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ID : 85039
Ajouté le : 2005-07-18 13:40
Mis à jour le : 2005-07-18 13:41
Refreshed: 2010-02-03 03:52

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Chapitre 5 - Le recyclage des déchets et effluents dans l’agriculture urbaine
Préc. Document(s) 7 de 7
Jean-Luc Farinet et Seydou Niang

La population mondiale augmentera de 3 milliards d’individus à l’horizon 2030 et cette augmentation concernera à 95 % les pays en voie de développement. La production de nourriture devra doubler pour assurer les besoins et la production de déchets et d’effluents quadruplera dans les villes. En outre, on estime que plus d’un milliard de personnes n’ont pas accès à l’eau potable et que plus de 3 milliards ne disposent pas d’équipements d’évacuation des eaux usées. Or, l’accès à l’eau potable et à un service d’assainissement fiable est déterminant dans la lutte contre les maladies liées à l’eau. La quasi-absence de traitement efficace pour les déchets et les effluents constitue actuellement l’un des problèmes de santé les plus sérieux. Dans ce contexte, la problématique du recyclage agricole des déchets et des effluents se situe au cœur des préoccupations de nos sociétés.

Nos sociétés ont en effet développé à l’extrême un modèle économique fondé sur la relation entre producteur et consommateur, sans se préoccuper de la gestion des rejets. Une approche pragmatique, bien que partielle, de cette problématique consiste à favoriser le recyclage d’une partie des rejets urbains dans l’agriculture selon des méthodes et des normes acceptables. C’est l’objectif d’un programme mené, dans sa première phase, par le World Engineering, la Banque mondiale, des acteurs du secteur privé et des organisations non gouvernementales. Nous nous inspirons en particulier du premier rapport de ce programme (Sanio et al., 1998) pour décrire le concept de base du recyclage agricole.

On constate actuellement qu’il n’y a pas de lien entre la gestion des rejets du secteur urbain et l’agriculture (figure 4). D’un côté, les villes produisent de grandes quantités de rejets, riches en eau, en matière organique et en minéraux, qui sont soit rejetés directement dans les espaces libres,les fleuves et les océans, soit éliminés par enfouissement dans les décharges, par incinération ou par traitement en station d’épuration. De l’autre côté, l’agriculture, notamment l’agriculture urbaine contrainte à l’intensification, consomme de grandes quantités de fertilisants (souvent importés) et d’eau puisée dans les ressources en eau potable (réseaux, fleuves, nappes). Une nouvelle stratégie (figure 5) pourrait, au contraire, viser à créer (ou recréer) des liens entre la gestion des rejets urbains et l’agriculture, sans remettre en cause le mode de développement industriel et économique des villes. Cette stratégie repose sur des techniques de traitement des déchets et effluents, qui doivent aboutir à des coproduits facilement utilisables par l’agriculteur, sans dangers pour sa santé et pour la qualité de ses productions, et réduire au minimum les impacts sur le milieu naturel.

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Figure 4. Situation actuelle : absence de liens entre rejets urbains et agriculture.

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Figure 5. Nouvelle stratégie : créer des liens entre rejets urbains et agriculture.

Les déchets et effluents urbains

Nous qualifierons de « rejets » toute substance ou tout matériau que son détenteur ne peut ni valoriser, ni rejeter tel quel dans le milieu extérieur, dans les conditions de lieu et de temps de sa production. Au sein de ces rejets, nous distinguerons les déchets, de consistance solide, et les effluents liquides. On considère comme solide un rejet pelletable et comme liquide un rejet pompable.

Les déchets

Aucune classification des déchets n’est parfaite et les différentes catégories peuvent se recouper. Les déchets sont classés suivant leur origine ou suivant la nature du danger qu’ils font courir à l’homme ou à son environnement. Pour ce qui est du recyclage en vue d’une valorisation agricole, nous nous limiterons à la description des déchets urbains, industriels et agricoles :

– déchets urbains, dont l’élimination est prise en charge par les communes, soit directement, soit par l’intermédiaire de contrats de fermage avec des sociétés spécialisées ;

– déchets industriels, produits par les entreprises industrielles, commerciales et artisanales, dont l’élimination incombe généralement à ces établissements ;

– déchets agricoles, produits par les exploitations agricoles, les élevages ou les industries agro-alimentaires artisanales.

Les déchets urbains

Les déchets urbains représentent l’ensemble des déchets de la collectivité dont la gestion incombe aux municipalités. On distingue : les déchets des ménages ; les déchets des activités économiques ; les déchets de nettoiement ; les déchets d’assainissement.

Les déchets des ménages sont liés à l’activité domestique, ils comprennent les ordures ménagères au sens strict, les encombrants et les déchets de jardinage, ou déchets verts. Seuls les ordures ménagères et les déchets verts sont susceptibles d’être valorisés en agriculture après un traitement adéquat. Dans les villes des pays en développement, la production d’ordures ménagères est très variable selon les auteurs et serait en moyenne de l’ordre de 0,75 kg par habitant et par jour avec de fortes disparités entre les quartiers d’habitat spontané (0,3 kg par habitant et par jour) et les quartiers de standing (1,4 kg par habitant et par jour). La composition des ordures ménagères étant très hétérogène, il faut regrouper les constituants en catégories physiques homogènes. La classification détaillée comporte dix catégories, mais une classificationsimplifiée en cinq catégories peut être utilisée en vue d’une première typologie :

– matières fines inférieures à 20 mm ;

– matières combustibles (chiffons, plastiques, os, bois) ;

– matières inertes (métaux, verres, porcelaine, faïence) ;

– matières fermentescibles (restes de végétaux, viandes) ;

– papiers, cartons (combustibles ou fermentescibles).

Il existe peu de références sur la composition des ordures ménagères dans les pays en développement (tableau 14), mais les matières fermentescibles en constituent une part importante : 40 à 50 % contre seulement 25 % en Europe. C’est leur principal intérêt pour un recyclage agricole. Ce taux a cependant tendance à baisser du fait de l’évolution des habitudes de consommation.

Tableau 14. Composition des ordures ménagères dans différentes villes, d’après Ndoumbe et al. (1995) pour Yaoundé, Diop et Maystre (1990) pour Dakar, Gloaquin (1997) pour Mohammédia, Farinet et Sow (1997) pour Bakel.

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Les déchets des activités économiques sont les déchets issus du commerce, de la petite industrie et du secteur tertiaire, qui utilisent généralement les mêmes circuits d’élimination que les ordures ménagères. Ils comportent une grande proportion d’emballages (papiers, cartons, plastiques) et d’encombrants.

Les déchets de nettoiement sont les déchets récoltés au cours de l’entretien du domaine public (voiries, espaces verts, marchés). On y retrouve en majorité des matériaux similaires à ceux des ordures ménagères et des déchets verts, avec en plus des encombrants et des résidus de nettoyage des canaux et plans d’eau.

Les déchets d’assainissement sont issus de l’épuration des effluents chargés en matières organiques par des procédés biologiques. Cette épuration conduit à la formation de boues dont la consistance liquide en fait plutôt des effluents.

Les déchets industriels

Les déchets industriels correspondent à l’ensemble des déchets produits par les entreprises industrielles, commerciales et artisanales, dont l’élimination incombe normalement à celles-ci. Ces déchets regroupent des catégories très différentes du fait de leur variété, de leur origine et de leur quantité. Les déchets industriels sont souvent considérés comme dangereux ou toxiques, parfois à tort. Pour simplifier, ils peuvent être regroupés en trois catégories :

– les déchets banals, qui peuvent être éliminés dans les mêmes conditions que les ordures ménagères. Ce sont essentiellement les papiers, cartons, plastiques, bois, verres et fermentescibles ;

– les déchets inertes, qui sont constitués pour leur presque totalité par des déblais et gravats de démolition ainsi que par des résidus minéraux d’extraction et de fabrication de matériaux de construction ;

– les déchets spéciaux, qui correspondent aux autres déchets industriels et peuvent occasionner des nuisances. Il est important, sur le plan pratique, d’établir qu’un déchet est spécial, car cela détermine le type de traitement à entreprendre. Dans la catégorie des déchets spéciaux sont inclus les déchets dangereux et les déchets toxiques. A l’initiative du Pnue (Programme des Nations unies pour l’environnement), la Convention de Bâle portant sur le contrôle des mouvements transfrontaliers des déchets dangereux a été adoptée le 22 mars 1989 par 104 pays. Les principes de cette Convention se réfèrent aux travaux antérieurs de l’Ocde (Organisation de coopération et de développement économique), qui a établi un système de classification, le Code international d’identification des déchets (Ciid).

Les déchets agricoles

Sont rangés dans la catégorie des déchets agricoles des rejets de nature et d’origine très différentes. Ils peuvent provenir des exploitations (agriculture et élevage) et des industries agro-alimentaires dites artisanales. La frontière avec les déchets industriels est donc assez floue. Beaucoup de ces rejets sont liquides et à ce titre peuvent être plutôt considérés comme des effluents. En agriculture, nombre de ces déchets sont réutilisés directement sur l’exploitation.

Les effluents

Les activités humaines produisent une grande variété de déchets, dont beaucoup sont entraînés par l’eau, qui doit alors être traitée avant d’être rejetée dans le milieu. L’eau chargée de convoyer ces déchets est qualifiée d’eau usée. Les eaux usées proviennent principalement de quatre sources :

– les eaux usées domestiques rejetées par les ménages ;

– les eaux usées industrielles ;

– les eaux de pluie et de ruissellement dans les villes ;

– les eaux de ruissellement dans les zones agricoles.

Ces eaux usées sont acheminées loin des habitations par un ensemble de canalisations. Selon que cet ensemble évacue séparément ou non les eaux usées domestiques, les eaux usées industrielles et les eaux de ruissellement, on parle, pour la ville, de réseau séparatif, unitaire ou mixte.

L’intérêt croissant porté à la qualité de l’eau, dans ses multiples usages, a conduit à définir pour les eaux usées tant domestiques qu’industrielles un certain nombre de paramètres spécifiques.

• Les paramètres physiques. Les caractéristiques physiques des eaux résiduaires peuvent altérer le milieu récepteur dans lequel elles se déversent. Ces altérations diffèrent selon les paramètres physiques concernés et portent principalement sur le pH, la température, les graisses, les matières décantables et les matières en suspension (MES).

• Les paramètres chimiques. Les paramètres chimiques déterminés dans les eaux résiduaires urbaines ne présentent pas tous une égale importance pour leur traitement ultérieur. Par ordre d’importance croissante, on peut les classer de la façon suivante :

– les demandes en oxygène, DBO5 (demande biologique en oxygène sur 5 jours), DCO (demande chimique en oxygène) ;

– les nutriments, principalement l’azote et le phosphore, facteurs d’eutrophisation ;

– les autres constituants chimiques (sels, détergents, pesticides, métaux lourds).

• Les paramètres biologiques. Les eaux usées évacuent les matières fécales et les urines des populations. Elles sont chargées en germes communs habituels de l’homme et en germes pathogènes en provenance de porteurs sains ou de malades. Les micro-organismes pathogènes présents dans les eaux usées se classent en quatre groupes :

– les bactéries pathogènes, essentiellement des entérobactéries : salmonelles (fièvres typhoïdes et paratyphoïdes, toxi-infection), shigelles (bacilles dysentériques), colibacilles ;

– les virus, représentés par les entérovirus (poliovirus, coxsachie A et B et échovirus), les réovirus, les adénovirus (affections respiratoires), les rotavirus (diarrhées du jeune sujet), le virus de l’hépatite A ;

– les parasites : œufs des vers (ténia, ascaris), kystes d’amibes et de giardia ;

– les champignons, encore mal connus.

Il est difficile de mettre en évidence les agents pathogènes en raison de leur faible nombre dans les eaux usées : les techniques de recherche et de dénombrement sont souvent complexes, longues et fastidieuses. La pratique courante de contrôle et de surveillance est de rechercher dans le milieu desgermes dont la présence indique l’existence possible de germes pathogènes. Trois groupes principaux sont utilisés comme germes témoins de contamination fécale : les coliformes fécaux, les streptocoques fécaux et les clostridiums sulfito-réducteurs.

Les eaux usées domestiques

Pour une habitation, il existe deux types d’eau à évacuer : les eaux usées ménagères, ou eaux grises, et les eaux vannes, ou eaux noires. Les eaux ménagères proviennent de la cuisine, de la salle de bains (baignoire, douche, lavabo, bidet) et de la buanderie. Les eaux vannes sont essentiellement les eaux des WC. Elles présentent une charge bactériologique très élevée caractérisée par les germes de la flore intestinale, de l’ordre de 10 milliards de germes tests pour 100 ml.

Les eaux usées industrielles

On considère comme eau industrielle tout effluent qui ne peut être rejeté à l’égout en raison de ses caractéristiques ou de son volume. Les eaux usées industrielles sont caractérisées par leur diversité : il y a autant d’eaux usées industrielles que d’industries.

La valorisation agricole des rejets urbains

La valorisation agricole
de la matière organique des déchets

La matière organique est d’une importance fondamentale pour la fertilité des sols, du fait de ses effets physiques, chimiques et biologiques. Pour certains auteurs, la matière organique, et plus particulièrement l’humus, serait un facteur de sécurité et d’économie dans la production végétale. Le taux de matière organique d’un sol serait l’un des indicateurs les plus sensibles de son évolution. Un sol cultivé vieillit inéluctablement car, que la culture soit intensive ou non, les pertes par minéralisation de matière organique sont toujours supérieures aux apports. Les méthodes, dites modernes, de fertilisation et de travail du sol, conjuguées à une intensification parfois mal maîtrisée (monoculture, abandon des jachères), accélèrent ce vieillissement. L’apport de matière organique au sol revêt alors une dimension capitale. Son intérêt se mesure cependant à long terme, selon son aptitude à se transformer en humus (forme stable de cette transformation).

Outre l’amendement des sols cultivés, la matière organique peut être utilisée pour remplacer le sol. Elle doit dans ce cas présenter des caractéristiques physico-chimiques bien particulières, qui la rendent compatible avec la germination des semences et les premiers stades de développement des plantes.

La matière organique
et les fertilisants dans les déchets

Les déchets constituent un gisement de matière organique fraîche et transitoire, précurseur de l’humus. Ils contiennent également des composés minéraux sous diverses formes, qui peuvent contribuer à la fertilisation des sols.

Pour les déchets urbains, après le tri des ordures ménagères, les matières organiques recyclables en agriculture sont les fines, les fermentescibles, les papiers et les cartons. Ces matières sont généralement pauvres en éléments fertilisants. S’ils sont collectés séparément, les déchets verts permettent de produire une matière organique de grande qualité pour l’agriculture et l’horticulture. Ils sont pauvres en éléments fertilisants, notamment en azote. Les déchets d’assainissement, et plus particulièrement les boues d’épuration, sont également susceptibles d’être recyclés dans l’agriculture. Très peu de déchets industriels sont recyclables en agriculture. Seule la matière organique issue du tri des déchets banals peut être recyclée dans les mêmes conditions que les ordures ménagères. A l’exception des emballages en plastique, des métaux et des déchets toxiques, presque tous les déchets agricoles et ceux des petites industries alimentaires peuvent être recyclés dans l’agriculture.

Les matières animales sont riches en éléments fertilisants, alors que les débris végétaux sont plutôt des précurseurs de l’humus. Leur mélange est donc intéressant pour produire amendements et engrais organiques de qualité. Le tableau 15 donne la teneur en matière sèche totale (MST), la teneur en matière organique (MO), le rapport carbone/azote (C/N) et la teneur en éléments fertilisants — azote (N), phosphate (P2O5), potasse (K2O) — de différents déchets bruts.

L’emploi direct des déchets dans l’agriculture se heurte à certaines difficultés techniques : présentation physique et taux d’humidité élevé (peu appropriés au stockage et au transport) ; caractère putrescible qui provoque des nuisances ; déséquilibre azoté et rapport carbone/azote élevé qui peut réduire l’intérêt pour les cultures ; risques toxiques et sanitaires pour ceux qui les emploient et pour les cultures.

A ces considérations techniques s’ajoutent des contraintes économiques et financières. Il faut noter que la biodégradabilité de la matière organique est un paramètre important à prendre en compte pour prévoir le devenir des déchets organiques dans l’environnement. En l’absence d’indicateurs simples, le rapport carbone/azote est souvent utilisé, bien que sa pertinence soit maintenant contestée. On considère qu’un rapport carbone/azote de l’ordre de 30 est nécessaire pour une bonne dégradation de la matière organique.

Attention. Au Sahel, en conditions limites d’alimentation hydrique, les apports de matière organique peuvent avoir un effet négatif sur le développement des cultures en favorisant leur croissance en début de cycle (rétention d’eau en surface, minéralisation de l’azote), ce qui réduit d’autant leur capacité de résistance ultérieure en cas de stress hydrique prolongé. Il convient de réserver ces apports aux cultures correctement alimentées en eau, ce qui est généralement le cas des cultures urbaines et périurbaines.

Tableau 15. Caractérisation de la matière organique de différents déchets.

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Le compost de déchets

Le compostage est avant tout le moyen de transformer les déchets pour mieux les valoriser. Le compost obtenu est défini comme un coproduit du traitement de ces déchets. Outre l’homogénéité du coproduit final par rapport au déchet ou mélange de déchets initial, l’intérêt du compostage résidedans la stabilisation biologique des matières putrescibles, la diminution du volume et de la teneur en eau à quantité d’éléments fertilisants pratiquement équivalente et l’élévation de la température au cours de la fermentation contrôlée, qui détruit les germes pathogènes et inhibe les graines de mauvaises herbes. Le compostage se traduit malgré tout par une perte de matière organique. Cependant, d’après certains auteurs, il permet d’obtenir plus d’humus qu’une dégradation non contrôlée dans le sol (Mustin, 1987).

Il y a très peu d’essais comparatifs, sur une longue durée, de l’effet d’une matière organique brute ou compostée. On peut signaler les résultats récents d’un essai en lysimètre sur dix ans, réalisé avec du fumier de bovin à la station fédérale de recherches en production végétale de Changins, en Suisse. Cet essai montre que, même si le compostage entraîne une baisse de la teneur initiale en matière organique et en azote, aucune différence n’apparaît entre fumier et fumier composté sur le plan de l’efficacité des éléments nutritifs (Ryser et al., 1998).

A titre d’exemple, la composition de différents composts de déchets est donnée dans le tableau 16. On remarque qu’aucun élément fertilisant ne dépasse une teneur de 3 % de la matière sèche dans ces composts. Ce sont donc plutôt des amendements que des engrais organiques, pour lesquels la teneur en l’un des éléments fertilisants majeurs, généralement l’azote, serait supérieure à 3 % de la matière sèche.

La maîtrise des risques

Nous avons vu l’intérêt agronomique du recyclage des déchets contenant de la matière organique et des fertilisants. Leur emploi est cependant limité du fait des risques liés aux excédents de nutriments : l’excès d’apport nutritif aux cultures entraîne parfois des dysfonctionnements dus à l’accroissement des formes solubles d’azote et de phosphore dans les milieux aquatiques. Leur utilisation est aussi limitée du fait des éléments indésirables qu’ils contiennent : essentiellement des métaux, des polluants organiques et des micro-organismes pathogènes, qui peuvent affecter directement les cultures, les animaux et les hommes, ou migrer vers les eaux souterraines ou superficielles.

Plusieurs études concernent le comportement des métaux dans les sols et l’eau du sol, leur disponibilité et les modalités de leur passage dans les plantes et dans la chaîne alimentaire. Leurs résultats ont permis de mettre au point des conseils et des réglementations en matière d’apport d’éléments traces métalliques dans les sols via le recyclage des déchets transformés ou non. On peut résumer ces recommandations en trois points :

– il est indispensable de maintenir un pH du sol supérieur à 6 pour limiter la disponibilité des métaux les plus mobiles, tels que le cadmium et le zinc ;

Tableau 16. Exemples de composition de différents composts de déchets, d’après Soclo et al. (1999) pour Cotonou, Ngnikam et al. (1993) pour Yaoundé, Farinet et Sow (1997) pour Bakel, Farinet et Copin (1994) pour les déchets d’abattoir au Sénégal.

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– il faut être très prudent si on utilise des déchets sur les cultures maraîchères dont les feuilles sont consommées — certains métaux, comme le cadmium, s’accumulent préférentiellement dans les parties foliaires ;

– à long terme, il est absolument nécessaire de respecter les limites en terme de quantités apportées, mais aussi de teneurs maximales admissibles dans les sols.

Concernant ce dernier point, et en l’absence de précisions sur la réglementation en Afrique, nous avons résumé dans le tableau 17, pour les principaux métaux, les teneurs limites en vigueur dans certains pays européens et les récentes propositions de l’Union européenne en la matière.

Les polluants organiques sont essentiellement des produits pétroliers, des solvants de synthèse organique, des hydrocarbures polycycliques aromatiques (HPA), des hydrocarbures polycycliques aromatiques chlorés (PCB) et des

Tableau 17. Teneurs limites en métaux lourds dans les composts (en mg/kg MST).

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résidus de produits phytosanitaires à base de chlore tels qu’insecticides, fongicides et herbicides. Des expérimentations réalisées en Europe montrent que leur transfert du sol vers les plantes serait à exclure. Néanmoins, des mesures ont été prises dans plusieurs pays industrialisés pour limiter leurs apports par le recyclage des déchets ou des coproduits.

Pour les micro-organismes pathogènes, les risques sanitaires majeurs sont liés aux salmonelles (un groupe de bactéries), aux œufs de parasites (helminthes pathogènes) et aux entérovirus. Les précautions sanitaires lors de l’utilisation agricole des déchets, qu’ils soient traités ou non, offrent les meilleures garanties de protection contre ces risques.

La valorisation agronomique des eaux usées

Les eaux résiduaires, de par leur richesse en matière organique, constituent d’excellents amendements pour les sols. Selon des études réalisées à Yuma en Arizona (Sanio et al., 1998), l’irrigation des sols par des eaux usées contenant en poids secs 8 tonnes de matière organique par acre permet d’économiser les trois quarts des besoins en engrais, la première année, et la totalité des engrais chimiques, la troisième année. Pour des sols pauvres en matière organique, les eaux résiduaires sont plus bénéfiques que les engrais chimiques : les matières organiques qu’elles contiennent augmentent la capacité de rétention en eau et d’échange gazeux de la rhizosphère et améliorent la capacité des sols à mettre les nutriments à la disposition des plantes. En plus de l’effet fertilisant, l’étude effectuée à Yuma montre que l’utilisation des eaux résiduaires peut réduire les besoins en pesticides et en herbicides. Une enquête réalisée à Dakar sur l’utilisation des eaux résiduaires en agriculture urbaine (Niang, 1996) a abouti aux mêmes conclusions (figure 6). A Yuma, les économies réalisées sur l’apport d’engrais, de pesticides et d’herbicides sont évaluées à près de 2 millions de dollars par an (Sanio et al., 1998).

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Figure 6. Utilisation des intrants selon le mode d’approvisionnement en eau, d’après Niang (1996).

L’épandage des eaux usées brutes

L’épandage des eaux résiduaires ne peut pas se pratiquer sur n’importe quel sol, ni avec n’importe quelle culture. En dehors des aspects sanitaires liés à l’utilisation de la récolte, la première qualité du système sol-culture est de permettre l’exportation ou la réduction maximale des éléments polluants contenus dans l’eau épandue (Collin et al., 1983). Les eaux utilisées sont d’origine urbaine, agricole ou industrielle et n’ont subi aucun traitement d’épuration, tout au plus, une épuration primaire. Elles sont le plus souvent fortement chargées et préférentiellement d’origine domestique car les charges en métaux lourds des effluents industriels sont à éviter. Ainsi, n’importe quelle eau usée n’est pas apte à l’épandage. Pour que cette procédure soit applicable, il faut que l’effluent présente une composition favorable (absence de substances toxiques, aptitude à la dégradation et à l’assimilation dans le sol, absence de risque de perturbation de la structure du sol).

Les caractéristiques généralement admises pour l’épandage d’eaux usées urbaines rapportées à l’équivalent-habitant sont données dans le tableau 18.

Tableau 18. Quantités admises pour l’épandage des eaux usées urbaines.

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On considère que l’habitant d’une agglomération rejette entre 35 et 40 g de DBO5 par jour, dans les pays en développement, entre 54 et 74 g, en France, et entre 80 et 100 g, en Suède et en Suisse, selon le réseau d’égout (séparatif ou unitaire) et selon l’activité artisanale et l’équipement ménager (Valiron, 1985).

Par ailleurs, le sol destiné à l’épandage doit avoir un drainage naturel au moins moyen à bon, sans excès, ce qui exclut à la fois les zones à tendance marécageuse et les pentes trop fortes, égales ou supérieures à 10 %. La profondeur du sol doit être de préférence de l’ordre du mètre : en dessous de 0,3 m, le sol est en principe inapte à l’épandage des eaux résiduaires. La texture la plus adaptée correspond à des sols limoneux ou limono-sableux.

L’irrigation par les eaux usées traitées

Contrairement à l’épandage (considéré comme un procédé d’épuration des eaux usées), dans le cas de l’irrigation, c’est la production agricole qui est la finalité première. Les eaux usées utilisées ont préalablement subi un traitement d’épuration. La qualité des eaux utilisées dépend du type de traitement. Dans la majorité des cas, les effluents subissent au moins un traitement secondaire. Pour une bonne irrigation, les eaux épurées doivent répondre aux critères de qualité suivants :

– une teneur en matières en suspension comprise entre 20 et 30 mg/l, ce qui correspond aux teneurs contenues dans un effluent urbain ayant subi un traitement secondaire ;

– une teneur en éléments fertilisants (N, P, K) acceptable. Pour des eaux dont la teneur en azote est de l’ordre de 15 mg/l, une application de 100 mm correspond à un apport azoté d’environ 15 kg/ha ;

– une teneur en sel et un taux d’adsorbtion du sodium moyens. Une minéralisation élevée des eaux combinée à un taux d’adsorbtion du sodium important peut avoir des effets néfastes sur le sol : altération de sa structure entraînant une réduction de sa perméabilité ;

– une teneur en éléments traces métalliques faible. Il s’agit essentiellement des métaux lourds et du bore pour lesquels les apports au sol doivent être limités (Collin et al., 1983).

La valorisation agricole des boues

Les boues soutirées des stations de traitement des eaux résiduaires sont riches en matière organique et contiennent des doses non négligeables d’azote et de phosphore. Leur valeur fertilisante est donc bien réelle. La composition moyenne d’une boue est présentée dans le tableau 19 (Bechac et al., 1984).

L’épandage des boues sur les sols destinés à l’agriculture s’accompagne d’une minéralisation de la matière organique avec la formation d’humus stable et la libération progressive de composés minéraux ou gazeux. Paropposition aux éléments minéraux provenant des engrais de synthèse, qui sont directement utilisables, les éléments fertilisants des boues, qui se composent d’éléments majeurs comme l’azote, le phosphate et la potasse et d’oligoéléments (fer, manganèse, bore, amine, etc.), ont une disponibilité retardée et progressive. La pratique de l’épandage devra donc tenir compte de cette donnée.

Tableau 19. Composition moyenne d’une boue en pourcentage de la matière sèche.

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L’époque la plus favorable pour l’épandage dépend des conditions climatiques et des disponibilités des cultures. Il est recommandé d’épandre les boues lorsque l’humidité du sol est inférieure à la capacité de rétention en eau, en d’autres termes, lorsque l’évapotranspiration est supérieure à la pluviométrie. Il est déconseillé d’épandre sur un sol gelé ou sur une pente trop importante.

Les risques potentiels

Le risque principal pour le sol lors de l’irrigation des cultures au moyen des différentes techniques existantes est celui du colmatage. Il peut être d’origine physique, biologique ou chimique. En règle générale, ce colmatage n’affecte que la partie superficielle du sol (Collin et al., 1983). Le laboratoire de Riverside, aux Etats-Unis, propose un diagramme pour déterminer les effets d’une eau sur le sol (Collin et al., 1983). Pour remédier à ces phénomènes de colmatage, il est recommandé d’effectuer fréquemment un travail du sol.

Les risques liés aux composés chimiques sont les mêmes, tant pour les eaux d’épandage que pour les eaux d’irrigation, mais sont aggravés par le fait que les concentrations dans les eaux brutes peuvent être plus élevées. Les concentrations excessives, en dehors des métaux lourds, peuvent être le fait de composés non toxiques, voire fertilisants, et entraîner une modification qualitative des végétaux cultivés (Collin et al., 1983).

Concernant les risques sanitaires, des virus, des bactéries, des protozoaires et des helminthes pathogènes passent dans les excréta des personnes infectées et se retrouvent dans les eaux usées. Ils peuvent être transmis soit par voie orale (par la consommation de légumes contaminés), soit par la peau (dans le cas des ankylostomes et des schistosomes). Les eaux usées contiennentgénéralement de fortes concentrations d’agents pathogènes, en particulier dans les pays où les maladies diarrhéiques et les parasites intestinaux sont répandus.

La maîtrise des risques sanitaires

Faute de données épidémiologiques adéquates, les directives et les normes en vigueur jusqu’à présent pour la qualité des eaux usées réutilisées étaient fondées essentiellement sur des critères microbiologiques. L’objectif était d’éliminer tous les organismes pathogènes d’origine fécale pour éviter les risques pour la santé. Ainsi, les premières normes correspondaient à la concentration minimale de bactéries (100 bactéries coliformes par 100 ml) qui pouvait être détectée dans les eaux usées par des moyens de contrôle ordinaires et être respectée avec les procédés d’épuration existants. Dans certains cas, ces normes étaient analogues à celles qui étaient appliquées pour l’eau de boisson. Toutefois, la présence dans les eaux usées d’organismes indicateurs d’une provenance fécale (bactéries vivant normalement exclusivement dans l’intestin de l’homme et des autres mammifères sans causer d’infection) ou même d’agents pathogènes n’implique pas nécessairement une augmentation de la morbidité. En effet, le risque de contamination suppose l’intervention d’autres facteurs, dépendant chacun des conditions locales. Du point de vue épidémiologique, la protection de la santé publique passe par l’évaluation des risques de maladies attribuables à l’utilisation d’eaux usées et non à la simple détection des germes pathogènes.

Au cours des dernières années, l’analyse des données épidémiologiques, réalisée à partir de nombreuses études récentes, a permis d’élaborer de nouvelles directives fondées sur des critères, non plus microbiologiques, mais épidémiologiques. Les études épidémiologiques ont révélé que la réutilisation des eaux usées, en particulier des eaux usées brutes, peut être la cause d’une morbidité importante due à des agents pathogènes, en particulier des helminthes, qui ne sont pas décelés par les méthodes classiques d’examen microbiologique des eaux usées et qui ne sont pas toujours éliminés par les procédés de traitement habituels.

Les nouvelles directives devraient donc indiquer une teneur en bactéries plus réaliste, qui tienne compte à la fois des données épidémiologiques et du fait que les risques d’infection bactérienne sont plus faibles qu’on ne le supposait auparavant. Elles devraient également mentionner la teneur maximale en œufs d’helminthe en tenant compte des observations épidémiologiques. La démarche épidémiologique met aussi en évidence les groupes exposés aux risques d’infection associés à la réutilisation des eaux usées. Il s’agit des ouvriers agricoles et des pisciculteurs, des personnes qui manipulent les récoltes et des consommateurs, ainsi que des personnes de passage ou vivant à proximité des champs ou des bassins où sont utilisées des eaux usées. Cettedémarche permet aussi d’identifier les autres mesures de protection sanitaire pouvant être appliquées en plus du traitement des eaux usées. A l’heure actuelle, on estime que, pour minimiser les risques pour la santé, il serait judicieux d’adopter une approche plus intégrée, dans laquelle le traitement, qui reste en principe la meilleure méthode de protection, ne serait que l’une des mesures envisagées au stade de la planification, les autres étant la restriction des cultures, l’application contrôlée des eaux usées, le contrôle de l’exposition des groupes à risque et la promotion de l’hygiène. Le tableau 20 résume les nouvelles directives conseillées par l’Oms (Organisation mondiale de la santé).

Par ailleurs, dans les programmes de réutilisation des eaux usées, il faut toujours veiller à ne pas créer un habitat pour les vecteurs de maladies, comme les moustiques ou les mollusques. Dans le passé, les champs d’épandage favorisaient parfois la reproduction des moustiques de l’espèce Culex pipiens dans les eaux polluées à faible courant et les bassins d’eau stagnante. Non seulement ils constituent une nuisance, mais ils peuvent aussi transmettre la filariose bancroftienne (Oms, 1989) dans la plupart des régions où cette maladie est endémique. Des méthodes classiques de lutte contre le développement des vecteurs devraient être appliquées en cas de besoin pour éviter la transmission des maladies qu’ils propagent.

Tableau 20. Directives concernant la qualité microbiologique des eaux usées utilisées dans l’agriculture, d’après Oms (1989).

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Les techniques de traitement

Le traitement des déchets

Par principe, nous n’évoquons ici que les filières de traitement biologique qui permettent de recycler la matière organique et fertilisante dans l’agriculture. Toutefois, nous abordons les grands principes de collecte et de tri des déchets des ménages car ils sont maintenant jugés indissociables de la qualité du coproduit recyclé dans l’agriculture.

La fermentation, au sens large, est la seule voie de traitement adaptée au recyclage agricole des déchets organiques, car elle permet toujours d’obtenir un coproduit résiduel pour amender et fertiliser les sols. On distingue trois types de fermentation : la fermentation alcoolique, la digestion anaérobie, ou méthanisation, et la fermentation aérobie, ou compostage.

Il est important de signaler que, pour obtenir un compost de qualité, il faut presque toujours une fermentation aérobie pour la maturation finale des résidus de digestion anaérobie ou de fermentation alcoolique. En conséquence, le compostage, et plus particulièrement sa phase finale de maturation, peut être considéré comme une technique récurrente quel que soit le type de fermentation choisi au départ. Nous ne traitons ici que la technique de compostage.

Le compostage
Principe général

Le compostage est une dégradation de la matière organique en présence d’oxygène. Les molécules organiques sont transformées par étapes successives en substances de poids moléculaire de plus en plus faible pour aboutir à la production de dioxyde de carbone (CO2) et d’eau. Cette fermentation se déroule selon trois phases successives.

• La phase de latence correspond au temps nécessaire à la colonisation du milieu par les micro-organismes. Elle dure environ un jour. La température s’élève progressivement : elle résulte de l’activité respiratoire endogène des cellules vivantes présentes dans la masse.

• La phase de fermentation chaude, d’abord mésophile, est due à la multiplication des micro-organismes, qui provoquent le début de la fermentation. La réaction exothermique dégage de la chaleur et la température du mélange s’accroît fortement pour passer ensuite en régime thermophile. A 60-70 oC, les micro-organismes thermophiles meurent (température optimale d’activité à 50-55 oC) et le processus s’autorégule.

• La phase de refroidissement et de maturation termine le processus jusqu’à la raréfaction des matières facilement utilisables par les micro-organismes. Le compost a alors atteint son stade de maturité ; il est apte à un usage agricole.Les principaux paramètres régissant le compostage concernent particulièrement la phase de fermentation chaude.

• Le taux d’oxygène lacunaire : tout organisme aérobie consomme de l’oxygène pour oxyder les composés organiques qui lui servent de nourriture. L’aérobiose est maintenue tant que le taux d’oxygène ne descend pas en dessous de 5 %, bien que la limite réelle de l’anaérobiose soit de 1 %. Des valeurs de 30 à 36 % d’espace lacunaire dans la masse en fermentation sont citées comme optimales.

• L’humidité : pour chaque substrat, l’humidité est en relation avec le volume d’espace lacunaire. Ainsi pour la fraction organique des ordures ménagères, le volume d’espace lacunaire optimal correspond à un taux d’humidité de 55 à 65 %. Un taux d’humidité trop faible entraîne une baisse de l’activité des micro-organismes. Un taux d’humidité trop important conduit à une obstruction des espaces lacunaires, d’où une disponibilité moindre de l’oxy-gène pour ces mêmes micro-organismes.

• La température : celle obtenue dans la masse en fermentation est le résultat d’un équilibre thermique avec le milieu extérieur, d’où l’importance des conditions climatiques pour ce paramètre. Une température supérieure à 55 oC pendant au minimum 4 jours assure la destruction de certains germes pathogènes et parasites divers.

• Le rapport carbone/azote : celui-ci décroît constamment au cours du compostage pour se stabiliser vers 8 à 10 dans un compost mûr. Au regard des études réalisées, les meilleurs rendements sont observés pour des rapports carbone/azote initiaux compris entre 20 et 70.

Ces paramètres imposent des conditions spécifiques pour le compostage de certains déchets en raison de leur taux d’humidité élevé, de leur rapport carbone/azote faible ou de leur très mauvaise tenue structurale. En règle générale, la production finale de compost est de l’ordre de 45 à 55 % du poids initial de déchets (en brut).

Les procédés de compostage

Le compostage a évolué depuis une dizaine d’années vers une meilleure maîtrise des conditions de fermentation car la question des nuisances engendrées par les sites de compostage est devenue sensible. Ainsi, le compostage passif, qui consiste à laisser un tas de déchets évoluer en l’état sans aucune intervention, n’est plus d’actualité sauf pour des unités individuelles traitant de petites quantités. Les procédés de compostage se distinguent essentiellement dans leurs phases de latence et de fermentation chaude, par le mode d’aération et le niveau de contrôle des différents paramètres. Il existe trois procédés de compostage : le compostage extensif en andains retournés, le compostage intensif à aération forcée, le compostage industriel en réacteur fermé (voir l’étude de cas sur la valorisation des déchets d’abattoir au Sénégal, p. 163). Nous ne détaillons que le premier procédé et nous évoquerons également un cas particulier de finition du compost : le lombri-compostage.Le compostage extensif en andains retournés est souvent utilisé dans les pays en développement. L’oxygénation la plus efficace d’une masse en fermentation est obtenue par un retournement périodique, qui assure une fermentation homogène. Les déchets sont disposés en andains de section triangulaire (base 2 à 3 m ; hauteur 1,5 à 2 m ; longueur à la demande) sur une aire étanche. Ces andains sont retournés manuellement ou mécaniquement à une certaine fréquence pour assurer l’apport d’oxygène dans le milieu. Le facteur limitant de cette technique est la teneur en oxygène dans la masse, qui retombe très rapidement après chaque retournement, surtout au cours de la première phase de fermentation chaude. En pratique, la fréquence et la qualité des retournements sont les paramètres clés de cette technique. Pour la fraction organique des ordures ménagères sous climat chaud, on admet une durée totale de latence et la fermentation chaude de 1,5 à 2 mois avec un retournement des andains par semaine au cours du premier mois, puis un retournement toutes les deux semaines le deuxième mois. A la suite de la fermentation chaude, le précompost subit obligatoirement une maturation en tas pendant au minimum 2 mois. En fonction des conditions locales et du débit de déchets à composter, le retournement des andains peut s’effectuer manuellement ou mécaniquement à l’aide d’équipements agricoles tels que les retourneurs d’andins. Dans les deux cas, il faut prévoir un espace suffisant entre les andains pour leur déplacement ou pour le passage du tracteur. A l’issue de la fermentation chaude en andains, le compost poursuit sa maturation en tas, éventuellement retournés une fois par mois. Les tas en maturation d’un âge supérieur à 2 mois tiennent lieu de stockage avant un affinage par criblage et un éventuel conditionnement avant utilisation.

Le lombri-compostage est une technique relativement récente développée à petite échelle dans différents pays. Il s’agit, après une phase initiale de fermentation chaude classique, d’une transformation du compost en couche mince qui utilise des vers adaptés, de la classe des épigés, pour dégrader par ingestion la matière organique. Après une inoculation au départ, la population de vers croît et s’autorégule en fonction de la matière organique disponible. Après cette transformation, le compost subit une phase courte de maturation (1 mois). L’intérêt principal de cette technique réside dans la qualité visuelle du produit final et, pour les ordures ménagères brutes, dans le tri effectué par les vers. Lors de la transformation, on observe en effet que les matériaux indésirables (non ingérables) se concentrent à la surface de la couche et que le compost peut être soutiré à la base. Parmi les inconvénients, il faut noter l’emprise foncière très importante et le contrôle rigoureux des conditions de vie et de reproduction de ces vers (humidité de 55 à 60 %, température entre 25 et 35 oC). Dans la situation actuelle, il ne semble pas que le lombri-compostage puisse être considéré réellement comme une technique complète de traitement des déchets, mais plutôt comme un maillon complémentaire pour la finition du produit dans un compostage classique.

La valorisation des déchets d’abattoir au Sénégal

Les contraintes à l’origine de l’expérience (Farinet et al., 1991 ; Farinet et Copin, 1994) sont les nuisances et la pollution dues au rejet des déchets et effluents dans le milieu naturel et les consommations d’énergie et d’eau qui fragilisent l’activité d’abattage. Les déchets produits se répartissent en solides — matières stercoraires (contenu des panses et boyaux) récupérées au niveau de la triperie et fumiers des parcs d’attente, soit environ 280 kg de déchets par tonne de carcasse (1 tonne de carcasse = 7,5 bovins) — et liquides — eaux de lavage riches en sang et graisses, environ 5 m3 par tonne de carcasse.

La solution consiste à valoriser les déchets solides par méthanisation et à traiter les eaux de lavage par lagunage, cette dernière technique étant bien adaptée au climat tropical. Elle est testée depuis 1989 à l’abattoir de la ville de Thiès, avec un système combiné Transpaille-lagunage. Nous détaillons surtout les caractéristiques et les performances de l’unité de fermentation méthanique Transpaille installée sur ce site.

L’unité Transpaille, mise en service en 1989, comprend :

– un fermenteur d’une capacité utile de 40 m3, dont la charge nominale est de 1,3 tonne de déchets par jour ;

– un dispositif de stockage du biogaz en réservoirs souples d’une capacité totale 60 m3 ;

– un groupe électrogène 100 % gaz, de 20 KVA à 3 000 tours/mn, avec récupération de calories pour le réchauffage du fermenteur ;

– deux fosses de finition du compost, avec récupération des écoulements.

Chaque jour, les matières stercoraires et les fumiers sont chargés dans la trémie du fermenteur, tandis que les effluents de fermentation sont évacués trois fois par semaine à l’autre extrémité. Ils subissent ensuite une finition aérobie en fosse pendant 75 jours pour donner un amendement organique stabilisé, épandable en grandes cultures.

Le groupe électrogène à gaz est connecté sur la ligne d’alimentation électrique de l’abattoir, de préférence lors des fortes consommations (fonctionnement des chambres froides). Il permet ainsi des économies notables d’électricité et se substitue au réseau en cas de coupure.

Compte tenu des problèmes de commercialisation de l’amendement organique, une filière de production de support de culture pour les pépinières de plants maraîchers et fruitiers a été mise en place en 1991. Le compost doit dans ce cas subir une finition aérobie beaucoup plus prononcée pendant 3 à 5 mois, avec plusieurs retournements. Il est ensuite mélangé à du sable et à divers adjuvants, puis conditionné sous forme de minimottes ou en pots. Après semis et élevage sous ombrière, le produit final est un plant maraîcher (tomate, melon) ou fruitier (papayer) prêt au repiquage en plein champ.

Selon les résultats obtenus sur 3 ans à l’abattoir de Thiès, ce système permet de produire 36 k Wh électriques et 107 kg de compost par tonne de déchets d’abattoir. Une analyse économique réalisée en 1994 montre que, sur la base de ces performances et pour une commercialisation du compost au prix de 45 FCfa/kg, le bilan des produits et charges est équilibré : l’abattoir traite ses déchets à un coût nul. Pour une commercialisation des plants maraîchers à un prix variant, selon les espèces, entre 18 et 25 FCfa l’unité, le bilan économique est positif, avec un temps de retour de l’investissement de l’ordre de 4 ans.

La collecte et le tri des ordures ménagères

Contrairement aux déchets de l’agriculture et des petites industries alimentaires, qui sont rejetés en un lieu unique à l’issue d’une opération de production, les ordures ménagères sont dispersées en zone d’habitat et constituées de plusieurs catégories de déchets de provenances multiples. Elles doivent donc être rassemblées avant toute opération d’élimination, de traitement ou de recyclage. Le traitement se justifie si les ordures ménagères renferment :

– des matériaux potentiellement recyclables en tant que tels (verre, papiers, cartons, plastiques, métaux) ;

– une fraction organique importante recyclable dans l’agriculture ou dans la production d’énergie ;

– une fraction combustible importante (dont la proportion augmente continuellement du fait des nouvelles habitudes de consommation).

Aucune filière de traitement ne peut véritablement traiter à elle seule la totalité des ordures ménagères. Les solutions sont complexes et doivent nécessairement préserver l’environnement : l’élimination des ordures ménagères passe par une séparation de leurs principaux constituants et la mise en décharge doit être réservée aux seuls déchets ultimes (les refus des différentes filières de traitement). Outre leur hétérogénéité avec la présence de matières inertes sans valeur agronomique, les ordures ménagères collectées par la voie classique peuvent être contaminées par des éléments traces métalliques ou des polluants organiques. Il suffit d’un pot de peinture mal fermé dans un tas d’ordures ménagères pour le rendre impropre à toute valorisation agricole. Les techniques de production de compost ont d’abord cherché à s’adapter en mettant en avant la méthode dite du « tri-compostage ». En Europe, les techniciens ont misé sur la qualité du compost mais, au cours des années 1980, l’image du compost d’ordures ménagères semble s’être irrémédiablement ternie. Certains, considérant que l’évolution des techniques de tri avait atteint une limite quant à la qualité du compost, préconisent soit d’abandonner cette filière, soit de ne traiter que des produits sélectionnés à la collecte.

Dans les villes d’Afrique, nous avons vu que la fraction organique des ordures ménagères recyclable en agriculture est constituée des fines, des fermentescibles et des papiers et cartons souillés. Il existe deux solutions pour sélectionner cette fraction organique : la collecte sélective ou les techniques de tri.

La collecte sélective

La collecte sélective de la fraction organique des ordures ménagères serait donc un préalable essentiel pour les traitements en vue d’un recyclage agricole. Il ne faut cependant pas oublier que, dans la plupart des pays en développement, la collecte classique des ordures ménagères pose déjà des pro-blèmes aux municipalités. La mise en place d’une collecte sélective entraînera inévitablement des surcoûts plus ou moins élevés, qui seront répercutés sur les administrés. La communication est un élément essentiel du succès d’une opération de collecte sélective. Elle doit permettre de motiver la population par une information régulière sur les résultats obtenus et le devenir des déchets triés. Elle doit aussi fournir des consignes de tri claires et précises par le biais de prospectus, d’articles de presse, d’expositions. En zone urbaine, la collecte sélective peut être opérée de deux manières : en porte-à-porte ou par apport volontaire.

La collecte sélective en porte-à-porte consiste à demander à la population de séparer les déchets organiques dans un contenant spécifique par rapport aux autres déchets. Les ordures ménagères sont ensuite collectées, soit avec deux équipements classiques (bennes), soit avec un équipement spécifique (benne à deux compartiments). Elle pose le problème essentiel du coût des contenants mis à la disposition des populations, qui peuvent aller du simple sac en papier ou en plastique au container de 120 litres. La fréquence de collecte est un autre paramètre important et détermine directement le degré des nuisances qui résultent inévitablement du stockage de matières organiques humides. En Europe, la fréquence est généralement hebdomadaire. En région chaude, deux collectes hebdomadaires seraient sans doute nécessaires.

Pour la collecte sélective par apport volontaire, il est indispensable de disposer de points de regroupement suffisamment nombreux, qui permettront de récupérer correctement les déchets organiques. Le contenant d’apport volontaire et la fréquence de la collecte sont déterminants : ils doivent permettre de réduire au minimum les nuisances qui démobiliseraient la population avoisinante. Des bacs de gros volume et des conteneurs peuvent être utilisés avec les mêmes fréquences de collecte que pour le porte-à-porte.

Le tri des ordures ménagères

Aucune technique mécanique ne permet actuellement de séparer des ordures ménagères une fraction organique de qualité suffisante pour être ensuite directement traitée puis recyclée dans l’agriculture. En dehors du tri manuel, la seule voie possible consiste à intégrer le procédé biologique de traitement dans le processus de tri, c’est le tri-compostage, ou plus généralement le tri-fermentation. Le procédé de fermentation, qu’il soit aérobie ou anaérobie, est souvent associé à une humidification puis à une trituration (retournement, mélange, agitation), qui vont faciliter la séparation ultérieure des fragments de matières organiques synthétiques (MOS) indésirables, telles que les plastiques et le caoutchouc.

Le tri manuel n’est efficace que s’il est effectué sur des ordures ménagères brutes, non broyées, ni dilacérées. Le produit défile sur un transporteur à faible vitesse devant plusieurs personnes chargées d’éventrer les sacs puis de prélever le verre, les métaux, les plastiques, les papiers et les cartons en étatafin de les évacuer. Les coûts d’équipement sont relativement bas et l’intérêt du tri manuel dépend surtout du rapport entre le coût de la main-d’œuvre et la valeur économique des matières récupérées.

Pour le tri-fermentation, plusieurs équipements mécaniques sont employés successivement au cours d’un processus qui intègre la phase de fermentation, qu’elle soit aérobie ou anaérobie. Il est recommandé :

– d’éviter de broyer des ordures ménagères brutes et de préférer un déchiquetage grossier suffisant pour éventrer les sacs en plastique, cela afin de limiter la pulvérisation des matières organiques synthétiques, du verre et des piles ;

– d’éviter le criblage avant fermentation afin de ne pas perdre la fraction cellulosique des ordures ménagères (papiers et cartons) ;

– d’éliminer les éléments lourds et les métaux ferreux le plus tôt possible dans la chaîne de tri afin d’éviter tout relargage de métaux lourds ;

– d’assurer une fermentation performante, associée à une trituration pour fragiliser et fractionner la matière organique utile et faciliter sa séparation ultérieure.

Les procédés de fermentation en réacteur aérobie ou anaérobie sont les mieux à même d’assurer une bonne trituration. Toutefois, un compostage extensif en andains retournés ou un compostage intensif à aération forcée et retournement peuvent permettre des tris d’affinage corrects si la matière organique est suffisamment dégradée.

Le traitement des effluents

Les eaux usées sont un milieu complexe chargé de matières présentes sous différentes formes. Pour éliminer ces matières, il existe des techniques de dépollution ou d’épuration fondées sur des processus simples de séparation physique, de transformation biologique et de correction chimique (figure 7). L’ensemble de ces processus crée des sous-produits sous formes de boues, qu’il convient soit d’éliminer, soit de valoriser.

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Figure 7. Circuit de traitement des eaux usées.

Les niveaux de traitement

Les procédés de traitement des effluents comportent quatre opérations.

• Les séparations physiques, ou prétraitement. On désigne sous le terme de prétraitements physiques la séparation des éléments solides de la phase liquide. Cette séparation, selon la taille et la densité des éléments solides, est réalisée par des dispositifs simples de criblage ou en utilisant un processus de décantation physique, sédimentation ou flottation.

• Les transformations biologiques, ou traitement secondaire. Lorsque les éléments sont présents sous forme soluble ou lorsque leur taille ne permet pas de les piéger par les prétraitements physiques, sauf au prix d’un conditionnement physico-chimique complémentaire, on utilise le plus souvent un traitement biologique. Il permet de faire passer des éléments présents sous forme soluble ou colloïdale en éléments floculables et de constituer des agrégats que l’on peut de nouveau séparer de la phase liquide. Les systèmes biologiques reposent sur l’aptitude de nombreuses espèces bactériennes à dégrader la matière organique inerte pour assurer leurs besoins métaboliques. L’appauvrissement du substrat qui en résulte se traduit par un abaissement des concentrations en matières organiques exprimées par la DBO5 ou la DCO et par une transformation en nouvelles bactéries floculables et séparables par décantation.

• Les corrections chimiques, ou traitement tertiaire. Elles sont utilisées pour conditionner ou transformer certains éléments en particules séparables de la phase liquide ou pour éliminer les micro-organismes. L’élimination des micro-organismes est souvent appelée désinfection ou traitement quaternaire.

• Le traitement des boues. La plupart des techniques de traitement utilisées normalement dans la maîtrise de la pollution de l’eau produisent de la boue provenant d’un procédé de séparation solide-liquide (décantation, flottation) ou résultant d’une réaction chimique (coagulation) ou biologique. Ces matières sont soumises à un ensemble de traitements comprenant l’épaississement, la déshydratation et l’évacuation finale. Les boues organiques peuvent aussi subir des traitements visant à réduire la fraction organique ou la teneur en matières volatiles avant l’évacuation finale. Le traitement des boues, part importante du traitement des eaux usées, a pour but de réduire leur volume et d’empêcher la putréfaction.

Les filières de traitement

Dès que la nécessité du traitement des eaux usées avant rejet s’est imposée, alors qu’il n’existait encore aucun procédé physico-chimique ou biologique de traitement intensif, le sol est apparu comme une solution assez intéressante (Bechac et al., 1984). En effet, les premiers centimètres d’un sol consti-tuent un milieu biologiquement très actif, extrêmement riche en micro-organismes de toutes sortes (bactéries, protozoaires, champignons, micro-faunes). De plus, la présence d’une végétation dont l’essentiel du système radiculaire se développe dans cette zone augmente considérablement le potentiel d’épuration du sol (Bechac et al., 1984) et a permis de développer des techniques individuelles d’assainissement. Ensuite, sont apparues les techniques collectives intensives d’épuration, dites techniques classiques, qui assurent un traitement biologique des eaux usées (traitement secondaire) grâce à un apport artificiel d’oxygène. Ce traitement intervient après une préparation des eaux, qui consiste en un prétraitement (dégrillage, dessablage et déshuilage) et un traitement primaire (décantation). Ces techniques consomment beaucoup d’énergie, exigent l’intervention permanente d’une main-d’œuvre qualifiée et requièrent souvent des pièces de rechange fabriquées dans les pays développés. Elles demandent donc des efforts financiers, que les pays en développement ne peuvent pas consentir.

A côté de ces techniques collectives intensives, se sont développés d’autres procédés : les techniques collectives extensives ou techniques rustiques, qui sont fondées surtout sur la capacité épuratrice des milieux naturels. Ces techniques conviennent mieux aujourd’hui au traitement et à la valorisation des eaux usées dans les pays en développement, du fait de leurs coûts d’investissement et de maintenance relativement abordable. De plus, elles éliminent plus efficacement les germes pathogènes, facteur déterminant dans le cadre de la valorisation en agriculture urbaine. L’expérience de l’Enda (Environnement et développement en Afrique) à Rufisque illustre bien cet aspect (voir l’étude de cas sur l’épuration des eaux usées urbaines au Sénégal).

 

L’épuration des eaux usées urbaines dans les quartiers pauvres
et l’assainissement semi-collectif à Diokoul et Castor (Rufisque, Sénégal)

Dans le cadre de son programme Pade (processus d’amélioration durable de l’environnement), dont l’objectif est de mettre en place des systèmes d’assainissement à la portée des populations pauvres, deux stations d’épuration des eaux usées domestiques ont été construites, en 1994, dans les quartiers de Diokoul et Castor, sur la commune de Rufisque, par l’équipe Rup (Relais pour le développement urbain participé) de l’Enda (Enda, 1996, 1999 ; De Reviers, 1995). Ces stations ont bénéficié d’un financement de l’Acdi (Agence canadienne pour le développement international) et d’une autorisation préfectorale et communale (la commune ayant fourni les deux terrains). Elles répondaient à la demande de la population, excédée par l’insalubrité qui régnait dans ces quartiers. La première station est située dans un quartier d’habitat planifié ; elle est dimensionnée pour environ 300 concessions (la concession regroupe 8 à 15 personnes). La seconde, dimensionnée pour environ 150 concessions, se trouve dans une zone d’habitat spontané. Les deux stations ont été conçues suivant la technique de lagunage à macrophytes flottantes à laitue d’eau, Pistia stratiotes (Charbonnel, 1989). Mais l’innovation la plus audacieuse est le système de collecte et de transport qui approvisionne le système de traitement. En effet, après passage dans un dégrais-

seur, les eaux ménagères rejoignent les eaux vannes au niveau d’un décanteur (mini-fosse septique), où elles séjournent environ 4 heures, avant d’arriver dans le réseau de petit diamètre (en PVC 110, polychlorure de vinyle), qui les achemine vers la station de traitement. Les eaux ainsi traitées sont réutilisées dans l’agriculture, la floriculture et les pépinières. Plusieurs ouvrages ont été réalisés : – un vidoir avec filtre, deux bacs dégraisseurs et un petit décanteur situés à l’intérieur des concessions. Ces ouvrages ont pour rôle de retenir les graisses, le sable et les diverses matières solides susceptibles d’obstruer les égouts. Leur coût est d’environ 175 000 FCfa par concession ; – deux réseaux d’égout d’un diamètre de 110 mm, avec regards, qui s’étendent sur une longueur de 4 000 m. Leur coût est estimé à environ 17 000 000 FCfa ; – deux stations d’épuration destinées à épurer les eaux usées provenant des concessions. Celle de Castor s’étend sur une superficie de 0,5 ha. Elle comprend un décanteur digesteur suivi de 7 bassins de lagunage. Elle a coûté environ 14 000 000 FCfa. Celle de Diokoul occupe une superficie de 0,7 ha ; elle est composée d’un décanteur digesteur et de 4 bassins de lagunage. Son coût est estimé à environ 11 000 000 FCfa. Il faut signaler qu’avant la mise en place du traitement semi-collectif, les actions étaient orientées vers la mise en place de fosses septiques toutes eaux dans les zones à nappe phréatique profonde. Leur coût unitaire est estimé à 270 000 FCfa. L’assainissement des villes est devenu une priorité dans les programmes de développement. Or, il ne fait plus de doute que les technologies importées des pays développés ne suffisent pas pour résoudre les problèmes (niveau élevé des investissements et de l’entretien, comportements non conformes des populations bénéficiaires). Par ailleurs, l’utilisation des eaux usées urbaines dans l’agriculture est une pratique courante à travers le monde, qui, dans le contexte actuel de pénurie d’eau dans les zones arides, constitue une solution réaliste. Des recherches et études réalisées à Dakar, il est possible de tirer quelques enseignements.

• Il est possible, à l’échelle d’un quartier, d’effectuer un assainissement qui permette d’utiliser les eaux usées domestiques traitées dans l’agriculture urbaine et de revaloriser ainsi des espaces urbains sauvages où des problèmes d’environnement se posent.

• Il existe d’autres techniques que les techniques classiques, efficaces et adaptées aux contextes socio-économiques, géographiques et écologiques.

• Il est également possible de rendre l’assainissement productif (création d’emploi) et de générer un fonds permanent pour poursuivre les opérations d’assainissement dans les quartiers pauvres à partir d’une subvention de départ.

• Il est possible pour les communes de déléguer les services publics urbains aux organisations et microentreprises émanant des populations dans le domaine de la production et de l’entretien des infrastructures d’assainissement, mais aussi de la gestion et de la valorisation des déchets ménagers. Il en résulte un renforcement, d’une part, des capacités de planification et de gestion urbaine pour les autorités locales, d’autre part, de la citoyenneté chez les populations.

Malgré tout, il reste des obstacles qu’il s’agira de surmonter. En effet, l’entretien du système, son amortissement, le recouvrement des dettes et la rentabilité des groupements d’intérêt économique qui s’occupent de la gestion des stations

posent toujours des problèmes. De plus, l’implantation d’une station d’épuration à l’intérieur même des quartiers pourrait engendrer des risques pour la santé publique. Les études doivent donc se poursuivre. C’est pourquoi un programme de recherche centré sur ces questions a été mis en place par l’Ifan (Institut fondamental d’Afrique noire) et l’université Cheikh Anta Diop, en collaboration avec l’Enda, grâce à un financement conjoint du Crdi et de l’Acdi.

 

Conclusion

La valorisation agricole des déchets agricoles et agro-industriels ne pose pas de problèmes particuliers dès lors qu’ils sont traités sur place. En revanche, en matière de collecte et de tri des ordures ménagères, il semble maintenant acquis que la collecte sélective, et plus particulièrement le tri à la source, est la seule voie d’avenir. Ce tri soulève une question essentielle dans les grandes villes des pays en développement : dans les quartiers défavorisés, comment responsabiliser une population par rapport à ses déchets alors que, chaque jour, sa principale préoccupation est de se nourrir suffisamment et correctement? Il y a parfois une distorsion flagrante entre le discours progressiste de certaines municipalités et organisations non gouvernementales et la situation économique et sociale des populations. Dans une telle situation, il nous semble que toute politique d’assainissement devrait d’abord se traduire par des créations significatives d’emplois pour la collecte, le tri et le traitement des ordures ménagères. La collecte en amont et le recyclage des coproduits en aval peuvent être à l’origine de la création de microentreprises mettant en œuvre des moyens de transport adaptés à la trame urbaine (charrettes, camionnettes, camions).

Pour les effluents urbains, l’un des postes les plus coûteux est celui du système d’évacuation et de transport. En effet, dans le cas d’un assainissement collectif, le réseau d’évacuation doit acheminer les effluents sur de longues distances. Il doit donc être suffisamment large pour éviter d’éventuels colmatages, ce qui a pour conséquence d’augmenter les coûts. Un réseau de petit diamètre constitue une alternative assez intéressante pour rendre l’assainissement accessible aux plus démunis, mais il suppose l’intégration du procédé de traitement au sein des habitations ou à proximité. Cette condition peut être à l’origine d’inconvénients tels que la propagation de mauvaises odeurs ou la prolifération d’insectes et autres vecteurs de maladies. Les travaux de recherche devraient s’orienter vers des procédés qui tiennent compte de ce type de contrainte.

Pour le traitement des déchets, la digestion anaérobie et le compostage fournissent des composts de qualité similaire. La digestion anaérobie produit aussi de l’énergie, ce qui lui confère un avantage certain dans les pays en développement. Les aspects économiques ont une importance considérabledans le choix du recyclage agricole, mais aussi du type de traitement à mettre en œuvre, mais la diversité des situations ne permet pas de fixer des règles précises.

Pour le traitement des effluents, il existe plusieurs procédés collectifs et semi-collectifs. Les procédés extensifs, qui ne demandent que peu de personnel qualifié et sont peu coûteux, offrent les meilleures perspectives pour les pays en développement. Le choix du traitement doit reposer non seulement sur les conditions d’implantation au sein de la communauté, mais aussi sur les utilisations prévues de l’eau épurée.

Certaines techniques peuvent créer une synergie entre traitement des déchets et des effluents. Ainsi, le traitement des ordures ménagères par compostage requiert souvent une phase d’humidification des tas : la mise à disposition d’une eau usée traitée peut satisfaire ces besoins à moindre coût. Par ailleurs, le traitement des effluents par lagunage peut conduire à la production de biomasse (macrophytes) elle-même compostable.

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