Evaluation agronomique d’un compost et des cendres produits à base des boues de vidanges sur la culture de tomate

Généralité sur les boues de vidanges

 Définition et origine des boues de vidanges

 Les boues de vidanges sont définis comme étant des mélanges constitués d’excréments humains, d’urine et d’eaux usées qui proviennent des dispositifs d’évacuation autonome (latrines, toilettes publiques, fosses septiques et puisards) (Tsama et al., 2010). Keraita et al, (2011) ont défini les boues de vidanges comme étant un terme général utilisé pour les boues ou les solides non digérés ou partiellement digérés qui découlent du stockage ou du traitement des eaux noires dans ce qu’on appelle les systèmes d’assainissement sur place comme les fosses septiques, les latrines, les fosses d’aisances, les toilettes sèches, les toilettes publiques privées de réseaux d’égout et les fosses à niveau constant. Au Sénégal, trois stations de traitement des boues de vidanges sont sur le point d’être mises en service, et d’autres sont planifiées dans des villes secondaires. Ainsi la gestion améliorée des boues de vidange forme donc une partie intégrante du développement d’assainissement autonome au Sénégal (Tatangelo, 2006). Toutefois les boues sont produites par les différentes stations d’épurations des eaux usées domestiques. Les principales stations, de Camberène, de Pikine et de Rufisque produisent chaque jour 7, 3 et 0.9 tonnes, respectivement, soit un total annuel d’environ 4000 tonnes. Les boues de la station de Camberène et de Niayes Pikine sont utilisées par les maraîchers alors que celle de Rufisque sont rejetées à la mer (Jarousseau et al., 2016). Les boues de vidanges étudiées dans ce travail proviennent de la station d’épuration de Camberène. 

 Composition physico chimique des boues de vidanges 

Par nature, la boue résiduaire regroupe toutes les souillures contenues dans les eaux usées. C’est un mélange hétérogène de flocs, colloïdes organiques et inorganiques, de fibres, de micro-organismes, de polymères extracellulaires et d’ions. Dans un environnement réduit, sont réunis en grande quantité les bactéries, (de l’ordre de 107 par millilitre), les nutriments indispensables aux bactéries, et le fluide porteur nécessaire aux déplacements des bactéries. Naturellement, sous l’action des bactéries, la boue fermente et sa composition évolue (Baudez et al., 2002). La composition des boues varie en fonction des caractéristiques de l’effluent d’arrivée à la station et du type de traitement mis en œuvre. Au départ, elles se présentent sous forme liquide et avec une forte charge en matière organique hautement fermentescible. A la sortie de la station d’épuration, elles peuvent contenir jusqu’à 95 % d’eau. 4 Elles peuvent être caractérisées principalement par la teneur en matières organiques, en matières minérales et le pourcentage en matières sèches, etc. (Wilfried and Marcellin, 2007). La matière organique : Par tonne de matières sèches, la boue contient en moyenne autant de matières organiques qu’un fumier mais la nature est différente. Elle est constituée de micro-organismes et des produits de leur métabolisme, alors que dans le cas d’un fumier elle est composée de lignine et de matières cellulosiques. Les teneurs en carbone sont de l’ordre de 40 % de matières sèches. L’azote : La teneur en azote des boues varie de 3 à 7 % avec une valeur moyenne de 4 %. Ce minéral est présent sous différentes formes, plus ou moins rapidement assimilables par les plantes. L’azote contenu dans les matières en suspension est essentiellement organique. A l’inverse, celui de la phase liquide est souvent sous forme minérale (nitrates ou ammonium) directement assimilable. C’est dans ce sens que les boues liquides peuvent être considérées comme des amendements azotés, il est l’élément auquel la production végétale est la plus sensible. Le phosphore : les boues sont toujours riches en acide phosphorique (3 à 7 % de matières sèches). Il provient à 60 % des détergents et à 40 % des matières fécales. Le phosphore contenu dans l’acide phosphorique est assimilable à 50 %. Cet élément constitue un facteur intéressant pour la valorisation des boues compte tenu du prix de l’acide phosphorique. Le potassium : En général les boues sont pauvres en potassium (0,5 à 1,5 % de la M .S.) car cet élément reste en solution dans les eaux rejetées. Par leur composition, les boues, une fois épandues, augmentent le rendement des cultures. Elles contiennent des nutriments et servent d’amendements organiques et calciques pour améliorer les propriétés physiques et chimiques du sol, surtout si elles sont chaulées ou compostées. Les micro-organismes présents en grand nombre dans le sol digèrent en partie les matières organiques apportées par les boues et les transforment en éléments minéraux disponibles pour la plante. Une autre partie des matières organiques est incorporée dans le sol et contribue à l’entretient d’une structure favorable au développement des racines (Dudkowski, 2000a). Selon Amir (2005), les boues résiduaires sont aussi composés d’éléments traces métalliques (ETM), d’éléments traces organiques et d’agents pathogènes. Les éléments en traces tels que le cuivre, le zinc, le chrome et le nickel présents dans les boues sont aussi indispensables au développement des végétaux. 

 Gestion des boues de vidanges

 Dans la plupart des zones urbanisées des pays en voie de développement, les excréta sont recueillis dans des systèmes d’assainissement individuel installés au niveau même des habitations. Qu’il s’agisse de fosses septiques, de latrines sèches, de latrines à seau, de toilettes publiques non raccordées ou d’autres types de systèmes, tous ces dispositifs évacuent régulièrement des boues de vidange (Klingel et al, 2002a). Si ces boues ne sont pas correctement gérées, elles peuvent causer de graves nuisances au niveau de l’environnement urbain et de la santé publique. Une pollution de l’environnement pouvant être causée par : – les émanations de fosses septiques ou de toilettes publiques non raccordées au réseau d’égouts vidés régulièrement ; – les boues de vidange tirées des installations sanitaires sont déversées de façon non contrôlée dans l’environnement suite au manque de systèmes d’élimination adéquats; – Les boues de vidange employées de façon non hygiénique dans l’agriculture suite à l’absence de traitement approprié. En effets, les conséquences sont désastreuses pour l’environnement, des milliers de tonnes de boues étant déversées sans contrôle chaque jour de par le monde. Ils peuvent ainsi contaminer les populations par voie orale (solide et/ou liquide), par respiration ou par la prolifération d’hôtes intermédiaires (Tarradellas et al., 2004). Cependant tous ces problèmes pourraient être évités grâce à un système adapté de gestion des boues de vidange incluant un système adéquat de vidange des systèmes d’assainissement, garantissant un risque minimum lors du maniement et du transport et prévoyant un système de traitement des boues aboutissant à une élimination ou une réutilisation sans danger. Au Sénégal, l’amélioration du cadre de vie des populations à travers des systèmes d’assainissement efficients et adaptés constitue un axe prioritaire des politiques publiques du gouvernement et de ses partenaires au développement. En effet, les orientations politiques et stratégiques des pouvoirs publics ont longtemps milité en faveur du «tout à l’égout» au détriment de l’assainissement individuel alors qu’environ 75 % de la population disposent d’un système d’assainissement individuel à travers le pays. Des efforts significatifs continuent d’être fournis par l’Office National d’Assainissement du Sénégal (ONAS) et ont permis d’améliorer les offres de services de gestion des boues de vidange. Grâce à l’ONAS, le Sénégal est aujourd’hui mentor dans le domaine de la gestion et de valorisation des boues de vidange fécales. Depuis trois ans, L’ONAS a lancé, sur financement 6 de la Fondation Bill et Melinda Gates, un projet dénommé « Restructuration du marché des boues de vidange ». Il consiste à organiser le marché de l’assainissement autonome et les vidangeurs et essayer de créer de la valeur ajoutée. Ainsi, beaucoup de stations de traitement des boues de vidange ont été conçues et les produits issus de ces stations sont aujourd’hui valorisés. Selon le directeur général, la structure de l’ONAS a installé, sur financement de la Fondation Bill et Melinda Gates, un appareil appelé « Omni processeur » qui, à partir des boues de vidange, produit de l’eau distillée, de l’énergie et des cendres fertilisants utilisables pour l’agriculture. L’évacuation des boues des systèmes sanitaires et leur transport vers le site de traitement ou d’élimination constituent le premier élément important de la gestion des BV (Klingel et al., 2002b). Figure 1 : Traitement standard des BV avant leur utilisation agricole (Strauss et al., 2006a). Aujourd’hui, les boues de vidange sont loin d’être un déchet mais, elles sont plutôt considérées comme une matière première précieuse à valoriser, dans un contexte où les sols agricoles sont souvent en phase d’appauvrissement. Elles constituent en effet un engrais de grande qualité, à condition qu’elles soient correctement traitées au préalable.

 Traitement des boues de vidanges 

Plusieurs techniques de traitement des boues de vidange à prix modestes ont récemment été étudiées et développées par SANDEC et ses partenaires. Ainsi, la première étape du traitement des boues de vidange consiste en général à une stabilisation des boues suivie d’une séparation des phases solide et liquide. La fraction liquide peut ensuite être traitée séparément avec des techniques de traitement des eaux usées. La fraction solide (biosolides) subit quant à elle un traitement visant l’amélioration de ses caractéristiques en vue d’une mise en décharge ou d’une valorisation agricole (Koné and Strauss, 2004). Des options potentielles sont par exemple des bassins de stabilisation, des simples lits de 7 séchage des boues, ainsi que le compostage (Strauss et al., 2006). Un des moyens courants de valoriser les boues d’épuration, consiste à les incorporer aux ordures ménagères et à réaliser un compostage mixte aérobie. La complémentarité de la nature chimique des déchets à composter conduit par exemple à associer les boues fécales riches en azote avec des rejets végétaux riches en matière carboné (Faye, 2014). C’est dans ce sens que les auteurs Jarousseau et al, (2016), affirment que les boues de vidanges seules ne peuvent pas être composter à cause des propriétés rhéologiques défavorables, il est indispensable de leur ajouter un support . Quant aux agents pathogènes, ils sont détruits par la chaleur libérée lors de la fermentation conjointe (Moumeni and Boutekrabt, 2001a).

Valorisation des boues de vidanges Valorisation par compostage

 L’agriculture intensive provoque des nuisances au sol dont une baisse du taux d’humus qui pose des problèmes de dégradation de la structure des sols et de baisse de rendement. Cela s’observe principalement dans les zones de grandes cultures où l’abandon progressif de l’élevage a modifié les pratiques culturales traditionnelles et notamment l’épandage périodique de fumier. C’est ainsi que l’agriculture s’oriente vers l’utilisation de sources non conventionnelles de matière organique ; les boues des stations d’épuration urbaines. En effet, elles contiennent de nombreux éléments pour une grande part nécessaire à la croissance des plantes, leur conférant ainsi une valeur agronomique. En ce sens l’utilisation de boues en agriculture est souhaitable, car elles sont de bons conditionneurs de sol. Leur valeur fertilisant dépend principalement des éléments indispensables aux plantes (N, P, Ca, matières organiques …) qu’elles contiennent. Leurs oligo-éléments (Zn, Cu, Mn, Co, Fe …) sont aussi nécessaires à la production végétales jusqu’à un certain seuil de concentration. Toutefois, les métaux lourds sont nocifs et doivent être quasi absents, il en est de même des virus, parasites et autres agents pathogènes (Wilfried and Marcellin, 2007). La valorisation des boues en compost de bonne qualité entraîne des bénéfices environnementaux qui sont largement reconnus et peuvent être regroupés en trois catégories : Amélioration des propriétés physiques des sols : le compost accroît la capacité de rétention en eau et aide sa conservation dans le sol. Il améliore l’aération (porosité), la stabilité structurale, la résistance à l’érosion (hydraulique, éolienne), la pénétration des racines et la stabilisation de la température des sols. Améliorer les propriétés chimiques des sols : le compost augmente la teneur en éléments fertilisants (majeur et oligoéléments), la disponibilité de substances minérales, favorise la 8 stabilité du pH et fournit une source de nutriments à long terme en agissant comme réserve fertilisante dans les sols. Améliorer les propriétés biologiques des sols : le compost stimule l’activité bénéfique des microorganismes du sol, réduit les risques d’infestations parasitaires ou pathogènes (effet suppresseur de maladies), favorise le développement racinaire et de meilleurs rendements de culture. Le compost réduit la dépendance aux pesticides, herbicides et fongicides en contribuant à créer un milieu riche en matière organique (Bissi, 2012). Par ailleurs, les boues sont utilisées principalement à travers le monde pour fertiliser les champs agricoles ou les espaces verts. Ceci aident les agriculteurs à diminuer leurs coûts d’engrais organiques et minéraux, tout en préservant ou en améliorant la fertilité du sol (Keraita et al, 2011 et Wilfried and Marcellin, 2007). En effet, l’épandage des boues compostées augmentent le rendement des cultures. Ceci est provoqué par les micro-organismes présents dans le sol qui digèrent en partie les matières organiques apportées par les boues et les transforment en éléments minéraux disponibles pour la plante. Elles contiennent des nutriments pour les cultures et servent d’amendements organiques et calciques pour améliorer les propriétés physiques et chimiques du sol (Dudkowski, 2000b). Des études portant sur l’utilisation des déchets humaines recyclés comme fertilisant pour trois variétés de la culture du maïs aux doses de (30 et 50 t/ha) au Congo, ont montré un meilleur développement des cultures, et a ainsi augmenté le rendement du maïs par rapport aux fertilisants inorganiques (Yannick et al., 2013).