. Evaluation des performances environnementales d'une tonne à lisier tout dispositif d'épandage confondu _________________________________________________________________________ 51

4.1.1.1. Indicateurs de dosage _______________________________________________________ 51 4.1.1.2. Indicateurs de tassement_____________________________________________________ 53 4.1.2. Evaluation des performances environnementales d'une tonne à lisier munie d'une buse palette _ 56 4.1.2.1. Indicateurs de répartition transversale __________________________________________ 56 4.1.2.2. Indicateurs de répartition longitudinale _________________________________________ 58 4.1.2.3. Indicateurs de nappe d'épandage ______________________________________________ 59 4.1.2.4. Indicateurs de projection ____________________________________________________ 59 4.1.2.5. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse ___________________________________________________________ 61 4.1.3. Evaluation des performances environnementales d'une tonne à lisier munie de pendillards ____ 62 4.1.3.1. Indicateurs de répartition transversale __________________________________________ 62 4.1.3.2. Indicateurs de répartition longitudinale _________________________________________ 63 4.1.3.3. Indicateur de fractionnement _________________________________________________ 64 4.1.3.4. Indicateur d'enfouissement-dépôt______________________________________________ 64 4.1.3.5. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à buse ____________________________________________________ 64 4.1.4. Evaluation des performances environnementales d'une tonne à lisier munie d'un enfouisseur à dent

________________________________________________________________________________ 65 4.1.4.1. Indicateurs de répartition transversale __________________________________________ 65 4.1.4.2. Indicateurs de répartition longitudinale _________________________________________ 66 4.1.4.3. Indicateurs de fractionnement ________________________________________________ 67 4.1.4.4. Indicateurs d'enfouissement-dépôt _____________________________________________ 67 4.1.4.5. Indicateurs de traction ______________________________________________________ 68 4.1.4.6. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur ______________________________________________________ 69

4.2. Evaluation des performances environnementales des épandeurs de produits solides à hérissons verticaux___________________________________________________________ 70

4.2.1. Evaluation des performances environnementales d'un épandeur à hérissons verticaux utilisé pour l'épandage de boues solides chaulées ___________________________________________________ 70

4.2.1.1. Indicateurs de répartition transversale __________________________________________ 70 4.2.1.2. Indicateurs de répartition longitudinale _________________________________________ 75 4.2.1.3. Indicateurs de nappe d'épandage ______________________________________________ 77 4.2.1.4. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux utilisé pour l'épandage de boues solides chaulées ________________________________ 78 4.2.2. Evaluation des performances environnementales d'un épandeur à hérissons verticaux utilisé pour l'épandage de boues compostées _______________________________________________________ 79

4.2.2.2. Indicateurs de répartition longitudinale _________________________________________ 84 4.2.2.3. Indicateurs de nappe d'épandage ______________________________________________ 86 4.2.2.4. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux utilisé pour l'épandage de boues compostées ___________________________________ 87

4.3. Evaluation des performances environnementales des épandeurs de produits solides à table d'épandage ____________________________________________________________ 88

4.3.1. Indicateurs de répartition transversale______________________________________________ 88 4.3.2. Indicateurs de répartition longitudinale_____________________________________________ 93 4.3.3. Indicateurs de nappe d'épandage __________________________________________________ 94 4.3.4. Synthèse des indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à table d'épandage pour l'épandage de boues séchées ______________________________________________________ 95

5. Synthèse et perspectives _________________________________________________ 96

5.1. Synthèse des résultats d'essais ______________________________________________ 96 5.2. Perspectives _____________________________________________________________ 98

Bibliographie ___________________________________________________________ 99 Annexe 1. Méthode de construction de l'indicateur de puissance efficience traction sur route IPE1route___________________________________________________________ 100 Annexe 2. Méthode de construction de l'indicateur de puissance/débit IPE2_________ 104 Annexe 3. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse palette ___________________________________________ 107 Annexe 4. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillard _____________________________________ 115 Annexe 5. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur ____________________________________________ 122 Annexe 6. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur à hérissons verticaux – boue solide chaulée ____________________________________________ 129 Annexe 7. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur à hérissons verticaux – boue compostée _______________________________________________ 134 Annexe 8. Détails du calcul des indicateurs technologiques pour l'épandeur à table d'épandage – boue séchée ________________________________________________ 139

Table des illustrations

Table des photos

Photo 1 : Exemples de dispositifs correctifs pour la répartition longitudinale ... 19

Photo 2 : Exemples d’épandeurs à table d’épandage ... 20

Photo 3 : Exemple de paquets en épandage de fumier... 26

Photo 4 : Exemple de système de dépôt de produit liquide en lignes réduisant la volatilisation ammoniacale28 Photo 5 : Le banc d'essai Cemob ... 40

Photo 6 : Vue d'ensemble du banc d'essai de la station des Cormiers... 42

Photo 7 : Détail du banc d'essai de la station des Cormiers ... 42

Photo 8 : Détail du fonctionnement du banc lors de la vidange des épandeurs ... 42

Photo 9 : Epandage de produit pâteux au champ sur 100m ... 43

Photo 10 : Positionnement d'une grille de mesure sur un paquet après épandage... 43

Photo 11 : Bac à gravillon après passage de l'épandeur (à gauche) et positionnement de la lame de bois (à droite)... 44

Photo 12 : Profil d'ornière obtenu après numérisation ... 44

Photo 13 : Simulation d'une hauteur d'eau de 5 mm sur l'ornière... 45

Photo 14 : Simulation de la hauteur d'eau de 5 mm au fond de l'ornière (traitement ImageJ®) ... 45

Photo 15 : Mesure de l'ornière dans le bac à sable (à gauche) et résultat sur la tôle (à droite)... 45

Photo 16 : Projection de plâtre autour du pneu de l'épandeur... 46

Photo 17 : Numérisation de la surface de l'empreinte ... 46

Photo 18 : Mesure de la surface de l'empreinte avec le logiciel ImageJ® ... 46

Photo 19 : Passage de l'épandeur chargé au bac à gravillons ... 47

Photo 20 : Crochet d'attelage dynamométrique utilisé pour mesurer l'effort de traction... 47

Photo 21 : Mise en œuvre de la prise de vue pour la mesure de la taille des gouttes lors de l'épandage de produits liquides... 49

Photo 22 : Mesure de la taille des gouttes après grossissement de la photographie... 50

Photo 23 : Qualité d'enfouissement (site de Kerguéhennec)... 67

Table des tableaux

Tableau 2 : Récapitulatif des indicateurs technologiques et coefficients de pondération pour le calcul des indicateurs de services rendus ... 36

Tableau 3 : Mesure de la surface d'empreinte pour l'épandeur de produits liquides ... 54

Tableau 4 : Calcul de la contrainte au sol de l'épandeur de produits liquides... 54

Tableau 5 : Consommation en puissance de chaque équipement de l'épandeur de produits liquides ... 55

Tableau 6 : Largeurs minimales et maximales pour le calcul d'IR5 pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse... 57

Tableau 7 : Valeurs de l'EZT pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse... 58

Tableau 8 : Série de mesure de la taille de 10 gouttes pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse 60 Tableau 9 : Etude statistique des valeurs de mesures du diamètre des 10 gouttes pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse ... 60

Tableau 10 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse – synthèse ... 61

Tableau 11 : Déviation moyenne (DM) et symétrie pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards ... 63

Tableau 12 : Valeurs de l'EZT pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards... 63

Tableau 13 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards – synthèse ... 65

Tableau 14 : Déviation moyenne (DM) et symétrie pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur ... 65

Tableau 15 : Valeurs de l'EZT pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur ... 66

Tableau 16 : Valeurs de surface couverte et enfouie utilisées pour 6 scenarii d'épandage de produits liquides ... 68

Tableau 17 : Efforts de traction réalisé par un enfouisseur (essai Kerguéhennec) ... 68 Tableau 18 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur – synthèse... 69 Tableau 19 : Indicateur de symétrie pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à

hérissons verticaux... 70 Tableau 20 : Indicateur de C.V. pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 72 Tableau 21 : Indicateur de C.V. optimal pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 72 Tableau 22 : Indicateur de robustesse du C.V. pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 73 Tableau 23 : Indicateur de bordure pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à

hérissons verticaux... 74 Tableau 24 : Indicateur de tronçonnement pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 75 Tableau 25 : Indicateur d'E.Z.T. pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 75 Tableau 26 : Indicateur de recouvrement longitudinal pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 76 Tableau 27 : Indicateur de perte pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 76 Tableau 28 : Indicateur de nappe d'épandage pour l'épandage de boue solide chaulée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 77 Tableau 29 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux – synthèse boues solides chaulées... 78 Tableau 30 : Indicateur de symétrie pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 79 Tableau 31 : Indicateur de C.V. pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 81 Tableau 32 : Indicateur de C.V. optimal pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 81 Tableau 33 : Indicateur de robustesse du CV pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 82 Tableau 34 : Indicateur de bordure pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 83 Tableau 35 : Indicateur de tronçonnement pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 84 Tableau 36 : Indicateur d'E.Z.T. pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 84 Tableau 37 : Indicateur de recouvrement longitudinal pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 85 Tableau 38 : Indicateur de perte pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 85 Tableau 39 : Indicateur de nappe d'épandage pour l'épandage de boue compostée à l'aide d'un épandeur à hérissons verticaux... 86 Tableau 40 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux – synthèse boues compostées ... 87 Tableau 41 : Indicateur de symétrie pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table

d'épandage ... 88 Tableau 42 : Indicateur de C.V. pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage 90 Tableau 43 : Indicateur de C.V. optimal pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage ... 90 Tableau 44 : Indicateur de robustesse du C.V. pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage ... 91 Tableau 45 : Indicateur de bordure pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table

d'épandage ... 92 Tableau 46 : Indicateur de tronçonnement pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage ... 93 Tableau 47 : Indicateur d'EZT pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage .. 93

Tableau 48 : Indicateur de recouvrement longitudinal pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur

à table d'épandage ... 94

Tableau 49 : Indicateur de perte pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage94 Tableau 50 : Indicateur de nappe d'épandage pour l'épandage de boue séchée à l'aide d'un épandeur à table d'épandage ... 95

Tableau 51 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à table d'épandage – synthèse boues séchées ... 95

Tableau 52 : Récapitulatif des indicateurs technologiques obtenus pour chaque machine d'épandage testée 97 Tableau 53 : Récapitulatif des indicateurs de services rendus obtenus pour chaque machine d'épandage testée ... 98

Tableau 54 : Valeurs de référence pour la traction sur route... 100

Tableau 55 : Résultats de simulation du CTT sur route pour les masses réglementaires... 101

Tableau 56 : Résultats de simulation du CTT sur route pour les masses réelles ... 101

Tableau 57 : Résultats de simulation du CTT sur route pour les données du rapport Ademe sur l'état de l'art des performances des épandeurs ... 102

Tableau 58 : Puissance totale nécessaire pour l'entraînement des organes de différentes machines d'épandage en fonction du produit épandu ... 105

Tableau 59 : Calcul du CPD pour les épandeurs liquides testés à la station des Cormiers... 106

Table des figures

Figure 2 : Exemples de courbes de répartition transversale ... 15

Figure 3 : Exemple de résultats de simulation de répartition au champ ... 17

Figure 4 : Schéma de principe de fonctionnement du Cemob... 40

Figure 5 : Nappe d'épandage obtenu après passage au Cemob ... 41

Figure 6 : Principe de positionnement des grilles pour la mesure du fractionnement des produits épandus et principe de notation (T: tas, X: présence de produit, 0:rien) ... 43

Figure 7 : Efforts de traction mesurés au passage au banc... 47

Figure 8 : Protocole mis en place à la station des Cormiers pour la mesure de la puissance absorbée... 48

Figure 9 : Répartition transversale pour l'épandage de boue liquide avec la tonne munie d'une buse palette 57 Figure 10 : Méthode graphique pour mesurer le recouvrement longitudinal pour l'épandeur de produits liquides quel que soit le dispositif d'épandage... 59

Figure 11 : Indicateurs technologiques pour l'épandeur de produits liquides muni d'une buse – radar... 61

Figure 12 : Répartition transversale pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards .. 62

Figure 13 : Etendue dans la zone de tolérance pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards ... 63

Figure 14 : Indicateurs technologiques pour l'épandeur de produits liquides muni d'une rampe à pendillards – radar ... 64

Figure 15 : Répartition transversale pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur... 66

Figure 16 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur de produits liquides muni d'un enfouisseur – radar ... 69

Figure 17 : Répartition symétrique de la boue solide chaulée au cours du déchargement de l'épandeur à hérissons verticaux... 70

Figure 18 : Forme de courbe d'épandage de boue solide chaulée avec un épandeur à hérissons verticaux.... 71

Figure 19 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail estimée pour l'épandage de boue solide chaulée avec un épandeur à hérissons verticaux ... 71

Figure 20 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail optimale estimée pour l'épandage de boue solide chaulée avec un épandeur à hérissons verticaux... 72

Figure 21 : Evaluation de la robustesse du C.V. pour l'épandage de boue solide chaulée avec un épandeur à hérissons verticaux... 73

Figure 22 : Evaluation de la demi-largeur de projection pour l'épandage de boue solide chaulée avec un épandeur à hérissons verticaux... 74

Figure 23 : Etendues dans la zone de tolérance pour les trois répétitions d'épandage de boues solides chaulées avec un épandeur à hérissons verticaux... 75

Figure 24 : Forme de la nappe obtenue lors de l'épandage de boues solides chaulées avec un épandeur à hérissons verticaux... 77

Figure 25 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux – radar boues solides chaulées ... 78

Figure 26 : Répartition symétrique de la boue compostée au cours du déchargement de l'épandeur à

hérissons verticaux... 79 Figure 27 : Forme de courbe d'épandage de boue compostée avec un épandeur à hérissons verticaux... 80 Figure 28 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail estimée pour l'épandage de boue

compostée avec un épandeur à hérissons verticaux... 80 Figure 29 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail optimale estimée pour l'épandage de boue compostée avec un épandeur à hérissons verticaux... 81 Figure 30 : Evaluation de la robustesse du C.V. pour l'épandage de boue compostée avec un épandeur à hérissons verticaux... 82 Figure 31 : Evaluation de la demi-largeur de projection pour l'épandage de boue compostée avec un

épandeur à hérissons verticaux... 83 Figure 32 : Etendues dans la zone de tolérance pour les trois répétitions d'épandage de boues compostées avec un épandeur à hérissons verticaux ... 84 Figure 33 : Forme de la nappe obtenue lors de l'épandage de boue compostée avec un épandeur à hérissons verticaux... 86 Figure 34 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à hérissons verticaux – radar boues compostées... 87 Figure 35 : Répartition symétrique de la boue séchée au cours du déchargement de l'épandeur à table d'épandage ... 88 Figure 36 : Forme de courbe d'épandage de boue séchée avec un épandeur à table d'épandage ... 89 Figure 37 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail estimée pour l'épandage de boue séchée avec un épandeur à table d'épandage ... 89 Figure 38 : Evaluation du C.V. en fonction de la largeur de travail optimale estimée pour l'épandage de boue séchée avec un épandeur à table d'épandage ... 90 Figure 39 : Evaluation de la robustesse du C.V. pour l'épandage de boue séchée avec un épandeur à table d'épandage ... 91 Figure 40 : Evaluation de la demi-largeur de projection pour l'épandage de boue séchée avec un épandeur à table d'épandage ... 92 Figure 41 : Etendues dans la zone de tolérance pour les trois répétitions d'épandage de boues séchées avec un épandeur à table d'épandage ... 93 Figure 42 : Forme de la nappe obtenue lors de l'épandage de boue séchée avec un épandeur à table

d'épandage ... 94 Figure 43 : Indicateurs technologiques et de services rendus pour l'épandeur à table d'épandage – radar boues séchées ... 96 Figure 44 : Distribution des résultats de l'indicateur traction sur route pour les 40 simulations réalisées... 103 Figure 45 : Puissance nécessaire à la prise de force pour différents matériels d'épandage ... 104

Glossaire

Dans le cadre du projet ECODEFI, un certain nombre de définitions ont été établies d'un commun accord entre les différents partenaires du projet, de façon à permettre le lien entre les livrables des différentes tâches.

"Fonction de service" (rendu) = fonction attendue pour répondre à un élément du besoin d'un utilisateur. Par exemple, le besoin relatif à notre projet est épandre. Pour assurer ce besoin, plusieurs fonctions (ou sous fonctions) peuvent être identifiées (assurer le respect de la dose/ha, assurer une répartition au sol homogène, etc.).

"Fonction technique" = fonction interne au produit (machine ou constituants de cette machine) existante dans une technologie d'épandeur et contribuant à assurer des fonctions de service. Par exemple, un rotor de projection qui assure les fonctions internes "générer une vitesse d’éjection" et "fragmenter la boue" est une solution possible (parmi d’autres) contribuant à la fonction de répartition.

Critère = caractéristique retenue pour apprécier la manière dont une fonction est remplie. Par exemple, la symétrie d'épandage est un critère d’appréciation de la répartition.

L'indicateur permet de quantifier le niveau d’un critère suivant une échelle mise en place. Par exemple, l'indicateur de symétrie évalue le niveau de symétrie en combinant plusieurs paramètres mesurés sur les machines et synthétisés sous forme d’une note. Plus cette note sera élevée, meilleure sera la machine. Dans le projet ECODEFI, il a été choisi de représenter tous les indicateurs sous forme de notes variant de 0 à 10. Lorsque la note est le résultat d'un calcul, l'indicateur prend la valeur arrondie la plus proche.

L'indicateur technologique vise à caractériser des fonctions de service rendu. Il permet d'apprécier un critère (ou sous critère) de service rendu.

Sur le plan pratique, les situations d'épandage étant très diverses, les sous critères de services rendus sont différents selon les machines car ils font appel à des fonctions techniques très différentes. C'est pourquoi l'évaluation devra, dans certains cas, être considérée au niveau de la fonction technique. Cette analyse, qui a l'inconvénient de ne pas être universelle, permet par contre d'établir des diagnostics concrets et bien calés par rapport à des machines équivalentes. Outre la finalité d'évaluation environnementale, ces critères de fonction technique vont servir d'indice à l'amélioration de la conception. A ce titre, la diversité des indicateurs facilite donc la compréhension des problèmes technologiques à résoudre.

A l'inverse, la diversité des indicateurs technologiques rattachés à un même service rendu ne permet pas d'établir de correspondance directe entre ces différents indicateurs. Ainsi, deux indicateurs technologiques ayant la même note auront éventuellement un impact environnemental différent dans un cas ou dans l'autre, c'est la raison pour laquelle est développé dans un deuxième temps un indicateur de service rendu.

L'indicateur de service rendu agrège plusieurs indicateurs technologiques liés à un même service rendu. Il s'agit d'un indicateur de qualité globale de réalisation du service rendu, qui a pour vocation d'être universel, donc comparable entre machines, quelque soit la technologie utilisée par ces dernières. Il est déterminé en fonction des indicateurs technologiques correspondants, pondérés selon leur contribution au service global. L'appréciation de cette contribution est établie à dire d'experts.

Introduction

Le présent rapport est le troisième et avant dernier livrable programmé dans le cadre de la tâche T3 consacrée à l'écoévaluation des équipements d'épandage de liquides chargés et solides du projet de recherche ANR ECODEFI "ECOconception et DEveloppement de méthodologies de Fabrication Innovante de machines d'épandage". Le domaine d'application des travaux de la tâche T3 du projet ECODEFI correspond à trois types de matériels : les épandeurs de produits organiques solides, les épandeurs de produits pâteux et les épandeurs de produits liquides.

Ce livrable synthétise les travaux effectués au cours de l'année 2009. Il a été rédigé sur la base des documents suivants :

• Livrable T3a – PERFORMANCES ENVIRONNEMENTALES DES EPANDEURS DE PRODUITS

LIQUIDES ET SOLIDES – DES INDICATEURS DE PERFORMANCES TECHNOLOGIQUES AUX INDICATEURS DE PERFORMANCES ENVIRONNEMENTALES

François THIRION (Cemagref)

• RTI31 – FERTILISATION DES SYSTEMES DE CULTURES PAR DES BOUES DE STATION

D’EPURATION : DESCRIPTION DES SYSTEMES ET CALCUL DES DOSES DE FERTILISANTS A APPORTER

Marilys PRADEL, Thomas PACAUD (Cemagref) et Michel CARIOLLE (ITB)

• RTI33 – TASSEMENT DU SOL A L'EPANDAGE - EVALUATION A PARTIR D'INDICATEURS

TECHNOLOGIQUES DE LA DENSITE APPARENTE DU SOL APRES EPANDAGE

François THIRION (Cemagref)

• RTI34 – PHENOMENE DE VOUTAGE AVEC L'EPANDEUR XXX-MESURES ET OBSERVATIONS

FAITES DANS LA TREMIE AVEC DU COMPOST

Marc ROUSSELET, Jacky MAZOYER, Jean-Christophe ROUX, Jean-François DEVAUX, Anicet MARIONNEAU et François THIRION (CEMAGREF)

• RTI41 – EVALUATION DES PERFORMANCES ENVIRONNEMENTALES DES EPANDEURS DE

PRODUITS LIQUIDES

Jean-Yves COSNIER (CRAB – Station des Cormiers)

• RTI43 – ÉVALUATION DES INDICATEURS TECHNOLOGIQUES D'EPANDEURS DE PRODUITS

SOLIDES

Jean-Christophe ROUX (Cemagref) L'objectif de ce rapport est donc de :

1. présenter les indicateurs technologiques (partie 1) et de services rendus (partie 2) finalement retenus dans le cadre du projet Ecodefi pour l'évaluation des machines d'épandage, leur grille de notation et les données nécessaires à leur calcul.

2. présenter les protocoles expérimentaux (partie 3) mis en place pour acquérir les données nécessaires à leur évaluation sur les deux sites (Montoldre et Station des Cormiers).

3. présenter les résultats des essais (partie 4) obtenus pour l'épandage de différentes boues de station d'épuration avec différents épandeurs représentatifs du parc matériel français.

1. Indicateurs technologiques retenus dans le cadre du

projet Ecodefi

1.1. Indicateurs de répartition

La répartition est un facteur essentiel de qualité d'épandage. C'est d'ailleurs le critère unique analysé dans les essais effectués suivant les normes EN 13406 (lisier) et EN 13080 (fumier). Classiquement, nous recherchons un épandage uniforme sur l'ensemble de la surface. Des objectifs spécifiques de répartition peuvent être assignés à certaines machines. Dans ces cas, marginaux aujourd'hui, la définition de la répartition sera précisée pour chaque cas précis envisagé.

La répartition transversale détermine la régularité d'épandage dans le sens perpendiculaire au sens d'avancement. Cette régularité est évaluée par un coefficient de variation (cv) correspondant à une largeur de travail optimum. La mesure est effectuée pour un passage unique, aboutissant à une courbe de passage unique. La répartition transversale globale est déterminée par analyse et combinaison de ces courbes.

La répartition longitudinale est établie à partir du débit instantané Q de l’épandeur, calculé par "dépesée" ou mesuré à l'aide d'un débitmètre.

Pour pouvoir établir une image complète de la répartition, nous utilisons un simulateur d'épandage créé dans le cadre du projet Ecodefi (cf. livrable T3b). Il s'agit de reproduire numériquement un épandage sur une parcelle type avec des caractéristiques d'épandage identiques à celles de la répartition de l'appareil étudié.

Figure 1 : Exemple de simulation d'épandage virtuel (les zones en rouge (gris clair) indiquent les surdosages, les zones bleues (gris noir) les sous dosages) A la fin de cet épandage virtuel, nous obtenons une cartographie d'épandage dont nous pouvons déduire un histogramme de fréquence de doses. Pour chaque classe surdosée, nous

1

2

3

Début

Organisation des passages

déterminons la quantité surdosée qui est ensuite pondérée sur l'ensemble de la surface totale. parcelle la de Surface classe la de Surface classe chaque de surdose totale

Surdose_ =

∑

Une mauvaise répartition contribue à deux impacts environnementaux : lessivage et toxicité. Un surdosage apporte un excès d'azote localement, supérieur aux besoins de la plante. Cet azote non absorbé sera lessivé sous forme de nitrates (NO3) par le drainage

naturel de l'eau du sol. En outre, des surdosages locaux élevés avec des boues de station d'épuration peuvent provoquer une accumulation d'éléments traces métalliques (ETM) et de composés traces organiques (CTO) supérieure à la limite autorisée sur 10 ans. Si la dose maximale sur 1/100 de la parcelle entraîne un dépassement de flux maximal autorisé d'un élément (sur 10 ans), l'appareil sera déclaré inapte à l'épandage de boues de station d'épuration.

1.1.1. Indicateurs de distribution transversale

IR1 Coefficient 11

Application à tous les épandeurs, avec diversité d'interprétations Sont exclus les épandeurs à projection latérale.

Indicateur de symétrie Pourcentage calculé des quantités obtenues à gauche et à droite de la machine après épandage. ex % gauche = 49% % droite =51%

Notation :

Critère de symétrie= % du côté le +faible / % du côté le +fort

Indicateur de symétrie = si critère de symétrie <0.66, "2", si entre 0.66 et 0.74, "4", si entre 0.74 et 0.82, "6", si entre 0.82 et 0.9, "8", et si entre 0.9 et 1, "10"

Cet indicateur de symétrie est inspiré d'évaluations de distributeurs d'engrais minéraux monodisques. Sur ces appareils, il est difficile d'obtenir une projection symétrique. Sur les épandeurs, un défaut de symétrie peut provenir d'un désaxage de l'organe d'épandage, d'une alimentation défectueuse ou souvent d'un chargement défectueux. L'indicateur peut alors dans ce cas devenir un indicateur de sensibilité à un mauvais chargement.

Exemple de dispositif à éviter: la fixation des buses d'épandage sur portée sphérique sans repère d'alignement ne permet pas de garantir une bonne symétrie de l'épandage.

IR2 Coefficient 0

Application aux épandeurs de produits solides et épandeurs de produits liquides en nappe. Sont exclus les épandeurs de type pendillards ou enfouisseurs créant une nappe en rectangle.

Indicateur de forme de la courbe transversale

Permet d'évaluer la forme en triangle, en trapèze ou en "M" de la courbe d'épandage ayant un effet sur l'aptitude au recouvrement.

Notation :

Indicateur de forme = trapèze "10", triangle "6", en M "2"

1 _{Les coefficients (en bleu) correspondent aux coefficients de pondération pour le calcul des indicateurs de}

Courbe en trapèze 0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 1415 Courbe en M 0 2 0 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415 Courbe en triangle 0 5 0 10 0 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11121314 15

Figure 2 : Exemples de courbes de répartition transversale

Lorsque la courbe a une forme en "M", les recoupements risquent de doubler les pics latéraux et sont donc néfastes à la répartition. Avec une forme en triangle, les recoupements ne créent pas de pics supplémentaires, mais ne peuvent éliminer les pics centraux (on peut y associer les formes "en cloche" résultant d'une répartition gaussienne). Avec une forme en trapèze, on peut accéder à une forme idéale si les côtés du trapèze se recoupent exactement en leur milieu.

L'amélioration de cette courbe est actuellement empirique. Il s'agit de trouver pour chaque système d'épandage un compromis entre une expulsion directe vers l'arrière et une projection latérale. Avec des épandeurs à hérissons verticaux, on pourra par exemple jouer sur la proportion prise par les disques inférieurs par rapport aux couteaux de la spire. Pour les épandeurs à table d'épandage, il est recommandé de prévoir des réglages sur les disques permettant de modifier la forme de la nappe d'épandage et la courbe qui en résulte. Pour les buses d'épandage de produits liquides, la forme est classiquement en M. On préfèrera l'épandage par pendillards ou enfouisseurs pour lesquels il est possible d'obtenir une courbe parfaite.

IR3 Coefficient 3

Application aux machines dont la largeur de travail n'est pas définie par construction – épandage en nappe (IR3S : nappe liquide ou solide ; IR3L : ligne liquide)

Indicateur coefficient de variation à la largeur de travail imposée

Rend compte de la régularité de la répartition obtenue après recouvrement à la largeur de travail.

Notation :

Critère de C.V (larg. de travail) = écart type / moy. (larg de travail) IR3S = 11 – (0.25 CV) nombre entiers de 0 à 10 – CV en %

Critère de DM (larg. de travail) = déviation moyenne sur la largeur de travail. IR3L = 11 – (0.40 DM) nombre entiers de 0 à 10 – DM en %

Cet indicateur est pertinent pour des machines d'épandage en nappe si l'utilisateur impose une largeur de travail tenant compte de la mécanisation de la parcelle (largeur de travail autres tels que multiples de largeur semée, largeur de pulvérisation). Les largeurs de travail seront choisies dans la liste : 6, 8, 9, 12, 15, 16 et 18 m. Le choix d'une autre largeur de travail (préconisée par exemple par le constructeur) n'est possible que si son intérêt est démontré.

Cet indicateur peut sanctionner une revendication exagérée sur les produits épandables. Par exemple, avec un produit très léger (compost de déchets verts, fumier de volaille) et une projection latérale réduite, la largeur imposée ne sera pas atteinte et l'indicateur montrera que l'épandeur est inapte à épandre ce produit. Le manuel d'utilisation doit donc être réaliste par rapports aux potentialités d'épandage de l'appareil.

IR4 Coefficient 3

Application à tous les épandeurs –Epandage en nappe (IR4S : nappe liquide ou solide ; IR4L : ligne liquide)

Indicateur coefficient de variation à la largeur de travail optimale

Indique la meilleure régularité possible (cv minimal) obtenue lors d'un recouvrement optimal (à la largeur de travail optimale).

Notation :

Critère C.V (larg. de travail opt.) = écart type / moy. (larg de travail opt.) IR4S = 11 – (0.25 CV) nombre entiers de 0 à 10 – CV en %

Critère de DM (larg. de travail) = déviation moyenne sur la largeur de travail. IR4L = IR3L

Pour les machines dont la largeur de travail est définie par construction (exemple de la rampe à buses), on aura alors IR4L = IR3L. La largeur optimale de travail correspond à un

nombre entier de mètres. C'est une qualité de répartition potentielle. De façon artificielle, c'est le chiffre le plus souvent retenu car le moins pénalisant pour l'appareil. Toutefois, l'agriculteur n'ayant pas la possibilité de déterminer facilement la largeur de travail optimale, cet indicateur ne peut résumer à lui seul la performance de l'appareil.

Son amélioration est une première étape d'amélioration de la répartition. Elle est en principe en cohérence avec le type de courbe de répartition obtenue. Si un écart important se produit entre IR2 et IR4, il convient d'en rechercher la cause pour y remédier.

IR5 Coefficient 3

Application aux épandeurs de produits solides et épandeurs de produits liquides en nappe. Sont exclus les épandeurs de type pendillards ou enfouisseurs créant une nappe en rectangle

Indicateur de robustesse du C. V.

Un faible écart de C.V. (5%) est appliqué à la courbe des C.V. à partir du C.V optimal (à la largeur de travail optimale) et reporté sur la largeur. On note les valeurs de largeur min et max correspondantes à cet écart de C.V. L'indicateur de robustesse est égal à la valeur de la plage de largeur arrondie en mètre.

Notation :

∆ L (m) = Lmax (∆ (C.V=5%)) - Lmin (∆(C.V=5%))

Critère de Robustesse du C.V. = ∆ L (m) ou ± ∆ L/2 (m)

Indicateur de robustesse du C.V.= 8m (± 4m), "10"; 6m (± 3m), "8"; 4m (± 2m),"5"; 2 (± 1m), "2"; 1m (± 0.5m), "1"

Ce critère permet de connaitre l'écart maximal de trajectoire autorisé par rapport à la largeur de travail optimale pour qu'il n'y ait pas de modification de la régularité de la répartition. C'est un complément naturel de l'indicateur de C.V. à la largeur optimale.

Cet indicateur est logiquement lié à la forme de courbe transversale. Il faut chercher à améliorer les deux simultanément. Un guidage GPS devrait être fortement recommandé en cas de faible IR5.

Avec un mauvais IR5, en réduisant la distance entre passages de 1m,

on dégrade fortement la répartition.

Figure 3 : Exemple de résultats de simulation de répartition au champ

Epandage de bordure

Il n'existe pas de test spécifique en épandeurs pour évaluer l'épandage de bordure. Pour plus de précision, on peut se référer à la méthode élaborée pour les distributeurs d'engrais solides (Norme NF EN 13739).

IR6 Coefficient 2

Application aux épandeurs en nappe uniquement

Indicateur de bordure Critère de bordure = Largeur de bordure / Largeur de projection en bordure. Nous nous situons en début d'épandage.

En l'absence d'un dispositif de bordure, nous prendrons pour largeur de bordure la demi-largeur de travail qui est alors rapportée à la demi-largeur de projection totale.

En présence d'un dispositif de bordure, la largeur de bordure est l'écartement entre l'axe de la machine et le bord de la parcelle.

Notation :

Indicateur de bordure = si critère de bordure < 0,40, "1" ; si entre 0,40 et 0,45, "2" ; si entre 0,45 et 0,50, "3"; si entre 0,50 et 0,55, "4"; si entre 0,55 et 0,60, "5" ; si entre 0,60 et 0,65, "6" ; si entre 0,65 et 0,70, "7" ; si entre 0,70 et 0,75, "8" ; si entre 0,75 et 0,80, "9" et si >0,80, "10".

L'indicateur de bordure détermine l'aptitude de la machine à épandre correctement en bordure en début de champ sans en projeter à l'extérieur du champ. Certaines situations d'épandage demandent beaucoup de vigilance à ce sujet: épandage le long d'une route, d'un fossé, d'une culture protégée...

Les possibilités techniques sont multiples: débrayage d'un coté, inclinaison des éléments d'épandage, déviation de la projection par carter. A l'heure actuelle, ce type de dispositif est peu répandu, il est donc difficile de préciser quelle technologie sera la plus performante. Dans le cas d'absence de dispositif de bordure, l'indicateur IR6 peut se trouver en

contradiction avec l'indicateur IR5.

Les défauts de bordure se retrouvent en fin de champ, mais se conjuguent avec la largeur de la dernière bande à épandre, ce qui est considéré dans l'indicateur suivant.

IR7 Coefficient 2

Application à tous les épandeurs

Indicateur de tronçonnement de la largeur d'épandage

Il est fonction de la largeur élémentaire de tronçonnement de la largeur d'épandage. En l'absence de tronçonnement, la largeur élémentaire de tronçonnement est égale à la largeur d'épandage.

Notation :

> 12 m "0" ; entre 10 et 12 m, "1" ; entre 8 et 10 m, "2"; entre 6 et 8 m, "3"; entre 5 et 6 m, "4" ; entre 4 et 5 m, "5" ; entre 3 et 4 m, "6" ; entre 2 et 3 m, "7" ; entre 1,5 et 2 m, "8"; entre 1 et 1,5 m "9" et <1m "10".

L'indicateur de tronçonnement indique la possibilité de terminer l'épandage d'un champ sur une bande dont la largeur est inférieure à la largeur de travail. Le dispositif de tronçonnement peut être commun avec le dispositif de bordure. Ce dispositif est assez répandu sur les appareils équipés de rampe. Pour les épandages en nappe, il est généralement absent. La solution de réduire la largeur de travail (tout en conservant la dose par hectare) sans tronçonner peut également être envisagée dans ce cas.

1.1.2. Indicateurs de répartition longitudinale

Les indicateurs suivants concernent la répartition longitudinale.

IR8 Coefficient 6

Application à tous les épandeurs

Indicateur d'étendue dans la zone de tolérance

IR8 correspond à la proportion de la durée d'épandage où le débit peut être

considéré comme satisfaisant: le débit est compris dans l'intervalle de tolérance (± 15% du débit caractéristique). IR8L correspond aux épandeurs

évalués d’après la norme EN13406 (lisier). IR8S correspond aux épandeurs

évalués selon la norme EN 13080 (fumier).

Notation :

Indicateur d’étendue : pleine échelle de 10 en 10 %, c'est-à-dire Indicateur d'étendue = EZT (en %)/10

Les courbes caractéristiques des épandages comprennent généralement 3 phases : une phase de montée en débit, un palier de débit et une phase de diminution de débit. Le « débit caractéristique » représente la valeur moyenne du palier de débit. C’est le centre de la zone de tolérance, zone comprise entre le seuil inférieur et le seuil supérieur. Une faible étendue dans la zone de tolérance est un point faible de beaucoup d'épandeurs en particulier en produits solides.

Pour les épandeurs de produits liquides, la décroissance du débit est liée à la part relative du débit gravitaire qui décroit au fur et à mesure de la baisse de niveau dans la cuve. Ce phénomène est d'autant plus marqué que la pression d'air est faible (enfouisseurs).

Pour les épandeurs de produits solides, la décroissance du débit est liée à l'éboulement du produit dans la caisse. Il faut chercher à contrôler cet éboulement ou le prendre en considération pour asservir la vitesse d'extraction.

En liquide un flotteur commande une correction de la pression en fonction de la hauteur de liquide (Sodimac)

En solides, un tablier accompagnateur permet le maintien d'une hauteur constante de produit (Photo E. Piron)

Photo 1 : Exemples de dispositifs correctifs pour la répartition longitudinale

L’indicateur IR9 « Indicateur de CV longitudinal », présent initialement dans le livrable T3a, n'a pas été retenu dans la version finale des indicateurs technologiques. En effet, son calcul n'apporte pas de plus value d'une part et est peu fiable d'autre part pour évaluer la répartition longitudinale des épandeurs de produits liquides et solides.

IR10 Coefficient 2

Application à tous les épandeurs

Indicateur de

recouvrement longitudinal

IR10 représente l'intervalle de recouvrement entre la fin d'épandage et le début

de l'épandage suivant, de telle sorte que les deux courbes se coupent à 50% de la dose. On exprime cet intervalle de recouvrement en % du temps de

déchargement. IR10L correspond aux épandeurs évalués d’après la norme

EN13406 (lisier). IR10S correspond aux épandeurs évalués selon la norme EN

13080 (fumier)

Notation :

Indicateur de recouvrement = IR <10% (temps de déchargement) "10" ; IR entre 10 et 15%, "8" ; IR entre 15 et 20%, "6" ; IR entre 20 et 25%, "4" ; IR entre 25 et 30%, "2"

L'utilisateur aurait la possibilité de recourir à un recouvrement longitudinal pour combler le manque de produit épandu en fin d'épandage. Cette pratique imposerait de rouler sur une zone déjà épandue, ce qui peut s'avérer très salissant. Il est d'autre part difficile de repérer sur le terrain cette distance optimale de recouvrement.

L'information donnée par cet indicateur recoupe celle donnée par IR8 (étendue dans la zone

de tolérance). On cherchera à améliorer ces deux indicateurs simultanément.

IR11 Coefficient 1

Epandeurs de produits solides

Indicateur de Perte Le critère, en kg perdu / tonne déchargée, est égal au rapport entre la masse tombée au sol et la masse déchargée après vidange totale de l'épandeur.

Notation :

Critère de perte> 10, "0"; entre 10 et 5, "1"; entre 5 et 2.5, "2"; entre 2.5 et 1, "3"; entre 1 et 0.5, "6"; en deçà de 0.5, "10".

Cet indicateur spécifie la quantité de produit tombé au sol sans passer par les disques d'épandage (perte entre le système d'alimentation et celui d'épandage). Ces pertes contribuent directement à une mauvaise répartition du produit au sol.

Avec un produit bien canalisé, on limite les pertes.

Avec un produit peu canalisé, on risque des pertes (Tebbe à gauche, Miro à droite). Photo 2 : Exemples d’épandeurs à table d’épandage

1.1.3. Indicateurs de nappe d'épandage

Avec la progression des moyens de mesure, les tests d'épandage actuels s'orientent vers une acquisition instantanée des quantités épandues en chaque endroit du champ. Un banc d'essai muni d'une pesée continue des bacs de réception permet de dresser une cartographie de la projection d'épandage. Ceci permet de reconstituer la "nappe d'épandage" obtenue avec l'appareil testé. L'analyse de cette nappe semble prometteuse pour identifier les caractéristiques de projection qui vont constituer les propriétés de répartition transversale et longitudinales. Ces indicateurs sont proposés afin de pouvoir intégrer ultérieurement les développements de la recherche initiée sur ce sujet.

IR12 Coefficient 0

Application aux épandeurs de produits solides et épandeurs de produits liquides en nappe.

Indicateur de nappe d'épandage - qualitatif

IR12=10: La nappe ressemble à celle d'un distributeur d'engrais minéraux: 2

croissants qui s'additionnent avec une répartition axiale gaussienne et une répartition radiale gaussienne.

IR12=8: La nappe présente quelques discontinuités ou une accumulation en

circonférence montre un amoncellement marqué de grosses particules à projection longue.

IR12=6: La nappe présente des zones individualisées surdosées ou trop de retours

vers l'avant.

IR12=4: La nappe présente une forte surdose axiale commençant près de l'épandeur.

IR12=2: La nappe présente plusieurs zones fortement surdosées dont une zone axiale

et proche de l'épandeur. La modification des réglages disponibles a peu d'effets sur la répartition.

IR13 Coefficient 4

Application aux épandeurs de produits solides et épandeurs de produits liquides en nappe.

Indicateur de nappe d'épandage- quantitatif

L'établissement de l'indicateur demande de déterminer la répartition radiale globale de la nappe établie pour des anneaux concentriques de rayon croissant. L'observation de cette courbe permet de déterminer (visuellement) un rayon critique correspondant à la longueur mini de largeur de projection. L'indicateur correspond à la quantité présente au-delà de ce rayon critique.

Notation :

IR13=10: Quantité épandue au-delà du rayon critique > 90%

IR13=8: de 80 à 90%.

IR13=6: de 70 à 80%

IR13=4: de 60 à 70%.

IR13=2: de 50 à 60%

Il s'agit de la version quantitative de l'indicateur précédent. Dans l'état actuel d'avancement du projet, les modalités de calcul de l'indicateur ne sont pas encore arrêtées du fait de la difficulté d'acquérir des informations sur la répartition radiale de la nappe et la détermination du rayon critique. Une adaptation des travaux réalisés sur les épandeurs d'engrais minéraux est en cours pour appliquer cet indicateur sur les épandeurs d'engrais organiques solides à partir de l'angle de la nappe et de sa profondeur.

1.2. Indicateurs de dosage

Le dosage concerne la quantité de produit épandue sur une surface donnée (t/ha ou m3/ha). Sur le plan pratique, la question du dosage se présente différemment selon les produits utilisés (effluents d'élevage ou boues de station d'épuration). Pour les effluents d'élevage, les quantités à épandre sont estimées de façon peu précise. On améliore l'estimation en évaluant les quantités transportées ou épandues d'après le nombre de voyages effectués et la masse individuelle de chaque chargement. Pour les boues de station d'épuration, les quantités livrées ont été pesées et les surfaces d'épandage correspondantes ont été établies dans les documents prévisionnels. Il est difficile d'obtenir des témoignages sur la conduite tenue en cas d'erreur de dosage ayant conduit soit à un surdosage, soit à un sous dosage. En cas de surdosage, le tas sera fini avant que l'épandeur ait épandu le champ en entier. Une partie du champ ne recevra pas d'épandage et l'autre partie sera surdosée entraînant des impacts environnementaux correspondants plus forts. Si, à l'inverse, le réglage de l'appareil n'a pas apporté une dose suffisante, il restera une partie du tas une fois la parcelle entièrement épandue. Le chauffeur procèdera vraisemblablement à un épandage complémentaire de façon à liquider le restant du tas. Nous avons donc également un risque de surdosage, cette fois ci plus localisé, mais plus intense en proportion.

Le sous dosage entraîne un risque d'apport fertilisant insuffisant. Le surdosage se traduit par un potentiel de lessivage de nitrates. Avec les effluents d'élevage, des observations de chantiers effectuées par les CUMA ont montré que les surdosages étaient plus fréquents que les sous dosages. Nous retiendrons principalement sur le plan environnemental ce risque de lessivage de nitrates pouvant conduire à des phénomènes d'eutrophisation des eaux.

Par rapport aux indicateurs du livrable T3a, seul l'indicateur ID1 a été maintenu en l'état dans cette nouvelle version. Les autres indicateurs (ID2 à ID6) ont été refondus pour pouvoir s'appliquer à l'ensemble des épandeurs (liquides et solides confondus). Ils ont été conçus pour évaluer non plus des paramètres existants sur les machines mais des fonctions jouant sur les composantes d'obtention et de respect de la dose, à savoir :

Débit

Largeur de travail

Quantification, qualification de la matière à épandre Calcul du débit pour appliquer la dose

Information de l’utilisateur de l’épandeur sur le périmètre et les limites d’utilisation de l’épandeur

Un dernier indicateur (ID7) a été élaboré pour prendre en compte la notion de traçabilité des épandages.

ID1 Coefficient 3

Tous les épandeurs

Indicateur essai d'obtention de la dose

On effectue un premier essai transversal pour connaître la largeur d'épandage. On étalonne les vitesses de tapis, ouverture de porte ou vannes et autre paramètres de réglage suivant les indications du constructeur (ou méthode simple à défaut). A partir de la différence "débit obtenu - débit de consigne", on obtient l'écart entre le débit caractéristique mesuré et le débit souhaité qui définit l'indicateur ID1.

Notation :

Surdosage ID1 = 10 – 0,25 Cod nombre entier de 0 à 10

Sousdosage ID1 = 10 – 0,2 Cod nombre entier de 0 à 10

S’il n’y a pas de dispositif de réglage de débit ou s’il n’existe pas d’abaque et de tableaux de réglage, l’indicateur prend la valeur 0 par défaut.

L'indicateur ID1 a pour but de vérifier que l'utilisateur puisse atteindre la dose consigne en

partant des consignes de réglage proposées par la notice d'utilisation. Certains épandeurs de produits liquides ont des dispositifs d'épandage "tout ou rien" contraignant l'utilisateur a adapté sa vitesse d'avancement pour pouvoir obtenir la dose souhaitée, le débit étant constant. Cette particularité implique des potentialités de surdosage et sous dosage accrus du fait de la non maîtrise du débit de l'épandeur. Nous avons donc introduit la notion de

valeur 0 par défaut pour les épandeurs ne présentant pas de dispositifs de réglage de débit

ou d'abaques et tableaux de réglage.

ID2 Coefficient 2

Tous les épandeurs

Indicateur de réglage du débit

Pouvoir régler le débit le plus efficacement possible est une des qualités que doit posséder un épandeur. Cet indicateur permet d’évaluer la possibilité de réglage de débit de l’épandeur.

Notation :

• Pas de réglage : « 0 »

• Dispositif de réglage sans index : « 2 »

• Dispositif de réglage avec index non étalonné : « 4 »

• Dispositif de réglage avec index étalonné (index réutilisable dans une méthode de calcul) : « 7 »

• Dispositif de réglage, expression directe du débit et/ou de la vitesse ou intégration dans un calculateur de dose : « 10 »

L’indicateur ID2 a pour but de vérifier que l’utilisateur a des moyens de réglage du débit à