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Valorisation du fumier de cheval

Niveau de technicité : 

Auteurs : P. Doligez

Mars 2015

 

Le fumier est principalement évacué à l'extérieur de la structure équine par une entreprise commercialisant le fumier pour sa valorisation dans les champignonnières. Depuis une quinzaine d'années ce débouché semble en nette régression. Le fumier de cheval est aussi récupéré par des exploitants agricoles en recherche de matière fertilisante (zones céréalières, maraîchages, horticulteurs).
Le fumier de cheval a la particularité d'être un substrat hétérogène, plutôt sec et volumineux lorsqu'il est issu de l'entretien quotidien de boxes individuels. Ces spécificités sont décrites dans «production et caractéristiques du fumier de cheval».

Des techniques récentes de transformation de la matière organique peuvent être pratiquées avec du fumier de cheval telles que le compostage, la méthanisation et la combustion.

Le compostage

 

Le compostage est considéré comme une technique écologique et respectueuse de l'environnement puisqu'elle permet de valoriser et recycler la matière fertilisante par un retour à la terre sans utiliser de produits chimiques.

Processus

Le compostage est un phénomène naturel selon lequel la matière organique est biologiquement transformée en présence d'oxygène (décomposition de la matière organique en matière minérale) avec une élévation de la température (60-80°C) grâce au travail des micro-organismes naturels de la matière première. Plusieurs critères de la matière première rentrent en ligne pour la réalisation d'un bon compost :

  • le rapport C/N (Carbone sur Azote), qui doit avoisiner les 20-30 pour le substrat de départ (le carbone représente le taux d'éléments fibreux (paille) et l'Azote représente le taux de matières fécales (crottins, urine)).
  • un taux d'humidité de 50 à 70 %
  • une bonne aération (plusieurs retournements des andains).

 

Techniques employées

Plusieurs techniques de compostage existent : en fumière, sur plate-forme ou directement épandu au champ sous forme d'andain (avec passage d'une composteuse, retourneur d'andain), en réacteur fermé ou par la technique du lombricompostage.
Voir le compostage : mode d'emploi
 
Le compost produit est un amendement pour le sol agricole composé d'humus et d'éléments fertilisants nécessaires à la vie de la plante (N, P, K, Ca, Mg).
Il a les propriétés suivantes :

  • stimule la flore légumineuse-graminées intéressante
  • augmente la valeur fourragère de la prairie
  • est désodorisé et ne présente pas de problème d'appétence de la prairie pour les animaux
  • a une granulométrie fine favorisant une régularité d'épandage

 

Spécificités du fumier de cheval

Le fumier de cheval seul est approprié à la technique de compostage s'il est suffisamment pourvu en matières fécales (fumier « fait », imbibé d'urine et de crottin). Si le fumier est très pailleux, il faudra soit l'arroser ou le mélanger à d'autres matières plus fermentescibles (tonte de gazon, lisier, …) avant compostage afin d'obtenir le taux C/N et l'humidité nécessaires pour une transformation efficace. (voir le compostage : suivi des transformations)

La Méthanisation


La méthanisation est un procédé anaérobie (sans oxygène) et à l'abri de la lumière qui permet de produire des énergies renouvelables: électricité, chaleur, bio-méthane à partir de matières organiques fermentescibles grâce à l'action combinée de micro-organismes.
 
Il s'agit ici de développer le recyclage des déchets organiques, de contribuer à l'économie de ressources externes par le retour au sol et de produire de l'énergie renouvelable. Le bilan des émissions de Gaz à Effets de Serre (GES) liées à l'élevage ou l'entretien des animaux est alors amélioré. C'est une solution pour la gestion et la valorisation des déchets organiques des exploitations agricoles mais également des collectivités ou des industries agroalimentaires.
 
Début 2014, la France comptait 140 installations de méthanisation à la ferme (individuelle) et 20 territoriales (collectives) en fonctionnement (source ADEME). L'installation est soumise à la réglementation des Installations Classées pour la Protection de l'Environnement (ICPE). Les petites structures sont dimensionnées pour produire 100 kW, 150 à 250 kW d'électricité par an. Il est préférable de trouver des débouchés à proximité de l'unité de méthanisation pour limiter le transport coûteux de l'énergie produite  (chaleur et biogaz).

Aujourd'hui une seule structure équine est équipée d'une unité de méthanisation fonctionnant avec du fumier de cheval et des résidus de céréales.

Processus

Voir la méthanisation du fumier de cheval
La dégradation par fermentation aboutit à la production :

  • d'un digestat :(matière solide finale sortant du méthaniseur) riche en éléments fertilisants. Il est souvent ensuite composté et/ou épandu sur des surfaces agricoles comme amendement organique.

Et

  • de biogaz : constitué de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2).

    Le biogaz  est utilisé pour produire par la combustion de la chaleur sur place (qui sera valorisé pour chauffer des habitations, bâtiments agricoles, surfaces industriels, séchoir à foin) et de l'électricité (revente à EDF ou carburant).

 

Valorisation des déchets

Toutes les matières organique fraîches et non lignifiés (bois) peuvent être méthanisées. Cependant tous les substrats n'ont pas le même potentiel méthanogène. Le mélange de différents substrats est nécessaire pour garantir un rendement économique au processus de méthanisation. Ainsi il est conseillé de mélanger des effluents d'élevage (fumier, lisier) à faible potentiel méthanogène avec des résidus de cultures végétales (ensilage, drèches, menue-paille) et/ou des déchets d’industries agroalimentaires (à bon pouvoir méthanogène).

 

Spécificités du fumier de cheval

Le fumier de cheval a un pouvoir méthanogène sensiblement équivalent au fumier de bovin. Le fumier de volaille et les ensilages (herbe ou maïs) ont un pouvoir méthanogène plus élevé.
Les fumiers de cheval à base de paille ont un meilleur pouvoir méthanogène que les fumiers de cheval à base de copeaux.
Il paraît intéressant de valoriser le fumier de cheval au sein d'unités de méthanisation situées à proximité de la structure équestre. Le fumier de cheval devra le plus souvent être associé à d'autres substrats afin de garantir un rendement satisfaisant de l'unité de méthanisation. (voir le pouvoir méthanogène du fumier de cheval dans la méthanisation du fumier de cheval)

La combustion

 

La combustion consiste à brûler la biomasse dans des installations adaptées (chaudières à biomasse-matières premières organiques) pour produire de la chaleur.

 
En effet, le fumier de cheval très pailleux ou à base de copeaux semble propice à une valorisation par le brûlage.

Certaines chaudières (commercialisées à l'étranger) sont adaptées pour incinérer du fumier de cheval. Le rendement d'un combustible dépend de son PCI (pouvoir calorifique inférieur) qui est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète d'une unité de de combustible, étroitement proportionnelle au taux d'humidité de la matière à brûler. (APESA, 2009)

La litière de copeaux de bois, plus humide a un pouvoir calorifique inférieur à la litière de paille (APESA, 2009).

Le taux d'humidité du fumier ne doit ainsi pas dépasser 50%. Selon l'étude réalisée par l'APESA (2009) sur le pouvoir calorifique du fumier de cheval, il semble nécessaire de pré-sécher le fumier avant combustion pour obtenir un rendement calorifique satisfaisant. Un système de compactage (sous forme de briquettes) au préalable serait préférable pour concentrer le combustible et le sécher.
 
Après combustion du fumier de cheval, les teneurs en cendres assez élevées, pouvent entraîner des bouchages dans les filtres et canalisations de la chaudière. Le taux de silice élevé entraîne la formation de machefer et ce de façon plus importante par rapport à d'autres combustibles (bois, sciures,...). Le machefer peut être la cause de dysfonctionnement du foyer (APESA, 2009). Enfin l'émission assez élevée de chlore et de soufre peut entraîner des risques de corrosion. D'après cette étude, la co-combustion dans une chaudière à biomasse (sciure de bois, déchets verts mélangés à du fumier de cheval) semble la solution la plus adaptée, augmentant ainsi le pouvoir calorifique tout en diminuant le taux d'humidité.
 
Pour brûler de la biomasse comme de la litière de fumier de cheval, il est nécessaire de disposer de chaudières adaptées, réglées (systèmes équipés de mesure des émissions atmosphériques) et contrôlées régulièrement pour obtenir des performances thermiques et environnementales satisfaisantes (CETIAT, 2008).

Règlementation

Le fumier de cheval brut est considéré comme un déchet, il est donc interdit sans réglementation spécifique de brûler du fumier chez soi ou au sein d'une structure non agréée. L'incinération des déchets est aujourd'hui régie par la réglementation sur les installations d'incinération de déchets et par celles des installations classées pour la protection de l'environnement (ICPE).


Le fumier de cheval doit obtenir le statut de «produit  homologué» et non plus « déchet » pour être utilisé et commercialisé comme combustible. (voir logique déchet-produit dans règles de stockage et d'épandage du fumier de cheval)

Références

  • APESA 2009, Etude de caractérisation des fumiers de cheval issus de centres équestres afin d’aider à la décision sur les possibilités de valorisation- FIVAL, Pôle de Compétitivité de la Filière équine.

 

  • CETIAT (Centre technique des industries aérauliques et thermiques), 2008. Faisabilité de la combustion du fumier de cheval,  Pôle de compétitivité de la filière équine.

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