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Productions d`ammoniac, de protoxyde d`azote et d`eau par

1. sup quy gt jueuui n UOIJDJUSLUI Unol y OWO sanol qpuu sprod qonur spiod 53104 OH OZN HN 206 xny se ins s ri SOS silli JUOD H ddns euusloub z li eun pP inolo an u 81n1s HJ np iq i 115 Les productions des deux gaz azot s fort impact environnemen d bit d air et la production de vapeur d eau Elle semble plus tal NH3 et N20 sont affect es par les pratiques de conduite de intense pour les liti res de sciure neuve ou de saule broy puis liti re mais de fa on diff rente Les valeurs observ es pour la pro pour les liti res base de paille ou de m lange liti re ancienne duction d ammoniac sont dans la gamme de celles observ es en sciure neuve et plus faible pour les liti res de BioPig ou consti Europe GROOT KOERKAMP et al 1998 La gestion de la liti re tu es de liti re ancienne Le compostage conduit l immobilisa avec le m me objectif d tat de surface et en minimisant le travail de l ammonium sous forme organique et entretien l a ration de brassage conduit des missions d ammoniac variables d une naturelle du tas Cette derni re est probablement plus importante journ e l autre et globalement similaires pour les diff rents trai dans
2. 7026 2 c OFp E 7 2402 2402 1391 2 2150 86 107 yT LE CS 1F9 V 16 08 0072 1 27 1 0 6 LL1 699 6CCFC89 L LL 699 CG 18979 167682 c c c c 29 9192 Z7C OG 0222 ES 0992 y 922 96 G EFO CE L LFL LE 8 LFL LE 8022 LE L EFC OE 4 2401q 9 DHIUI SUULUODSISI EN s uoqup suoddns 1949 uu l up SUN D 1 An u 5 4949 6024 ay 1292 OFL Y GFLE 69FL6E V ZLE L r 6 L OSE QO17092 23 G GFG GG G TFY OE INDS 99 u DUD CE Z OEC OLFLZ ZV7ECL I y OFL S 9412 CL 8 LY L 9ZY L 8 9E L OSE 7 24 09 22 L IFZSS L OFS OE 91NDS CC U9DUD 99 SUUSDUD l r s p 5 seido 5osspiq np lp l pu np Jod Q 10760 076 GIFOEL T OFY 6 6C L FGGE C 9Y LZ YE OSE Y 17602 23 O SFS ES L OFL O l ll s p in lpu y 5ossouq OZH yl Bossouq OZN r Bossouq EHN e OCH OZN e EHN anol noa vod u N 206 2 4 4 joui sprod joiu sprod p10d iniq jou s ri 2 410 dus D
3. ne liti re ancienne avec 1 3 ou 2 3 de sciure neuve en masse sciure neuve BioPig paille broy e briquettes de paille saule broy Les r sultats montrent qu avec un m me objectif pour la surface de la liti re les productions d am moniac des diff rents supports sont comparables et les productions de protoxyde d azote plus contrast es L influence de la quantit et de la nature du support carbon sur le processus de compostage est constat e travers la variation de poids brut de la liti re Le brassage de la liti re est observ durant quatre jours apr s la sortie des animaux accro t la production d ammoniac des liti res base de paille et la production de protoxyde d azote de la liti re base de saule Ces r sultats sont discut s en fonction des objectifs de minimisation des productions de gaz azot et du travail de l le veur brassagesl Ammonia nitrous oxide and water emissions from pigs housed on several types of litter during the growing period The evaporation of water and early composting of slurry are accelerated by housing pigs on deep litter The composting process depends on the carbon source used type and amount Our objective was to study firstly the effect of the pro portion of fresh sawdust in accumulated sawdust systems and secondly the influence of the carbon source on ammonia and nitrous oxide emission from the animal liter building system In order to do this we compared several ty
4. par la s paration des f c s et des urines et par le regroupement dans une zone qui s tend g n ralement partir d un coin froid de l enceinte Le bras sage de la liti re est destin incorporer la d jection au support carbon Lorsque le support carbon est apport sur la zone de d jection en cours de bande le brassage est moins n cessaire Le brassage est galement destin a rer la liti re en sorte de favoriser l vacuation de l eau des d jections L a ration peut n anmoins se faire naturellement si le spectre de porosit de la liti re est choisi en sorte de laisser une fraction de porosit libre Fair aux humidit s normalement acceptables en liti re CHAN et al 1994 1 MAT RIEL ET M THODE 1 1 Protocole g n ral Deux exp rimentations ont t r alis es afin d valuer l effet de la proportion de sciure ajout e une liti re ancienne exp 1 et l effet du support carbon initial exp l sur les flux de gaz NH3 2 H20 Nous avons choisi l tude en conditions contr l es et en r gimes climatiques permanents temp ratures ext rieures et d ambiance constantes car nous ne disposions pas d une mod lisation du compostage qui permette de prendre en compte les effets de l ambiance sur les r gulations biolo giques internes la liti re et souhaitions n anmoins pouvoir 112 reproduire ce fonctionnement l identique Les enceintes d levage sont des cellules identi
5. R HOLDEN M R et al 1998 J Agric Engng Res 70 79 95 KLOOSTER VAN T C E GREUTINK G J 1992 In Workshop on Deep Litter System for Pig Farming edited by J A M Voermans 124 134 e LANDRAIN B 1997 In Nouveaux d fis nouvelles techniques Journze Nationale Porcs 19 novembre 1997 e LAMBERT L 1997 Fili res Entraid Ouest d c 9 11 e MERILLOT J M 1994 In Traitement des d chets organiques compostage m thanisation Lyon 18 22 avril 1994 NICKS B DESIRON A CANART B 1998 Ann Zootech 47 107 116 OLIVEIRA P A ROBIN P KERMARREC C SOULOUMIAC D DOURMAD J Y 1998 Journ es Rech Porcine en France 30 355 361 SOULOUMIAC D ITIER B 1989 C R Acad Sci s rie 11 Tome 308 n 3 269 274 e VAN FAASSEN H G 1992 In Workshop on Deep Litter System for Pig Farming edited by J A M Voermans 157 165
6. alis apr s la sortie des animaux ne conduit pas une mission massive d ammoniac probablement du fait de la faiblesse de la produc REMERCIEMENTS tion de chaleur par la liti re d bit d air faible et production de vapeur d eau faible apr s le brassage Les soci t s SICSA et DUREPAIRE pour la fourniture gracieuse de leur produit J C POUPA pour nous avoir indiqu l existence 3 3 Effet du compostage sur la production de pro d une fili re originale de mise en valeur des zones humides par toxyde d azote cultures de saule avec broyage et combustion des r coltes le COMIT BRETAGNE EAU PURE Conseil R gional de Bretagne L activit de compostage se manifeste ici par la variation de poids Agence de l Eau Loire Bretagne Conseil G n ral du Morbihan de la liti re et par la production de chaleur manifest e par le Europe pour sa participation au financement des travaux R F RENCES BIBLIOGRAPHIQUES e ANDERSSON M 1996 J Agric Engng Res 65 213 222 e CHAN D K O CHAVV D LO C Y Y 1994 Resources Conservation and Recycling 11 51 72 C I G R 1984 La climatisation de b timents d levage Rapport du groupe de travail e GROENESTEIN C M OOSTHOEK J MONTSMA H REITSMA B 1992 In Workshop on Deep Litter System for Pig Farming edited by J A M Voermans 51 56 GROENESTEIN C M VAN FAASSEN H G 1996 J Agric Engng Res 65 269 274 e GROOT KOERKAMP P W G METZ J H M UENK G H PHILLIPS V
7. des exploitations outil de r colte similaire aux ensileuses LAMBERT 1997 et pr sente l int r t par rapport aux d chets de bois d tre plus humide d marrage plus rapide du compostage et d tre le r sultat d une production ma trise de la r colte et du broyage et donc de la macroporosit de la liti re pour l infiltration des urines Les quantit s initiales sont choisies en sorte de constituer une couche fonctionnelle de 30 cm sauf BioPig plac e au des sus d une zone morte inaccessible aux animaux et constitu e du m me mat riau sciure pour le saule broy Les deux couches sont s par es par un caillebotis permettant la mesure en continu de la temp rature de liti re La fr quence d apport compl mentaire en support carbon n a t fix e au d part Un apport compl mentaire du m me mat riau sciure pour le saule broy a t d cid en fonction de crit res d levage animaux propres surface de liti re non souill e brassage minimum 1 4 Mesures Les pes es sont effectu es sur une bascule Metler un pas de temps journalier pour l aliment et l eau et en d but et fin de bande pour les animaux Les mesures de temp rature et d hygrom frie sont effectu es par des psychrom tres quip s de thermocouples de type K ThermoEleciric Les d bits d air sont mesur s en continu par des an mo m tres fil chaud TSI contr l s manuellement par des an mom
8. gaz fort impact environnemental soit d un indicateur global de l impact environnemental soit des productions de poussi res selon la source Ces objectifs ne sont pas toujours compatibles Diff rents supports carbon s ont d j t tudi s mais soit en chambre sans animaux durant huit semaines ANDERS SON 1996 soit sans mesures de flux mis NICKS et al 1998 Dans cette tude nous privil gions les productions de deux gaz azot s choisis du fait de leur impact sur l environnement ammoniac sur les pluies acides protoxyde d azote sur l effet serre et de leur mise en cause en levage sur liti re GROE NESTEIN et al 1992 GROENESTEIN et VAN FAASSEN 1996 et plus g n ralement dans les syst mes forte intensi fication animale La production de vapeur d eau est prise en compte du fait de son incidence sur le travail de l leveur gestion de la zone de d jecion et sur la transportabilit de Veffluent final Le choix de la nature des quantit s et du mode d apport du support carbon est potentiellement un des moyens de ma triser le compostage en levage sur liti re et de parvenir un niveau de standardisation similaire celui de l levage sur caillebotis Lorsque le compostage est r alis en levage il faut s adapter aux modalit s d apport de d jection en continu par les animaux En levage de porcs par rapport aux levages bovins ou avicoles l apport des d jections est caract ris
9. 1999 Journ es Rech Porcine en France 31 111 115 Productions d ammoniac de protoxyde d azote et d eau par diff rentes liti res de porcs durant la phase de croissance P ROBIN 1 P A DE OLIVEIRA 1 2 C KERMARREC 1 3 1 LN R A Laboratoire de Bioclimatologie 65 rue de Saint Brieuc 35042 Rennes Cedex 2 E M B R A P A Su nos e Aves Caixa Postal 21 89700 Conc rdia Br sil 3 E N S C R Laboratoire de Chimie des Nuisances et G nie de Environnemenf C N G E 263 avenue du G n ral Leclerc 35700 Rennes Avec la collaboration technique de P Perrin 1 Productions d ammoniac de protoxyde d azote et d eau par diff rentes liti res de porcs durant la phase de croissance L levage de porcs sur liti re permet l vaporation de l eau des d jections et le compostage pr coce de celles ci Le type de compostage d pend en particulier du choix du support carbon nature et quantit Notre objectif est d tudier l in fluence d une part de la proportion de sciure neuve par rapport la liti re ancienne et d autre part du choix du support carbon sur la production d ammoniac et de protoxyde d azote de l ensemble animal liti re b timent Pour cela nous avons compar dans les m mes conditions d animaux de b timents et de climats avec le m me objectif de conduite de liti re animaux propres surface de liti re non souill e brassage minimum diff rentes liti res liti re de sciure ancien
10. brass es sur 30 cm couche fonctionnelle et suivies durant quelques jours Pour cette phase les flux moyens sont calcul s sur quatre jours partir du lendemain du brassage 2 R SULTATS Les r sultats sont pr sent s au tableau 1 Les r sultats zoo techniques des porcs sont coh rents avec ceux observ s dans la profession GTE de Bretagne 1996 LANDRAIN 1997 Les carts type sont importants du fait du faible nombre d animaux Les ambiances int rieures et ext rieures tableau 1 sont tr s voisines dans les deux exp rimentations Les carts type sur les temp ratures int rieures sont plus forts dans le cas de la comparaison des supports carbon s car nous avons du r duire la consigne de temp rature int rieure pour accro tre les d bits d air sans solliciter le chauffage des enceintes l accroissement du d bit tait destin limiter la concentra tion d ammoniac dans la cellule contenant une liti re de BioPig Les variations de poids de la liti re sont contrast es tableau 1 L ajout de sciure la liti re ancienne limite la prise de poids de la liti re Le choix du support carbon a un effet marqu sur la variation de poids L accumulation de mati re est importante avec la paille broy e environ 150 kg porc moyenne pour les m langes base de liti re de sciure ancienne pour la paille en briquette ou pour le BioPig environ 100 kg n gligeable pour les liti res consti tu es de
11. enir une humidit initiale d environ 40 en sorte que le seul facteur intervenant sur les productions de gaz soit la proportion de liti re ancienne Dans la seconde exp rimentation quatre mat riaux ont t com par s Le BioPig SICSA est un produit industriel ressemblant une semoule base de bois de r sineux calibr hygi nis s ch et d poussi r devant tre utilis en couches fines de 10cm et remplac chaque bande vides sanitaires il est caract ris par son mode d emploi liti re mince et la reproduc tibilit de ses caract ristiques physiques et chimiques ISO 9002 La paille broyee est du m me type que celles utilis es en liti res de volailles ce mat riau est caract ris sa relative disponibilit chez les leveurs agriculteurs La paille broy e a t pr f r e la paille brute pour augmenter la surface d change avec les d jections et limiter l apparition d une porosit grossi re qui aurait pu tre favoris e par les grands brins La paille en bri quettes est un produit industriel Durepaire caract ris par une composition chimique identique la paille broy e mais une structure physique tr s diff rente absence de poussi res asso ciation d une porosit intra briquette fine une porosit inter briquette grossi re Le saule broy a t choisi parce qu il cor respond une fili re de production existante possibilit de grands volumes proximit
12. hoix de la liti re initiale mais les diff rences sont plus visibles la suite du brassage du fait de la contribution majoritaire du porc la production de vapeur d eau de l enceinte environ 2 2 kg eau jour porc 45 kg CIGR 1984 Ainsi les pro ductions de vapeur d eau les plus fortes sont observ es pour les m langes base de sciure et pour les briquettes de paille L effet du m lange de sciure neuve avec la liti re ancienne ne suit pas les proportions initiales de mat riau 3 DISCUSSION ET CONCLUSIONS 3 1 Productions de gaz Les productions de vapeur d eau sont plus faibles que celles observ es en levage sur liti re profonde OLIVEIRA et al 1998 mais dans la m me gamme que celles observ es avec des brassages hebdomadaires dans des b timents r els en p riode hivernale KLOOSTER et GREUTINK 1992 114 sinol eyonb s f ins seseppuinol sin lpA s p uu kow y xnpullup s l sanol sieiuiep ezuinb s f ans rn yp sin lpA s p suoyonpoid s l 10d s s u b ajisuep sjeye s p uolouo ilqoy s inb uoyojyu a qiq q z yonb s l ins Yoy ep lsioA eipiuny p un inod inoiy L FET L OFS 1707970 8 OFZ Z LLFZI JFG 022 9921 119520 80626 7 12 8481
13. le cas des mat riau porosit grossi re saule broy bri tements L mission d ammoniac de la liti re base de BioPig quettes de paille et conduit selon l tat de l azote l mission semble n anmoins sup rieure aux autres traitements La produc accrue d ammoniac ou de protoxyde d azote lors du brassage tion de protoxyde d azote est dans la m me gamme que celle L immobilisation de l azote sous forme organique semble meilleu observ e par GROENESTEIN et FAASSEN 1996 On constate re dans les supports carbon s base de bois Cela peut tre du un effet significatif du choix du support carbon La liti re base une disponibilit du carbone diff rente ou une porosit diff ren de BioPig produit le moins de protoxyde d azote suivie des te qui a pour cons quence une diffusion de l oxyg ne et une nitri liti res base de paille ou de sciure neuve fication r duites dans les liti res base de paille VAN FAASSEN 1992 3 2 Effet du brassage sur la production d ammoniac La tr s forte production de protoxyde d azote g n r e par le bras sage de la liti re de saule broy peut tre interpr t e par la Le brassage est destin acc l rer le processus de compostage conjonction de plusieurs ph nom nes une activit d nitrifiante notamment pour accro tre l vaporation d eau et limiter ainsi l ex intense correspondant l tat d j organis de l azote faible tension de la zone de d jection p
14. pes of litter under the same pig rearing conditions animals building and climate with the same litter management objectives clean animals clean litter surface and minimal litter mixing The litters tested were old sawdust litter old litter with either 1 3 or 2 3 fresh sawdust w w fresh sawdust BioPig broken straw straw compacted into small cubes and crushed willow We observed that for the same litter management objectives ammonia emissions were not affected while nitrous oxide emissions were more strongly affected by litter type The carbon source type and amount was shown to influence the composting process because the weights of raw litter were different The litters were thoroughly mixed for 4 days after the animals had left the pens Mixing markedly increased ammonia emission from the straw based litters and nitrous oxide emission from the willow litter The results are discussed in relation to the objectives of minimising the nitrogen gas emissions and the work load of the farmer mixing the litter INTRODUCTION Le choix du support carbone des liti res en nature et en quantit condionne fortement les proc d s de compostage des d jections M RILLOT 1994 La conduite de la liti re d pend des objectifs recherch s par exemple maximisation soit de la production de chaleur sensible par la liti re soit de l vaporation d eau la liti re minimisation soit du tra vail de l leveur soit des productions de
15. ques de 8 m 3 6 m qui permettent l levage de trois porcs entre 30 et 55 kg Elles sont conduites durant quatre semaines dans un local climati s Les enceintes d levage sont ventil es naturellement les effets de densit g n r s dans chaque b timent par les productions de chaleur sensible et de vapeur d eau des ani maux et de la liti re 1 2 Animaux Les animaux utilis s durant les deux exp rimentations sont des porcs femelles de croisement Pi train x Large White appartenant au troupeau de la Station de Recherches Porcines de l INRA Saint Gilles Ils ont t nourris ad libi tum avec un m me aliment standard Sprint Eclair granul de Guyomarc h l aide de nourrisoupes 1 3 Liti res Les mat riaux sont choisis de facon faire ressortir des contrastes possibles en liaison avec la composition chimique ou la structure physique du mat riau Dans la premi re exp rimen tation la liti re ancienne r sulte d une p riode d levage de six mois sans activateur biologique suivie d une p riode de repos de quatorze mois compostage puis dess chement et refroidisse ment progressifs La sciure ajout e est une sciure brute de d coupe de bois de feuillus ch nes h tres principalement caract ris e par sa finesse et son humidit relative 30 Du fait de la s cheresse de la liti re ancienne 29 eau de l eau a t rajout e aux quatre m langes 100 0 liti re ancienne pour obt
16. roduction d ammoniac l arriv e accrue d oxyg ne dans le ressort clairement de notre tude que le brassage des liti res de milieu la moindre disponibilit du carbone du fait du broyage paille a pour cons quence une forte mission d ammoniac Le grossier du mat riau rapport aux m langes base de sciu maximum est atteint pour la liti re de briquettes de paille re 1490 mg N heure porc en moyenne journali re Cette forte Les aspects microbiologiques et chimiques de la conduite de liti re mission est due d une part l accumulation d ammonium dans la ont fait l objet de plusieurs travaux CHAN et al 1994 Les phase acqueuse de la liti re d autre part l entrainement d air connaissances sur le r le des caract risiques physiques des mat au sein de la liti re g n r par la production de chaleur accrue riaux nous semblent actuellement incompl tes en particulier celles apr s le brassage Dans la liti re base de BioPig le second de sur le r le de la porosit et de l a ration de la liti re pour satisfai ces facteurs ne semble pas r alis La production d ammoniac re aux objectifs de ma trise des gaz azot s fort impact environ durant la phase d levage et l accumulation de mati re d eau nemental et de minimisation du besoin de brassage durant la dans la liti re laissent supposer l abondance d ammonium dans la phase d engraissement phase acqueuse de la liti re Cependant le brassage r
17. sciure neuve ou de saule broy Les d bits d air tableau 1 refl tent les productions de cha leur sensible et de vapeur d eau chaleur totale des ensembles animaux liti re dans la mesure o les enceintes d levage et les climats int rieur et ext rieur sont tr s voisins L ajout de sciure neuve la liti re ancienne a pour effet d accro tre le d bit d air Le d bit d air est faible pour la liti re de BioPig Les d bits d air les plus lev s sont obser v s pour les liti res base de briquettes de paille ou de saule broy Les productions de gaz sont affect es de fa on tr s contras t e par le choix de la liti re initiale et par le brassage tableau 1 p 114 Ainsi la production d ammoniac est peu affect e par la liti re initiale pour la phase porc en crois sance mais tr s affect e lors du brassage de 18 8 703 mg N h porc en moyenne pour les quatre jours suivant le brassage La production de protoxyde d azote est en g n ral sup rieure en phase d levage par rapport au bras sage sauf dans le cas de la liti re de saule broy de 28 61 mg N h porc Les liti res base de sciure et le saule broy produisent un flux de protoxyde d azote nettement sup rieur celui des deux liti res base de paille La liti re base de BioPig a la plus faible production de protoxyde d azote que ce soit en phase d levage ou lors du brassage La production de vapeur d eau est affect e par le c
18. tres h lice Airflow et num riquement par la v rifi cation des lois de ventilation par effets de densit d bit en fonction de la g om trie d ouvrants et de l cart de temp ra ture virtuelle SOULOUMIAC et ITIER 1994 Les mesures en continu sont effectu es toutes les minutes moyenn es et m moris es toutes les 30 minutes sur une centrale d acquisi tion Les mesures de gaz NH3 et N2O sont effectu es sur l air toutes les deux minutes environ durant une demi heure apr s pr l vement automatique dans les cellules et l air ext rieur et conduite dans des tuyaux polyamide r chauff s par circuit d eau chaude environ 40 C L air pr lev est analys un analyseur de gaz photoacoustique de d tection par infra rouge Br el amp Kjaer Les valeurs mesur es sont contr l es par des tubes colorim triques Draeger et par des bouteilles de gaz talon Air Liquide La moyenne est calcul e sur une p riode de quelques minutes o la concentration est stabilis e Pour le pr sent travail les caract ristiques de l levage sont calcul es sur toute la p riode d levage Les flux moyens de gaz sont calcul s dans le but de caract riser la phase porc en croissance Les flux d air d eau et de gaz sont calcul s sur les quinze derniers jours partir des moyennes journa li res des valeurs observ es pas de reconstitutions Apr s la sortie des animaux les liti res ont t

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