Etude sur les potentiels agronomiques d’apports de roches silicatées broyées en grandes cultures - Charles Desmalles - 2024
Le basalte est une roche silicatée issue du magma volcanique refroidi.
Ces roches, lorsqu'elles s'érodent et se dégradent dans la nature forment des argiles (et donc des sols) et libèrent des nutriments (ex Ca2+, K+,...) utiles aux plantes, tout en captant une partie du dioxyde de carbone atmosphérique (à l'échelle des temps géologiques). La recherche fonde de grands espoirs sur cette capacité de séquestration du carbone, en tentant d'accélérer le processus par le broyage du basalte et son épandage dans les champs. C'est l'Altération forcée (ou facilitée).
Cette étude montre qu'indépendamment des capacités de séquestration du carbone (dont l'accélération doit être validée par ailleurs), il faut rester prudent sur l'utilisation de ces roches silicatées, car les risques de pollution du sol avec des éléments traces toxiques (cuivre, nickel) sont pour le coup avérés.
Séquestration carbone
L'altération des roches silicatées est le principal moteur du captage du carbone atmosphérique à l'échelle des temps géologiques. L'altération facilitée vise à accélérer ce processus en amendant directement les roches silicatées sous forme de poudre de roche. L'objectif est d'accroître la rapidité du phénomène pour obtenir des bénéfices tels que la réduction du carbone atmosphérique et l'amélioration de la fertilité des sols. Le potentiel de séquestration est important mais pas encore précisément évalué.
Dans ce processus, l'anorthite (par exemple) (CaAl2Si2O8) réagit avec du CO2 et de l'eau, pour produire de l'argile (Al2Si2O5(OH)4) et des cations (calcium CA2+) ainsi que du bicarbonate (2HCO3-). (Le mécanisme est similaire pour d'autres types de roches silicatées)
En se précipitant dans l'océan, le bicarbonate et le calcium forment de la calcide, qui sont des roches carbonatées (qui iront sédimenter au fond des océans, séquestrant ainsi une partie du CO2).
L'altération facilitée consiste à broyer le basalte et à l'épandre pour accélérer ce processus.
Bénéfices et risques potentiels à long terme du basalte comme amendement agricole
L'utilisation du basalte comme amendement agricole présente des risques et des bénéfices potentiels à long terme. L'étude[1] a cherché à valider un certain nombre de ces effets (l'état des connaissances ne permet pas encore de valider ces effets dans tous les contextes) :
Bénéfices Potentiels
- Effet alcalinisant : Selon l'étude, le basalte a un effet alcalinisant sur le sol, augmentant le pH jusqu'à 0,8 points, avec une moyenne de 0,6 points. Cet effet est peu influencé par le type de sol. Cet effet est à relativiser car il faut 160t de basalte pour obtenir le même effet sur le pH que seulement 1,8t de chaux[1].
- Amélioration de la fertilité : Le basalte peut améliorer la disponibilité de certains nutriments dans le sol, notamment le potassium. Dans certains cas, cela peut se traduire par une augmentation du rendement des cultures, comme observé à Bordeaux avec un gain de rendement de 28% à 33%[1]. Cependant, l'effet sur le rendement dépend du contexte pédoclimatique et n'est pas toujours significatif.
Risques Potentiels
- Accumulation d'éléments traces toxiques : L'utilisation répétée de basalte peut entraîner une accumulation d'éléments traces métalliques (ETM) dans le sol, notamment le cuivre et le nickel. Au-delà de certaines doses et durées d'application, les concentrations de ces ETM peuvent dépasser les normes réglementaires, posant des risques environnementaux.
- Effets contrastés sur la nutrition minérale : L'application de basalte peut avoir des effets variables sur la disponibilité des éléments nutritifs dans le sol. Par exemple, une diminution de la disponibilité du phosphore a été observée dans certains cas. De plus, la réponse des plantes à ces modifications de la disponibilité des nutriments est également contrastée, avec des effets positifs dans certains cas et aucune différence significative dans d'autres.
Conclusion
Bien que le basalte présente un potentiel intéressant comme amendement agricole ainsi que pour ses capacités de séquestration carbone, son utilisation à grande échelle nécessite une analyse approfondie des risques et des bénéfices potentiels.
L'impact du basalte sur la disponibilité des différents éléments dans le sol doit être mieux compris (en particulier les raisons pédo-climatiques qui déterminent cet impact), et surtout le risque de libération des éléments traces doit être pris en compte pour une utilisation durable de cette technologie.
Sources
- ↑ 1,0 1,1 1,2 et 1,3 Etude Altération facilitée de poudre de roche silicatée sur des sols agricoles : Effets sur le pH du sol et sur les transferts minéraux sol-plante - Charles Desmalles - 2024 https://comifer.asso.fr/wp-content/uploads/2023/12/R23-RESUME-DESMALLES-ROCHE-SILICATEE.pdf. Voir aussi le support de présentation https://comifer.asso.fr/wp-content/uploads/2023/12/R23-PRESENTATION-DESMALLES-BASALTE.pdf de la présentation sur Youtube
Étude sur les potentiels agronomiques d’apports de roches silicatées broyées en grandes cultures - Charles Desmalles - 2024
Dans le cadre de ses travaux de fin d’études, Charles Desmalles, diplômé de Bordeaux Sciences Agro, a mené une étude en partenariat avec Rothamsted Research et l’INRAE sur l’altération facilitée des poudres de roches silicatées appliquées aux sols agricoles. Encadré par Lionel Jordan-Meille et Stéphane Aiff, ce travail questionne les effets du pH du sol et les transferts minéraux sol-plante liés à cette technique.
Contexte de l’altération des roches silicatées
L’altération des roches silicatées est un processus géochimique naturel identifié dès 1845 par le géochimiste français Ebelmen comme un moteur majeur du captage du carbone atmosphérique à l’échelle des temps géologiques.
Dans le milieu agricole, cette technique fait l’objet d’un regain d’intérêt pour deux raisons principales :
- Nutrition minérale : Initialement explorée dans les années 1980 pour renourrir les sols tropicaux hautement altérés (mouvement rochagem au Brésil), elle permet d’apporter des minéraux lorsque les engrais solubles ne sont pas adaptés.
- Captage de carbone : Depuis les années 2000-2010, cette pratique est étudiée comme une solution de géo-ingénierie pour capturer du CO2 atmosphérique, tout en cherchant à améliorer la fertilité des sols.
Bien que la littérature scientifique présente cette technique comme une solution potentiellement miraculeuse, les résultats agronomiques restent, à ce jour, très contrastés.
Méthodologie expérimentale
Pour pallier le manque de données, l’étude s’est appuyée sur une expérimentation en pots, complémentaire aux essais au champ, permettant un meilleur contrôle des paramètres. Deux types de sols ont été utilisés :
- Bordeaux : Un sol sableux (95 % de sable), typique des Landes de Gascogne, légèrement acide.
- Rothamsted : Un sol [[limono-argileux]] (luvisol), également légèrement acide.
Les deux sols présentaient des carences en potassium, et celui de Rothamsted était également pauvre en phosphore. Le basalte utilisé était un déchet de l’industrie minière anglaise, broyé à une granulométrie d’environ 1 mm. Trois modalités ont été testées : sans basalte (témoin), avec une dose moyenne (40 t/ha équivalent champ) et avec une double dose (80 t/ha).
Résultats : pH, rendement et nutrition minérale
- Effet sur le pH : L’étude confirme un effet alcalinisant significatif du basalte sur le sol, avec une augmentation moyenne de 0,6 point de pH. Toutefois, Charles Desmalles souligne que cet effet est à relativiser : il faudrait seulement 1,6 à 1,8 tonne de chaux pour obtenir le même résultat que 80 à 160 tonnes de basalte.
- Rendement : Un gain de rendement significatif (+28 % à +33 %) a été observé à Bordeaux, tandis qu’aucun effet positif sur le rendement n’a été constaté à Rothamsted.
- Nutrition en potassium : Les résultats montrent une augmentation de la disponibilité du potassium dans les sols traités. L’efficience d’utilisation du potassium issu du basalte (environ 35 %) est cohérente avec les données de la littérature scientifique.
- Nutrition en phosphore : Contrairement aux attentes, le basalte n’a pas permis d’augmenter la biodisponibilité du phosphore ; au contraire, une diminution de sa disponibilité a été observée dans le sol de Bordeaux.
Innocuité et accumulation des éléments traces
Une préoccupation majeure concerne l’accumulation d’éléments traces métalliques (ETM) lors d’apports massifs et répétés. L’étude montre qu’avec des apports successifs aux doses testées, la réglementation française sur l’épandage des boues d’épuration (seuil de 1998) pourrait être dépassée en seulement 3 à 8 ans pour le cuivre et le nickel. Bien que certains éléments traces diminuent en disponibilité dans le sol (effet du pH), les réponses des plantes varient, ce qui rend le bilan global complexe.
Conclusion et perspectives
L’étude conclut que, bien que l’altération des roches silicatées soit un processus géochimique lent, des effets marqués apparaissent à l’échelle d’une saison culturale, rendant la technique compatible avec les temporalités agricoles. Cependant, l’hétérogénéité des résultats — fortement dépendants du contexte pédoclimatique — souligne le défi que doivent relever les agronomes. Il est crucial de mieux comprendre les interactions minérales (notamment avec les oxydes de fer et d’aluminium) pour encadrer cette pratique avant toute généralisation commerciale.
