DS0504 - Caractérisation et limitation des impacts écotoxicologiques liés aux différents systèmes d’exploitation

Diagnostic des traitements des déchets et comportement des contaminants dans l'environnement – DIGESTATE

Recyclage agricole et Contaminants

La production croissante des déchets impose de proposer de nouvelles solutions de gestion pour assurer un développement durable. Il existe un consensus entre les scientifiques, politiciens et acteurs de la société civile sur la nécessité de recycler les ressources. Mais il est indispensable d’évaluer globalement les avantages et les inconvénients de la pratique de recyclage agricole, en raison de la présence de contaminants toxiques et d’agents pathogènes microbiens dans les déchets organiques

Développement d’une méthode d’évaluation environnementale du recyclage agricole des déchets organiques qui intègre l’impact des contaminants inorganiques, organiques et biologiques

L’objectif de DIGESTATE est de développer une méthode d’évaluation environnementale des traitements des déchets organiques et des scénarios de recyclage agricole. Nous allons concentrer nos efforts sur l’éco-dynamique de trois catégories de contaminants: (i) les éléments traces: Cu, Zn, (ii) les polluants organiques: HAP, nonylphénols, pharmaceutiques et (iii) les agents pathogènes microbiens ainsi que l’émergence de résistance antibiotique. Nous allons comparer l'impact des deux principaux traitements de digestion (compostage, digestion anaérobie et leur combinaison) sur (i) la spéciation de ces contaminants, la sélection de certains groupes microbiens et leurs propriétés génétiques dans les déchets organiques, et (ii) le comportement (transport et phytodisponibilité) des contaminants après épandage de ces déchets organiques.

Le programme scientifique est articulé entre des expériences de laboratoire, des outils de modélisation et des compétences pluridisciplinaires. La quantification et la spéciation des contaminants seront évalués pour une sélection de déchets bruts et traités. Les phases porteuses des contaminants et leur comportement (mobilité, phytodisponibilité) seront caractérisés dans des systèmes simplifiés pour affiner notre connaissance des mécanismes mis en jeu. Suite à l’apport au sol d’une sélection de OW, nous quantifierons la proportion de contaminants absorbés par les plantes ou transportés à travers le sol. L’ensemble des résultats expérimentaux et de modélisation acquis dans les WP 1, 2 et 3 alimenteront l’évaluation environnementale qui permettra une comparaison des bilans agro-environnementaux depuis la filière de traitement jusqu’au recyclage agricole des OW.

La quantification et la spéciation des contaminants inorganiques, organiques et biologiques pour l’ensemble des déchets organiques bruts, compostés ou méthanisés échantillonnés sont maintenant acquises ou en cours de finalisation. L’impact du traitement des déchets est notable en terme de concentration et de spéciation des contaminants, mais cet impact est variable entre les familles de contaminants (inorganiques, organiques ou biologiques). Ce premier résultat marquant confirme l’enjeu du projet de proposer un outil de diagnostic pour raisonner le choix du traitement en amont de la mise en œuvre du recyclage.

A mi-projet, il est encore trop tôt pour proposer quelques perspectives thématiques ou techniques dans le prolongement de DIGESTATE.
L’acquisition des données de base va permettre à court terme de développer un premier outil d’évaluation environnemental.

Deux publications et trois présentations lors de conférences ont été réalisés. Ces productions présentent les premiers résultats liés aux contaminants biologiques et inorganiques au sein de divers déchets organiques.

La production croissante des déchets impose de proposer de nouvelles solutions de gestion afin d’assurer un développement durable. Il existe un consensus entre les scientifiques, économistes, politiciens et acteurs de la société civile sur la nécessité de recycler les ressources qui se raréfient. Le recyclage agricole permet d'utiliser efficacement des déchets variés. Du point de vue de la gestion des déchets organiques (OW), la digestion aérobie (compostage) et la digestion anaérobie sont les traitements les plus efficaces. Le compostage des OW est une méthode qui permet de réduire le volume des déchets, d’éliminer les pathogènes et de créer un produit stable adapté à une application sur les sols cultivés. La digestion anaérobie s’est développée rapidement en Europe et offre la possibilité de convertir les OW en biogaz et en engrais organique (le digestat).

Le choix d’utiliser un OW brut, composté ou méthanisé devrait être basé sur une évaluation globale de l’ensemble des avantages et des inconvénients de la pratique de recyclage agricole. Notamment, en raison de la présence de contaminants toxiques et d’agents pathogènes microbiens dans les OW. Grâce au projet DIGESTATE, nous proposons de relever plusieurs défis scientifiques. En effet, de nombreuses inconnues subsistent sur l’évolution de la spéciation des contaminants (inorganique et organique), la sélection de bactéries pathogènes et l’émergence de résistance antibiotique au cours des traitements des OW. De même, très peu d’études évaluent la dynamique et la phytodisponibilité des contaminants après l’épandage de déchets organiques méthanisés et/ou compostés.

L’objectif de DIGESTATE est de développer une méthode d’évaluation environnementale des traitements des OW et des scénarios de recyclage agricole. Nous allons concentrer nos efforts sur l’éco-dynamique de trois catégories de contaminants: (i) les éléments traces: Cu, Zn, (ii) les polluants organiques: HAP, nonylphénols, pharmaceutiques et (iii) les agents pathogènes microbiens ainsi que l’émergence de résistance antibiotique. Nous allons comparer l'impact des deux principaux traitements de digestion (compostage, digestion anaérobie et leur combinaison) sur (i) la spéciation de ces contaminants, la sélection de certains groupes microbiens et leurs propriétés génétiques dans les OW, et (ii) le comportement des contaminants après épandage de ces OW.

Le programme scientifique est articulé entre des expériences de laboratoire, des outils de modélisation et des compétences pluridisciplinaires. La quantification et la spéciation des contaminants seront évalués pour une sélection de déchets bruts et traités (WP1). Les phases porteuses des contaminants et leur comportement (mobilité, phytodisponibilité) seront caractérisés dans des systèmes simplifiés pour affiner notre connaissance des mécanismes mis en jeu (WP2). Suite à l’apport au sol d’une sélection de OW, nous quantifierons la proportion de contaminants absorbés par les plantes ou transportés à travers le sol (WP3). L’ensemble des résultats expérimentaux et de modélisation acquis dans les WP 1, 2 et 3 alimentera l’évaluation environnementale qui permettra une comparaison des bilans agro-environnementaux depuis la filière de traitement jusqu’au recyclage agricole des OW (WP4).

Coordinateur du projet

Monsieur Emmanuel Doelsch (Unité Recyclage et risque)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

ECOSYS Ecologie fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes
INRA LBE INSTITUT NATIONAL DE LA RECHERCHE AGRONOMIQUE - Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (LBE)
CNRS DR12 - CEREGE Centre National de la Recherche Scientifique délégation Provence et Corse - Centre Européen de Recherche et d'Enseignement des Géosciences de l'Environnement
EMMAH Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes
LEM Ecologie Microbienne Lyon
UPR 78 Unité Recyclage et risque

Aide de l'ANR 691 000 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2015 - 48 Mois

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