Méthanisation et sols vivants - Ferme de la Givrée
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Présentation de la méthanisation
La méthanisation est présentée ici comme une digestion de la matière organique. Au lieu que cette matière soit entièrement digérée par le sol, une partie passe par une digestion anaérobie dans un méthaniseur. Cette digestion produit :
- du biogaz ;
- du digestat.
Il est précisé que :
- le biogaz représente environ 10 % du poids de la matière organique digérée ;
- le digestat représente environ 90 %.
Dans ce digestat, il y a environ :
- 90 % d’eau ;
- 10 % de matière sèche.
Le digestat est donc essentiellement un produit liquide, utilisé ensuite comme fertilisant organique.
À ce jour, il est indiqué qu’il existe environ 1 200 unités de méthanisation en France, dont environ 850 agricoles. Elles sont réparties dans les régions avec des logiques différentes :
- dans les régions d’élevage, les unités s’appuient plutôt sur les effluents d’élevage ;
- dans d’autres régions, comme les Hauts-de-France ou l’Île-de-France, les systèmes sont davantage végétaux.
Au départ, la méthanisation a surtout été pensée comme un complément de revenu et comme un moyen de valoriser les effluents d’élevage. Aujourd’hui, elle s’est davantage orientée vers la production de biométhane injecté dans les réseaux, ce qui conduit à valoriser plus de biomasse.
Un point est fortement souligné : la biomasse utilisée dans un méthaniseur doit rester cohérente avec ce que les exploitations peuvent produire. La notion d’autonomie reste centrale, comme pour l’élevage ou les céréales.
Avantages et limites de la méthanisation
Les avantages
La méthanisation permet d’abord de produire une partie des fertilisants. Il est bien précisé qu’il ne s’agit que d’une partie, car même si le digestat est restitué au sol dans un système fermé, l’exploitation exporte de l’azote à travers ses productions alimentaires. Il faut donc forcément retrouver cet azote, soit par des engrais, soit par des déchets introduits dans le méthaniseur et contenant de l’azote.
Cela oblige à raisonner :
- le cycle de l’azote ;
- le cycle du carbone.
La méthanisation permet aussi de produire de l’énergie locale, dans une logique d’économie circulaire et de valorisation territoriale.
Elle constitue également une diversification des revenus. L’énergie produite est vendue dans le cadre de contrats de longue durée, de quinze ou vingt ans, ce qui représente quelque chose de nouveau dans le système agricole.
Enfin, il est indiqué que les exploitations disposant d’une unité de méthanisation s’orientent souvent plus facilement vers d’autres évolutions :
- diversification ;
- changement de modèle ;
- nouvelles valorisations.
Les limites
La méthanisation ne doit pas devenir l’activité principale de la ferme. Elle doit rester complémentaire de l’activité agricole. Il ne faut pas transformer la ferme en simple unité de méthanisation.
Il est aussi mentionné le risque de conflits d’usage entre filières. Certaines matières peuvent être valorisées :
- en alimentation animale ;
- en énergie ;
- dans d’autres usages.
Ces arbitrages doivent être surveillés.
Autre point important : il ne faut pas négliger les adaptations agronomiques. Construire un méthaniseur remet forcément en cause un certain nombre de principes agronomiques de base, notamment sur le carbone et l’azote. Cela demande donc une vigilance particulière.
Enfin, l’investissement est devenu très élevé. Cela a conduit à un gel de la filière, qui pourrait redémarrer, mais probablement sur des modèles un peu différents.
La recherche d’autonomie sur l’exploitation
L’exploitation présentée s’inscrit dans une recherche d’autonomie. Cette autonomie a été travaillée au fil du temps, au fur et à mesure de l’aventure agricole.
Les grands objectifs sont les suivants :
- rechercher l’autonomie ;
- viser la durabilité des systèmes ;
- continuer à produire mieux avec moins ;
- s’adapter aux enjeux énergétiques.
La durabilité est entendue ici dans plusieurs dimensions :
- durabilité du sol ;
- durabilité de l’humain ;
- adaptation au territoire.
Il est aussi rappelé que chaque ferme est différente. Les solutions mises en place doivent être adaptées au climat, au contexte local et aux contraintes propres de chaque exploitation.
Historique et évolution de la ferme
L’exploitation est familiale et a connu plusieurs évolutions importantes.
Elle a toujours pratiqué la méthanisation sur l’exploitation, après avoir fonctionné auparavant avec un système laitier. La période évoquée va de 1978 à 2014, avec plusieurs bouleversements :
- départs en retraite ;
- retour de certaines personnes comme salariées ;
- arrêt de l’atelier laitier en 2014.
En 2014, l’ensemble de l’exploitation passe en bio, à la fois sur :
- l’atelier viande ;
- l’atelier grandes cultures.
Une particularité importante est signalée : l’exploitation a toujours eu des prairies. Les 120 hectares de prairies sont des prairies naturelles qui n’ont jamais été retournées.
La surface en céréales a ensuite un peu augmenté.
L’exploitation s’est aussi engagée dans une démarche de diagnostic carbone depuis plusieurs années. Un premier diagnostic a été réalisé en 2017, afin de mieux voir comment faire évoluer le système.
En 2014, l’exploitation produit 100 % de fertilisants organiques grâce à la méthanisation, tout en introduisant aussi des effluents et déchets extérieurs.
En 2016, elle s’engage également dans l’autonomie en carburant. Une petite station a été installée pour valoriser une très petite partie de la production de biogaz, environ 5 %, sous forme de carburant. Cette part représente pourtant déjà environ trois fois le carburant consommé sur l’exploitation.
Ce carburant est utilisé surtout pour :
- des véhicules de collecte du lait ;
- des bus scolaires ;
- des véhicules particuliers.
Des essais ont également été menés avec des tracteurs au gaz.
Projets de développement
La projection présentée pour les années à venir est de poursuivre l’autonomie par la transformation des produits.
Un projet d’huilerie est en cours, avec pour objectif de transformer la totalité des graines de colza et de tournesol de l’exploitation, ainsi que des graines de voisins du département.
Ce projet s’accompagne d’un partenariat pour la fourniture de tourteaux bio à un fabricant d’aliments du bétail.
La dernière partie du projet concerne :
- la plantation de vergers ;
- des serres chauffées ;
- une meunerie.
L’ensemble doit être porté par une SCOP, dans l’idée que la durabilité et la transmission passent aussi par des modèles différents en matière de gouvernance et de capital.
Les cultures de l’exploitation
L’exploitation compte une quinzaine de cultures, parmi lesquelles :
- colza ;
- seigle ;
- chanvre ;
- sorgho ;
- maïs ;
- petit épeautre ;
- différents blés, dont blé tendre et blé dur.
Le tout est conduit en agriculture biologique.
La méthanisation sur la ferme
L’unité de méthanisation de l’exploitation est une unité de 350 kWé, qui produit environ 60 tonnes de carburant par an en équivalent carburant.
L’alimentation du méthaniseur repose sur :
- 50 % de biodéchets agroalimentaires ;
- les effluents d’élevage.
L’intervenant explique que ces déchets extérieurs constituent en quelque sorte son apport de carbone extérieur. Une partie du carbone exporté par l’exploitation dans les ventes de céréales, de viande ou de lait est ainsi récupérée à travers ces biodéchets. Ces déchets apportent également de l’azote.
Pendant le processus de méthanisation, cet azote n’est pas perdu, mais transformé sous des formes intéressantes :
- azote ammoniacal ;
- azote organique.
Ces deux formes sont jugées très intéressantes pour des systèmes en autonomie.
Sur les 9 500 tonnes traitées, environ 8 000 tonnes sont épandues, le reste étant converti sous forme de gaz ou de carburant.
Les autres sources de fertilité
Le digestat n’est pas la seule source de fertilité mobilisée sur l’exploitation.
On utilise aussi :
- du fumier non méthanisé, conservé comme fumier ;
- du BRF, introduit à partir de 2021 ;
- les pailles, largement restituées.
En 2021, les premiers apports de BRF ont concerné environ 60 tonnes. Ce BRF est mélangé au fumier, puis épandu. Une soixantaine d’hectares ont ainsi été concernés.
Les pailles sont pratiquement toutes restituées sur :
- colza ;
- tournesol ;
- maïs ;
- une partie des céréales.
Le reste de la paille est soit utilisé pour l’élevage, soit exporté chez des agriculteurs qui fournissent en échange du fumier. Du digestat est alors aussi épandu chez eux, ce qui crée une complémentarité intéressante.
Les sols de l’exploitation
Les parcelles se situent à environ 400 mètres d’altitude.
Les sols contiennent en général entre 20 et 35 % d’argile. Les taux de matière organique sont relativement élevés, plutôt entre 2,5 % et 4 %.
Une contrainte particulière est mentionnée : un peu d’hydromorphie. En revanche, toutes les terres sont drainées.
Le digestat et ses caractéristiques
Le digestat est présenté comme un produit très actif, parfois décrit comme encore plus réactif qu’un engrais minéral en termes d’effet fertilisant.
Il est également dit qu’à proximité des cours d’eau, le digestat ne pose pas les mêmes problèmes de pertes qu’un effluent d’élevage classique. Il est considéré comme un fertilisant organique à part entière.
Le digestat de l’exploitation contient environ 8 unités d’azote. Il est composé approximativement de :
- deux tiers d’azote organique ;
- un tiers d’azote ammoniacal.
Cette composition convient bien au système de culture de la ferme.
Une autre particularité tient à la composition minérale de la matière sèche : environ la moitié de cette matière sèche est constituée de matière minérale. Cela s’explique par l’usage de terre de diatomée dans le digesteur. La terre de diatomée améliore la digestion de la matière organique en augmentant la surface de contact, un peu comme de l’argile dans le digesteur.
L’objectif du digesteur est de produire le plus d’énergie possible, et non spécialement de conserver le plus de carbone possible pour le sol. C’est pourquoi l’exploitation compense en maintenant :
- des sols toujours couverts ;
- du travail avec BRF ;
- du fumier non dégradé ni composté ;
- des apports réguliers de digestat.
Par ailleurs, comme le digestat est issu de déchets agroalimentaires, il contient aussi beaucoup :
- d’oligo-éléments ;
- de soufre ;
- de phosphore ;
- de potasse.
Aujourd’hui, tous les éléments de fertilisation sont apportés par ces voies, au point que l’arrêt du chaulage a plutôt amélioré certains équilibres, avec une orientation vers une flore indicatrice différente qu’auparavant.
Conduite des cultures en bio
Blé tendre
Le blé tendre est la culture principale, avec environ 50 hectares.
Les rendements mentionnés vont de 30 à 70 quintaux par hectare, avec une moyenne située entre 45 et 50 quintaux.
Les prix évoqués correspondent à des prix déjà anciens, d’au moins trois ans, mais encore valables cette année-là.
Le désherbage repose sur des outils mécaniques, notamment la herse étrille. Le passage le plus important est un passage « à l’aveugle », environ trois jours après le semis, avant que le blé ne soit levé, mais au moment où les adventices commencent à germer. L’objectif est de faire avorter les jeunes mauvaises herbes.
Ensuite, le digestat est souvent épandu en février-mars, avec un passage de HERSE étrille derrière.
Blé de printemps
Un peu de blé de printemps est également cultivé. Il sert surtout à apporter de la protéine, afin de le mélanger à d’autres blés.
Blé dur
Le blé dur est aussi présent sur l’exploitation, en petite surface.
Petit épeautre
Le petit épeautre est une culture jugée intéressante car elle est allélopathique, un peu comme le seigle. Elle permet de casser les rotations et de nettoyer les parcelles quand certaines adventices deviennent plus problématiques.
Les rendements sont plus faibles, mais les prix de valorisation sont très bons.
Tournesol
Le tournesol fait partie des cultures de printemps. Des adventices comme les chénopodes peuvent parfois passer à travers, mais cela n’est pas considéré comme dramatique. L’exploitation s’habitue à ne pas rechercher une parcelle parfaitement propre, tout en cherchant à limiter le nombre de passages.
Le tournesol reçoit souvent des apports de digestat plutôt en fin d’été, avant les couverts. Les couverts sont roulés. On essaie de labourer le moins possible, même si cela peut encore arriver.
Le semis se fait au monograine, avec ensuite du binage. Sur l’exemple présenté, un seul binage a été réalisé.
Maïs
Le maïs suit une logique comparable. Là aussi, il peut rester des adventices entre les rangs, notamment quand il n’a pas été possible de faire un deuxième binage. Une fois que le maïs prend le dessus, ces adventices ne sont plus jugées problématiques.
Le maïs est fertilisé via le couvert, avec un passage de dents au printemps, puis semé au monograine. Un ou deux binages sont prévus selon les années.
Colza
Le colza est une culture particulière sur l’exploitation. Il est biné et fertilisé à l’automne, ce qui en fait la seule culture fertilisée à cette période.
L’objectif est d’obtenir un colza très fort, moins sensible aux insectes. Dans ce système, les insectes ne sont plus vraiment un problème.
Le colza est conduit avec des adventices tolérées. Sur l’exploitation, on trouve notamment :
- véronique ;
- mouron.
Ces adventices peuvent accompagner le colza jusqu’au bout sans poser de problème majeur. Elles fleurissent en janvier-février et arrivent en fin de cycle avant de devenir réellement gênantes. Même si elles consomment un peu d’azote, elles le restituent ensuite.
Une biomasse d’adventices a été pesée au mois de juin : elle représentait environ 4 tonnes de matière sèche par hectare. Cette végétation joue en quelque sorte un rôle de plante compagne ou de couvert au sein même de la culture.
La question des légumineuses
L’exploitation n’a pas encore développé les légumineuses en culture associée de la manière décrite par d’autres agriculteurs ou conseillers. Cela devrait venir progressivement, mais le matériel manquait encore.
À ce jour, les seules légumineuses présentes dans l’assolement sont celles des couverts. Il n’y a pas de légumineuses de vente en bio sur la ferme.
La raison avancée est simple : avec le digestat, le système dispose déjà de beaucoup d’azote. Dans ces conditions, des cultures comme :
- le soja ;
- les clés, probablement pour des protéagineux ou légumineuses similaires,
fonctionnent mal sur cette exploitation.
Logique agronomique générale
L’ensemble du système repose sur un équilibre recherché entre énergie, autonomie et vie du sol.
Le méthaniseur est utilisé pour produire de l’énergie et transformer la matière organique, mais cela s’accompagne d’une attention forte à la compensation agronomique par :
- la couverture permanente des sols ;
- la restitution des pailles ;
- le maintien de fumier brut ;
- l’apport de BRF ;
- l’usage raisonné du digestat ;
- des rotations diversifiées ;
- un désherbage mécanique maîtrisé ;
- une tolérance à une certaine présence d’adventices.
L’objectif n’est donc pas seulement de produire de l’énergie, mais de faire en sorte que la méthanisation reste intégrée dans un système agricole vivant, autonome et cohérent avec les sols.
