Brevet FR2949228A1 — publié le 20110225

PROCEDE DE PREPARATION D'UN FERTILISANT ENRICHI EN MICROORGANISMES PAR � BLENDING � ET FERTILISANT AINSI OBTENU Domaine technique La présente invention a trait au domaine de l'agriculture, et plus particulièrement aux fertilisants contenant des microorganismes. Selon l'invention, les ingrédients abiotiques et les éléments biotiques couramment utilisés 10 dans l'agriculture sont combinés dans un mélangeur de type �bulk blending �. Il en résulte un fertilisant enrichi en microorganismes permettant une amélioration de la production végétale grâce à une fertilisation du sol et des plantes. Etat de l'Art antérieur Depuis de nombreuses décennies, le monde agricole cherche des solutions pour améliorer la qualité des sols et pour stimuler la croissance végétale. Dans ce but, de nombreux engrais ont été développés. Les engrais regroupent toute 2 0 substance organique ou minérale destinée à la fertilisation du sol. Le mélange de ces substances aux sols permet d'introduire des principes chimiques utilisables et assimilables par les végétaux. Ainsi, l'application d'engrais stimule la nutrition et donc la croissance des plantes cultivées. 25 Parallèlement, des amendements peuvent être additionnés aux engrais, voire utilisés seuls. On appelle amendement, un mélange de substances capables d'améliorer les propriétés physico-chimiques du sol, le rendant plus apte aux productions végétales. Des amendements particulièrement utiles sont ceux contenant du calcium et du magnésium, sous forme d'oxydes, qui ont pour principale action de rehausser le pH du sol, rendu plus 3 0 favorable à la croissance des plantes. Les engrais minéraux, ainsi que les amendements engrais, se présentent généralement sous forme solide, compactés ou granulés. Il existe également des formulations liquides. 35 Il est également connu de mélanger différents engrais sous forme de granulés ou de poudre, de sorte à obtenir des engrais composés aussi connus sous le nom de � bulk blending �. L'addition de ces substances, essentiellement d'origine chimique, aux sols n'est toutefois 4 0 pas neutre pour l'environnement et peut provoquer des pollutions, notamment des nappes phréatiques. 15 C'est pourquoi, dans l'optique d'une agriculture raisonnée, intégrée et durable, des engrais intégrant des éléments biotiques, plus précisément des microorganismes et essentiellement des bactéries ou des champignons, ont été développés. Ces nouveaux engrais ou amendements engrais sont certes plus efficaces et autorisent ainsi leur utilisation avec des quantités moindres d'éléments lessivables. Selon le document FR 2 901 787, les deux composants -biotique et abiotique respectivement- sont mélangés puis compactés de sorte à former des granulés. Plus généralement, de tels granulés peuvent être homogènes ou multicouches. En tout état de cause, les granulés aujourd'hui disponibles constituent des entités physiques de composition bien déterminée, incorporant les microorganismes de manière intime. Ces granulés, dits � enrobés �, autorisent une libération lente des principes actifs en présence. Toutefois, le procédé de fabrication de tels granulés reste contraignant et délicat. Ainsi, il existe un besoin évident de développer des nouveaux engrais, amendements ou amendements engrais contenant des microorganismes, efficaces mais de préparation plus aisée. 2 0 Exposé de l'invention La présente invention repose sur la mise en évidence par le Demandeur que la technique dite de �bulk blending �, classiquement utilisée pour le mélange d'engrais chimiques se présentant sous forme de granulés de taille millimétrique de sorte à obtenir des engrais 25 composés, pouvait être utilisée pour enrichir ces granulés en microorganismes et permettait d'obtenir des fertilisants d'efficacité supérieure. Ainsi et selon un premier aspect, la présente invention concerne l'utilisation d'une mélangeuse de type � bulkeuse � pour la fabrication d'un fertilisant enrichi en 30 microorganismes se présentant sous forme de granulés. Plus précisément, la présente invention porte sur un procédé de préparation ou de fabrication d'un fertilisant enrichi en microorganismes qui comprend les étapes suivantes : 35 - introduction d'au moins un fertilisant sous forme de granulés et d'au moins un microorganisme dans une mélangeuse ; - brassage mécanique du fertilisant et du microorganisme au moyen de la mélangeuse ; - récupération du fertilisant enrichi en microorganismes. 40 Selon un mode de réalisation avantageux, le procédé selon l'invention se limite à ces étapes. Dans le cadre de l'invention et dans la suite de la description, on entend par � mélangeuse � un réceptacle ou une cuve permettant le mélange ou le brassage mécanique des ingrédients contenus dans cette cuve. Une telle cuve peut en particulier être dotée d'un système de vis, notamment vis sans fin, permettant de remuer le contenu de la cuve. Elle peut également être rotative : la cuve tourne alors dans son ensemble. Ce type de mélangeuse est connu dans le domaine des engrais sous le terme de � bulkeuse � et permet de réaliser des mélanges en batch ou en vrac, et non en continu. Alors que, comme déjà dit, un tel système est déjà utilisé pour le mélange d'engrais chimiques se présentant sous la forme de granulés de taille millimétrique, il est proposé ici de l'utiliser pour mélanger les granulés de fertilisants chimiques avec des microorganismes. De manière inattendue, le procédé proposé dans le cadre de la présente invention permet l'obtention d'un fertilisant d'efficacité améliorée, démontrant ainsi qu'il permet de fixer les microorganismes de manière homogène et viable à la surface des granulés, bien que 2 0 ces microorganismes se présentent généralement sous la forme d'une poudre micrométrique, introduite en quantité extrêmement faible par rapport aux granulés de fertilisant (de l'ordre de 0,1%). Dans le cadre de l'invention et dans la suite de la description, on entend par � fertilisant � 25 àlafois: - les engrais, à savoir toute substance organique ou minérale destinée à la fertilisation du sol ; - les amendements, à savoir un mélange de substances capables d'améliorer les propriétés physico-chimiques du sol, en particulier un amendement minéral 3 0 basique calcique et/ou magnésien ; - les amendements engrais, à savoir des engrais dans lesquels sont ajoutés des amendements, plus précisément des substances contenant du calcium et/ou du magnésium, généralement sous forme d'oxydes, d'hydroxydes ou de carbonates. 35 Des engrais minéraux classiquement utilisés sont ceux à base d'azote (N), de potassium (K) et/ou de phosphate (P), éventuellement en combinaison. Dans le cas d'un engrais minéral, celui-ci contient avantageusement au moins 15% de support nutritif, notamment des sucres, favorable à la croissance des microorganismes. Il s'agit par exemple d'un 4 0 engrais NK contenant 3% N et 16% K2O sur poids brut, issu de vinasses de betteraves et contenant 20% de support riche en sucres. De manière essentielle selon l'invention, le fertilisant se présente sous forme solide, plus précisément de granulés ou de particules de poudre. Dans la suite de la description et pour des raisons de simplicité, le terme de � granulés � est utilisé. La taille de ces granulés peut aller de 0,1 à 5 mm, avantageusement de 1 à 5 mm. Il peut notamment s'agir de granulés compactés ou sphériques. La granulométrie choisie peut également dépendre du type d'épandage envisagé, typiquement : - de 1,4 à 1,8 mm pour un engrais localisé ; - de 2 à 4,5 mm pour un engrais avec épandage classique en plein. La seconde composante essentielle d'un fertilisant selon l'invention est une ou plusieurs espèces de microorganismes, avantageusement viables. Dans le cadre de la présente invention sont sélectionnés des microorganismes dits d'intérêt agronomique, c'est-à-dire ayant un effet bénéfique notamment sur la qualité des sols, sur la nutrition végétale et/ou sur l'état sanitaire des végétaux (par exemple effet répulsif vis-à-vis de pathogènes). La présence des ces microorganismes se traduit par une stimulation de la croissance végétale, une synergie étant observée entre les éléments minéraux fertilisants et des microorganismes vivants aptes à coloniser les cultures après traitement à l'aide d'un engrais selon l'invention. 2 0 Les microorganismes privilégiés sont les bactéries et les champignons. Les bactéries, par exemple du genre Pseudomonas telles que l'espèce P. putida ou P. fluorescens, sont capables de mobiliser les éléments fertilisants du sol : Azote, Phosphore, Potasse, oligo-éléments tels que Fer, Manganèse, ... Les champignons, notamment du genre Trichoderma tel que l'espèce T. harzianum, colonisent et "hygiénisent" la matière organique du sol et de la rhizosphère. Un cocktail particulièrement adapté dans le cadre de l'invention est un mélange de P. 30 putida, P. fluorescens et T. harzianum. De manière privilégiée selon l'invention, les microorganismes se présentent sous la forme d'un inoculum déshydraté et donc sous la forme d'une poudre avec une taille particulaire micrométrique, avantageusement comprise entre 10 et 100 �m. La première étape du procédé selon l'invention consiste donc à introduire les deux composantes essentielles, granulés de fertilisants chimiques d'une part et microorganismes d'autre part, dans la mélangeuse. Cette introduction doit être réalisée de manière à obtenir une répartition aussi homogène que possible des deux composantes. 25 35 40 La proportion des deux ingrédients est ajustée. De manière avantageuse, le fertilisant chimique, sous forme de granulés, est introduit dans une quantité de l'ordre de la tonne, par exemple 5 tonnes. En pratique, la quantité de microorganismes introduite est comprise entre 0,5 et 20 kg d'inoculum par tonne de produit, ce qui correspond à une proportion massique microorganismes/fertilisant comprise entre 0,05% et 2%, avantageusement égale à 0,1%. Cette proportion est ajustée notamment en fonction de la concentration en UFC (unités formant colonies)/kg de l'inoculum. Avantageusement, le fertilisant à l'état final contient une quantité supérieure ou égale à 10' UFC (unités formant colonies) par tonne. Dans un second temps, un mélange ou brassage mécanique est réalisé par mise en oeuvre de la mélangeuse. Ce brassage doit être réalisé dans des conditions adaptées de sorte à : - ne pas détériorer l'intégrité physique des granulés de fertilisant ; - ne pas affecter la viabilité des microorganismes ; - permettre une répartition homogène des microorganismes à la surface des granulés ; - permettre la fixation et le maintien des microorganismes à la surface des granulés. 2 0 Comme déjà dit, ce brassage peut être réalisé dans une mélangeuse de type � bulkeuse �, dans laquelle une ou plusieurs vis en rotation assure le brassage. En pratique, les paramètres importants de fonctionnement de la mélangeuse sont : - le temps de l'ordre de plusieurs minutes, par exemple 4 minutes pour 5 tonnes 25 de produit ; - la vitesse de rotation qui doit être modérée, de l'ordre de quelques centaines de tours par minutes ; - la température qui doit éviter l'échauffement. Ainsi, il est possible de travailler à froid ou à température ambiante. 30 A l'issue de ce mélange, il est obtenu un fertilisant enrichi en microorganismes se présentant sous forme de granulés de taille similaire à celle des granulés introduits, à savoir de taille classiquement comprise entre 0,1 et 5 mm et avantageusement millimétrique, encore plus avantageusement entre 1 et 5 mm. A l'issue du procédé, le 35 fertilisant est récupéré et peut être conditionné en sacs de taille variable (par exemple de kg à 1 t). A la surface de ces granulés sont fixés les microorganismes, d'où le terme de � support engrais � qui peut être utilisé pour désigner le fertilisant (engrais) initialement introduit. 40 Afin d'améliorer la fixation des microorganismes sur les granulés de fertilisant et de � figer � le mélange, il peut être envisagé d'ajouter, dans la mélangeuse, une matière collante. Celle-ci peut se présenter sous forme liquide ou pulvérulente. De telles matières, déjà utilisées à cette fin dans la préparation des engrais composés classiques, sont de type argile, huile végétale ou extraits d'algues. Elles sont avantageusement ajoutées à hauteur de 5 kg/tonne. De manière remarquable, le fertilisant obtenu à l'issue de ce procédé est un fertilisant enrichi en microorganismes mais qui se différencie de ceux déjà disponibles. En effet, les engrais de l'art antérieur, obtenus par enrobage, se présentent sous forme de granulés dans lesquels les microorganismes sont intimement intégrés soit de manière homogène, soit sous forme de couches, d'où leur libération lente. Au contraire, dans le cadre de la présente invention, les microorganismes sont présents à la surface des granulés, ce qui autorise leur libération rapide notamment sous l'action de la pluie ou de l'humidité du sol. Il ressort très clairement que le procédé mis en oeuvre selon l'invention est beaucoup plus aisé et souple que ceux de l'art antérieur, tout en permettant l'obtention d'un fertilisant d'efficacité augmentée. Un tel fertilisant peut aussi bien être utilisé dans le cadre de l'épandage en plein, c'est à dire avec une répartition homogène sur tout le sol, ou en localisé, c'est-à-dire en ligne 2 0 suivant le rang de plantation. L'homogénéité et la viabilité du fertilisant selon l'invention peuvent être vérifiées in situ grâce au dosage des microorganismes introduits. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé qui vient d'être décrit. Un élément central d'un tel dispositif est la mélangeuse 25 dont les caractéristiques de dimensionnement et de fonctionnement ont été décrites ci-dessus. Un tel dispositif se caractérise également par des moyens d'introduction des granulés de fertilisant, éventuellement présents dans les � bulkeuses � classiques, mais également par 30 des moyens permettant l'introduction homogène des microorganismes. Un tel dispositif peut en outre comprendre d'autres éléments disposés en amont ou en aval de la mélangeuse, tels que : - une trémie de chargement ; 35 - un crible ; - des élévateurs ; - une ensacheuse; - des moyens d'alimentation et d'acheminement ; 40 Manière de réaliser l'invention L'invention et les avantages qui en découlent ressortiront de l'exemple de réalisation suivant, à l'appui des figures annexées. Comme déjà dit, l'invention est illustrée plus avant en relation avec un engrais mais elle couvre également les amendements et les amendements engrais. Légende des figures La figure 1 est un schéma synoptique d'une chaîne de production d'un engrais selon l'invention. La figure 2 illustre la récolte de matière sèche de la première coupe d'une prairie mixte, en fonction de l'engrais utilisé. 1/ Préparation d'un engrais selon l'invention : La figure 1 illustre une chaîne de production d'un engrais selon l'invention, permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. 2 0 Dans la trémie de chargement 1 est chargé l'engrais se présentant sous forme de granulés. Dans le cas d'un mélange, les différents engrais peuvent être chargés successivement dans la trémie ou mélangés directement dans la trémie. Un système d'approvisionnement peut être prévu au niveau de la trémie. 25 L'engrais est par exemple un engrais NK équilibre 3 0 16 (3% N 0% P205 et 16% K2O sur poids brut), issu de vinasses de betteraves et contenant 20% de support riche en sucres. L'engrais ou le mélange d'engrais est alors pris en charge à l'aide d'élévateurs à sangles 3 0 2, qui permettent de faire tomber par gravité l'engrais ou le mélange dans un crible à deux étages 3. Ce crible permet éventuellement de trier les granulés en fonction de leur taille, grâce à un système de grilles. Typiquement, les granulés présentant une taille comprise entre 1 et 5 mm sont sélectionnés. 35 Les granulés sont alors introduits dans une mélangeuse 4 de type � bulkeuse �. Ce type de mélangeuse, par exemple commercialisée par la société SN DEBOFFLE sous le nom DBF, est bien connu de l'homme du métier puisqu'elle sert déjà à la fabrication des engrais composés. Il s'agit d'une cuve dotée d'un système de vis qui permet le brassage en vrac et en batch des ingrédients présents dans la cuve. Une telle mélangeuse peut 4 0 recevoir plusieurs tonnes de produits. Typiquement, environ 5 tonnes d'engrais sous forme de granulés sont introduites dans la mélangeuse. 7 10 15 C'est au niveau de cette mélangeuse 4 qu'est introduit le microorganisme, avantageusement sous la forme d'un inoculum, préférentiellement déshydraté sous forme de poudre micrométrique (10 à 100 �m). En pratique, la proportion massique microorganismes/engrais est de 0,5 kg à 20 kg d'inoculum par tonne d'engrais, typiquement de l'ordre de 0,1%. Cette proportion est choisie pour que l'engrais final contienne une quantité supérieure ou égale à 10' UFC (unités formant colonies) par tonne d'engrais. Dans cette mélangeuse 4 peut également être ajoutée une matière collante sous forme liquide ou pulvérulente. De telles matières, déjà utilisées à cette fin dans la préparation des engrais composés classiques, sont de type argile, huile végétale ou extraits d'algues. Elles sont avantageusement ajoutées à hauteur de 5 kg/tonne. Elles permettent de renforcer la fixation des microorganismes à la surface des granulés d'engrais et notamment d'éviter leur ségrégation ultérieure dans les sacs après conditionnement dans l'ensacheuse 6. La mélangeuse 4 fonctionne dans des conditions permettant une répartition homogène des microorganismes, sans détérioration de la viabilité de l'inoculum ou des qualités de l'engrais. En pratique, le brassage est réalisé pendant quelques minutes (de l'ordre de 4 2 0 minutes pour 5 tonnes), sans chauffage (par exemple à température ambiante) et dans des conditions douces (quelques centaines de tours par minute). Le mélange est alors pris en charge par un autre élévateur 5 qui permet d'introduire par gravité le mélange dans une ensacheuse 6. L'ensacheuse 6 est destinée au 25 conditionnement approprié de l'engrais selon l'invention, constitué d'un engrais sous forme de granulés à la surface desquels sont fixés les microorganismes. Typiquement, l'engrais est conditionné sous forme de sachets de 20 kg à 1 t destinés à l'agriculture. 2/ Mise en évidence de l'efficacité d'un engrais selon l'invention : 30 Afin de mettre en évidence l'efficacité de l'engrais selon l'invention, trois fumures distinctes ont été testées : - Apport d'un engrais témoin, dénommé � témoin ammonitrate �, engrais azoté (Ammonitrate : 33,5 unités N pour 100 kg) de 120kg/ha ; - Apport d'un engrais NK, dénommé � engrais NK support seul �, constitué de 35 300 kg/ha d'engrais NK 3/0/16 support seul (sans microorganismes) + apport d'engrais azoté (Ammonitrate : 33,5 unités N pour 100 kg) de 120kg/ha ; - Apport d'engrais enrichi en microorganismes selon l'invention, dénommé � engrais NK avec microorganismes �, constitué de 300 kg/ha d'engrais NK 3/0/16 avec des microorganismes (Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas 4 0 putida et Trichoderma harzanium), préparé selon le protocole décrit ci-dessus et dénommé Myco'Sol� + apport d'engrais azoté (Ammonitrate : 33,5 unités N pour 100 kg) de 120kg/ha. Chacun de ces engrais a été soumis à épandage en plein sur une parcelle de prairie mixte 5 comprenant du Ray-Grass Anglais et du trèfle blanc. A la première coupe (fin du premier cycle), la quantité de matière sèche récoltée, exprimée en kg/ha, a été pesée. Les résultats sont présentés à la figure 2. 10 Il s'avère que l'engrais selon l'invention enrichi en microorganismes permet une augmentation de 12% par rapport à l'engrais non enrichi, et de 73% par rapport au témoin ammonitrate. L'efficacité de l'engrais selon l'invention est donc démontrée et valide la faisabilité et la validité du procédé de préparation proposé dans le cadre de la présente demande. 15 REVENDICATIONS1. Utilisation d'une mélangeuse de type � bulkeuse � pour la préparation d'un fertilisant sous forme de granulés enrichi en microorganismes. 2. Procédé de préparation d'un fertilisant enrichi en microorganismes comprenant les étapes suivantes : - introduction d'au moins un fertilisant sous forme de granulés et d'au moins un microorganisme dans une mélangeuse ; - brassage mécanique du fertilisant et du microorganisme au moyen de la mélangeuse ; - récupération du fertilisant enrichi en microorganismes. 5. Procédé de préparation d'un fertilisant enrichi selon la revendication 2 caractérisé en 15 ce que le microorganisme se présente sous forme de poudre, avantageusement de taille micrométrique. 6. Procédé de préparation d'un fertilisant enrichi selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce qu'une matière collante est introduite dans la mélangeuse. 7. Procédé de préparation d'un fertilisant enrichi selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que le microorganisme et le fertilisant sont introduits dans une proportion massique comprise entre 0,05% et 2%, avantageusement égale à 0,1%. 25 6. Fertilisant enrichi en microorganismes susceptible d'être obtenu à l'aide du procédé selon l'un des revendications 2 à 5, se présentant sous la forme de granulés de fertilisant à la surface desquels est fixé au moins un microorganisme. 7. Fertilisant enrichi selon la revendication 6 se présentant sous forme de granulés de 3 0 taille millimétrique. 8. Dispositif adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 2 à 5 comprenant : - une mélangeuse, avantageusement de type � bulkeuse � ; 35 - des moyens d'introduction d'au moins un fertilisant sous forme de granulés et d'au moins un microorganisme. 9. Utilisation d'un fertilisant selon la revendication 6 ou 7 pour réaliser de l'épandage en plein ou en localisé. 20 40