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Recycler le phospore (P) des effluents agro-industriels :

du laboratoire aux pilotes pré-industriels.

Comment limiter l’eutrophisation des eaux douces et préserver la ressource en valorisant le phosphore des effluents sous forme d’engrais ?

Le P est un élément indispensable à la vie. On apporte le P aux plantes et aux animaux sous forme minérale, ressource dont les réserves minières sont estimées entre 100 et 250 ans. Mal assimilé, le P est excrété, en partie, dans l’environnement. Un excès de P dans les eaux de surface conduit à l’eutrophisation des cours d’eau et des lacs, dégradant leur état biologique, compromettant la pêche, la pisciculture ou la baignade et augmentant le coût de potabilisation.

On se trouve dans la situation paradoxale d’un excès de P dont le traitement est coûteux, d’une part et la nécessité d’importer des engrais phosphatés dont les réserves naturelles sont limitées, d’autre part.

Les principales sources de P recyclable sont les effluents d’élevage et des industries agro-alimentaires

Ce projet a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur l’extraction et la cristallisation du P des effluents. Elles ont été utilisées pour développer deux nouveaux procédés. Les engrais phosphatés à base de struvite produits à partir des effluents agricoles et agro-alimentaires ont une efficacité identique à celle des engrais phosphatés, réduisant les impacts agricoles et industriels sur le sol et l’eau tout en préservant la ressource.

Une approche scientifique partagée a permis de produire des connaissances utiles au développement des deux pilotes jusqu’au stade pré-industriel.

Le premier procédé (P1) est destiné aux effluents dans lequel le P est présent majoritairement sous forme minérale particulaire et l’autre (P2) aux effluents dont le P est principalement dissous. Dans les deux cas, le P est recyclé sous forme de struvite et/ou de phosphate calcique dans un milieu chargé en matière organique. Des essais batch ont été réalisés pour confirmer ou compléter les connaissances sur la cristallisation du P en milieu organique chargé (influence des paramètres, interactions ioniques, rôle de la matière organique). Une sonde Raman, technique innovante de suivi de la cristallisation in situ, a été utilisée pour étudier l’influence de différents facteurs sur la cristallisation et déterminer les constantes thermodynamiques et cinétiques des modèles explicatifs.

Les pilotes de laboratoire ont permis d’étudier les paramètres influents et dimensionner les pilotes pré-industriels testés sur effluents in situ.

La valeur fertilisante phosphatée des produits issus du recyclage a été testée lors d’essais en pots avec du P marqué. Les données acquises ont permis d’alimenter l’étude économique et environnementale visant à comparer les procédés innovants aux filières de référence.

A l’issue du projet un procédé P2 est en construction à l’échelle industrielle. Le pilote P1 est efficace et le produit obtenu, composé principalement de struvite, est un bon substitut des engrais chimiques phosphatés mais il se révèle peu compétitif sur le plan économique et de nouveaux travaux sont en cours pour l’améliorer.