Brevet FR2900923A1 — publié le 20071116

PROCEDE D'OBTENTION D'UN SUBSTITUT A LA TOURBE La présente invention se rapporte à un procédé d'obtention d'un substrat substituable à la tourbe. L'invention couvre également le substitut à la tourbe obtenu. La tourbe est une matière naturelle particulièrement appropriée à la culture des végétaux. C'est un matériau riche en matière organique d'origine végétale partiellement transformé en hydrocarbures par décomposition bactérienne incomplète sur plusieurs milliers d'années dans des milieux humides anaérobies appelés tourbières. La tourbe est abondamment utilisée en agriculture et en horticulture car c'est un substrat efficace qui retient très bien l'eau et qui est très léger. Toutefois, comme il s'agit d'une matière première fossile, donc non renouvelable, son extraction industrielle pose des problèmes écologiques importants aux zones productrices de tourbe. En particulier, le drainage et l'extraction de la tourbe modifient considérablement les caractéristiques biotiques et abiotiques de l'écosystème. Aujourd'hui, l'exploitation des tourbières est réglementée et limitée et on cherche à remplacer la tourbe par un autre substrat. On sait que, pour cultiver les végétaux, il est possible d'utiliser des substances inorganiques, telles que la laine de roche par exemple, mais ces substances sont peu performantes et peu dégradables, ce qui pose de gros problèmes environnementaux. Par ailleurs, on sait que des recherches ont été menées sur des substrats organiques susceptibles de remplacer la tourbe, en particulier des matériaux obtenus à partir de fibres de coco, mais ces substances sont peu efficaces et présentent des propriétés physiques éloignées de celle de la tourbe. En outre, elles sont généralement difficilement exploitables à l'échelle industrielle. Il existe donc un besoin pour un substrat de substitution à la tourbe au moins aussi efficace que la tourbe, d'origine naturelle, renouvelable, acceptable pour l'environnement, et adaptée à une production à grande échelle. C'est pourquoi la présente invention propose un procédé de fabrication industrielle d'un substrat présentant des propriétés physico-chimiques, notamment un pH acide, un pouvoir absorbant élevé et une masse volumique apparente faible, comparables à celles de la tourbe. Le procédé de fabrication selon l'invention consiste à défibrer des résidus lignocellulosiques. Il comprend la mise en oeuvre des étapes suivantes : - broyage de matières premières lignocellulosiques, et -défibrage des résidus par extrusion. Les matières premières lignocellulosiques utilisées sont préférentiellement des coproduits de la filière du bois, encore plus préférentiellement des écorces de feuillus ou de résineux. D'une manière préférentielle, les fibres obtenues par défibrage de résidus lignocellulosiques sont enrichies en éléments nutritifs, à savoir en azote, en phosphore et en potassium par imprégnation ou par greffage, de sorte à améliorer encore les qualités du produit de substitution. Le substitut à la tourbe obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est caractérisé par un pH, une disponibilité en eau et une densité apparente comparables à ceux de la tourbe, en particulier de la tourbe blonde, à savoir : - un pH compris entre 3 et 6,5, préférentiellement entre 4 et 5, - un pouvoir absorbant compris entre 100 et 600%, préférentiellement entre 300 et 500%, et - une masse volumique apparente comprise entre 80 et 500 kg/m3, préférentiellement entre 80 et 200 kg/m3. Avantageusement, le substitut à la tourbe selon l'invention est efficace rapidement et durablement, et se dégrade lentement. De plus, son coût de production est relativement bas. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description détaillée du procédé d'obtention selon l'invention qui va suivre, suivant un mode de réalisation, non limitatif, illustré par un exemple particulier et des essais. 1. Procédé de fabrication d'un substrat substituable à la tourbe selon l'invention La première étape du procédé de fabrication selon l'invention consiste à broyer des matières premières lignocellulosiques. Cette opération mécanique permet d'obtenir des résidus de petite taille, préférentiellement comprise entre 1 et 10 mm. Les résidus lignocellulosiques obtenus sont ensuite défibrés dans une extrudeuse par conjugaison d'actions de compression et de cisaillement. Cette étape de défibrage permet de séparer les fibres, d'augmenter le pouvoir absorbant de la matière et la surface spécifique. Il est ensuite possible d'enrichir le substrat obtenu en actifs comme l'azote, le phosphore et le potassium. Ces substances sont ajoutées par imprégnation ou par greffage. L'azote est ajouté sous forme d'urée (OC(NH2)2), d'ammoniaque (NH4OH) ou d'acide nitrique (HNO3). Le phosphore est ajouté sous forme d'acide phosphorique (H3PO4). Le potassium est ajouté sous forme de potasse (KOH) ou de sulfate de potassium (K25O4). Il est également possible de greffer un composé antifongique pour éviter la croissance de champignons sur le substrat selon l'invention et améliorer sa qualité. Préférentiellement, le composé anti-fongique est le sulfate de cuivre (CuSO4). II. Caractérisation du substitut à la tourbe obtenu selon l'invention Le substrat obtenu par la mise en oeuvre du procédé de fabrication selon l'invention présente des propriétés physico-chimiques comparables à celles de la tourbe : - un pH compris entre 3 et 6,5, préférentiellement entre 4 et 5, - un pouvoir absorbant compris entre 100 et 600%, préférentiellement entre 300 et 500%, et - une masse volumique apparente comprise entre 80 et 500 kg/m3, préférentiellement 80 et 200 kg/m3. III. Exemple : Procédé de fabrication d'un substrat substituable à la tourbe à partir d'écorces de châtaigner Le procédé de fabrication comprend la succession des étapes suivantes : - broyage d'écorces de châtaigner à partir d'une grille de diamètre compris 20 entre 5 et 9 mm, préférentiellement 8 mm, - défibrage des résidus obtenus par broyage dans une extrudeuse, les paramètres d'extrusion étant : ^ débit du doseur compris entre 1 et 200 kg/h, ^ débit d'eau compris entre 0,5 I/h et 25 I/h, et 25 vitesse de rotation des vis comprise entre 50 et 300 tr/min, et - greffage d'azote, de phosphore et de potassium. Le substrat obtenu est caractérisé par : - un pHde4, - un pouvoir absorbant de 500%, - une masse volumique de 140 kg/m3, - une proportion d'azote de 4,75%, - une proportion de phosphore de 2%, et - une proportion de potassium de 0,85%. IV. Essais de culture Essais avec le substrat obtenu selon l'invention à partir d'écorces de châtaigner : - de germination et de croissance de luzerne, de blé et de maïs, et - de bouturage de rosiers miniatures. Les essais sont réalisés après 15 jours de culture dans une serre, en comparaison à un témoin, substrat contenant principalement de la tourbe et des fibres de coco. Les résultats de ses essais agronomiques montrent que : - le substrat obtenu selon l'invention est facilement humidifiée par capillarité, - le substrat obtenu selon l'invention déshydraté se réhydrate plus facilement que le témoin, et - la germination de maïs et de luzerne est comparable sur le témoin et sur le substrat obtenu selon l'invention. REVENDICATIONS , 1. Procédé de fabrication d'un substrat caractérisé en ce qu'il consiste à défibrer des résidus lignocellulosiques de façon à ce que ledit substrat présente des propriétés chimiques et physiques, à savoir un pH, un pouvoir absorbant et une masse volumique apparente, comparables à celles de la tourbe. 2. Procédé de fabrication d'un substrat selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - broyage de matières premières lignocellulosiques, et - défibrage des résidus par extrusion. 3. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce que les fibres obtenues par défibrage de résidus cellulosiques sont enrichies en azote, phosphore et potassium par imprégnation ou par greffage. 4. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'azote est ajouté sous forme d'urée, d'ammoniaque ou d'acide nitrique, le phosphore sous forme d'acide phosphorique et le potassium sous forme de potasse ou de sulfate de potassium. 5. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon l'une des précédentes revendications, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de greffage d'un composé antifongique sur les fibres obtenues par défibrage de résidus cellulosiques. 6. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'antifongique est le sulfate de cuivre. 7. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les matières premières 25 utilisées sont des coproduits de la filière du bois. 8. Procédé de fabrication d'un substitut à la tourbe selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que les matières premières utilisées sont des écorces. 9. Substitut à la tourbe obtenu à partir du procédé selon l'une des 5 revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente les caractéristiques suivantes : - un pH compris entre 3 et 6,5, - un pouvoir absorbant compris entre 100 et 600 %, et - une masse volumique apparente comprise entre 80 et 500 kg/m3. 10 10. Substitut à la tourbe selon la revendications 9, caractérisé en ce qu'il présente les caractéristiques suivantes : - un pH compris entre 4 et 5, - un pouvoir absorbant compris entre 300 et 500 et - une masse volumique apparente comprise entre 80 et 200 kg/m3.