Une analyse mondiale révèle que l'ajout de biochar au compostage réduit les émissions de méthane et d'oxyde nitreux, tout en laissant le dioxyde de carbone pratiquement inchangé. Cette étude, qui a regroupé les résultats de 123 publications et de plus de 1 000 essais de compostage menés dans diverses conditions, offre une perspective claire sur un domaine complexe. Le biochar, un solide riche en carbone produit par chauffage de la biomasse, agit comme une éponge hautement poreuse dans un tas chaud et humide, influençant ainsi la vie microbienne et la formation des gaz.
Points Clés
- Le biochar réduit significativement le méthane et l'oxyde nitreux lors du compostage.
- Ces réductions ont un impact climatique majeur, même si le CO2 reste stable.
- Le biochar améliore l'aération et stabilise les nutriments dans le compost.
- Les conditions de compostage optimales (pH, humidité, salinité) sont cruciales pour l'efficacité du biochar.
- Une dose modérée de biochar est plus efficace que des quantités extrêmes.
Impact Climatique des Gaz de Compostage
Le méthane (CH₄) et l'oxyde nitreux (N₂O) sont des gaz à effet de serre bien plus puissants que le dioxyde de carbone (CO₂). Selon une évaluation récente, l'oxyde nitreux réchauffe l'atmosphère des centaines de fois plus sur un siècle. Réduire ces deux gaz pendant le compostage apporte des bénéfices climatiques disproportionnés, même si le dioxyde de carbone n'est que peu affecté.
Jingfan Xu, de l'Université agricole de Nanjing (NAU), a dirigé cette analyse. Ses recherches se sont concentrées sur la manière dont les ajustements des conditions de compostage modifient la composition des gaz et les pertes de nutriments. Le biochar joue un rôle essentiel dans ce processus.
« Le biochar agit comme une éponge qui améliore l'aération, absorbe les gaz nocifs et stabilise les nutriments, » a déclaré Xu.
Cet équilibre aide le compost final à retenir plus d'azote, un élément vital pour les plantes. L'étude est une méta-analyse, une approche statistique qui combine de nombreuses études. Cela permet de détecter des tendances qu'une seule expérience pourrait manquer.
Le Saviez-vous ?
L'oxyde nitreux est un gaz à effet de serre environ 265 fois plus puissant que le CO₂ sur une période de 100 ans.
Fonctionnement du Biochar dans le Compostage
Le biochar est un matériau solide, riche en carbone, obtenu par pyrolyse (chauffage en l'absence d'oxygène) de la biomasse. Il se comporte comme une éponge très poreuse. Ces pores retiennent l'air et l'eau, influençant directement l'activité microbienne et la formation des gaz dans le tas de compost. Une bonne aération est essentielle pour un compostage efficace et pour minimiser la production de gaz indésirables.
La recherche a mis en évidence une atténuation importante des émissions dans divers matériaux et climats. Cela démontre une efficacité au-delà des systèmes de laboratoire. Les détails de l'étude indiquent comment le biochar fonctionne le mieux en pratique.
Conditions Optimales pour le Biochar
Les auteurs soulignent que la conductivité électrique, qui mesure la concentration en sels, peut limiter les avantages du biochar. Une salinité élevée réduit ses bénéfices. L'acidité est également un problème, car un mélange acide affaiblit la capacité tampon du biochar, ce qui aide à retenir l'azote dans le tas. L'humidité et le pH influencent l'équilibre en oxygène et la chimie microbienne.
Contexte du Compostage
Le compostage est un processus biologique où des matières organiques sont décomposées par des micro-organismes en présence d'oxygène. Il produit un amendement riche en nutriments pour le sol, réduisant ainsi les déchets et améliorant la fertilité des sols.
Lorsque le pH est neutre à légèrement alcalin et que l'humidité se situe dans une plage modérée, la structure poreuse du biochar favorise une activité aérobie stable. Dans ces conditions, les zones de formation de méthane diminuent. Les voies de l'azote se déplacent alors, réduisant les pertes gazeuses. Cela garantit que davantage d'azote reste disponible pour les plantes.
« En ajustant précisément les conditions de compostage, nous pouvons rendre le recyclage des déchets organiques beaucoup plus respectueux du climat, » a affirmé le professeur Zhengqin Xiong, auteur principal à l'Université des arts et sciences du Sichuan (SU).
Cette approche transforme un ensemble d'essais en une fenêtre d'opération simple. Des travaux en laboratoire confirment l'importance du biochar pour la rétention d'azote. Le biochar oxydé a capturé plus d'azote et réduit la volatilisation de l'ammoniac, c'est-à-dire la perte d'ammoniac gazeux des matériaux en décomposition, par rapport au matériau non oxydé dans une étude contrôlée. Ce mécanisme correspond aux réductions d'émissions observées dans l'ensemble des données mondiales.
Dosage et Facteurs Limiteurs
La quantité de biochar ajoutée est importante. Les extrêmes donnent de moins bons résultats. Une quantité trop faible de biochar ne change guère le flux d'air ou la chimie. Le méthane et l'oxyde nitreux s'échappent alors. Une quantité excessive de biochar peut agglomérer les particules et créer des poches humides où les microbes producteurs de méthane prospèrent. Les auteurs mettent également en garde contre les sels présents dans le mélange de départ, qui peuvent annuler les résultats.
- Salinité Élevée: Réduit les sites d'adsorption et modifie l'activité microbienne.
- Mélanges Acides: Affaiblissent l'adsorption de l'azote réactif et favorisent sa perte.
- Dose Inappropriée: Trop peu de biochar est inefficace, trop en perturbe la structure.
Une conductivité élevée diminue les sites d'adsorption et altère l'activité microbienne, réduisant ainsi les avantages du biochar. Les recettes acides agissent de la même manière en affaiblissant la sorption de l'azote réactif et en orientant le processus vers une perte d'azote. Un autre élément est la voie de l'azote appelée nitrification, un processus où les microbes transforment l'ammonium en nitrate. Les surfaces du biochar peuvent orienter cette voie. Ainsi, plus d'azote reste sous forme de nitrate plutôt que de s'échapper sous forme de gaz. Ce changement explique la baisse constante de l'ammoniac et de l'oxyde nitreux observée dans de nombreux matériaux.
Recommandations Pratiques pour le Compostage
Pour les composts à grande échelle, les meilleurs résultats proviennent d'une recette de base bien établie avant l'ajout de biochar. Les essais combinant un flux d'air contrôlé et du biochar ont montré des réductions de gaz à effet de serre et d'ammoniac pour les fumiers et les déchets mélangés. Cette nouvelle analyse se traduit par une ligne directrice pratique pour la gestion quotidienne.
Gardez la recette dans une plage moyenne, pas extrême. Visez un rapport carbone/azote dans la plage basse à moyenne, une humidité stable et un pH neutre à légèrement alcalin. Évitez les matières premières salées ou les mélanges qui augmentent la conductivité électrique dès le début. Lorsque vous dosez le biochar, restez au milieu plutôt qu'aux extrêmes. Une dose moyenne a amélioré l'atténuation du méthane et de l'oxyde nitreux. Elle a également aidé le tas à retenir plus d'azote prêt à être utilisé par les plantes. Si la dose est trop faible, l'effet s'estompe. Si elle est trop élevée, la structure peut devenir inégale.
Enfin, surveillez les changements à mesure que le tas mûrit. Les sels peuvent s'accumuler, l'humidité peut varier et le pH peut changer à mesure que les protéines se décomposent. De petits ajustements maintiennent le mélange dans la plage où le biochar peut réellement aider.
L'étude a été publiée dans la revue Nitrogen Cycling. Ces découvertes offrent des pistes concrètes pour optimiser les pratiques de compostage et réduire leur impact environnemental à l'échelle mondiale.
