Compostage (biologie)

Le compost résulte d'un processus de transformation, ayant pour origine l'humain, alors que l'humus résulte d'une transformation naturelle. En revanche, l'humus partage avec le compost beaucoup de propriétés, notamment la capacité à retenir l'eau et les nutriments.

Tous types de sous-produits et de déchets organiques peuvent être compostés (plus ou moins bien) : déchets de cuisine, sous-produits de jardin, déchets de maison[5], mais aussi certains déchets et sous-produits de l'industrie agroalimentaire, les boues d'épuration, des fumiers ou des effluents d'élevage, des digestats de méthanisation.

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 mises en œuvre 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[5]. Cette température relativement élevée est recherchée en élevage pour briser le cycle de reproduction des organismes vivants au détriment de la santé du bétail. La première conduit les matières 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 microorganismes impliqués dans le compostage est facilement évacuée et la température varie peu.

Plages de température (20 à 70 °C) selon l'activité biologique dans le compost.

Pendant la phase de dégradation, la température augmente car il y a une forte activité biologique[6]. Les composés les plus dégradables tels les sucres, les acides aminés libres et l'amidon sont d'abord consommés[7]. 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 à 45 °C à la suite de la respiration de micro-organismes mésophiles aérobies. La respiration élève ensuite progressivement la température jusqu'à 60 à 70 °C, ce qui conduit au remplacement des microorganismes 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[8]) ; mais cette appellation n'est pas scientifiquement correcte, car les fermentations au sens strict se déroulent en milieu anaérobie.

Pendant la phase de maturation, la température diminue[6]. 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[7].

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.

• les microorganismes,
• les macroorganismes[9].

Différents microorganismes influent sur le processus :

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 particulièrement à haute température[10]. On compte 5 à 7 milliards de bactéries dans une poignée de compost[11].

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 où la température est plus fraiche. Ils sont les seuls à pouvoir travailler dans le compost plus sec.

Actinomycétes

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).

• Algues, virus, protozoaires.

Les vers du compost agissent au début du processus sur des éléments peu décomposés, après la phase thermophile. Il s'agit surtout de l'espèce Eisenia andrei (ou Eisenia fetida), ver du fumier, espèce épigée et non de lombrics (espèce anécique). Ces vers rouges intègrent un mélange de débris organiques et leurs excréments constituent un milieu idéal pour les activités microbiologiques du compost qui conduisent à l'élaboration du compost mûr. Ils vivent idéalement entre 15 et 25 °C, ce qui correspond à un stockage du récipient de lombricompostage à l'intérieur des habitations.

D'autres espèces sont parfois utilisées : Eisenia hortensis, Eudrilus eugeniae, Lumbricus rubellus, mais elles se reproduisent moins vite que l'espèce Eisenia andrei[12].

Larve de cétoine dans le compost.

Des larves blanches mélolonthoïdes peuvent être trouvées dans le compost. Ce sont souvent des larves de cétoine dorée, un coléoptère d'aspect vert métallisé. Elles recyclent les matières organiques, de la même façon que les vers rouges et participent à l'amélioration du compost[13]. Les larves ne s'attaquent pas aux racines de plantes, au contraire des larves du hanneton, et ne présentent donc pas de danger pour l'utilisation du compost au jardin.

Le compost peut être utilisé, voire squatté par des souris, campagnols, mulots ou musaraignes[14], en l'absence de grille de fond dans le composteur, ou si le couvercle reste ouvert.

• 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, relativement douce (odeur d'humus, de sous-bois).
• un compost immature est brun clair ou verdâtre : l'odeur est souvent celle du chou, de la pomme de terre ou de l'oignon, et cette odeur peut parfois être très forte. 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 il est nécessaire de l'humidifier, tout en le mélangeant 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 ou dépérissent[15].

Il est important que le compost soit mûr pour l'utiliser, car un compost immature ne peut être utilisé qu'au pied d'arbres adultes mais surtout pas sur le potager, jeunes arbres ou arbustes, il risquerait de « brûler » les jeunes plantes[15].

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 cent plateformes de compostage en France métropolitaine a été réalisé sur commande de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME)[16]. 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 :

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[19], et la NF U44-051 pour les autres composts[20]. Elles sont rendues d'application obligatoire depuis 2004[21]^,[22], 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 microorganismes.

Un écolabel européen existe pour les composts, sous la catégorie Soils improvers and growing media[23] (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^{[réf. nécessaire]}. 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/m³ de plastiques. Ces produits peuvent notamment affecter les vers de terre et contaminer les plantes cultivées.

• Mise en œuvre technique
• 
  Compostage en tas.
• 
  Composteur domestique.
• 
  Composteur rotatif/à tambour.
• 
  Pavillon de compostage collectif.
• 
  Plateforme de compostage.

Compost en tas et tamis.

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[24] : déchets alimentaires (coquilles d’œufs ou de fruits à coque broyés), épluchures, déchets de jardinage (tontes de pelouse, feuilles, branches fines, paille), papier, carton et bois (non traités).

Néanmoins, il pourrait être difficile de composter des 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, etc.) 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).

Afin d'assurer un processus de compostage de qualité, il n'est pas absolument nécessaire de brasser son tas de compost (à l'aide d'une fourche par exemple) puisque les microorganismes accèdent déjà à l'oxygène tant que le tas n'est pas sous le niveau du sol[25]^,[26].

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 produire 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)[5]. Le compostage progresse en milieu urbain. À Paris, les apports des participants au compostage collectif de proximité (1 % des foyers parisiens en 2019) sont estimés à 30 kg/habitant/an[27]^,[28]. Le 9 avril 2018 un arrêté ministériel réglemente la situation juridique des composteurs de proximité[29]. Selon Zéro Waste France, ce nouveau texte permet que ces sites soient exemptés d'agrément sanitaire, une personne responsable doit être par ailleurs désignée pour contrôler la bonne gestion du composteur[30].

La ville de Paris a mis en place un plan d'action sur la valorisation des déchets organiques dans le cadre de la stratégie « Zéro déchet » pour la période 2016-2020[31]. Le plan prévoit une stratégie de développement de compostage individuel et organisé. Les objectifs sont de 500 sites de compostage domestique dans l'habitat collectif d'ici 2020, et de 400 sites de compostage domestique dans les équipements publics d'ici 2020.

À Nantes, un autre projet de collecte des déchets organiques en vue d'un compostage est organisé par l'association la Tricyclerie[32]. La collecte se faisant en tricycle à remorque.

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[22]. 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 agroalimentaires 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[19] 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.

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^o 2780 de la nomenclature des installations classées, qui est divisée en trois sous-catégories[33] :

• 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 75 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale ;
  • les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 30 et 75 tonnes par jour sont soumises à 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 n^o 2780-1 ») :
  • les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 75 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale ;
  • les installations ayant une quantité de matière traitées comprise entre 20 et 75 tonnes par jour sont soumises à enregistrement ;
  • 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 ») :
  • les installations ayant une quantité de matière traitées supérieure ou égale à 75 tonnes par jour sont soumises à autorisation préfectorale ;
  • les installations ayant une quantité de matière traitées inférieures à 75 tonnes par jour sont soumises à enregistrement.

Les autorisations ou les enregistrements sont délivrées sous la forme d'arrêtés préfectoraux afin d'imposer aux exploitants le respect d'un certain nombre de prescriptions techniques afin de limiter leur impacts environnementaux, notamment celles d'un arrêté ministériel daté du 22 avril 2008[34] ou celles d'un arrêté ministériel daté du 20 avril 2012[35].

Afin de limiter leur impacts environnementaux, les exploitants des installations soumises à déclaration doivent quant à eux respecter les prescriptions techniques d'un arrêté ministériel daté du 12 juillet 2011[36].

L'instruction des demandes d'autorisation et d'enregistrement ainsi que le contrôle du respect des prescriptions techniques par les exploitants sont réalisés par l'inspection des installations classées[37].

Un composteur électromécanique est un appareil de fermentation aérobie équipé d’un système de brassage électromécanique, destiné à accélérer le cycle de compostage[38]. Ces appareils sont apparus en France au milieu des années 2000, dans le cadre d’expérimentations en cantines scolaires. Il se développent significativement dans l'hexagone depuis 2018, stimulés par la réglementation. Les machines peuvent être équipés d’un système de chauffage piloté à distance, pour garantir l'hygiénisation. Elles nécessitent l'apport d’un structurant végétal et une phase de maturation d’environ deux mois. Le cycle complet serait de deux mois et demi, d’après l’un des fabricants d’électrocomposteurs présents sur ce nouveau marché[39]. Dans son étude publiée en 2020, l'Ademe estime que « ce matériel peut être opportun dans des zones d’habitat dense »[38] .

3 kg de déchets compostables produisent environ 1 kg de compost[6].

La réduction de volume du tas suit les mêmes proportions, puisqu'au final il aura perdu les 2/3 du volume initial[3]. 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[40].

Formation du compost (principes) : brun + vert + eau + air + macroorganismes + microorganismes = 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 carbone que d'azote[6]. Attention, cette proportion correspond aux éléments chimiques, pas à la quantité de déchets ! En pratique, il faut mélanger une à deux parts de matières azotées pour une part de matière carbonée[41].

Les chaînes carbonées sont utilisées par les organismes comme source d'énergie et produire du CO₂ et de la chaleur. Pour leur croissance, ils utilisent les composants azotés du compost pour la synthèse protéique[42].

Le procédé de compostage varie dans sa durée selon plusieurs facteurs comme :

• la température extérieure ;
• l'humidité ;
• la teneur en oxygène ;
• la taille plus ou moins fine des déchets ;
• le volume et l'épaisseur du tas ;
• le rapport et l'équilibre carbone/azote des apports ;
• la nature des biodéchets ;
• la fréquence et la qualité du brassage ou le nombre de retournements nécessaires.

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[43].

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. Toutefois, une méthode existe et qui permet d'obtenir un compost prêt à la culture de courges ou de tomates, mais d'aspect grossier, en moins d'un mois : le compost Berkeley[44].

À 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[45].

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.

Le mélange et l'aération sont des paramètres essentiels de la dynamique du compostage. L'urine se révèle aussi un bon activateur des microorganismes 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[3]. Si la température est trop élevée, il est utile d'aérer le compost. À 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 redynamiser l’activité des bactéries.

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[24].

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

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

• École Nationale de la Santé Publique (2002). Éléments pour la prise en compte des effets des unités de compostage de déchets sur la santé des populations riveraines. Rapport d’étude (ENSP) réalisé pour la FNADE et le Ministère français de l'Écologie et du Développement Durable (MEDD), 81 p.
• Farcy P (2007) Le compost, éditions Eyrolles 2007.
• Pain J (1972) Un Autre Jardin ou les Méthodes Jean Pain, première édition .
• Comité Jean Pain Sous l'Arbre de Vie, Frederik Vanden Brande, ed. , ^{[Où ?] [Quand ?]}.
• (en) Bru-Adan V, Wéry N, Moletta-Denat M, Boiron P, Delgènes JP, Godon JJ (2009), Diversity of bacteria and fungi in aerosols during screening in a green waste composting plant. Curr Microbiol. 2009 Sep; 59(3):326-35. Epub 2009 Jun 16 (résumé)
• (en) Eklind Y. and H. Kirchmann 2000. Composting and storage of organic household waste with different litter amendments. I : Carbon turnover. Bioressource Technology, 74, 2:115-124.
• (en) Ingham E.R. (en) and M.D. Slaughter. (2005). The Soil Foodweb–Soil and Composts As Living Ecosystems. International SoilACE Conference in Soil and Compost Eco-Biology. Leon. 1: 127-139.

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