Brevet FR2876371A1 — publié le 20060414

COMPOSITION A BASE DE DECHETS ORGANIQUES VEGETAUX ISSUS DES FILIERES DE TRANSFORMATION DE L'INDUSTRIE AGRICOLE OU VINICOLE. DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte à des compositions comprenant des déchets organiques végétaux issus des filières de transformation de l'industrie agricole ou vinicole et du sulfate de calcium hydraté , leur procédé de préparation et leur utilisation en tant que matière fertilisante. ETAT DE LA TECHNIQUE. La filière végétale de l'industrie agricole produit énormément de déchets organiques végétaux solides et liquides dont le stockage et l'élimination sont de plus en plus problématiques pour l'environnement et génèrent de nombreuses pollutions. Ces déchets organiques végétaux sont produits au cours des filières de transformation de diverses cultures, notamment les cultures de plantes oléagineuses et protéagineuses ou bien encore la viniculture. Les plantes oléagineuses et protéagineuses représentent des dizaines d'espèces, de familles botaniques très diverses, dont les fruits ou les graines sont riches en lipides ou protides. Ces plantes, annuelles ou pérennes, sont cultivées aussi bien dans les zones tempérées que dans 22472.doc-06/10/04-1/14 2876371 2 la zone intertropicale, et sont exploitées pour leurs fruits ou leurs graines. La culture de plus en plus intensive des plantes oléagineuses ou protéagineuses en vue d'en extraire les constituants essentiels généralement sous forme d'huile, génère la production de déchets organiques solides et liquides dont le stockage et l'élimination sont de plus en plus problématiques pour l'environnement et génèrent de nombreuses pollutions. Dans ce contexte, l'industrie oléicole en particulier occupe une place importante depuis des millénaires. L'extraction des huiles, en particulier de l'huile d'olive, produit différents types de déchets suivant les méthodes utilisées: - Soit des déchets solides appelés grignons ("grounds") constitués des pulpes, noyaux d'olive et feuilles. - - Soit des déchets liquides aqueux chargés de résidus en suspension appelés margines ("black liquor"). Ces déchets liquides ont une consistance sirupeuse, une couleur noire et une odeur caractéristique tenant en grande partie à la présence de polyphénols et de nombreuses autres substances. Ces effluents ont une forte charge saline et sont très acides, riches en matières organiques et en polyphénols. - Soit des déchets pâteux de type boues humides. - Soit un mélange de 2 ou 3 de ces types de déchets. Ces déchets peuvent être utilisés sans traitement préalable comme matière fertilisante mais de façon limitée; en outre, il existe des problèmes de lixiviation du sol 20 25 30 22472.doc-06/10/04-2/14 2876371 3 avec ces types de déchets notamment quand ils sont épandus en quantités importantes et par temps de pluie. Par ailleurs, pour être éliminées, les margines sont décantées dans des bassins aménagés à même le sol puis les dépôts sont mis en tas et recouverts ultérieurement de terre. Une fraction non négligeable du produit (la partie la plus liquide) est aussi déversée (sauvagement) dans la nature. De ce fait les rejets de déchets liquides restent un problème écologique prépondérant pour le secteur des cultures oléagineuses ou protéagineuses et en particulier celui de l'oléiculture. Ainsi, il existe un besoin pour éliminer les déchets organiques végétaux issus des filières de transformation de l'industrie agricole ou vinicole et plus spécialement les déchets liquides et/ou solides produits lors de l'extraction des huiles végétales issues de l'exploitation des cultures de plantes oléagineuses et protéagineuses. RESUME DE L'INVENTION. L'invention fournit donc des compositions comprenant les déchets organiques végétaux issus des filières de transformation de l'industrie agricole ou vinicole, et du sulfate de calcium hydraté. Selon un mode de réalisation, les déchets organiques végétaux sont issus de l'extraction des plantes oléagineuses et/ou protéagineuses de préférence issus de la production de l'huile d'olive. Les compositions selon l'invention présentent des quantités de déchet exprimées en % en poids qui vont de 10% à 90%, de préférence 10% à 60% et les quantités de sulfate 22472.doc-06/10/04-3/14 2876371 4 de calcium hydraté exprimées en % en poids vont de 90% à 10%, de préférence de 90% à 40%. Selon un mode de réalisation les composition sont sous 5 la forme de granulés, de préférence de granulés de diamètre allant de 1 mm à 15 mm. Selon un autre mode de réalisation les composition sont sous la forme de joncs, de préférence de joncs de longueur allant de 3 mm à 20 mm et de diamètre allant de 3 10 mm à 10 mm. L'invention fournit aussi l'utilisation des compositions selon l'invention comme matières fertilisantes pour augmenter la productivité des cultures et/ou en remplacement des fertilisant chimiques synthétiques L'invention fournit aussi un procédé de préparation d'une composition selon l'invention comprenant les étapes d'introduction des déchets organiques, du sulfate de calcium hydratable, éventuellement d'un accélérateur de prise hydraulique et/ou de l'eau dans un malaxeur, puis malaxage et prise hydraulique du sulfate de calcium hydratable. Selon une variante le procédé comprend de plus une 25 étape d'extrusion. EXPOSE DETAILLEE DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION Les compositions selon l'invention permettent de transformer des déchets organiques végétaux sous une forme stockable, facile à manipuler, stable notamment durant plusieurs mois voire plusieurs années, qui n'émettent pas de gaz de macération pendant la période de décomposition. 22472.doc-06/10/04-4/14 2876371 5 La forme particulière de la composition offre aussi un effet de libération contrôlée et/ou progressive. Ces compositions ont l'avantage d'éviter que les margines ne soient déversées dans les égouts ou dans les eaux superficielles et donc de limiter voire empêcher la pollution environnementale. Par ailleurs, l'utilisation de ces compositions peut s'effectuer de manière contrôlée en quantité et dans le temps. En effet, on peut utiliser ces compositions en tant que matières fertilisantes sur les sols cultivés, par exemple pour la culture de l'olivier. Ainsi, les produits qui devaient jusque là être épandus au moment de la trituration des olives (novembre à janvier) peuvent l'être à tout moment de l'année et en particulier à la période optimale déterminée par les agronomes pour chaque espèce végétale. (février à mai et /ou septembre). Par ailleurs, ce type de matières fertilisantes comprenant en particulier les margines et les grignons gras (et éventuellement des boues pâteuses ou marginons) permet de réduire la consommation des fertilisants chimiques avec les avantages qui en découlent pour l'économie agricole, l'environnement et le développement durable. En outre, les compositions selon l'invention font usage de la caractéristique connue de l'utilisation de gypse comme engrais grâce à son apport de calcium et de soufre ou comme additif à d'autres composés ayant des propriétés fertilisantes. Les compositions selon l'invention offre en outre les avantages suivants: effets positifs sur la croissance végétative de la plante ou de la culture herbacée après épandage contrôlé de différentes quantités des compositions sur le terrain cultivé et sur la productivité des cultures concernées. 22472.doc-06/10/04-5/14 2876371 6 - réduction ou l'élimination des fertilisants chimiques synthétiques utilisés pour fertiliser le terrain cultivé, en les remplaçant de manière efficace par les matières organiques et minérales apportées par les compositions selon l'invention. amélioration de la structure et de la composition chimique du terrain grâce à l'apport de matière organique et à un meilleur équilibre entre C et N. - conservation ou augmentation des espèces et de la quantité de microflore et de microfaune du terrain. L'extraction des oléagineux et/ou protéagineux à partir des fruits ou des graines récoltés s'effectue généralement de manière continue ou en discontinue par des procédés connus basés sur le pressage et centrifugation, éventuellement avec injection d'eau durant ces phases. Dans tous les cas ces procédés génèrent des déchets organiques soit sous formes solides (grignons) soit sous formes liquides (margines), soit éventuellement sous forme pâteuse (marginons). Dans la filière vinicoles, les déchets de distilleries se composent généralement de matières solides ou semi 25 solides comme les marcs de raisin, pépins, pulpes et rafles. En général, les déchets liquides ou semi liquides sont composés de matière organique, de matière minérale, de matières azotées, de matières grasses, souvent de polyphénols et d'eau dont les proportions varient en fonction du mode d'extraction des variétés végétales et de la période de production. En général, les déchets solides ou semi solides sont essentiellement constitués d'éléments 10 22472.doc-06/10/04-6/14 2876371 7 fibreux (par exemple des pulpes et noyaux dans le cas de la production d'huile d'olive ou les marcs de raisin, pépins, pulpes et rafles dans le cas de la production de vin). Par " sulfate de calcium hydraté", il faut entendre, dans le présent exposé, le produit résultant de la prise hydraulique et du durcissement d'un sulfate de calcium hydratable, c'est-à-dire un sulfate de calcium anhydre (anhydrite II ou III) ou un sulfate de calcium semi-hydraté (CaSO4, H2O) sous sa forme cristalline a ou P. Ces composés sont bien connus de l'homme du métier et sont généralement obtenus par cuisson d'un gypse obtenu par broyage et calcination de gypse naturel extrait de carrières, ou de gypse chimique (désulfogypse). Dans les compositions selon l'invention, les quantités de déchet exprimées en % en poids de la composition, vont de 10% à 90%, de préférence 10% à 60% et les quantités de sulfate de calcium hydraté exprimées en % en poids vont de 90% à 10%, de préférence de 90% à 40%. Les compositions se présentent sous toutes formes compatibles avec les habitudes d'épandage des agriculteurs, des arboriculteurs ou des viticulteurs, et de préférence sous forme de granulés, ou de joncs. Les granulés peuvent présenter des diamètres allant de 1 à 20 mm, de préférence 3 à 10 mm. Les joncs peuvent présenter des diamètres allant de 3 à 10, de préférence 5 à 8mm et des longueurs allant de 3 à 20, de préférence 10 à 15 mm. Le procédé de préparation des compositions selon l'invention comprend une étape d'introduction dans un malaxeur des déchets organiques, du sulfate de calcium hydratable et des adjuvants connus dans le domaine comme accélérateurs de prise, éventuellement de l'eau, puis une étape de malaxage durant laquelle s'effectue la 22472.doc-06/10/04-7/14 2876371 8 granulation. La prise hydraulique du sulfate de calcium hydratable commence dès l'introduction de l'eau et se termine après l'étape de granulation. Les déchets sont en général introduits en premier. Le mélange de sulfate de calcium hydratable et d'adjuvants est introduit ensuite. La quantité d'eau ajoutée dépend de la nature des déchets. Pour les déchets liquides, aucun ajout d'eau n'est réalisé (l'eau qui sert à l'hydratation est celle apportée par les déchets liquides). Pour les déchets pâteux, en général, aucun ajout d'eau n'est réalisé (l'eau qui sert à l'hydratation est celle apportée par les déchets pâteux) . Dans ce cas, le rapport eau sur solide du mélange sulfate de calcium hydratable/déchets est compris entre 0,25 et 0,45. Pour les déchets solides et secs, l'eau est de préférence introduite après les déchets et le sulfate de calcium hydratable. Le rapport entre la masse d'eau apportée et la masse de solide (sulfate de calcium hydratable plus déchets) est par exemple compris entre 0,15 et 0,35. Les quantités respectives de déchet et de sulfate de calcium hydratable introduites pour obtenir les compositions de l'invention dépendent du type de déchets et sont en général (exprimées en % en poids): É pour les déchets liquides (margines, par exemple) on utilise une quantité de sulfate de calcium hydratable allant de 70% à 90% en poids et une quantité de déchets liquides allant de 30% à 10% en poids. É pour les déchets pâteux (marginons, par exemple) on utilise une quantité de sulfate de calcium hydratable 30 allant de 40% à 60% en poids et une quantité de déchets pâteux allant de 60% à 40% en poids. É pour les déchets solides et secs (grignons, par exemple) on utilise une quantité de sulfate de calcium hydratable 22472.doc-06/10/04-8/14 2876371 9 allant de 80% à 60% en poids et une quantité de déchets solides allant de 20% à 40% en poids et on ajoute la quantité d'eau suffisante pour la prise hydraulique. L'eau peut être de préférence ajoutée pendant, et/ou après l'étape de malaxage des déchets et du sulfate de calcium hydratable. Comme accélérateur, on peut utiliser tout type connu dans l'art, par exemple du gypse, BMA, sulfate d'aluminium ou de zinc, etc. La quantité est comprise entre 1 et 5% en poids, par exemple. Dans la mesure où les déchets sont en général acides, ils ont un effet retardateur marqué, ce qui conduit en général à une quantité d'accélérateur relativement importante. Les déchets pouvant nécessiter un accélérateur sont les déchets liquides et pâteux. Comme retardateur, on peut utiliser tout type connu dans l'art, par exemple l'acide citrique. La quantité utilisée est comprise entre 1 et 3 pour mille en poids, par exemple. Ce type de formulation est utilisé pour les déchets solides et secs. La granulation est en général concomitante de l'étape de malaxage. Les granulés humides sont en général séchés à l'ambiante. Le procédé de malaxage peut être suivi d'une étape d'extrusion lorsque le produit issu du malaxage est sous forme pâteuse. Sitôt obtenue, la pâte est extrudée en continue sous forme de joncs, ces joncs sont ensuite séchés et coupés. Ce procédé de préparation des compositions selon l'invention peut avantageusement être mis en uvre au fur et à mesure de la production des déchets organiques à l'issue du procédé d'extraction d'huile, ce qui permet d'éviter que les déchets ne soient stockés durablement provoquant des fermentations malodorantes et/ou rejetés 22472.doc-06/10/04-9/14 2876371 10 dans la nature. En outre il peut être mise en oeuvre dans un dispositif rudimentaire, par exemple simplement une bétonnière de chantier. EXEMPLES Les exemples suivants illustrent l'invention sans la limiter. Exemple 1. 51 kg de marginons, 66 kg de sulfate de calcium 10 hydratable et 1% de BMA (4) (mélange d'amidon et de gypse 50/50 en poids). Les marginons sont introduits en premier dans le mélangeur et sont malaxés pendant une minute. Le sulfate de calcium hydratable (contenant le BMA (4)) est introduit peu à peu sur une période de 4 min. Le mélangeur est arrêté et les granulés sont sortis du mélangeur. De manière générale, les diamètres des granulés obtenus sont sensiblement compris entre environ 3 et environ 25mm. Exemple 2. kg de marginons, 78 kg de sulfate de calcium hydratable et 1% de BMA (4) (mélange d'amidon et de gypse 50/50 en poids). Les marginons sont introduits en premier dans le mélangeur et sont malaxés pendant une minute. Le sulfate de calcium hydratable (contenant le BMA (4)) est introduit sur une période de 1 min. Le malaxage dure 5 min, puis le mélangeur est arrêté et les granulés sont sortis du mélangeur. De manière générale, les diamètres des granulés obtenus sont sensiblement compris entre environ 1 et environ l0mm. 22472.doc-06/10/04-10/14 2876371 11 Exemple 3. 34,4 kg de grignons (déchets secs de plusieurs cm), 75 kg de sulfate de calcium hydratable, 0,2% d'acide citrique 5 et 19kg d'eau. Les grignons sont introduits en premier dans le mélangeur. L'eau est ensuite introduite dans le malaxeur. Les grignons et l'eau sont malaxés pendant 1 minute. Le sulfate de calcium hydratable (contenant le retardateur) est introduit sur une période de 1 min. Le malaxage dure 5 min, puis le mélangeur est arrêté et les granulés sont sortis du mélangeur. De manière générale, les diamètres des granulés obtenus sont sensiblement compris entre environ 5 et 15 environ 25mm. Exemple 4. 16 kg de margines (déchets liquides) et 75 kg de sulfate de calcium hydratable contenant 2% BMA (4) Les margines sont introduites en premier dans le mélangeur. Le sulfate de calcium hydratable (contenant le BMA (4)) est introduit sur une période de 1 min. Le malaxage dure 5 min, puis le mélangeur est arrêté et les granulés sont sortis du mélangeur. De manière générale, les diamètres des granulés obtenus sont sensiblement compris entre environ 1 et environ 15mm. 22472.doc-06/10/04-11/14 REVENDICATIONS 1. Composition comprenant des déchets organiques végétaux issus des filières de transformation de l'industrie agricole ou vinicole, et du sulfate de calcium hydraté. 2. Composition selon la revendication 1 dans laquelle les déchets organiques végétaux sont issus de l'extraction des plantes oléagineuses et/ou protéagineuses de préférence issus de la production de l'huile d'olive. 3. Composition selon les revendications 1 ou 2 dans laquelle les quantités de déchet exprimées en % en poids, vont de 10% à 90%, de préférence 10% à 60% et les quantités de sulfate de calcium hydraté exprimées en % en poids vont de 90% à 10%, de préférence de 90% à 40%. 4. Composition selon l'une des revendications 1 à 3 sous la forme de granulés, de préférence de granulés de diamètre allant de 1 mm à 15 mm. 5. Composition selon l'une des revendications 1 à 3 sous la forme de joncs, de préférence de joncs de longueur allant de 3 mm à 20 mm et de diamètre allant de 3 mm à 10 mm. 6. Composition fertilisante selon l'une des revendications 1 à 5. 10 22472.doc-06/10/04-12/14 2876371 13 7. Utilisation des compositions selon l'une des revendications 1 à 6 en tant que matière fertilisante pour augmenter la productivité des cultures et/ou en remplacement des fertilisant chimiques synthétiques. 8. Procédé de préparation d'une composition selon l'une des revendications 1 à 6 comprenant les étapes d'introduction des déchets organiques, du sulfate de calcium hydratable, éventuellement d'un accélérateur de prise hydraulique et/ou de l'eau dans un malaxeur, puis malaxage et prise hydraulique du sulfate de calcium hydratable. 9. Procédé selon la revendication 8 comprenant de plus une étape d'extrusion. 22472.doc-06/10/04-13/14