Le lisier comme substrat de base : rendement, rôle tampon et dilution du mélange

Le lisier est un engrais naturel liquide à faible teneur en matière sèche (généralement quelques pour cent, par ex. 4–10 % selon l’espèce et la dilution), dont le rendement en biogaz à la tonne de matière brute est faible, mais qui constitue une base idéale pour la codigestion. Il apporte de l’eau, de l’alcalinité, des micro-organismes et des oligoéléments, homogénéise le mélange et facilite le pompage, et sa méthanisation réduit en outre les émissions de méthane liées au stockage. Il est toutefois difficile d’obtenir une production d’énergie rentable avec le seul lisier ; on le complète donc généralement par des substrats plus énergétiques.

Composition et différences

Les valeurs du tableau sont indicatives ; elles dépendent de l’alimentation, de la litière, de l’eau de lavage des bâtiments et du mode de stockage. Pour planifier une unité de méthanisation, utilisez les analyses d’exploitations précises.

Rendement à la tonne

Le potentiel méthanogène du lisier rapporté à la MOS est généralement modéré (inférieur de plusieurs dizaines de pour cent à celui de l’ensilage de maïs) et, rapporté à la tonne de matière brute, très faible en raison de la forte dilution. Exemple avec des hypothèses explicites : lisier bovin MS 8 %, MOS 80 % de la MS, BMP 200 m³ CH₄/t MOS (valeur donnée à titre d’exemple, déterminez la vôtre par un essai) :

• MOS dans une tonne : 1 000 kg × 0,08 × 0,80 = 64 kg,
• méthane : 64 × 0,200 = 12,8 m³ CH₄/t.

À titre de comparaison, l’ensilage de maïs (MS 33 %, MOS 95 %, BMP 340) donne : 313 kg de MOS × 0,34 = env. 106 m³ CH₄/t. L’écart est de plus de huit fois à la tonne. C’est pourquoi le lisier joue le rôle de base, et non de principale source d’énergie.

Fonctions dans le mélange

1. Tampon. La teneur en ammonium et en carbonates stabilise le pH et augmente le TAC.
2. Eau et dilution. Il permet de conserver une suspension pompable malgré une forte quantité d’ensilage.
3. Micro-organismes. Il contient une flore méthanogène et hydrolytique naturelle, qui accélère le démarrage.
4. Oligoéléments. Il apporte Co, Ni, Se et d’autres, ce qui limite les carences.
5. Gestion du fumier. Il permet à l’exploitation de valoriser l’engrais, et le digestat a de meilleures propriétés fertilisantes (homogène, azote sous forme ammoniacale).

Dilution et pièges

Une part excessive de lisier abaisse l’OLR et le TSH, ce qui réduit le rendement volumique du digesteur et augmente la quantité de digestat à stocker et à épandre. Cela n’a aucun sens de transporter loin un lisier très dilué (après lavage, avec de l’eau de pluie) — le coût dépasse le gain énergétique. Dans les installations à forte teneur en azote (lisier porcin, fientes de volaille), le risque d’inhibition ammoniacale augmente, en particulier en conditions thermophiles.

Effet climatique

Le stockage du lisier en fosses ouvertes provoque des émissions de méthane, d’autant plus importantes que la température est élevée et la durée longue. La méthanisation dans un digesteur fermé et le stockage étanche du digestat avec récupération du gaz limitent ces émissions. L’ampleur de la réduction doit être estimée pour chaque configuration, car elle dépend du système de stockage, de la température et de la durée.

Exemple de bilan pour une exploitation

Un troupeau de 300 vaches laitières produit chaque année de quelques milliers à une dizaine de milliers de m³ de lisier, selon le système d’élevage et l’alimentation. Avec les hypothèses données plus haut, cette quantité permet d’obtenir de quelques dizaines à plus d’une centaine de milliers de m³ de CH₄ par an — une énergie suffisante pour alimenter seulement une petite installation. C’est pourquoi les exploitations ajoutent souvent de l’ensilage et des déchets.

Conseils pratiques

• Mesurez la MS et l’azote du lisier (la variabilité dans le temps est importante).
• Brassez la fosse de pré-stockage avant le prélèvement, afin d’éviter la stratification des sédiments.
• Contrôlez la part de sable et de cailloux (litière de sable) — dessablage et séparateurs.
• N’introduisez pas de lisier à forte teneur en antibiotiques ou en désinfectants sans évaluation.
• Conservez une part constante de lisier dans le mélange, afin de ne pas perturber le tampon.
• Tenez compte de la saisonnalité : en été, il y a moins de lisier à cause du pâturage.

Le lisier est donc la pierre angulaire de la codigestion : il n’apporte pas beaucoup d’énergie, mais beaucoup de stabilité et d’avantages climatiques.

Stockage et préparation avant la méthanisation

La fosse de pré-stockage doit être couverte et brassée afin de limiter la stratification et les émissions. Le lisier des fosses sous caillebotis a une autre composition (plus d’urée dans le lisier frais) que celui qui a été stocké pendant des mois, lorsqu’une partie de la matière organique s’est déjà décomposée et que le méthane s’est échappé dans l’atmosphère. Plus le lisier est frais, plus son potentiel énergétique est élevé ; c’est pourquoi l’on recommande souvent de vidanger fréquemment les caniveaux et de le livrer à l’unité de méthanisation à intervalles courts.

Effet sur le digestat

La méthanisation augmente la part d’azote ammoniacal dans l’azote total ainsi que le pH, ce qui améliore la disponibilité de l’azote pour les plantes, mais accroît aussi le risque de pertes d’ammoniac lors du stockage et de l’épandage. Nous décrivons les détails et les bonnes pratiques dans des articles distincts consacrés au digestat.