Brevet FR2587993A1 — publié le 19870403

Procédé de transformation de déchets organiques en engrais et en protéines La présente invention est relative aux procédés de transformation de déchets organiques liquides ou en suspension, d'origine animale ou végétale, en engrais et en protéines. On connait de nornbreux déchets organiques liquides ou en suspension d'origine animale ou végétale, tels notamment que les lisiers d'animaux, comme les lisiers de porcs, les lisiers de volailles, ainsi que les boues résiduaires urbaines ou industrielles, notamment celles des industries alimentaires, conserveries, brasseries, etc. Ces déchets organiques sont mis à la décharge ou épandus sur les sols. Mais ils créent des problèmes de pollution, en particulier des nappes phréatiques. La présente invention vise un procédé de transformation de ces déchets organiques en produits de valeur que sont des engrais et des protéines, susceptibles d'etre utilisés dans l'agriculture et pour l'élevage des animaux. Le procédé suivant l'invention consiste à constituer, à l'aide de déchets organiques solides, fermentés, d'origine animale ou végétale, un andain d'une hauteur inférieure à 50 cm, ayant un pH compris entre 6 et 9 et un taux d'humidité compris entre 60 et 80 % en poids. Suivant l'invention, le procédé consiste à ensemencer l'andain d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fetida Andrei ou Fetida Fetida, rendue résistante à des déchets organiques liquides d'origine animale ou végétale par accoutumance préalable, à verser sur l'andain,au plus chaque jour et au moins tous les mois pendant au moins 6 mois, desdits déchets organiques liquides fermentés ayant une demande biologique en oxygène au bout de cinq jours (DBOS) inférieure à 10COO mg par litre a raison de 25 litres au plus par m3 de surface au sol de l'andain, à ajouter, au plus tous les 15 jours et au moins tous les mois, de 30 à 50 kg de déchets organiques solides fer mentés à l'andain, puis à séparer dans l'andain une couche inférieure contenant peu de vers et servant d'engrais d'une couche supérieure contenant davantage de vers, et à utiliser la couche supérieure pour ensemencer un nouvel andain ou extraire les vers de l'andain pour constituer une source de protéines. On transforme ainsi des produits donnant une pollution en des produits de valeur. Le premier stade du procédé suivant l'invention consiste à constituer, à l'aide de déchets organiques solides fermentés, d'origine animale ou végétale, un andain d'une hauteur inférieure à 50 cm, ayant un pH compris entre 6 et 9 et un taux d'humidité compris entre 60 et 80 % en poids. Les andains sont constitués, notamment, de fumier fermenté, tels que de fumier de cheval qui est excellent en raison de l'importante quantité de paille qu'il contient, de fumier de mouton, de fumier de porc, de fumier de lapin, de fumier de vache ou de fumier de veau, ou de fumier artificiel. On peut également constituer ces andains à l'aide de déchets urbains d'origine biologique déjà fermentés. On peut également utiliser un mélange de substrats secs tels que de la paille, des fanes de malus, des écorces broyées, de la sciure, etc. qui, après broyage, reçoivent des déchets liquides d'origine animale ou végétale, afin qu'il se forme, en quelques mois, un andain utilisable suivant l'invention. On peut utiliser dans cet andain également des boues de papeterie, et des lisiers eux-mêmes, de préférence en créant une succession de strates. Il est important que la hauteur de l'andain ne dépasse pas 50 cm, afin que l'intérieur de celui- ci soit suffisamment oxygéné et que les vers puissent respirer. Il vaut mieux que le pH soit compris entre 6 et 9 et, mieux encore, qu'il soit voisin de 7 qui correspond au pH idéal auquel vivent les vers Par pH de l'andain, on entend la valeur gui est obtenue lorsque l'on enfonce l'électrode de mesure d'un pB- mètre dans l'andain suffisamment humide. Pour les mêmes raisons de bonnes conditions de vie des vers, il est important que le taux i'hu dité soit compris entre 60 et 80 % en poids. Le deuxième stade du procédé suivant l'invention consiste à ensemencer l'andain d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fetida Andrei ou Fetida Fetida rendue résistante à des déchets organiques li quides d'origine animale ou végétale par accoutumance préalable. Ces déchets organiques liquides d'origine animale ou végétale sont notamment des lisiers. On a en effet constaté, d'une manière surprenante, que les vers épigés des types mentionnés cidessus peuvent être rendus résistants à des déchets organiques liquides d'origine animale ou végétale et notamment au lisier de porc le plus toxique par un procédé d'accoutumance particulier, alors que si l'on alimente ces espèces en lisier sans précautions elles meurent.L'accoutumance de la souche aux aliments à base de lisier est obtenue en ensemençant au printemps de déchets organiques solides fermentés un andain d'une hauteur inférieure à 50 cm, ayant un pH compris entre 6 et 9 et un taux d'humidité compris entre 60 et 80 %, d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fetida Andrei ou Fetida Fetida, en versant sur cet andain, au plus tous les 5 jours, et au moins tous les 20 jours, des déchets organiques liquides fermentés d'origine animale ou végétales, pendant au moins 45 jours, ayant une DBO5 inférieure à 10000 mg par 2 litre, à raison de 5 à 10 litres par m de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentés ayant une DEOS inférieure à 10000 mg par 2 litre, à raison de 5 à 10 litres par m de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentés ayant une DBOS inférieure à 10000 mg par litre à raison de 15 à 20 litres par m2 de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentés ayant une DB05 inférieure à 10000 mg par li 2 tre à raison de 20 à 25 litres par m de surface au sol de l'andain. Grâce à cette accoutumance progressive, on obtient une souche de vers résistante. Les conditions de pH et d'humidité dans le processus d'accoutumance sont les mêmes que dans le procédé suivant l'invention. La demande biologique en oxygène, au bout de 5 jours (DB05), doit être inférieu re à 8000 mg par litre et, de préférence, à 7000 mg par litre. Si l'on utilise des matières organiques liquides ou en suspension ayant une DBO5 supérieure à cette valeur, la souche meurt. De même, si l'on ne respecte pas les doses de lisier indiquées, la souche meurt. I1 en va de même pour les cadences de versement des liquides d'origine animale ou végétale sur l'andain. En revanche, en procédant progressivement, comme indiqué ci-dessus, on obtient peu à peu une souche de vers résistante au lisier et susceptible ainsi de s'en nourrir et de le transformer en des matières de valeur. Pour constituer l'andain destiné à créer une souche résistante par accoutumance, il importe d'utiliser des déchets organiques solides fermentés vieux d'au moins 4 mois, de manière à éviter toute élévation de la temperature qui serait mortelle pour les vers. Le stade suivant du procédé consiste à verser sur l'andain, au plus chaque jour et au moins tous les mois, pendant au moins 6 mois, lesdits déchets organiques liquides fermentés, que l'on dénommera ciaprès, des lisiers, à raison de 15 à 25 litre par m2 de surface au sol de l'andain. I1 importe que ces lisiers aient une demande biologique en oxygène au bout de 5 jours inférieure à 8000 mg par litre et, mieux, inférieure à 7000 mg par litre. Comme la plupart des lisiers ne sont pas dans ce cas, on leur fait subir un traitement préalable par l'oxygène afin de ramener la DBO5 à la valeur requise. I1 importe également que ces déchets organiques liquides soient déjà fermentés. On y parvient en leur ajoutant des mélssn- ges bactériens ou de la levure de bière.On ajoute en: général à cet effet aux lisiers de 0,5 à 2 g de mélange bactérien ou de levure de bière liquide par 10 kg de lisier. Si la cadence de versement du lisier sur l'andain est supérieure à 1 fois par jour, les vers meurent. Si la cadence est inférieure à au moins tous les mois, la souche de vers se désaccoutume du lisier et perd sa résistance. Les mêmes raisons s'appliquent au respect des délais indiqués pour rendre la souche résistante pour la première fois. On a constaté qu'en mettant plus de 25 litres 2 de lisier par m de surface au sol de l'andain, une partie du lisier se répand en-dehors de l'andain. Dans le même temps que l'on verse des lisiers sur l'andain, on y ajoute des déchets organiques solides fermentés afin de conserver une certaine structure solide à l'andain, apte à retenir le lisier liquide qu'on y versera. Cette addition de matières solides est également destinée à assurer un habitat aux vers. I1 convient de ne pas dépasser une valeur de 50 kg environ de manière à ce que le travail des vers soit suffisant pour transformer complètement les produits solides ajoutés. Suivant une variante, on ajoute au lisier de 0,5 à 2 g de superphosphate par 10 kg de lisier, ce qui a pour intéret de rendre le pH plus acide, proche de la neutralité. Le stade suivant du procédé suivant l'invention consiste à séparer une couche supérieure, en général d'au moins 10 cm d'épaisseur. Cette couche supérieure contient davantage de vers que la couche inférieure qui contient peu de vers et qui peut servir telle quelle d'engrais. On utilise, en général, la couche supérieure pour ensemencer un nouvel andain. Mais on peut également en extraire les vers pour constituer une source de protéines. En variante, on peut extraire les vers de l'andain pour constituer une source de protéines. Le procédé d'extraction des vers de l'andain consiste à les attirer à côté de l'andain en y plaçant un milieu pulvérulent qu'ils préfèrent et en arrosant d'eau ce milieu, tout en cessant d'arroser l'andain, puis à soumettre le milieu mis sous forme d'un tas et chargé de vers à une source lumineuse. Les vers photophobes se rassemblent au centre du tas. On enlève les parties marginales du tas que les vers ont fui pour recueillir une boule centrale composée presque exclusivement de vers qui constitue une matière de choix pour l'alimen- tation animale, cette matière pouvant d'ailleurs être utilisée telle quelle ou sous forme de farine. Les exemples suivants illustrent l'invention. EXEMPLE 1 On alimente 240 porcs en un mélange de farine de blé et de complément (30 %) fourni par l'U.F..C. On récupère OO m3 par an de lisier que l'on place dans une tonne à lisier. On forme un andain d'une longueur de 80 m, d'une largeur de 1,5 m et d'une hauteur de 0,4 m au moyen de fumier de cheval stocké depuis plus de 4 mois. Son pH est de 7. il a déjà subi une chauffe de fermentation. On arrose cet andain de 50 litres d'eau tous les 3 jours pendant 9 jours. L'hygrométrie est de 70 %. 9 jours après le début de la formation de l'andain, on l'insémine de vers Eisenia Fetida Fetida et Eisinia Fetida Andrei, à raison de 60 080 par 2 m de l'andain. Ces 60 000 vers comprennent des adultes, des immatures et des oeufs. Ces vers proviennent de la souche rendue résistante comme il sera indiqué à l'exemple 4 ci-après. Pendant 3 semaines, on arrose l'andain tous les 3 jours pour lui conserver un taux d'humidité de 60 à 80 %. On constate que les vers se multiplient activement, comme le montre la présence de nombreux immatures. On a ensemencé le lisier de porc par une préparation du commerce contenant des bactéries iPseudomonas bacillus seres 7 à 6.106 (GR+), antérobactêries à 10.107 et lactobacilles lactiques et streptococcus à 400 millions de germes revivifiables/g), à raison de 100 g de poudre diluée dans 10 ml d'eau à 35oC pour la première dose, puis à raison de 2 g dilués dans de l'eau à 350C chaque semaine comme dose d'entretien (produit par la société Realco sous le nom d'agrozyme). On donne ci-dessous l'analyse du lisier avant traitement (colonne 1), après traitement par les bactéries (colonne 2) et après oxygénation pendant 30 minutes et épaississement (colonne 3) 1 2 3 DB05 mg O2/l 26 950 10 125 2 460 DCO mg 02/1 94 420 48 200 39 020 Azote K,eldhal mg N/l 4 200 3 360 2 580 Phosphore total mg P/l 1 107 1 341 935 Potassium mg K/l 8 750 10 200 11 980 Nitrates mg N/l Nitrites mg N/l Ammonium mg N/l 2 900 2 280 2 160 Pour chaque 6 m3 de lisier on ajoute 150 kg de sciure qui épaissit le lisier et donne de la matière carbonacée. La DB05 du lisier est de 10125 mg/litre. On l'a soumis à une oxygénation pendant 1 heure pour ramener la DB05 à 9460 mg/litre. Le lisier liquide a ainsi une consistance épaissie. On verse ensuite 50 litres de lisier sur l'andain. On répète cette opération chaque semaine. Dans le même temps, on répand 80 kg de fumier de cheval vieux de 5 mois sur l'andain. Après avoir fait précéder cette opération d'une adoration manuelle d la fourche,consistant à soulever et à déstructurer les 10 cm superficiels de l'andain. Cette opération d'aération à la fourche est effectuée chaque mois. 3 mois plus tard, on forme un nouvel andain de 80 m de long, de 1,50 m de large et de 0,4 m de hauteur, à l'aide de fumier de cheval vieux de 4 mois. On l'arrose tous les 3 jours pendant 9 jours, de 25 litres d'eau par mètre linéaire d'andain. Le degré d'humidité est de 79 t. Le pH est de 7,1. On enlève la couche supérieure de 10 cm d'épaisseur du premier andain, qui est très riche en vers (environ 60 000 adultes immatures et oeufs dans 2 m2). On les dispose sur l'andain nouvellement formé de manière uniforme. On continue à arroser tous les 3 jours pour maintenir l'humidité et, 3 semaines après, on peut commencer de verser du lisier de porc sur le nouvel andain. La couche inférieure du premier andain peut servir d'engrais. On effectue sur le second andain les mêmes opérations que sur le premier. 3 mois plus tard, on place tout contre le flanc du second andain, 5 kg par mètre linéaire de l'andain d'un milieu composé de 70 % en poids de tourbe, de 2 % en poids de son de blé, de 2 % en poids de marc de café, le solde étant constitué d'humus sec. Cette masse pulvérulente est séparée de l'andain par une feuille en matière plastique percée de perforations régulièrement réparties d'un diamètre de 2 à 5 mm. Une semaine après, on constate que la moitié des vers adultes ont migré dans le milieu. D'autant mieux, d'ailleurs, que l'on a arrosé ce milieu d'eau à saturation, tout en cessant d'arroser l'andain.On enlève alors le milieu et on le dispose en forme de pyramide sur une table éclairée par une lampe de 100 watts. En une heure, tous les vers d'un tas de 50 kg se rassemblent en une boule centrale que l'on fait apparaître en éliminant peu à peu la matière pulvérulente désertée par les vers. La boule de vers de 8 kg peut être donnée telle quelle, comme alimentation à des volailles ou peut être mise sous forme de farine pour servir de protéines d'alimentation pour les porcs. EXEMPLE 2 On procède comme à l'exemple 1, si ce n'est qu'on utilise un lisier de poule auquel ona ajouté 1 g de levure de bière pour 10 kg de lisier, soit 300 g de levure de bière liquide pour 3 m3 de lisier de poule. On ajoute alors 0,75 m3 d'eau pure pour diminuer la viscosité, puis on brasse le tout pendant une demi-heure pour bien homogénéiser et créer une aération. On constate, le lendemain matin, la formation en surface d'une multitude de petites bulles qui montrent que l'ensemble a fermenté. On brasse à nouveau une demi-heure. On répète cette opération le surlendemain. 3 jours après, on répand le lisier de poule ainsi traité sur l'andain, comme à l'exemple 1. On a obtenu des résultats semblables. EXEMPLE 3 On utilise comme déchets organiques liquides des boues d'épuration d'une ville dont la DBO5 est de 3000 mg/litre. On dilue simplement les boues dans 50 % d'eau et l'on épand le tout sur les andains, comme aux exemples précédents. On constate également que les vers se multiplient bien et que notamment les adultes sont très gros, et que les immatures et les oeufs sont en très grand nombre. On obtient des résultats identiques à ceux des exemples précédents, sinon que les processus semblent s'effectuer plus rapidement. EXEMPLE 4 On ensemence au printemps un andain de fumier de mouton d'une hauteur de 40 cm, d'un pH de 7 ayant un taux d'humidité de 75 %, d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fetida Andrei et de type Fetida Fetida. On maintient les conditions correctes de pH et d'humidité pendant 3 semaines. Ensuite, on verse chaque semaine, pendant 2 mois, du lisier de porc ayant une DBO5 de 7000 mg/litre à raison de 7 2 litres par m de surface au sol de l'andain, ce li- sier de porc ayant été prétraité par des bactéries et épaissi à la sciure, comme à l'exemple 1. On ne constate pas de mortalité de vers. On verse ensuite sur l'andain, tous les 3 jours, pendant 2 mois, le même lisier de porc en la même quantité. On ne constate toujours pas de mortalité. On verse ensuite, tous les 3 jours, pendant 2 mois, le même lisier de porc à raison de 15 à 20 litres par m2 de surface au sol de l'andain. On ne constate toujours pas de mortalité des vers. Bien au contraire, on constate une augmentation du nombre des immatures. On verse ensuite sur l'andain tous les 3 jours, pendant 2 mois, le même lisier de porc à raison de 20 à 25 litres par m2 de surface au sol de l'andain. Pendant toute la durée de l'expérience, on a ajouté tous les mois à l'andain 40 kg de fumier de mouton par m2 de surface au sol de l'andain. On enlève la couche supérieure de 10 cm de l'andain très chargée en vers. C'est cette couche qui est utilisée à l'exemple 1. On constate que l'on a ainsi obtenu une souche de vers résistants, aptes sans périr, à s'alimenter en lisier de porc. REVENDICATIONS 1. Procédé de transformation de déchets organiques liquides ou en suspension d'origine animale ou végétale, en engrais et en protéines, qui consiste à constituer à l'aide de déchets organiques solides fermentes d'origine animale ou végétale un andain d'une hauteur inférieure à 50 cm, ayant un pH compris entre 6 et 9, et un taux d'humidité compris entre 60 et 80 % en poids, caractérisé en ce qu'il consiste à ensemencer l'andain d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fetida Andrei ou Fetida Fetida, rendue résistante à des déchets organiques liquides d'origine animale ou végétale par accoutumance préalable, à verser sur l'andain, au plus chaque jour et au moins tous les mois, pendant au moins 6 mois, desdits déchets organiques liquides fermentés ayant une demande biologique en oxygène au bout de cinq (DBO5) jours supérieure à 10000 mg par litre à raison de 25 litres au plus par m2 de surface au sol de l'andain, à ajouter, au plus tous les 15 jours et au moins tous les mois, de 30 à 50 kg de déchets organiques solides fermentés à l'an- dain, puis à séparer dans l'andain une couche inférieure contenant peu de vers et servant d'engrais d'une couche supérieure contenant davantage de vers, et à utiliser la couche supérieure pour ensemencer un nouvel andain ou extraire les vers de l'andain pour constituer une source de protéines. 2. Procédé suivant la revendication 1, carac terisé en ce qu'il consiste à rendre la souche résistante en ensemençant au printemps de déchets organiques solides fermentés un andain d'une hauteur inférieure à 50 cm, ayant un pH compris entre 6 et 9 et un taux d'humidité compris entre 60 et 80 %,d'une souche de vers épigés de type Eisenia Fedida Andrei ou Fetida Fetida, en versant sur cet andain,pendant au plus tous les 5 jours, et au moins tous les 20 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentées d'origine animale ou végétale, ayant une DBO5 inférieure à 10000 mg par litre, à 2 raison de 5 à 10 litres par m de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fer mentés ayant une DBO5 inférieure à 10000 mg par litre, à raison de 5 à 10 litres par m de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentés ayant une DBO5 inférieure à 10000 mg par litre à 2 raison de 15 à 20 litres par m2 de surface au sol de l'andain, puis en versant sur l'andain, au plus tous les 2 jours et au moins tous les 4 jours, pendant au moins 45 jours, des déchets organiques liquides fermentésayant une DBO5 inférieure à 10000 mg par litre à 2 raison de 20 à 25 litres par m de surface au sol de 1 'andain. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la DBO5 est inférieure à 8000 mg par litre. 4. Procédé suivant la revendication 1, carac térisé en ce qu'il consiste à utiliser comme déchets organiques solides, des fumiers fermentés vieux d'au moins 4 mois. 5. Procédé suivant la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser comme déchets organiques liquides, des lisiers de porc ou de volailles, ou des boues résiduaires urbaines ou industrielles. 6. Procédé suivant l'une des revendications l à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter aux lisiers de 0,5 à 2 g de mélange bactérien ou de levure de bière liquide par 10 kg de lisier. 7. Procédé suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter aux lisiers de 0,5 à 2 g de superphosphate par 10 kg de lisier. 8. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à séparer une couche supérieure de l'andain d'au moins 10 cm d'épaisseur. 9. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à extraire les vers de l'andain en les attirant à côté de l'andain, en y plaçant un milieu pulvérulent qu'ils pré fèrent et en arrosant d'eau ce milieu tout en cessant d'arroser l'andain, puis en soumettant le milieu mis sous forme d'un tas et chargé de vers à une source lumineuse pour rassembler les vers au centre du tas, puis à enlever les parties marginales du tas que les vers ont fui.