Minéralisation des vinasses

MINÉRALISATION DES VINASSES

Contexte physique et pédologique d’après Michel Raunet, le milieu physique et les sols de la Réunion, 1991

Les numéros entre crochets correspondent aux numéros de page de la version sur CDrom. La Réunion est une île volcanique située dans l’Océan Indien, 800 km à l’est de Madagascar, par 55°30’ E et 21°05’ S. [9] Elle possède une superficie de 2 510 km2 et une forme générale ovoïde (petit axe 45 km, grand axe 72 km). Très montagneuse, elle culmine à 3 069 m au Piton des Neiges. Les fortes pentes rencontrées (cf figure 1), auxquelles s’ajoute la pression de l’urbanisation, posent un problème qui concerne directement le sujet de notre étude : le manque de terres épandables. En effet les 540 000 habitants sont concentrés sur seulement la moitié de la superficie, en particulier dans la zone des bas où l’on rencontre des pentes plus faibles et où la majorité de l’agriculture est pratiquée. Emergée il y a 3 millions d’années, la Réunion est un édifice volcanique de type « bouclier intra-plaque » juxtaposant un massif « ancien (Piton des Neiges) et un massif récent/actuel (la Fournaise).

La diversité des laves émises, du climat, du relief, de la végétation…conduit à une multitude d’unités pédologiques. Pour simplifier, on considérera seulement deux types de sols dans notre étude : un andosol, qu’on rencontre dans « les hauts » et un sol brun plus typique des bas. Il existe un lien génétique entre ces sols : ils sont tous les deux formés à partir des cendres pyroclastiques (cendres tuffeuses) du Piton des Neiges qui se transforment en andosol, ces andosols évoluent ensuite en sols bruns par l’hydrolyse de leurs minéraux (pédogenèse ferralitique). Les sols bruns sont relativement « classiques » et on les présentera brièvement mais on détaillera un peu plus le problème de la matière organique dans les andosols puisque la minéralisation de la matière organique est l’un des points étudiés dans ce rapport (troisième partie).

Les sols bruns [167] sont relativement pauvres en matière organique (3 à 5 % de MO), ont un rapport C/N de 10 à 12, un pH aux alentours de 5 et une CEC faible (7 à 9 méq/100g). Les andosols [197 et suiv., 248] sont plus riches en matière organique (10 à 20 % en surface) mais cette matière organique, bien que très abondante, est très difficilement accessible à la minéralisation et à la nitrification. La richesse en matière organique peu humifiée (C/N de 17 à 18 hors culture) est caractéristique des andosols de la Réunion. Les fractions organiques à dominance d’acides fulviques sont très intimement liées aux minéraux allophaniques ou associées aux éléments métalliques (Fe et Al) sous forme de chélates : elles sont en grande partie protégées et enfouies dans des micro-structures globulaires ou floconneuses.

Or l’état de la matière organique et l’activité biologique sont le pivot de la protection et de l’amélioration de la fertilité des andosols. Il faut tendre vers une matière organique « active » relativement à des processus microbiens équilibrés de minéralisation et d’humification, renforcés par la présence d’une méso-microfaune (vers de terre). Il existe dans ces sols une microflore potentiellement « opératoire », l’intensité et la durée de l’activité respiratoire dépendant de l’équilibre des supports énergétiques (C) et structuraux (N) présents dans le milieu, de leur accessibilité et de leur bio-dégradabilité. Une grande partie de la matière organique étant inutilisable, il semble que seuls les apports actuels de matière organique fraîche servent de support à la microflore existante. Le substrat carboné énergétique est d’autant mieux minéralisé que le carbone est peu évolué (C/N 13 élevé) et qu’il existe par ailleurs une source d’azote disponible : il y a nécessité d’une libération continue de carbone et d’azote pour que le stock bactérien existant s’active et se multiplie.

La distillerie Isautier

La distillerie Isautier, fondée en 1845 par Charles Isautier est la plus petite des trois distilleries de l’île avec une production annuelle de 4000 hl AP qu’elle commercialise en partie sous sa marque propre et en partie par l’intermédiaire du GIE Rhum Réunion (« rhum Charrette »). Bien que la distillerie produise parfois du rhum agricole, obtenu directement à partir du jus de canne, cette production est extrêmement minoritaire et n’a lieu que tous les dix ans environ : la quasi-totalité du rhum produit est du rhum traditionnel (rhum industriel) obtenu à partir de mélasse. La mélasse est achetée à la sucrerie du Gol en deux ou trois fois par campagne de distillation puis est stockée dans des cuves. Elle est ensuite diluée dans un bassin et acidifiée.

Le moût ainsi obtenu est ensuite mis à fermenter dans six cuves de fermentation anaérobies (figure 3) ensemencées à partir d’une cuve-mère aérobie ; cette dernière étant renouvelée tous les mois à partir de levures industrielles « instant success ». figure 3 : cuves de fermentation Après 24à 40 h de fermentation, le « vin » titrant 8° d’alcool est envoyé dans la colonne à distiller. Bien que la fermentation soit discontinue, la distillation a lieu en continu 24h/24 et 7j/7 tout au long de la campagne (de septembre à décembre) : les différentes cuves de fermentation fonctionnent successivement et une cuve tampon permet d’assurer la continuité lors de la vidange d’une cuve. Le vin entre dans la colonne par le haut et descend de plateau en plateau en s’appauvrissant en alcool : de la vapeur d’eau injectée par le bas de la colonne monte en s’enrichissant (figure 4). Tout en bas de la colonne (figure 5), on trouve donc un liquide désalcoolisé et contenant tous les composants du jus de canne qui n’ont pas été extraits par la sucrerie (sucres non cristallisables) ni la distillerie (sucres non fermentescibles) : sucres, gommes, protéines… c’est la vinasse.

Le partenariat Cirad-Isautier

Quoi qu’il en soit, les vinasses ne contiennent pas de produit toxique ni de métaux lourds et elles n’abritent pas de micro-organismes pathogènes (elles sortent de la colonne à 98°C et donc pratiquement stériles). Par contre elles contiennent une grande quantité d’éléments fertilisants, en particulier du potassium puisque 85% du potassium de la canne se retrouve dans la vinasse. Il peut donc paraître intéressant de les épandre dans les champs, ce qui permet à la fois d’apporter matière organique et potassium et d’utiliser le sol comme système épurateur pour réduire la charge polluante du produit. C’est ce que fait la distillerie Isautier depuis plusieurs années et il est important de vérifier la validité de cette solution et d’évaluer ses conséquences sur le sol, la plante et l’environnement de manière plus générale.

Pour le distillateur, l’objectif du partenariat est de donner une reconnaissance scientifique à la solution qu’il a adoptée, éventuellement de réévaluer à la hausse les quantités apportées si aucun impact négatif n’est détecté (pour l’instant, la DRIRE a fixé une norme de 60 m3/ha basée sur les besoins de la canne en potassium, sans présumer de l’éventuelle interaction vinasse-sol) et de connaître le devenir de la vinasse épandue ainsi que la disponibilité des différents éléments fertilisants afin de pouvoir, le cas échéant, combiner la vinasse à d’autres déchets ou engrais pour obtenir une fertilisation complète de la canne. Le partenariat, établi pour une période de trois ans permettra ainsi de connaître la valeur fertilisante des vinasses et les doses d’application les plus faciles à mettre en oeuvre sans courir de risques pour la culture ou l’environnement. Pour ce faire, nous avons mis en place plusieurs expérimentations détaillées dans les différentes parties de ce rapport.

Table des matières

1ÈRE PARTIE : PRÉSENTATION DU CONTEXTE
CONTEXTE PHYSIQUE ET PÉDOLOGIQUE
ORIGINE DES VINASSES DE DISTILLERIE
LE RHUM À LA RÉUNION
LA DISTILLERIE ISAUTIER
LE PARTENARIAT CIRAD-ISAUTIER
2ÈME PARTIE : ANALYSE DES VINASSES
OBJECTIF
VARIABILITÉ INTER-USINE
VARIABILITÉ TEMPORELLE AU SEIN D’UNE DISTILLERIE ET MODIFICATIONS SUBIES LORS DU STOCKAGE
a) méthodes de mesure
b) résultats
c) discussion
3ÈME PARTIE : MINÉRALISATION DES VINASSES
OBJECTIF
MÉTHODE
a) préliminaires
b) Minéralisation du carbone
c) Minéralisation de l’azote
RÉSULTATS
a) minéralisation du carbone
b) minéralisation de l’azote
DISCUSSION
4ÈME PARTIE : POUVOIR FERTILISANT
OBJECTIF
MÉTHODE
a) test sur ray-grass
b) test sur canne à sucre
DISCUSSION
5ÈME PARTIE : ÉPANDAGE
OBJECTIF
MÉTHODE
a) matériel
b) mesures préliminaires
c) analyses effectuées
RÉSULTATS
a) pH
b) conductivité
c) potassium
d) CEC
e) autres éléments
f) corrélations entre les différents paramètres étudiés
DISCUSSION
BIBLIOGRAPHIE

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