Compost

Suivi de l’évolution d’un compost et détermination de sa maturité

Compost et compostage

Le compostage est un procédé de dégradation biologique de déchets organiques par des microorganismes en présence d’oxygène. Cette transformation des déchets (boues de STEP, déchets verts de forêts et jardins, ordures ménagères) conduit à la production d’un amendement organique pour les terres agricoles, riche en substances humiques : le compost.
Si le compostage est un phénomène naturel qui peut prendre place dans la nature de manière spontanée, son procédé doit être amélioré pour une production industrielle du compost.

Le compostage : un procédé naturel complexe

Pour produire du compost à partir de déchets organiques, il faut : de l’oxygène, de l’humidité et une teneur en azote et carbone propice au développement des microorganismes. Lorsque ces conditions sont réunies, la matière organique humide et aérée (porosité adaptée, retournement des déchets, dispositifs d’aération) est décomposée par des microorganismes aérobies jusqu’à la production de compost. Cette transformation s’effectue en deux phases principales successives:

1. Une phase de fermentation qui correspond à la dégradation rapide des matières organiques facilement biodégradables par les microorganismes. Au cours de cette étape, les microorganismes, d’abord essentiellement mésophiles, augmentent la température à l’intérieur des déchets, par leur respiration, jusqu’à dépasser les 40 – 45°C. Les microorganismes mésophiles sont alors progressivement remplacés par des microorganismes thermophiles plus adaptés à ces hautes températures. Leur respiration accroît encore la température jusqu’à atteindre les 60 – 70°C et plus. Cette élévation de la température permet l’hygiénisation du compost en éliminant les microorganismes pathogènes.
2. A l’issu de cette phase de fermentation, la quantité de matière organique facilement consommable par les microorganismes ayant fortement diminuée, la phase de maturation commence. Au cours de celle-ci, les molécules organiques sont humifiées conduisant à la production de substances humiques. Durant cette étape plus longue, la température dans les déchets décroit progressivement jusqu’à atteindre la température ambiante. A la fin de cette maturation, on obtient donc un compost stable, prêt à être épandu.

Tant que le compost n’est pas mûr, il représente un danger pour les végétaux (phyto-toxicité) et ne peut donc pas être utilisé en tant qu’amendement organique pour les sols. Il est donc nécessaire, aussi bien pour les producteurs, que pour les utilisateurs, de s’assurer de la maturité d’un compost avant sa commercialisation. Pour ce faire, différentes méthodes plus ou moins longues ou complexes peuvent être utilisées :

1. Des méthodes empiriques qui consistent en l’observation sensorielle des caractéristiques du compost (odeur, couleur, consistance, faune). Si cette méthode semble simple, elle nécessite néanmoins de l’expérience.
2. Le contrôle de paramètres physiques comme la température, les caractéristiques spectrométriques ou la consommation d’oxygène. Ces méthodes, pas toujours fiables, peuvent être complexes et coûteuses.
3. Des méthodes chimiques telles que la mesure du pH, des sulfures, du chrome, du rapport carbone/azote, de la DCO, etc. Encore une fois ces méthodes sont imparfaites et peuvent être délicates à mettre en place.
4. Des tests sur les plantes pour s’assurer de la compatibilité du compost avec les végétaux comme le test de germination. Ces derniers tests, bien que représentatifs de la phyto-toxicité du compost, restent approximatifs et longs à réaliser.

 

Surtout, aucun des tests précédents ne s’intéresse véritablement à la biologie du compost lui-même alors que le compostage est un procédé biologique possible grâce aux microorganismes. Des méthodes de culture et de comptage longues et complexes peuvent être utilisées mais seule l’ATP-métrie quantitative du kit QG21W permet la mesure simple et rapide (5 minutes) de l’ensemble des microorganismes vivants dans le compost et de leur état de stress (mortalité) au cours du procédé.

Le kit QG21W

L’Adénosine Triphosphate (ATP) est la molécule de transfert énergétique de toute cellule vivante. En particulier, l’ATP est présente dans tous les microorganismes. Le kit QG21W, d’ATP-métrie quantitative, s’appuie sur la réaction de bioluminescence pour quantifier l’ATP.

Ce kit permet de mesurer l’ATP intracellulaire – cATP – qui correspond à l’ATP contenue dans les microorganismes vivants et qui fournit donc une indication directe de la concentration en biomasse active dans le compost. L’ATP intracellulaire, le cATP, est calculé par différence entre le tATP (ATP totale) et le dATP (ATP extracellulaire): cATP = tATP – dATP.

Par ailleurs le kit QG21W permet aussi de déterminer l’Indice de Stress de la Biomasse – BSI – qui mesure l’état de santé et la mortalité de la biomasse. Le BSI est le rapport entre le dATP et le tATP : BSI (%) = dATP/tATP.

Utilisation du kit QG21W pour le suivi du compost

A l’aide du kit QG21W il est possible de suivre et de contrôler directement l’activité biologique des microorganismes responsables de la production du compost. Différentes études montrent que le suivi de la biomasse active via l’ATP-métrie permet de mesurer les évolutions de la concentration en microorganismes dans le compost afin d’optimiser le processus de compostage. La mesure quantitative de l’ATP grâce au kit QG21W fournit une indication directe de l’état des microorganismes et de leur activité dans le compost. Cette données est révélatrice de l’avancement du processus de compostage et peut être utilisée pour son suivi.
Des mesures réalisées par Aqua-tools indiquent clairement une diminution du cATP au fur et à mesure que le compost mûrit de même qu’un compost mûr est caractérisé par un BSI plus élevé. Ces résultats sont tout à fait similaires à ceux obtenus par d’autres chercheurs ayant travaillé sur ce sujet.
Le suivi de l’ATP intracellulaire et du BSI à l’aide du kit QG21W apparaît donc comme un moyen simple, rapide et direct de contrôle du processus de compostage et d’évaluation de la maturité d’un compost.

1. Les mesures effectuées à l’aide du kit QG21W permettent donc de suivre l’activité de la biomasse active à l’intérieur du compost afin de s’assurer :
   • Du bon déroulement du processus de dégradation via le paramètre cATP,
   • De l’homogénéité de l’aération en observant si les microorganismes, et donc le cATP, sont uniformément répartis dans la masse du compost,
   • De l’absence de toxique diminuant l’activité des microorganismes via le paramètre BSI,
   • De l’optimisation du processus de compostage.
2. L’utilisation du kit QG21W permet aussi de contrôler la maturité du compost :
   • En observant une diminution de la concentration en biomasse active au cours de la phase de maturation,
   • En observant en parallèle une augmentation de la mort cellulaire.