Soutenance mémoire
L’INDUSTRIE DES FERTILISANTS : ÉTAT ET PERSPECTIVES
Historique
Depuis que l’homme a commencé l’agriculture, il a été confronté au problème de régénération des sols (histoire, 2013). D’abord, la solution était de changer fréquemment de zone de culture, de brûler les taillis après le défrichement pour apporter à la terre un supplément de matières fertilisantes, de laisser reposer les sols durant des périodes, ou de les fertiliser pour compenser les matières nutritives manquantes dans les sols (Encyclopædia, 2013). Au début du 1ère millénaire avant J.C, l’homme a utilisé les déjections animales et humaines, additionnées ou non de déchets végétaux, de pailles, de chaumes et de terre, pour augmenter la fertilité du sol (Daujat et al., 2014). Les Égyptiens ont utilisé les riches limons apportés par les crues du Nil pour enrichir et entretenir les sols durant des milliers d’années. Les Babyloniens avaient certaines connaissances de ces pratiques (Historique des engrais, 2014). Les Romains ont perfectionnés des méthodes de fertilisation et ils les ont combinés avec des fertilisants verts pourvoyeurs d’azote tel que le lupin et la fève (Daujat et al., 2014).
Au moyen âge et au début de l’époque moderne, les agriculteurs ramassaient le fumier des bêtes durant les mois d’hiver, pour l’utiliser dans la fertilisation (histoire, 2013). Dans les années 1720 à Zurich en Suisse, un paysan utilise pour la première fois l’urine du bétail écoulant du fumier. À la fin du 18ème siècle, cette méthode de fertilisation était largement répandue dans la région du lac de Zurich (Mattmüller and Ineichen, 2011). Karl Von Liebig, le jeune chimiste allemand, affirme en 1837 que les plantes se nourrissent des minéraux contenus dans le sol, et non d’humus complexes et formule sa loi des minimums (le rendement se cale au minimum des quantités disponibles de N ou de P ou de K, et non sur la quantité d’un seul de ces intrants) (Muratet, 2012). Ses travaux déclenchent en France la querelle du nitrate. Quelques années plus tard, le Britannique John Bennet Lawes développa une méthode pour traiter les os à l’acide sulfurique pour produire de l’engrais, et il fit construire la première usine de superphosphates près de Londres (Boulaine, 2006).
En 1835, le premier bateau chargé de Guano Péruvien accoste dans les portes de l’Angleterre, et les Anglais établissent un monopole de guano. En 1856, le Congrès américain vote pour « Guano-Island-Act » (Muratet, 2012), et en 1864, la France mit en place sa « réglementation des engrais chimiques » pour réunir une « commission des engrais » dont le rôle est de classifier les fertilisants et d’émettre des avis définitifs quant à leur valeur respective (UNIFA, 2001). Cette commission était dirigée par le géologue Jean-Baptiste Boussingault et le chimiste Jean-Baptiste Dumas, ce dernier était le plus grand contestataire de la théorie de Liebig (Muratet, 2012). Quelques années plus tard, la France arrive à gagner le monopole du guano grâce à Auguste Dreyfus, qui a conclu un contrat de distribution avec le gouvernement péruvien (De Laverne, 1896).
Vers la fin des années 1860, le Guano chilien commence à s’épuiser pour laisser la place au nitrate de potasse de la Bolivie. Ce dernier était pour longtemps exploité par le Chili et emporté vers la France (De Laverne, 1896). En 1879, le Chili déclare la «Guerre du Pacifique» à la Bolivie qu’elle a confiée l’exploitation des ressources de Salpêtre (Artigas, 2005). L’Allemagne, sa première destination du Salpêtre depuis 1870, l’appui fortement dans cette guerre, alors que le Pérou soutint l’armée Bolivienne. Le traité de paix était signé quatre ans plus tard à paris (Artigas, 2005).
L’ammoniac, synthétisé à partir de l’azote par le chimiste allemand Fritz Haber en 1894, vient bousculer le monde agricole (Simaan, 2005). Le brevet de ce produit a été vendu très cher à BASF « La Compagnie Allemande de l’Industrie des produits chimiques et du Plastique » « Baden Aniline and Soda Factory » est industrialisée à partir de 1910 (Perutz, 1997). La France bénéficia de cette technologie grâce aux compensations du traité de Versailles à la fin de la 1ère guerre mondiale(Encyclopædia, 2013). Recherché comme criminel de guerre, devenu Suisse, Haber n’en obtint pas moins, en 1920, le prix Nobel de chimie « 1918 » pour avoir sauvé le monde de la famine (James Laylin, 1993).
Définitions
Définition des fertilisants
Selon le dictionnaire français « Larousse », un fertilisant « se dit de produits destinés à assurer ou à améliorer la nutrition des végétaux et les propriétés des sols » (Larousse, 2014a), et le même dictionnaire détermine l’engrais comme « Produit organique ou minéral incorporé à la terre pour en maintenir ou en accroître la fertilité» (Larousse, 2014b). La traduction directe des mots français « Fertilisant » ou « Engrais » vers l’Anglais ou vers l’Arabe, les dictionnaires nous donne le mot « Fertilizer ». En plus, les dictionnaires emploient le mot « Engrais » comme synonyme du mot « Fertilisant ». Dans cette étude on a choisi d’utiliser le mot « Fertilisant » pour exprimer les produits chimiques utilisés principalement pour enrichir le sol pauvre en éléments nutritifs nécessaires à la croissance des plantes.
Boukhenfouf, 2011 a déterminé les engrais (fertilisants) comme : « des substances, le plus souvent des mélanges d’éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d’éléments nutritifs de façon à améliorer leur croissance et augmenter le rendement et la qualité des cultures. L’action consistant à apporter un engrais s’appelle la fertilisation. La fertilisation se pratique en agriculture et lors des activités du jardinage. Les fertilisants furent utilisés dès l’Antiquité, où l’on ajoutait au sol, de façon empirique, les phosphates des os (calcinés ou non), l’azote des fumures animales et humaines, le potassium des cendres » (Boukhenfouf., 2011) .
L’élément azote
L’azote (N) fourni par les fertilisants est un élément essentiel à la croissance et au bon développement de la plupart des plantes supérieures. Il constitue l’élément majeur le plus limitatif pour la croissance de ces plantes. C’est un constituant essentiel des protéines, des acides nucléiques et de la chlorophylle. Il s’agit donc à la fois d’un facteur de croissance et de qualité (Ziadi., 2007 ; UNIFA, 2013).
L’élément phosphore
Le phosphore assimilé par la plante sous forme de phosphate joue un rôle physiologique à plusieurs niveaux (Matthieu., 2010). Le phosphore favorise la croissance précoce par une stimulation de la croissance des racines , il accélère le développement avec pour conséquence une maturation plus précoce des grains (Matthieu., 2010). Le phosphore contribue à la rigidité des tissus et favorise la résistance à la verse, il permet une augmentation de la résistance au froid et aux maladies, il est essentiel à la formation des grains, et améliore la réponse de plusieurs cultures à la fertilisation azotée (Castillon and Massé, 2005 ; Fardeau, 2005; Matthieu, 2010). En effet, pour que les plantes utilisent le supplément d’azote (par exemple pour la synthèse des protéines ou de la chlorophylle), elles ont besoin de plus de phosphore pour fournir l’ATP nécessaire (Castillon and Massé, 2005 ; Matthieu, 2010).
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 L’INDUSTRIE DES FERTILISANTS : ÉTAT ET PERSPECTIVES
1. Historique
2. Définitions
2.1. Définition des fertilisants
2.2. L’élément azote
2.3. L’élément phosphore
2.4. L’élément potassium
3. Présentation générale de la filière de production des fertilisants
3.1. Les fertilisants azotés
3.1.1. L’Ammoniac, matière première des fertilisants azotés
3.1.2. L’Acide nitrique
3.1.3. L’Urée
3.1.4. Ammonium Nitrate et Calcium Ammonium Nitrate
3.2. Les fertilisants Phosphatés
3.2.1. Le phosphate matière première des fertilisants phosphatés
3.2.2. L’acide phosphorique
3.2.2.1. Procédés de production
3.2.3. Phosphate Diammoniac et Phosphate Monoammoniac
3.2.4. Triple Superphosphate et Super Simple Phosphate
3.3. Les fertilisants Potassiques
3.3.1. Le potassium matière première des fertilisants potassiques
3.3.1. Chlorure de potassium
3.3.1.1. Procédé thermique (par dissolution puis cristallisation)
3.3.1.2. Procédé humide (Par flottation)
3.3.2. Sulfate de potassium
3.4. Les fertilisants composés
4. Le secteur de production des fertilisants en Algérie
4.1. Historique et perspective
4.2. Principaux acteurs dans le secteur
5. Présentation du complexe FERTIAL-Annaba
5.1. Présentation générale
5.2. Localisation de l’usine
5. 3. Les activités de Fertial-Annaba
5.3.1. Unité d’ammoniac
5.3.2. Unité acide nitrique
5.3.3. Unité nitrate d’ammonium
5.3.4. Unité SSP
5.3.5. Unité NPK
5.3.6. Unité UAN
5.3.7. Centrale utilité II (CU II)
5.4. Commercialisation et distribution
5.4.1. Commercialisation
5.4.2. Distribution des produits Fertial-Annaba (FERTIAL, 2014)
5.4.1.1. Asfertrade
5.4.1.2. CCLS et UCC
CHAPITRE 2 ANALYSE DE CYCLE DE VIE : OUTIL D’ÉVALUATION DES PERFORMANCES ENVIRONNEMENTALES
1. Historique de l’ACV
2. Définition et applications de l’ACV
2.1. Définition
2.2. Utilisation de l’ACV
2.3. Avantages de l’ACV
2.4. Limites de l’ACV
2.4.1. Limites méthodologiques
2.4.2. Limites liées aux données
3. Méthodologie de l’ACV
3.1. Typologie d’ACV
4. La réalisation d’une ACV
4.1. Définition des objectifs et du champ d’étude
4.1.1. Objectifs de l’étude
4.1.2. Le champ d’étude
4.1.3. L’unité fonctionnelle
4.2. Inventaire de cycle de vie (ICV)
4.2.1. Qualité des données
4.3. L’évaluation des impacts environnementaux
4.3.1. Choix des catégories d’impact
4.3.2. Classification
4.3.3. Caractérisation
4.4. Interprétation des résultats
5. Les catégories d’impact
5.1. Utilisation des ressources
5.1.1. Demande d’Energie Cumulée (DEC)
5.1.2. Demande des Matériaux Cumulé (DMC)
5.2. Le Potentiel de Réchauffement Global (PRC)
5.3. Le Potentiel d’Acidification (PA)
5.4. Le Potentiel Précurseur d’Ozone Troposphérique (PPOT)
6. Les méthodes d’évaluation d’impact dans l’ACV
6.1. La méthode : Impact 2002+
6.2. La méthode : CML
6.3. La méthode : Eco-Indicator 95 et 99
6.4. La méthode : EDIP
6.5. La méthode EPS
6.6. La méthode TRACI
7. Les bases de données
7.1. Ecoinvent
7.2. BUWAL 250
7.3. US-IE
7.4. US LCI
8. Les logiciels d’ACV
8.1. GEMIS
8.2. SimaPro
8.3. TEAMTM
8.4. GABI
8.5. CMLCA
8.6. ECOLAB
8.7. ECOPRO
8.8. PEMS
8.9. UMBERTO
CHAPITRE 3 ANALYSE DE CYCLE DE VIE DES FERTILISANTS AZOTÉS
1. Objectif et champ d’étude
1.1. Objectif de l’étude
1.2. Champ d’étude est frontière de système
1.3. L’unité fonctionnelle
2. Analyse de l’inventaire
2.1. Qualité des données
2.2. Description du système de production des fertilisants azotés
2.2.1. Phase d’extraction du gaz naturel
2.2.1.1. Station de Récupération des Gaz Associés (SRGA)
2.2.1.2. Station Boosting Center (SBC)
2.2.1.3. Module Processing Plant (MPP)
2.2.2. Phase de transport du gaz naturel
2.2.3. Phase de production des fertilisants azotés
2.2.3.1. Production de l’ammoniac
2.2.3.2. Production de l’acide nitrique
2.2.3.3. Production de nitrate d’ammonium (ammonitrate)
2.2.3.4. Production de calcium ammonium nitrate (CAN)
2.2.3.5. Production de Sulfazot (26%N + 36% SO3)
2.3. Bilan quantitatif et qualitatif des entrées
2.3.1. Bilan d’entrée pour la phase d’extraction du gaz naturel
2.3.1.1. Bilan d’entrée de l’unité SRGA
2.3.1.2. Bilan d’entrée de l’unité SBC
2.3.1.3. Bilan d’entrée de l’unité MPP-0
2.3.2. Bilan d’entrée pour la phase de transport du gaz naturel
2.3.3. Bilan d’entrée pour la phase de production des fertilisants
2.3.3.1. Bilan d’entrée de l’unité de production de l’ammoniac
2.3.3.2. Bilan d’entrée de l’unité de production de l’acide nitrique
2.3.3.3. Bilan d’entrée de l’unité de production CAN
2.3.3.4. Bilan d’entrée de l’unité de production des fertilisants : fonction Sulfazot
CONCLUSION
