Projet H2020 Agronomie circulaire : cycles efficaces du carbone, de l'azote et du phosphore dans le système agroalimentaire européen et processus associés en amont et en aval pour atténuer les émissions
- Taper Projet
- État Rempli
- Exécution 2018 -2023
- Budget alloué 6.999.795,5 €
- Portée Europeo
- Principale source de financement H2020
- Site Web du projet Circular Agronomics
Au sein des WP2 et WP3, cinq technologies innovantes ont été développées pour produire des bioproduits et récupérer les nutriments et le carbone de différents déchets agroalimentaires (eau), tout en minimisant les émissions de GES et d'ammoniac (séchage solaire, microfiltration et fertigation, dégazage sous vide, récupération de k-struvite et traitement membranaire). Certains d’entre eux ont atteint des TRL élevés (jusqu’à 7) et sont prêts à être exploités. Une brochure d'exploitation et un aperçu des autres sites ont été fournis. Jusqu'à six bioproduits ont été obtenus, conformes au nouveau règlement européen sur les engrais ou aux exigences d'application de la struvite. Nous avons pu récupérer plus de 83 % de P sous forme de struvite à partir des eaux usées de soja et jusqu’à 62 % de N à partir du digestat de fumier, qui reste dans l’engrais sous une forme plus stable. Les émissions d'ammoniac ont été réduites de 86 % grâce à la fertirrigation par rapport aux pratiques habituelles, et de 23 % lors du stockage du fumier lors de l'utilisation de fumier issu d'une alimentation de précision par rapport à une alimentation conventionnelle, tandis que l'étape d'acidification lors du processus de séchage solaire a réduit les émissions d'ammoniac jusqu'à 90 %.
Pour boucler la boucle, les produits générés dans les WP2 et WP3 ont été testés dans plusieurs essais agronomiques/horticoles au sein du WP1, et différentes stratégies ont été mises en œuvre pour réduire l'excédent de nutriments et augmenter l'utilisation des nutriments et les réserves de C (stratégies de fertilisation, espèces génotypiques, inhibiteurs de nitrification, etc.). Certains des principaux résultats sont les suivants : dans les essais de fertilisation à long terme après sept ans d’application d’engrais organique, les réserves de SOC sont > 20 % plus élevées dans les 10 premiers cm du sol par rapport à l’engrais minéral. Le dégazage sous vide du digestat limite les pertes d'azote à un faible coût en termes de rendement. Bon potentiel pour le digestat microfiltré et le digestat sec acidifié pour remplacer les engrais minéraux tout en réduisant les émissions d'ammoniac.
Dans les systèmes agricoles mixtes, le lait écrémé issu de l’alimentation de précision n’est pas un engrais aussi efficace que celui issu de l’alimentation conventionnelle, mais la teneur en protéines de la culture est plus élevée. Avec des limitations en phosphore, la combinaison de ray-grass et de fétuque permet une augmentation considérable du rendement par rapport à leurs monocultures respectives, tandis que la struvite comme engrais P (et N) maintient le rendement des cultures tout en atténuant considérablement les émissions d'oxyde nitreux.
En appliquant différentes stratégies innovantes, il est possible de réduire l’excédent de nutriments jusqu’à 20 % et d’augmenter l’efficacité des nutriments et les stocks de carbone du sol, à la fois directement (stratégies de fertilisation, espèces génotypiques, inhibiteurs de nitrification, etc.) et indirectement (réduction/récupération de N et P du fumier et des déchets alimentaires [eau]). Une réduction des émissions de GES et d'ammoniac de plus de 15 % peut être obtenue en appliquant des stratégies telles que l'alimentation, l'acidification ou la fertigation, tout en favorisant l'utilisation d'engrais biosourcés qui ont été produits efficacement grâce aux 5 technologies innovantes développées (séchage solaire (TRL7), fertigation avec digestat microfiltré (TRL8), dégazage sous vide (TRL6), récupération de struvite (TRL6) et traitement membranaire (TRL6)).
Les engrais séchés au soleil et la fertilisation par digestat microfiltré sont les technologies les plus prometteuses d’un point de vue environnemental, avec le plus faible impact, tandis que les systèmes d’alimentation de précision sont la technologie la plus rentable, avec un revenu agricole net supérieur de 21 % à celui du système conventionnel.
D’un point de vue social, les agriculteurs ayant une attitude écocentrique sont plus susceptibles d’adopter des technologies qui ont démontré un potentiel économique avantageux. Si les agriculteurs adoptent ces pratiques agricoles plus durables et circulaires, les consommateurs seront prêts à payer un prix plus élevé pour ces produits alimentaires produits de manière durable.
L'agronomie circulaire (AC) fournit une synthèse complète de solutions pratiques pour améliorer le cycle actuel du carbone (C), de l'azote (N) et du phosphore (P) dans les agroécosystèmes européens et les processus en amont et en aval associés au sein de la chaîne de valeur de la production alimentaire. Les solutions proposées constitueraient une étape supplémentaire vers l’intégration de l’agriculture dans une économie circulaire en augmentant l’efficacité des ressources tout en relevant les défis environnementaux associés, tels que les émissions de gaz à effet de serre et d’ammoniac, ainsi que l’eutrophisation des masses d’eau.
À travers sept lots de travail et six études de cas, représentant des lieux présentant des conditions biogéographiques et des défis environnementaux différents typiques du secteur agricole européen, le CA vise à contribuer au développement d'économies durables, résilientes et inclusives qui font partie de sociétés circulaires et zéro déchet.
Le consortium international et multipartite impliqué vise à (i) accroître la compréhension des flux de C, N, P et le potentiel associé pour réduire les impacts environnementaux aux niveaux agricole et régional dans différentes conditions biogéographiques ; (ii) Fermer les cycles agricoles, de l’élevage à la production végétale, et accroître la réutilisation des déchets et des eaux usées de l’industrie alimentaire pour améliorer la fertilité des sols et accroître l’efficacité de l’utilisation des nutriments ; (iii) Mettre en évidence les performances de différents prototypes de systèmes agroécologiques et accroître la durabilité de la production alimentaire dans l’UE ; et (iv) Contribuer à l’amélioration des politiques agricoles européennes grâce à des recommandations fondées sur des données probantes, menées par les agriculteurs et pertinentes pour les consommateurs pour la chaîne agroalimentaire. L’évaluation transversale sociale, économique et environnementale garantit la durabilité globale de la solution étudiée.
En AC, une approche innovante (imagerie hyperspectrale) a été utilisée pour l'évaluation à ultra-haute résolution (~60 μm par pixel) de diverses propriétés chimiques du sol dans un état non perturbé et non mélangé, permettant une analyse plus sensible des changements dans le profil du sol. Cela a considérablement amélioré la compréhension des amendements du sol en relation avec la séquestration du carbone. AC a développé une nouvelle approche qui combine l’application d’engrais organique après la plantation (de maïs, entre les rangs) avec des inhibiteurs de nitrification. Cette combinaison a permis un ajustement rentable de la disponibilité des nutriments et de la demande des plantes. Le digestat microfiltré pour la fertigation (MDF) s'est avéré être un prototype prometteur pour l'utilisation directe du digestat liquide pour la fertigation avec des lignes d'irrigation goutte à goutte, augmentant l'efficacité de l'utilisation des nutriments, réduisant les émissions et minimisant la consommation d'eau. Le MDF a une demande énergétique plus faible et un coût inférieur à celui de la filtration par membrane. Un nouveau système de séchage solaire a été développé pour produire des engrais d’origine biologique.
Dans l’élevage laitier intensif, l’AC a encouragé l’utilisation de systèmes d’alimentation de précision chez les vaches laitières pour adapter les nutriments à leurs besoins et ainsi réduire l’excrétion d’azote dans le fumier et les émissions de gaz à effet de serre (GES) en améliorant l’efficacité alimentaire.
De plus, dans le cadre des recherches de l’AC, l’isolement de bactériophages potentiels pour contrôler le nombre de bactéries productrices d’ammoniac dans le rumen des vaches laitières a été étudié. Dans les exploitations laitières extensives, l'AC se concentre sur la physiologie des vaches et compare différentes stratégies d'alimentation à travers la chambre respiratoire, ce qui a permis de combiner non seulement l'alimentation avec les cycles nutritifs, mais aussi avec les émissions de gaz et de GES, en étudiant l'ensemble du flux nutritif. Le lactosérum a été séparé à l'aide de membranes nanofibreuses électrofilées innovantes, par rapport aux technologies récentes (ultrafiltration, osmose inverse), avec un traitement supplémentaire du concentré (polissage, séchage) pour l'industrie alimentaire du lactosérum doux et acide. Les produits à base de lactosérum acide ne seront plus gaspillés, mais seront réutilisés dans l’élevage et l’agriculture. Nous avons développé une nouvelle technologie de récupération d’azote qui peut être intégrée dans les installations de biogaz existantes en utilisant un traitement secondaire. Le dégazage sous vide peut traiter des phases mixtes (solides et liquides ; il ne nécessite pas de filtration ni d'autre prétraitement excessif), ne nécessite pas de chaleur supplémentaire et est donc plus économique que le décapage. Un nouveau traitement utilisant des enzymes commerciales a été développé pour stimuler la libération de phosphate à partir de l’acide phytique. Le procédé est flexible et s’adapte au traitement des déchets et des eaux usées de l’usine de transformation du soja.
Le projet a un impact direct sur les questions politiques/juridiques, environnementales, sociales, technologiques et économiques. CA a contribué au développement de politiques efficaces et collaboratives en fournissant des recommandations politiques claires et fondées sur des données probantes qui aideront les décideurs politiques à identifier les obstacles politiques à la fermeture des cycles des nutriments. En outre, le projet a apporté de nouvelles contributions aux discussions sur l’amélioration de la PAC, car nos recherches de pointe ont permis de nouvelles perspectives sur l’élaboration des politiques, par exemple sur la perception du rôle important du carbone dans l’agriculture, ainsi que sur les risques et les possibilités liés à l’utilisation des déchets d’origine biologique. CA a développé des solutions techniques abordables qui s'intègrent dans les structures actuelles de l'agriculture européenne, minimisant la pression économique sur les producteurs du secteur agricole européen afin que les coûts de production alimentaire restent stables. L’analyse sociale au sein du WP4 a conduit au développement de mesures non techniques, telles que des actions politiques, en vue d’une plus grande suffisance dans l’agriculture, la consommation alimentaire et la gestion des déchets.
- INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA AGROALIMENTARIES (IRTA - CERCA)
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