Compostage

Le compostage est un processus biologique aérobie de conversion et de valorisation des matières organiques (sous-produits de la biomasse, déchets organiques d'origine biologique) en un produit stabilisé, hygiénique, semblable à un terreau, riche en composés humiques, le compost. Le compostage peut être réalisé dans des composteurs à l'échelle d'un foyer ou de quelques foyers. À plus grande échelle, des plate-formes de compostage traitent des quantités de déchets importantes.

Processus

Le compostage est une opération durant laquelle des déchets organiques sont dégradés dans des conditions contrôlées, en présence de l'oxygène de l'air et d'humidité (eau) et transformé en humus riche en éléments nutritifs.

Matières compostables

Tous types de déchets organiques peuvent être compostés (plus ou moins bien) : déchets de cuisine, déchets de jardin, déchets de maison, mais aussi certains déchets de l'industrie, les boues d'épuration, des effluents d'élevage, des digestats de méthanisation.

Phases

Relevé des températures de compostage par thermomètre de couche dans une installation de Port-au-Prince, Haïti

Plusieurs phases se succèdent dans le processus de compostage. Lorsque les quantités de matière impliquées sont importantes, le changement de température du tas permet de suivre l'évolution du compostage, et le suivi de la température du compost permet de distinguer plusieurs phases . La première conduit les résidus à l'état de compost frais; c'est une dégradation aérobie intense. La seconde phase est une dégradation moins soutenue, elle va transformer le compost frais en un compost mûr, riche en humus.

Si le tas est de petite taille, la chaleur produite par les micro-organismes impliqués dans le compostage est facilement évacuée et la température varie peu

Dégradation

Pendant la phase de dégradation, la température augmente car il y a une forte activité biologique. Les composés les plus dégradables tels les sucres, les acides aminés libres et l'amidon sont d'abord consommés. La décomposition de la matière organique fraîche se fait sous l'action de bactéries et champignons, dont l'activité fait augmenter la température jusqu'à 50 à 70 °C. La température monte rapidement à 40 °C - 45 °C à la suite de la respiration de micro-organismes mésophiles aérobies. La respiration élève ensuite progressivement la température jusqu'à 60 °C - 70 °C, ce qui conduit au remplacement des micro-organismes mésophiles par des thermophiles et des thermo-tolérants. La phase de dégradation voit la masse du compost diminuer par minéralisation de la matière organique en CO2, et par des pertes d'eau importantes par évaporation.

La dégradation est souvent appelée « fermentation » (par exemple dans la règlementation française) ; mais cette appellation n'est pas scientifiquement correcte, car les fermentations au sens strict se déroulent en milieu anaérobie.

Maturation

Pendant la phase de maturation, la température diminue. Après la phase dégradative, la quantité de matière facilement utilisable par la microflore s'est déjà raréfiée. On assiste alors à la disparition des micro-organismes thermophiles au profit d'espèces plus communes et de nouvelles espèces mésophiles. Au fur et à mesure la température décroît et ce pendant une longue période de mûrissement pour se stabiliser au niveau de la température ambiante. Le compost entre dans une phase de maturation constructive, pendant laquelle apparaissent lentement des éléments précurseurs de l'humus.

La transition entre chacune des phases citées précédemment résulte d'une évolution continue. Il n'y a pas de frontière marquée entre les espèces mésophiles et thermophiles. Chaque espèce possède une gamme de températures vitales avec un optimum au milieu.

Décomposeurs du compost

les micro-organismes

les macro-organismes

Micro-organismes

Les bactéries

De tailles et de formes variables, souvent filamenteuses, elles sont présentes dans les déchets organiques dès le début du processus. Elles restent actives durant tout le compostage et en particulier à haute température.

Les champignons

Ils agissent sur les matières qui résistent aux bactéries. Mais ils ne survivent pas au-delà de 50°C. On les retrouve donc surtout en périphérie du compost. Ils sont aussi les seuls à pouvoir travailler dans le compost plus sec.

Les actinomycètes

Ils agissent plus tardivement que les bactéries et champignons, et se multiplient moins rapidement. Ils sont spécialisés sur les structures plus résistantes, comme la cellulose, l'hémicellulose, et la lignine (qui sont les constituants du bois)

Les algues, les virus, les protozoaires

Macro-organismes

Les lombrics

Les lombrics du compost agissent au début du processus sur des éléments peu décomposés, après la phase thermophile.

Les grands lombrics entraînent dans leurs terriers des fragments de feuilles ou des feuilles entières. Ils intègrent ainsi un mélange de débris organiques et leurs excréments constituent un milieu idéal pour les activités microbiologiques du sol qui conduisent à l'élaboration du compost mûr.

Les insectes, les acariens

Les gastéropodes, les myriapodes, les cloportes

Apparence et qualité

Le compost mûr ressemble à du terreau : il en a la couleur sombre, la texture légère ; on n'y reconnait plus les déchets qui ont servi à le constituer. Son odeur est normalement agréable (odeur d'humus, de sous-bois).

A l'inverse un compost immature sera brun clair ou verdâtre ; l'odeur est souvent celle du chou, de la pomme de terre ou de l'oignon. Il contient encore des bouts de feuilles, de morceaux d'épluchures, car il n'a pas été entièrement dégradé. Si le compost immature semble stagner dans son état, il est important de le re-mélanger afin d'en accélérer le processus de compostage, si besoin était en l'humidifiant, tout en l'agitant à la fourche légère. En effet, ce sont les macro-organismes (principalement les vers de compost) qui terminent la maturation. Si leur milieu de vie devient trop sec, ils l'abandonnent.

Il est important que le compost soit mûr pour l'utiliser. Un compost qui n'est pas suffisamment arrivé à maturité peut être utilisé au pied d'arbres adultes mais pas sur le potager ou avec des jeunes arbres ou arbustres, il risquerait de « brûler » les jeunes plantes.

Variations de la composition

La composition finale d'un compost dépend de plusieurs paramètres, dont les déchets qui ont servi à le fabriquer, la conduite du processus de compostage, la maturité du compost. En 2006, l'audit de 100 plates-formes de compostage en France métropolitaine a été réalisé sur commande de l'ADEME. Les résultats d'analyses montrent les compositions moyennes suivantes pour les paramètres agronomiques :

Pour les éléments traces métalliques, les compositions moyennes suivantes ont été mesurées :

Norme de qualité

Selon les pays et les époques, des normes plus ou moins strictes existent pour garantir que le compost commercialisé ne pose pas de problèmes sanitaires, toxicologiques ou écotoxicologiques, c'est-à-dire qu'il n'ait pas été produit avec des substances contenant des polluants non-biodégradables et non biodégradés en quantité excessive.

En France, deux normes concernant le compost existent : la NF U44-095 pour les composts contenant des boues d'épuration, et la NF U44-051 pour les autres composts. Elles sont rendues d'application obligatoire depuis 2004, et sont donc consultables gratuitement. L'une et l'autre précisent notamment une liste fermée de matières autorisées dans la fabrication du compost, les analyses qui doivent être réalisées sur le compost, et les limites maximales de composants comme les éléments traces métalliques, les composés traces organiques, les inertes et les micro-organismes.

Un Eco-label européen existe pour les composts, sous la catégorie Soils improvers and growing media (amendements et supports de culture). Pour FNE, la norme NF U44-051 en vigueur pour le compost français n'offre pas de garanties d'innocuité et protège mal les sols et l'environnement, car trop laxiste et en raison de l'absence de tri des biodéchets à la source. Les déchets mal triés et compostés peuvent contenir des métaux, des médicaments, des résidus de pesticides, des cendres riches en métaux lourds, PCB, dioxines, etc.. Par exemple, en France, le cadmium (puissant toxique rénal) est autorisé jusqu'à 3 mg/kg, alors que la plupart des autres pays le limitent à 0,7 à 1,5 mg/kg de matière sèche, et alors qu'en Europe, on en trouve 0,5 mg/kg en moyenne dans le compost. Une étude de la Commission européenne publiée en 2010 alerte sur le fait qu'utiliser un tel compost durant 25 ans conduirait à polluer au-delà des seuils tolérables les sols en 50 ans. Pour le cuivre et le mercure, cette période ne serait que de 25 ans. De même, la France autorise-t-elle 2 % de verre et métaux, 1,1 % de plastiques, soit jusqu'à 5 kg de verre/métaux et 2,7 kg de plastiques par mètre cube. Ces produits peuvent notamment affecter les vers de terre et contaminer les plantes cultivées.

Mise en œuvre technique

Composteur domestique.

Composteur rotatif / à tambour

Pavillon de compostage collectif

Plateforme de compostage.

Compostage domestique

Le compostage domestique est réalisé simplement en tas, ou dans des composteurs. Il permet de transformer la plupart des déchets biodégradables des ménages, soit environ 30% des déchets domestiques : déchets alimentaires (coquilles d’œufs ou de fruits à coques broyés), épluchures, déchets de jardinage (tontes de pelouse, feuilles, branches fines, paille), papier, carton et bois (non traités).

Néanmoins, il est déconseillé de mettre au compost des déchets de plantes toxiques comme le thuya ou l'if ; de même, les plantes malades seront brûlées pour éviter la propagation des éléments pathogènes. Dans la mesure où les déchets d'origine animale (viande, poisson) peuvent attirer des animaux, certains évitent d'en incorporer au compost.

Les proportions des différentes matières incorporées doivent permettre de maintenir un milieu aérobie pour le compostage. Ainsi, un équilibre est à trouver entre matières sèches et structurantes (bois, feuilles) et matières humides ayant tendance à se tasser (épluchures).

Compostage collectif

Des équipements de compostage collectifs peuvent être mis en place à l'échelle d'une résidence ou d'un quartier. Ces initiatives nécessitent l'adhésion des ménages concernés, et permettent de réduire les déchets à traiter par la collectivité, de créer du lien social et de créer du compost qui sera utilisable par les particuliers ou pour les plantations communautaires. De telles actions peuvent être mises en place aussi bien en milieu urbain (exemple de la communauté d'agglomération Chambéry métropole) qu'en milieu rural (communauté de communes du canton de Monestier-de-Clermont). Le compostage progresse en milieu urbain.

Compostage professionnel

Il est possible de composter des effluents d'élevage agricole (fumier, fientes, crottin), seuls ou en mélange avec des matières végétales broyées. Le compost obtenu peut être commercialisé s'il répond aux contraintes de la norme NF U44-051. Sur les plateformes de compostage qui traitent des quantités importantes de déchets, les principales matières organiques utilisées sont : des déchets verts broyés provenant de la taille des végétaux, des boues d'épuration urbaines ou industrielles (boues de papeteries, d'industries agro-alimentaires par exemple), et la fraction fermentescible des ordures ménagères, triée à la source ou séparée des ordures ménagères « brutes » par tri mécano-biologique.

D'autres déchets biodégradables d'origines diverses peuvent entrer en compostage : digestats de méthanisation, rafles de raisin, poussières végétales, etc.. Tous ces déchets ne sont pas forcément intégrés dans la fabrication du compost ; la « recette » utilisée dépend des possibilités d'approvisionnement locales, des choix de l'exploitant du site, ou des contraintes réglementaires. Par exemple, en France la norme NF U44-095 précise une liste fermée d'effluents industriels pouvant servir à la fabrication de compost normalisé, et la norme NF U44-051 n'autorise, pour chaque type d'amendement organique produit, qu'une liste fermée de matières premières.

Sur une plateforme de compostage, les différentes étapes mises en œuvre sont :

le mélange des différents constituants du compost ;

la phase de dégradation (aussi appelée « fermentation »), pendant laquelle le mélange est aéré. L'aération peut se faire par retournement du tas, ou bien au moyen de dispositifs statiques, par exemple des rails d'aération sous le compost par lesquels est insufflé de l'air dans le mélange. Cette phase peut durer de 3 à 12 semaines, et voit la température du tas augmenter rapidement puis diminuer progressivement ;

la phase de maturation, pendant laquelle le compost est stocké en tas, en étant peu ou pas aéré ;

une étape de criblage, éventuellement située entre la « fermentation » et la maturation, permet de séparer une fraction fine (le compost) d'une fraction grossière (le refus de criblage), réintégrée en début de compostage.

En France : Installation Classée pour la Protection de l'Environnement

Selon la législation française, les installations de compostage de déchets non dangereux ou de matière végétale, ayant, le cas échéant, subi une étape de méthanisation sont des Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE). En effet, ce type d'installation est concerné par la rubrique n°2780 de la nomenclature des installations classées, qui est divisée en trois sous-catégories :

Rubrique 2780-1 (« compostage de matière végétale ou déchets végétaux, d'effluents d'élevage, de matières stercoraires ») : Les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 50 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale. Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 30 et 50 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale simplifiée (régime de l'enregistrement). Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 3 et 30 tonnes par jour doivent être déclarées.

Les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 50 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale.

Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 30 et 50 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale simplifiée (régime de l'enregistrement).

Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 3 et 30 tonnes par jour doivent être déclarées.

Rubrique 2780-2 (« compostage de fraction fermentescible de déchets triés à la source ou sur site, de boues de station d'épuration des eaux urbaines, de papeteries, d'industries agroalimentaires, seuls ou en mélange avec des déchets admis dans une installation relevant de la rubrique 2780-1 ») : Les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 20 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale. Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 2 et 20 tonnes par jour doivent être déclarées.

Les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 20 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale.

Les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 2 et 20 tonnes par jour doivent être déclarées.

Rubrique 2780-3 (« compostage d'autres déchets ») : ces installations sont soumises à autorisation préfectorale.

Les autorisations préfectorales ou les autorisations préfectorales simplifiées sont délivrées sous la forme d'arrêtés préfectoraux afin d'imposer aux exploitants le respect d'un certain nombre de prescriptions techniques, notamment celles de l'arrêté ministériel du 22 avril 2008 fixant les règles techniques auxquelles doivent satisfaire les installations de compostage soumises à autorisation en application du titre Ier du livre V du code de l'environnement ou celles de l'arrêté ministériel du 20 avril 2012 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations classées relevant du régime de l'enregistrement au titre de la rubrique n°2780.

Les exploitants des installations soumises à déclaration doivent quant à eux respecter les prescriptions techniques de l'arrêté ministériel du 12 juillet 2011 relatif aux prescriptions générales applicables aux installations classées pour la protection de l'environnement soumises à déclaration sous la rubrique n°2780.

L'instruction des demandes d'autorisation d'exploiter ainsi que le contrôle du respect des prescriptions techniques par les exploitants sont réalisés par l'inspection des installations classées.

Rendement

Production

3 kg de déchets compostables produisent environ 1 kg de compost.

Volume

La réduction de volume du tas suit les mêmes proportions, puisqu'au final il aura perdu les 2/3 du volume initial. Cette perte de volume commence dès les premiers jours suivant la mise en tas. Elle est à attribuer au compactage sous le propre poids du compost et à la perte de structure de la matière. La transformation de la matière carbonée sous forme de CO₂ volatil et l'évaporation de l'eau constituent les autres causes de perte de volume.

Composition idéale

Formation du compost (principes) Brun + Vert + Eau + Air + Macro-organismes + Micro-organismes = Compost

La réussite du compost nécessite la présence de deux types de déchets fermentescibles :

les déchets carbonés ou déchets secs

les déchets azotés ou les déchets humides

Il est important de mélanger les déchets pour un compost de qualité. En principe, il faudra introduire 20 à 30 fois plus de déchets carbonés que de déchets azotés. Les chaînes carbonées sont utilisées par les organismes comme source d'énergie et produiront du CO₂ gazeux et de la chaleur. Pour leur croissance, ils utilisent les composants azotés du compost pour la synthèse protéique.

Durée

Facteurs influençant le temps de transformation

Le procédé de compostage et sa durée varient selon plusieurs facteurs comme :

la température,

l'humidité

la teneur en oxygène

la taille des particules,

le rapport carbone/azote des résidus

le mélange

le retournement nécessaire

Niveau de décomposition recherché

Plus ces facteurs font l'objet de contrôles rigoureux, plus le procédé est rapide. La durée du procédé varie selon le niveau de décomposition désiré pour le produit fini.

Durée du processus

Compost de deux ans d'âge dans un composteur domestique

Un produit immature n'exige qu'un mois de préparation tandis qu'un compost mature peut exiger de six mois à un an de séchage. 

A l'inverse, si la composition n'est pas optimale, si le compostage est mal suivi, les tas de détritus organiques dégagent une odeur nauséabonde et mettent au mieux deux ou trois ans pour donner une matière utilisable. 

Mélange et aération

Il est important d’aérer et d'homogénéiser le compost, pour en favoriser la décomposition ou en empêcher le pourrissement ; cette opération peut être réalisée au moyen d'une fourche ou de tiges aératrices dédiées à cet usage.

Activation du compostage

Le mélange et l'aération sont des paramètres essentiels de la dynamique du compostage. L'urine se révèle aussi un bon activateur des micro-organismes du compost pour sa teneur en azote, lorsqu'il fait défaut.

Le contrôle de la température du tas par un thermomètre de couche permet d'observer l’évolution de la température au cœur du compost. La température permet de confirmer l’activité qui y règne. Si la température est trop élevée, il est utile d'aérer le compost. A l’inverse si elle est trop basse, il est utile de rajouter de la matière organique fraîche (épluchures de légumes, herbe tondue…) et si nécessaire de l’activateur de compost afin de rebooster l’activité des bactéries.

Utilisations

Le compost peut être utilisé en agriculture, notamment en grandes cultures, maraîchage et sur prairies. Son usage améliore la structure des sols (amendement du sol par apport de matière organique), et apporte des quantités non négligeables d'éléments fertilisants (azote, phosphore, potasse notamment). Une partie importante de l'azote contenu dans les composts est sous forme organique : intégré au sein de molécules complexes, il est rendu disponible pour les plantes de manière progressive. L'utilisation de compost augmente également la biodiversité de la pédofaune.

Au jardin, il sert à fertiliser les plates-bandes, les arbres fruitiers et le potager. Il peut également être utilisé comme terreau pour les plantes en pot et pour faire du nitrate de potassium (salpêtre). Il peut être extrait pour y multiplier les micro-organismes et les transporter ainsi dans un liquide. Le but étant alors de pulvériser sur les parties foliaires des cultures et créer une concurrence et une prédation contre les maladies (cryptogamiques ou bactériennes) par action préventive ou curative. Le jus de compost peut aussi être arrosé sur les cultures ; il participe alors à la diminution de la fréquence et des quantités astronomiques de compost sur les cultures de plusieurs hectares de SAU. Les micro-organismes transportés dans le sol vont entre autres aider à dégrader la matière organique présente dans le sol et digérer les pollutions.

Le compostage peut aussi être utilisé pour produire du chauffage et du biogaz (méthane).

Usage en jardin et maturité

Le compost de 3 à 6 mois : le paillis

Étendu au pied des arbustes, le compost maintient l’humidité, il favorise la vie biologique du sol et le protège des mauvaises herbes (par manque de lumière). C'est la solution la plus efficace pour éviter d'utiliser des désherbants chimiques.

Le compost de 7 à 8 mois : le mulching

Épandu sur le sol à l’automne, le compost est enfoui au printemps après maturité

Le compost de 10 à 12 mois : l'amendement

À maturité, il est utilisé en apport organique (massifs, rempotage)