la valorisation des produits ecosan : jardins d’essais et ... · jardins d’essais et de...
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Atelier de formation ecosan, Rabat le 26-06-2013
Sara DEROUICH
Mohamed El Ghali KHIYATI
Christine WERNER
(GIZ/AGIRE)
La valorisation des produits ecosan :
Jardins d’essais et de démonstration de Dayet Ifrah-Ifrane
Commune rurale Ait Sed
rate Jbel Soufla
Atelier de formation SWIM, Rabat 26.06.2013
Nutriments Nutriments
Fermeture la chaîne alimentaire
entre assainissement et l'agriculture
Aliment Aliment
destruction pathogènes
Les systèmes ecosan visent à:
Améliorer la fertilité du sol
Optimiser la gestion des ressources en eau et en aliments
Améliorer la qualité des eaux de surfaces et souterraines
Réduire le risque sanitaire lié à l’assainissement.
Fermer la boucle entre l’assainissement et l’agriculture
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Besoins des plantes en nutriments
Les éléments
nutritifs non-
minéraux
Les éléments nutritifs minéraux
Macroéléments
Mésoéléments
Oligoéléments
C, H, O N, P, K Ca, Mg, S B, Cl, Cu, Fe, Mn,
Mo, Ni, Zn
4
La loi du minimum (Brady, 1984)
N P K
Wat
er
Ligh
t
Tem
pera
ture
S
Soil
stru
ctur
e
B Ca
O2
Mg
FeCu
Yield
NN P K
Wat
er
Ligh
t
Tem
pera
ture
S
Soil
stru
ctur
e
B Ca
O2
Mg
FeCu
Yield
N
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0
1
2
3
4
5
6
N N P P K K
Nu
trie
nt
(kg
) Quantité de nutriment annuellement excrétée par un
habitant et exigences nutritionnelles pour la production de 250 kg de céréales
cerealrequirements
faeces
urine
Nutriments excrétés par l’homme
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Disponibilité en nutriments dans l’urine et les fèces
Nutriments dans l’urine:
Principalement soluble dans l’eau directement
disponible aux plantes,
Disponibilité rapide des plantes
Fèces:
Les nutriments sont partiellement solubles dans l’eau
Disponibilité plus lente pour des plantes
Au fur et à mesure que la matière fécale est dégradée dans le
sol, les nutriments (N + P) deviennent disponibles à la plante
Matière organique:
Améliore la structure du sol
Augmente les retentions d’eau et le pouvoir tampon
Soutient les organismes du sol
K. Conradin
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Métaux lourds:
Généralement en très faible quantité dans les excréments.
Dépendent de la quantité présente dans les produits consommés.
Hormones:
Excrétés avec l’urine.
Ont été longtemps excrétés dans les environnements terrestres
(mammifères) la végétation et les microbes du sol y sont adaptés et
peuvent dégrader ces hormones
Risque probablement très faible lorsqu’elles sont appliquées sur le sol
Substances Pharmaceutiques :
Principalement dérivées de la nature
Dégradées dans l’environnement naturel avec une activité
microbiennes diverse
Les risques qui y sont associés sont faibles
K. Conradin
Composition des excréments humains : Métaux lourds
& Micropolluants
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Risques sanitaires liés à l’utilisation des excrétas humains
Organismes Temps de traitement nécessaires
Virus 20 jours
Bactéries:
-salmonelle
-Excitateurs de cholera
-Germes de coliformes
fécaux
30 jours
5 jours
50 jours
Protozoaires (unicellulaires) :
-Amibes
15 jours
Nématodes (vers):
- Œufs d’ascaris
- Œufs de Ténia saginata
12 mois
6 mois
• L’urine est hygiéniquement peu dangereuse (sauf cas rare
de contamination par des résidus fécaux ou de maladie
rare)
• Les fèces sont hygiéniquement très dangereux, une
déshydratation prolongée permet d’éliminer les formes de
résistance
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Que pense l’Islam de la valorisation agricole des excréta ?
« L’irrigation avec l’eau usée est aussi permise ainsi que de manger tout ce qui en est produit comme fruits et légumes »
Mohamed Ibn Youssef SIKAFI 829 de
l’hégire (1408):« ihkame alahkame
aala touhfate al ahkam ».
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Précautions hygièniques
Concept de barrières multiples
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Concept de Barrières multiples pour l’utilisation saine de l’urine et des fèces comme fertilisant (RICHERT, 2010)
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Urine:
Haute qualité & faible coût de rechange des engrais minéraux
artificiels
Mieux utilisé pour les cultures exigeants l’N et légumes à
feuilles
L'utilisation des recommandations spécifiques à la région et des
cultures pour les engrais N (urée, ammoniaque ou nitrate) le cas
échéant de traduire les recommandations de l'urine.
En règle générale:
concentration de 3-7 grammes de N par litre d’urine
Meilleur effet sur un sol avec haute teneur en matières organique
Bénéfique pour la fertilité du sol d’utiliser à la fois l’urine et les
fèces (éventuellement sur différentes années )
Urine comme engrais
Source: GTZ
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Urine comme engrais: Dilution
L’urine peut être appliquée directement ou diluée avec de
l’eau.
13
Augmentation de la dilution:
- Le volume à répartir
- travail
- Équipement nécessaire
- L’utilisation d’énergie
- Risque de compactage
du sol
Baisse de dilution:
+ Risque des
applications
excessives
+ Risque de toxicité
pour les plantes
Appliquer l’urine dans le sol
Éviter l’application directe sur les feuilles
Éviter la dilution de l’urine pendant le stockage
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Matériel d’application de l’urine hygiénisée (Baragé, 2010) Application de l’urine par sillons (Gensch & al., 2011)
Application avec
arrosoir
Application avec
seau+gobelet Application
avec bidon
Urine comme engrais: Modes d’application
Application de l’urine par poquet (Baragé, 2010)
Faire une raie ou un trou
10 cm à côté de la plante Appliquer l’urine
dans la raie/trou
Refermer la
raie/trou
Arroser
copieusement
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www.winetitles.com
Source: M. Johansson
Application à grande échelle de l’urine
humaine dans des sillons (Suède)
Urine comme engrais: Modes d’application
Application de l’urine humaine dans un jardin d’essai et de démonstration (Dayet Ifrah, Maroc)
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La contamination par les matières fécales
augmente les risques sanitaires
Au niveau du ménage, l’urine peut être utilisée
directement, le stockage est nécessaire pour les
systèmes collectifs
Le temps de stockage doit être prolongé pour les
zones froides
La dilution devrait être évitée lors du stockage
L’urine doit être incorporée dans le sol (éviter perte
ammoniac)
Bien laver les mains après la manipulation.
Une période d’au moins un mois doit être respectée
entre la fertilisation et la récolte
Urine comme engrais: Autres recommandations
Dosage et application de l’urine
(Derouich-AGIRE, 2012)
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Température
de stockage
Temps de
stockage
Pathogènes
Potentiellement
contenus dans l’urine
Cultures recommandées
4°C >1 mois virus, protozoaires
cultures alimentaires et des
fourrages, qui doivent être
traitées
4°C >6 mois virus
cultures alimentaires et des
fourrages, qui doivent être
traitées, cultures fourragères
20°C >1 mois virus
cultures alimentaires et des
fourrages, qui doivent être
traitées, cultures fourragères
20°C >6 mois Probablement aucune Toutes cultures
Temps de stockage recommandé pour l’urine en provenance des systèmes
d’assainissement collectif
Urine comme engrais: Autres recommandations
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Fèces comme engrais: Traitement
Un temps de stockage d’une année
permet d’éliminer la plus part des
pathogènes.
Faible teneur en humidité: réduit les
odeurs et le développement de mouches.
Les pertes en nutriments sont faibles.
Recyclage de la matière organique plus
important comparé au compostage
La matière organique et la cendre ajoutée
augmentent l’effet tampon et le pH du sol
Fèces stockées et mélangées avec la
cendre (Derouich-AGIRE, 2012)
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Traitement Critères Commentaire
Stockage; temp.
Ambiante 2-20°C
1.5 – 2
ans
Élimine les bactéries pathogènes; recroissance
possible de l’E. coli/Salmonella; réduira les virus et
parasites protozoaires en dessous du niveau de
risque. Quelques ovules véhiculées par le sol peuvent
persister à faible nombre.
Stockage (traitement
unique)
temp. Ambiante
>20-35°C
> 1 an Inactivation importante à l'inactivation complète des
virus, bactéries et protozoaires; plus ou moins
complète inactivation des oeufs d'ascaris se produira
d'ici un an.(21)
Traitement alcalin
(= pH >9)
pH >9
pendant
>6 mois
Si la température> 35 ° C et l'humidité <25%, baisse
du pH et / ou matériel humide prolongera le temps
d'élimination absolue.
Fèces comme engrais: Traitement
Temps de stockage recommandé pour les fèces
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Fèces comme engrais: Modes d’application
Plus grands avantages des fèces:
teneur en P, K et matières organiques
Avant les semailles et la plantation, le
P est très important pour le bon
développement des jeunes plantes et
des racines
L’incorporation dans le sol est
importante
Éviter l’ajout des fèces comme engrais
pour des légumes consommés crus La
matière fécale est riche en P, K et la
matière organique Application et couverture des fèces
hygiènisées (Derouich-AGIRE, 2012)
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en fonction de la teneur en phosphore:
Dépend de la quantité de P excrétée et le taux d’élimination de
la plante la matière fécale d’1 personne suffit pour fertiliser
quelques 200-300 m² de blé
Le taux d'application peut être basé sur les taux d'engrais à
base de P
en fonction de la teneur en matière organique
des Taux d’application élevés sont nécessaires pour obtenir
des effets sur la structure du sol
La teneur idéale en matière organique est obtenue après une
longue période de traitement
La matière organique apportée dans le sol est continuellement
minéralisée et utilisée par la plante d’où le besoin d’un apport
continu en fertilisants
Fèces comme engrais: Taux d’application
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Les pratiques d’usage agricoles dépendent du traitement
antérieur.
le Traitement peut ne pas rendre un produit
absolument sain!
Les mesures sécuritaires additionnelles pour minimiser
le risque de transmission des maladies :
Équipement spécial pour produits désinfectés ou non
désinfecté/purifiés
Manipulation: porter des vêtements de protection
(gants) et lavage par la suite
Travailler rapidement les fèces traités dans le sol
Ne pas utiliser improprement les fèces désinfectés pour
les légumes, fruits et tubercules qui seront
consommées crus, à l’exclusion des arbres fruitiers.
Les fèces incinérés sont hygiéniquement saines – mais
certains nutriments sont perdus J. Heeb
Fèces comme engrais: Autres recommandations
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Le digestat est inodore et ne contient pas de pathogènes
Il améliore la structure du sol
Il augmente la capacité de rétention d'eau et le pouvoir
tampon du sol
Il favorise le développement des micro-organismes du sol
une grande partie du carbone et transformée en biogaz ce
qui réduit le rapport C/N, pour faire du digestat un produit
à plus haute valeur fertilisante car plus riche en azote
assimilable
La valeur fertilisante est améliorée: Les teneurs en N, P, K
totaux ne changent pas. Cependant, l’azote, initialement
sous forme organique, se retrouve majoritairement sous
forme ammoniacale qui est plus facilement assimilable par
les cultures mais qui est également plus volatile
Digestat comme engrais
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Recommandations pratiques pour le digestat
Le digestat doit être maintenu humide
ou couvert par des sols pour éviter la
perte de l’ammoniaque par évaporation
Il est recommandé de procéder à un
épandage immédiat
Pour un stockage de longue durée, il est
préférable de composter les boues avec
d'autres matières organiques,
l’ammoniac est lié de nouveau sous
forme organique
Dosage et application du digestat (Derouich-AGIRE, 2013)
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Préparation du jardin d’essai (campagne agricole 2012)
1)Traçage des sillons, avec un traceur attaché à un tracteur
26
2) Épierrage
3) Délimitation des parcelles
5) Installation du système
d’irrigation goutte à goutte
4) Semis
30 cm
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Mise en place des jardins pédagogiques de démonstration –
Campagne 2012
Pomme de terre
Maïs doux
Navet
Objectifs:
Utilisation des urines et des
fèces collectées séparément
au niveau des TDSUs dans
la fertilisation du jardin
agricole
Cultures testées:
• Pomme de terre
• Maïs doux
• Navet
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Résultats des analyses: Urine
L’analyse chimique : azote, phosphore, potassium,
calcium et sodium.
30
Composition chimique des échantillons d’urines issues des TDSUs du
village Ait Daoud ou Moussa (Elmerouani-AGIRE, 2011)
g/l
Azote Sodium Potassium Phosphore Calcium
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L’analyse physique : pH et conductivité électrique
31
Echantillons
E1 E2 E3 E4 Moyenne
pH 11.5 8.9 8.6
11.6 10,15
pH des échantillons d'urine (Elaouni-AGIRE, 2011)
Echantillons
E1 E2 E3 E4 Moyenne
Conductivité (μs/cm)
50 400
40 800
47 500
29 000 41 925
Conductivité électrique des échantillons d’urine (Elaouni-AGIRE, 2011)
Résultats des analyses: Urine
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L’analyse microbiologique : indicateurs de pollution fécale
(streptocoques fécaux (SF) et les coliformes fécaux (CF)).
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Echantillon 1 Echantillon 2
SF CF SF CF
Urine fraiche (UCF/100ml) 2,2 103 3,0 104 2,2 103
3,3 104
Après traitement (60 jrs
de stockage) (UCF/100ml)
1,2*101 1,25*102 0,9*101
1,2*102
Taux d’abattement (%) 99,45 99,58 99,59 99,6
Résultats des analyses microbiologiques des échantillons d'urine (Elaouni, 2011)
Résultats des analyses: Urine
A titre d’exemple, pour les normes réglementaires des eaux destinées à
l’irrigation, on retrouve : un taux de coliformes fécaux inférieur à 1000
CF/100ml (Loi n°10-95 sur l’eau). Dans notre cas, l’urine affiche des valeurs relevant des normes (120 CF/100ml).
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Résultats des analyses: Digestat
L’analyse chimique : azote, phosphore, potassium
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Composition chimique des échantillons de digestat issus du biodigesteur
anaérobie du village Dayet Ifrah (Benhassane,-AGIRE, 2011)
5
1.8
4.45
0
1
2
3
4
5
6
Azote Phosphore Potassium
g/l
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L’analyse microbiologique
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Résultats des analyses microbiologiques des échantillons d'urine (Benhassane-AGIRE, 2011)
Résultats des analyses: Digestat
Date Localisation CT CF SF CSR PS VC S
14/06/2011
Entrée 3,2 105 4,2 104 3,9 103 4 ,2 104 X X X
Sortie 4,2 102 2,1 102 3,1 102 0 abs abs Abs
Rabattement 99,87% 99,5% 92,05% 100%
20/06/2011
Entrée 4,2 104 2,2 104 1,3 103 2,1 104 X X X
Sortie 2,1 102 3,5 101 2 101 0 Abs abs Abs
Rabattement 99,5% 99,84% 98,46% 100%
27/06/2011
Entrée 5,1 103 2,1 103 4,1 102 2,1 103 X X X
Sortie 1,4 102 2,1 101 1,5 101 0 abs abs Abs
Rabattement 97,25% 99% 96,34% 100%
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L’analyse microbiologique
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Résultats des analyses: Fèces
Les résultats des examens des fèces montrent une
absence des indicateurs de pollution fécale et de tous
les pathogènes recherchés :
Coliformes fécaux
Streptocoques fécaux
Salmonella
Œufs d’helminthes (Ascaris)
Clostridium
Rotavirus
Escherichia coli
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Rendement et discussion
Rendement de la pomme de terre (urine)
37
42.8
47.9
44.8
48.6
52.4
55.4
30
35
40
45
50
55
60
Témoin Engraischimique
Urine 50% Urine 75% Urine100%
Urine150%
Rendement (t/ha)
Témoin sans fertilisants
50% urines 100% urines 150% urines
Amélioration de la production de la pomme de terre avec
l'utilisation de l'urine (Derouich-AGIRE, 2012)
Comparaison rendement obtenu chez la pomme de
terre en fonction du traitement appliqué (Derouich-
AGIRE, 2012)
- L’engrais chimique donne des résultats supérieurs au témoin absolu, mais inférieurs à
ceux issus du traitement avec l’urine à 75%, car l’urine contient des éléments nutritifs
autres que N, P et K, tel que le sodium et le calcium.
- Plus on augmente la quantité d’urine apportée plus le rendement est amélioré (entre 50%
et 150% d’urine, le rendement est amélioré d’environ 20% )
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Rendement et discussion
Rendement du maïs doux (urine)
38
Témoin sans fertilisants
50% urines 100% urines 150% urines
Amélioration de la production du maïs doux avec
l'utilisation de l'urine (Derouich-AGIRE, 2012)
Comparaison rendement obtenu chez la pomme de
terre en fonction du traitement appliqué (Derouich-
AGIRE, 2012)
- L’engrais chimique donne des résultats supérieurs par rapport au témoin absolu mais
inférieurs à ceux issus du traitement avec l’urine à 75%
- Plus on augmente la quantité d’urine apportée plus le rendement est amélioré
28.5
29.2 29.3
29.9
30.6
27
27.5
28
28.5
29
29.5
30
30.5
31
Témoin Engraischimique
Urine 75% Urine 100% Urine 150%
Rendement (t/ha)
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Rendement et discussion
Rendement du navet (urine)
39
Figure: Comparaison de la biomasse obtenue chez le navet en fonction
du traitement appliqué (Elmerouani-AGIRE, 2011)
2.84
3.64 3.38
3.81 4.11
4.27
4.76
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Témoin Engraischimique
Urine 50% Urine 75% Urine 100% Urine 150% Urine 250%
Rendement (kg/m²)
- Le rendement en biomasse pour le traitement d’urine à 50% dépasse celui du témoin
absolu
- plus l’apport d’urine est important plus le rendement du navet augmente
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Rendement et discussion
Rendement du navet (fèces + urine)
40
Figure: Comparaison du rendement obtenu chez le navet en
fonction du traitement appliqué (Derouich-AGIRE, 2012)
- Le rendement en poids frais du navet pour les parcelles fertilisées avec juste les fèces (une pelle par m²) est élevé par rapport au témoin absolu, mais reste inférieur au rendement du navet fertilisé par l’engrais chimique.
- Les fèces avec l’urine à 100% donnent des résultats meilleurs que l’engrais chimique. On peut expliquer ces résultats par le fait que la matière fécale est riche en phosphore, en potassium et en matière organique, mais dépourvue en azote qui est concentré dans l’urine.
11.25
12.09
12.49
13.22
10
10.5
11
11.5
12
12.5
13
13.5
Témoin Témoin fèces Engrais chimique Fèces+urines 100%
Rendement (t/ha)
Témoin sans fertilisants
Témoin fèces Fèces + 50% urines
Fèces + 100% urines
Figure: Amélioration de la production du navet avec
l'utilisation de l'urine et des fèces (Derouich-AGIRE, 2012)
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Rendement et discussion
Rendement de la courgette (urine)
41
Figure: Comparaison de la biomasse obtenue chez la courgette en fonction du
traitement appliqué (Kitanou-AGIRE, 2011)
- Le rendement issu de l’utilisation de l’urine à 50% est supérieur à celui issu de l’engrais
chimique. Cet effet stimulateur de la croissance est d’autant plus accentué que la concentration
en urine est élevée.
- Ainsi, une concentration en urine cinq fois plus concentrée (250%) provoque une augmentation
du rendement de 15% environ par rapport à la plus faible concentration en urine (50%).
Rendement (kg/m²)
Atelier de formation SWIM, Rabat 26.06.2013
82%
90%
95%
0% 50% 100%
42
Résultat des enquêtes de satisfaction – mi 2011
(Auprès de la population à Dayet Ifrah)
95% de la population enquêtée
sont prêts à commercialiser l’urine
(vente et achat) et ses produits
agricoles
90% de la population ne disposant
pas d’installation sanitaires veulent
avoir une TDSU chez eux.
82% de la population ayant des
puits perdus veulent avoir une
TDSU chez eux.
17.11.2011 Visite de la délégation allemande
Atelier de formation SWIM, Rabat 26.06.2013
Conclusion
Application de l’urine, du digestat et des fèces amélioration
significative du rendement agricole
Les urines et les digestats = engrais complets de haute qualité avec
des niveaux inférieurs de contamination
Utilisation « saine » des produits de l’assainissement écologique
dépend du respect des normes d’hygiène dans production, application,
consommation.
43