Émissions des effluents d’élevage : méthane, N₂O et ammoniac, et moyens de les limiter

Les effluents d’élevage – lisier, purin et fumier – sont une source de trois gaz importants pour le climat et l’environnement : le méthane (CH₄), le protoxyde d’azote (N₂O) et l’ammoniac (NH₃). Le méthane se forme principalement pendant le stockage en conditions anaérobies, le N₂O – à la suite des transformations de l’azote (nitrification et dénitrification) dans les stockages, sur les tas et dans le sol après épandage, et l’ammoniac s’échappe de la surface des cuves, des champs et des bâtiments d’élevage et contribue indirectement aux émissions de N₂O. L’ampleur des émissions dépend de la température, de la durée de stockage, de la composition de l’alimentation et de la technique d’épandage ; les mêmes animaux peuvent donc provoquer des émissions très différentes d’une exploitation à l’autre.

Méthane issu du stockage

Dans le lisier stocké en cuve ou en lagunes, des bactéries méthanogènes dégradent la matière organique facilement assimilable. La vitesse augmente avec la température, de sorte qu’en été, les émissions sont plusieurs fois supérieures à celles de l’hiver. Un stockage long, de grandes cuves et l’absence de brassage de la croûte favorisent la production de méthane. Le fumier solide en tas contient moins d’eau et produit donc moins de méthane, mais il présente des zones anaérobies au cœur du tas et émet du N₂O si une croûte se forme ou si le tas est aéré.

N₂O et ammoniac

L’azote des effluents se présente sous forme ammoniacale et organique. L’ammoniac s’échappe lorsque le pH et la température sont élevés et que la surface de contact avec l’air est grande (par ex. épandage de lisier à la buse palette). L’azote perdu n’atteint pas les plantes et devient une source de pollution de l’air et, indirectement, de N₂O après dépôt sur le sol. Les émissions directes de N₂O se produisent dans le sol et dans les stockages présentant ce que l’on appelle une croûte naturelle.

Dans les lignes directrices du GIEC (2006) pour les inventaires, on a retenu par défaut qu’environ 1 % de l’azote apporté au sol (par les engrais minéraux et organiques) est émis sous forme de N₂O-N ; les lignes directrices précisées en 2019 différencient ce facteur selon les conditions climatiques et le type d’effluent. Les valeurs nationales peuvent être différentes.

Exemple de calcul

Hypothèses : l’exploitation épand sur ses champs du lisier contenant 10 000 kg de N par an. Émissions directes de N₂O-N avec un facteur de 1 % : 100 kg de N₂O-N. Conversion en N₂O : 100 × 44/28 ≈ 157 kg de N₂O. Avec un GWP₁₀₀ = 273 (AR6), cela donne env. 42,9 t de CO₂e par an. S’y ajoutent les émissions indirectes dues à l’ammoniac et au lessivage ainsi que les émissions de méthane du stockage. L’exemple illustre l’ordre de grandeur ; les valeurs réelles dépendent des conditions et de la méthode de calcul.

Directive Nitrates et pratique agricole

La directive Nitrates (91/676/CEE) limite les doses d’azote issues des effluents d’élevage dans les zones particulièrement vulnérables (jusqu’à 170 kg de N/ha par an provenant des effluents d’origine animale) et fixe des périodes d’interdiction d’épandage ainsi que des exigences relatives à la capacité des cuves. Ces dispositions sont mises en œuvre par des programmes d’action nationaux, qu’il convient de vérifier dans l’état actuel du droit. Les bonnes pratiques agricoles limitent en outre les pertes d’azote.

Comment limiter les émissions

Rôle de l’unité de méthanisation

La méthanisation transforme la matière facilement dégradable en biogaz, réduisant le potentiel ultérieur d’émission de méthane du digestat, en particulier lorsque la cuve est fermée. En même temps, une partie de l’azote organique passe sous forme ammoniacale, ce qui fait du digestat un bon fertilisant, mais accroît le risque de pertes d’ammoniac en cas d’épandage inadapté. C’est pourquoi l’unité de méthanisation doit s’inscrire dans une gestion de la fertilisation où le digestat est épandu selon des techniques modernes.

Prise en compte dans les inventaires

Les inventaires nationaux des émissions de gaz à effet de serre comportent des catégories distinctes : la fermentation entérique, la gestion des effluents d’élevage et les émissions des sols agricoles. Pour une exploitation ou un projet de méthanisation, le bilan concret doit être calculé à partir de ses propres données (nombre d’animaux, système d’élevage, durée de stockage, techniques d’épandage).

Ce que peut faire l’agriculteur

Les mesures les moins coûteuses consistent à raccourcir la durée de stockage en épandant aux périodes optimales, à appliquer des techniques à faibles émissions (pendillards, injection) et à maintenir les cuves en bon état. À plus long terme, il s’agit de couvrir les cuves ou de livrer le lisier à une unité de méthanisation, qui réduit les émissions et restitue un digestat aux propriétés fertilisantes plus prévisibles. Il est judicieux de tenir un registre des doses d’azote et un bilan, car cela facilite aussi le respect des exigences de la directive Nitrates.

Conclusion

Les émissions des effluents d’élevage résultent de la biologie et de la météo, mais la technique de gestion permet de les réduire sensiblement. L’unité de méthanisation est l’un des outils, mais elle donne les meilleurs résultats associée à un épandage rapide et précis du digestat.