L'importance de la gestion des déchets a augmenté à mesure que l'intensité de la production agricole dans les exploitations a augmenté. Les déchets de la production animale sont dominés par le fumier, mais comprennent également la litière et la litière, le gaspillage d'aliments, d'eau et de sol. Le tableau 1 énumère certaines caractéristiques pertinentes du fumier; les déchets humains sont inclus à la fois à titre de comparaison et parce qu'ils doivent eux aussi être traités dans une ferme. La teneur élevée en matières organiques du fumier constitue un excellent milieu de croissance pour les bactéries. L'activité métabolique des bactéries consommera de l'oxygène et maintiendra le fumier stocké en vrac dans un état anaérobie. L'activité métabolique anaérobie peut produire un certain nombre de sous-produits gazeux toxiques bien connus, notamment le dioxyde de carbone, le méthane, le sulfure d'hydrogène et l'ammoniac.
Tableau 1. Propriétés physiques du fumier tel qu'excrété par jour par 1,000 XNUMX lb de poids d'animal, excluant l'humidité.
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Poids (lb) |
Volume (pi3) |
Volatils (lb) |
Humidité (%) |
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Comme excrété |
Comme stocké |
||||
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Vache laitière |
80-85 |
1.3 |
1.4-1.5 |
85-90 |
> 98 |
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Vache de boucherie |
51-63 |
0.8-1.0 |
5.4-6.4 |
87-89 |
45-55 |
|
Cochon (éleveur) |
63 |
1.0 |
5.4 |
90 |
91 |
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Semer (gestation) |
27 |
0.44 |
2.1 |
91 |
97 |
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Truie et porcelets |
68 |
1.1 |
6.0 |
90 |
96 |
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Poules pondeuses |
60 |
0.93 |
10.8 |
75 |
50 |
|
Poulets de chair |
80 |
1.3 |
15. |
75 |
24 |
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Dindes |
44 |
0.69 |
9.7 |
75 |
34 |
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Agneau (mouton) |
40 |
0.63 |
8.3 |
75 |
- |
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Humain |
30 |
0.55 |
1.9 |
89 |
99.5 |
Source : USDA 1992.
Processus de gestion
La gestion du fumier implique sa collecte, une ou plusieurs opérations de transfert, son stockage ou/et traitement éventuel et éventuellement son utilisation. La teneur en humidité du fumier, telle qu'indiquée dans le tableau 1, détermine sa consistance. Des déchets de différentes consistances nécessitent des techniques de gestion différentes et peuvent donc présenter différents risques pour la santé et la sécurité (USDA 1992). Le volume réduit de fumier solide ou à faible teneur en humidité permet généralement de réduire les coûts d'équipement et les besoins en énergie, mais les systèmes de manutention ne sont pas facilement automatisés. La collecte, le transfert et les traitements éventuels des déchets liquides sont plus facilement automatisés et nécessitent moins d'attention quotidienne. Le stockage du fumier devient de plus en plus obligatoire à mesure que la variabilité saisonnière des cultures locales augmente ; le mode de stockage doit être dimensionné pour répondre au rythme de production et au calendrier d'utilisation tout en prévenant les atteintes à l'environnement, notamment par le ruissellement des eaux. Les options d'utilisation comprennent l'utilisation comme éléments nutritifs pour les plantes, le paillis, l'alimentation animale, la litière ou une source pour produire de l'énergie.
Production de fumier
Les vaches laitières sont généralement élevées dans des pâturages, sauf lorsqu'elles sont dans des aires d'attente avant et après la traite et pendant les extrêmes saisonniers. La consommation d'eau pour le nettoyage dans les opérations de traite peut varier de 5 à 10 gallons par jour et par vache, là où le rinçage des déchets n'est pas pratiqué, à 150 gallons par jour et par vache là où c'est le cas. Par conséquent, la méthode utilisée pour le nettoyage a une forte influence sur la méthode choisie pour le transport, le stockage et l'utilisation du fumier. Parce que la gestion des bovins de boucherie nécessite moins d'eau, le fumier de bœuf est plus souvent traité sous forme solide ou semi-solide. Le compostage est une méthode courante de stockage et de traitement de ces déchets secs. Le régime local des précipitations influence également fortement le schéma de gestion des déchets préféré. Les parcs d'engraissement excessivement secs sont susceptibles de produire un problème de poussière et d'odeur sous le vent.
Les problèmes majeurs pour les porcs élevés sur les pâturages traditionnels sont le contrôle du ruissellement et de l'érosion des sols dus à la nature grégaire des porcs. Une alternative est la construction de porcheries semi-fermées avec des lots pavés, ce qui facilite également la séparation des déchets solides et liquides ; les solides nécessitent certaines opérations de transfert manuel mais les liquides peuvent être manipulés par gravité. Les systèmes de traitement des déchets pour les bâtiments de production entièrement fermés sont conçus pour collecter et stocker automatiquement les déchets sous une forme largement liquide. Le bétail jouant avec ses installations d'abreuvement peut augmenter les volumes de déchets porcins. Le stockage du fumier se fait généralement dans des fosses anaérobies ou des lagunes.
Les installations avicoles sont généralement divisées en installations de production de viande (dindes et poulets de chair) et d'œufs (pondeuses). Les premiers sont élevés directement sur litière préparée, qui maintient le fumier dans un état relativement sec (25 à 35 % d'humidité) ; la seule opération de transfert est l'enlèvement mécanique, généralement une seule fois par an, et le transport directement au champ. Les pondeuses sont logées dans des cages empilées sans litière ; leur fumier peut soit être autorisé à s'accumuler en piles profondes pour un enlèvement mécanique peu fréquent, soit être automatiquement rincé ou gratté sous forme liquide un peu comme le fumier de porc.
La consistance des déchets de la plupart des autres animaux, comme les moutons, les chèvres et les chevaux, est en grande partie solide ; la principale exception concerne les veaux de boucherie, en raison de leur alimentation liquide. Les déjections des chevaux contiennent une part importante de litière et peuvent contenir des parasites internes, ce qui limite leur utilisation sur les pâturages. Les déchets des petits animaux, des rongeurs et des oiseaux peuvent contenir des organismes pathogènes qui peuvent être transmis aux humains. Cependant, des études ont montré que les bactéries fécales ne survivent pas sur le fourrage (Bell, Wilson et Dew 1976).
Dangers de stockage
Les installations de stockage des déchets solides doivent toujours contrôler le ruissellement et le lessivage des eaux dans les eaux de surface et souterraines. Ainsi, il devrait s'agir de dalles pavées ou de fosses (qui peuvent être des étangs saisonniers) ou d'enceintes couvertes.
Le stockage des liquides et des boues est essentiellement limité aux étangs, lagunes, fosses ou réservoirs souterrains ou aériens. Le stockage à long terme coïncide avec le traitement sur site, généralement par digestion anaérobie. La digestion anaérobie réduira les solides volatils indiqués dans le tableau 1, ce qui réduira également les odeurs émanant de l'utilisation éventuelle. Les installations de rétention souterraines non surveillées peuvent entraîner des blessures ou des décès dus à une entrée accidentelle et à des chutes (Knoblauch et al. 1996).
Le transfert de lisier présente un aléa très variable à partir des mercaptans issus de la méthanisation. Il a été démontré que les mercaptans (gaz contenant du soufre) sont des contributeurs majeurs à l'odeur du fumier et sont tous assez toxiques (Banwart et Brenner 1975). Peut-être le plus dangereux des effets de H2S indiqué dans le tableau 2 est sa capacité insidieuse à paralyser l'odorat dans la plage de 50 à 100 ppm, supprimant la capacité sensorielle à détecter des niveaux plus élevés et rapidement toxiques. Un stockage de liquide aussi court qu'une semaine est suffisant pour initier la production anaérobie de mercaptans toxiques. On pense que les principales différences dans les taux de génération de gaz du fumier à long terme sont dues à des variations incontrôlées des différences chimiques et physiques dans le fumier stocké, telles que la température, le pH, l'ammoniac et la charge organique (Donham, Yeggy et Dauge 1).
Tableau 2. Quelques repères toxicologiques importants pour le sulfure d'hydrogène (H2S)
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Repère physiologique ou réglementaire |
Parties par million (ppm) |
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Seuil de détection d'odeur (odeur d'œuf pourri) |
.01 – .1 |
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Odeur désagréable |
3-5 |
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TLV-TWA = limite d'exposition recommandée |
10 |
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TLV-STEL = limite d'exposition recommandée de 15 minutes |
15 |
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Paralysie olfactive (inodore) |
50-100 |
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Bronchite (toux sèche) |
100-150 |
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IDLH (pneumonie et œdème pulmonaire) |
100 |
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Arrêt respiratoire rapide (mort en 1 à 3 respirations) |
1,000-2,000 |
TLV-TWA = Valeurs limites de seuil – Moyenne pondérée dans le temps ; STEL = niveau d'exposition à court terme ; IDLH = Danger immédiat pour la vie et la santé.
La libération normalement lente de ces gaz pendant le stockage est fortement augmentée si le lisier est agité pour remettre en suspension les boues qui s'accumulent au fond. H2Des concentrations de S de 300 ppm ont été signalées (Panti et Clark, 1991) et 1,500 1,000 ppm ont été mesurées pendant l'agitation du fumier liquide. Les taux de libération de gaz pendant l'agitation sont beaucoup trop importants pour être contrôlés par la ventilation. Il est très important de réaliser que la digestion anaérobie naturelle est incontrôlée et donc très variable. La fréquence des surexpositions graves et mortelles peut être prédite statistiquement, mais pas à un site ou à un moment donné. Une enquête sur les éleveurs laitiers en Suisse a rapporté une fréquence d'environ un accident de gaz de fumier pour 1996 XNUMX années-personnes (Knoblauch et al. XNUMX). Des précautions de sécurité sont nécessaires chaque fois qu'une agitation est prévue pour éviter l'événement inhabituellement dangereux. Si l'opérateur n'agite pas, la boue s'accumulera jusqu'à ce qu'elle doive être éliminée mécaniquement. Ces boues doivent être laissées sécher avant que quelqu'un n'entre physiquement dans une fosse fermée. Il devrait y avoir un programme écrit pour les espaces confinés.
Les alternatives rarement utilisées aux étangs anaérobies comprennent un étang aérobie, un étang facultatif (qui utilise des bactéries qui peuvent se développer dans des conditions aérobies et anaérobies), le séchage (assèchement), le compostage ou un digesteur anaérobie pour le biogaz (USDA 1992). Des conditions aérobies peuvent être créées soit en maintenant la profondeur du liquide ne dépassant pas 60 à 150 cm, soit par aération mécanique. L'aération naturelle prend plus de place ; l'aération mécanique est plus coûteuse, de même que les pompes de circulation d'un bassin facultatif. Le compostage peut être effectué en andains (rangées de fumier qui doivent être retournées tous les 2 à 10 jours), en tas statique mais aéré ou dans un récipient spécialement construit. La teneur élevée en azote du fumier doit être réduite en mélangeant un amendement à haute teneur en carbone qui favorisera la croissance microbienne thermophile nécessaire au compostage pour contrôler les odeurs et éliminer les agents pathogènes. Le compostage est une méthode économique de traitement des petites carcasses, si les ordonnances locales le permettent. Voir également l'article « Opérations d'élimination des déchets » ailleurs dans ce Encyclopédie. Si une usine d'équarrissage ou d'élimination n'est pas disponible, d'autres options incluent l'incinération ou l'enfouissement. Leur traitement rapide est important pour contrôler les maladies du troupeau ou du troupeau. Les déchets de porcs et de volailles se prêtent particulièrement à la production de méthane, mais cette technique d'utilisation n'est pas largement adoptée.
Des croûtes épaisses peuvent se former sur le fumier liquide et sembler solides. Un travailleur peut marcher sur cette croûte et percer et se noyer. Les travailleurs peuvent également glisser et tomber dans le fumier liquide et se noyer. Il est important de garder les équipements de sauvetage à proximité du lieu d'entreposage du lisier et d'éviter de travailler seul. Certains gaz du fumier, comme le méthane, sont explosifs, et des panneaux « Interdiction de fumer » doivent être affichés dans ou autour du bâtiment de stockage du fumier (Deere & Co. 1994).
Dangers d'application
Le transfert et l'utilisation du fumier sec peuvent se faire à la main ou avec des aides mécaniques comme une chargeuse frontale, une chargeuse compacte et un épandeur de fumier, chacun présentant un risque pour la sécurité. Le fumier est répandu sur la terre comme engrais. Les épandeurs de fumier sont généralement tirés derrière un tracteur et alimentés par une prise de force (PDF) du tracteur. Ils sont classés en quatre types : type caisson avec hérissons arrière, fléaux, cuve en V à décharge latérale et cuve fermée. Les deux premiers sont utilisés pour épandre du fumier solide ; l'épandeur V-tank est utilisé pour appliquer du fumier liquide, lisier ou solide ; et l'épandeur à réservoir fermé est utilisé pour appliquer le fumier liquide. Les épandeurs projettent le fumier sur de grandes surfaces, soit à l'arrière, soit sur les côtés. Les dangers comprennent les machines, les chutes d'objets, la poussière et les aérosols. Plusieurs procédures de sécurité sont répertoriées dans le tableau 3.
Tableau 3. Quelques consignes de sécurité liées aux épandeurs de fumier
1. Une seule personne doit utiliser la machine pour éviter toute activation par inadvertance par une autre personne.
2. Gardez les travailleurs à l'écart des prises de force actives (PDF), des batteurs, des tarières et des expulseurs.
3. Entretenez tous les gardes et boucliers.
4. Éloignez les personnes de l'arrière et des côtés de l'épandeur, qui peut projeter des objets lourds mélangés au fumier jusqu'à 30 m.
5. Éviter les opérations dangereuses de débranchement en empêchant le bouchage de l'épandeur :
- Gardez les pierres, planches et autres objets hors de l'épandeur.
- Par temps de gel, assurez-vous que les fléaux et les chaînes des épandeurs à fléaux sont desserrés et dégelés avant l'utilisation.
- Gardez les chaînes et les batteurs des épandeurs de type batteur en bon état de fonctionnement en remplaçant les chaînes tendues et en évitant de laisser tomber des charges de fumier gelé sur les chaînes de l'épandeur.
- N'entrez jamais dans un épandeur en fonctionnement pour le nettoyer.
- Entretenez la vis de déchargement et l'expulseur de déchargement sur les épandeurs à réservoir en V afin qu'ils fonctionnent librement.
- Par temps froid, nettoyez l'intérieur de l'épandeur afin que le fumier humide ne gèle pas les pièces mobiles.
6. Utilisez de bonnes pratiques de sécurité pour le tracteur et la prise de force.
7. Assurez-vous que la soupape de décharge des épandeurs à réservoir fermé fonctionne pour éviter des pressions excessives.
8. Lors du décrochage de l'épandeur du tracteur, assurez-vous que le cric qui supporte le poids de la flèche de l'épandeur est sécurisé et verrouillé pour empêcher l'épandeur de tomber.
9. Lorsque l'épandeur crée de la poussière ou des aérosols en suspension dans l'air, utilisez une protection respiratoire.
Source : Deere & Co. 1994.