FR2793487A1 - Support de culture et son procede de realisation - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un support de culture de type terreau comprenant notamment des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides substantiellement transformés par fermentation, des fibres de bois partiellement transformées par fermentation et colorées par les fractions humiques de couleur brune, issues de la fermentation des résidus de végétaux et desdites fibres, et de la terre franche. Le support de culture est obtenu par mise en oeuvre d'un procédé consistant à transformer par compostage un mélange comprenant des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides, des fibres de bois et de la terre franche.

Description

Support <U>de culture et son procédé de réalisation</U> La présente invention se rapporte aux supports de culture. Plus précisément l'invention concerne les terreaux.
On connaît de manière classique des supports de culture, et particulièrement des terreaux, élaborés à base de tourbe. Cette tourbe est généralement mélangée à des écorces de bois et à des déchets organiques finement broyés.
En outre, le mélange ainsi constitué peut comprendre des engrais naturels du type fientes, fumier, purins, lisiers, ou des engrais chimiques apportant des éléments nutritifs à la plante.
Les tourbes sont remarquables par leurs propriétés hydriques et physico-chimiques dans leurs applications aux supports de cultures . Elles peuvent en effet stocker de grandes quantités d'eau et possèdent une forte capacité d'échange cationique. Ces propriétés sont essentiellement dues aux origines de la tourbe.
La tourbe est un mélange de matières organiques en phase de décomposition, lesquelles proviennent des végétaux et en particulier de la sphaigne. La sphaigne est une mousse qui se développe dans les sols humides et qui s'accumule en couche épaisse dans certains marécages. Cette mousse procure à la tourbe sa structure filamenteuse et ses propriétés hydriques. En effet la sphaigne possède de grandes cellules vides dont la fonction est de stocker l'eau au moment des pluies et de la restituer aux cellules vivantes entre les pluies.
Cependant, la consommation de tourbe est bien supérieure à sa production, qui est extrêmement longue, et qui plus est les tourbières constituent de véritables conservatoires biologiques pour de nombreuses espèces végétales et animales spécifiques. Par conséquent, pour mettre fin à la disparition des tourbières, il est nécessaire de trouver un matériau de substitution qui, en mélange dans le support de culture, lui confère les propriétés que lui procure la tourbe. Il est également indispensable que le matériau de substitution ne modifie pas les caractéristiques visuelles des supports traditionnels à base de tourbe, et notamment leur couleur brune. Le but de l'invention est d'obtenir un support de culture dans lequel on substitue à la tourbe un matériau composite ou une combinaison de matériaux procurant aux supports de culture des propriétés analogues à celles que lui confère la tourbe. Ce but est atteint conformément à l'invention en substituant à la tourbe un tel matériau composite obtenu en mélangeant des fibres de bois et de la terre franche. Selon un premier aspect, l'invention concerne un support de culture de type terreau comprenant notamment des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides substantiellement transformés par fermentation, des fibres de bois partiellement transformées par fermentation et colorées par les fractions humiques de couleur brune, issues de la fermentation des résidus de végétaux et desdites fibres, et de la terre franche.
Les résidus de végétaux présentent le double avantage d'être bon marché et fermentescibles.
En effet, dans les zones urbaines, l'entretien des espaces verts et le jardinage domestique produisent d'importantes quantités de déchets verts dont on ne sait que faire. Ces déchets variés tels les tontes de pelouses, les feuilles mortes, les tailles de haies et d'arbustes ou les résidus d'élagage sont constitués essentiellement de polysaccharides et de lignine et sont donc fermentescibles. Ainsi ils pourront être transformés par fermentation pour produire notamment des fractions humiques.
Les écorces d'arbres sont des résidus ayant des proportions en lignine supérieures à celles des déchets verts, et sont avantageusement utilisées dans le cadre de l'invention, particulièrement les écorces de résineux.
Les écorces sont également fermentescibles, tout comme les fibres de bois, et les composés issus de leurs transformations sont notamment des acides humiques. Ces acides humiques de couleur brune colorent les fibres de bois qui se présentent sous la forme de filaments individuels dont le diamètre est compris entre 0,01 mm et 0,1 mm et la longueur est comprise entre 1 mm et 1 Omm. La capacité de stockage en eau des fibres utilisées conformément à l'invention est de 800% en masse de fibres sèches. Elles ont donc des propriétés identiques à celles que la sphaigne procure à la tourbe. Les fibres ainsi colorées vont pouvoir constituer avec la terre franche, qui est une terre filtrante comprenant notamment de l'argile, du sable et du calcaire, un mélange identique à de la tourbe qui, en combinaison avec les écorces, fournit un terreau dont les propriétés sont celles d'un terreau avec tourbe.
Le caractère filtrant de la terre franche est lié aux éléments qui la constitue et à la répartition pondérale de ces éléments. Avantageusement la terre franche comprend environ 20% à 30% en poids d'argile, 50% à 80% en poids de sable et jusqu'à 10% de calcaire.
C'est le cas d'une terre argilo-limoneuse que l'on trouve dans la nature et qui sera débarrassée de ses éléments grossiers supérieurs à 2 mm. Outre le fait que la terre franche augmente la densité du support de culture, contribuant à un bon enracinement du végétal, elle contribue également à la rétention en eau et au stockage des fractions humiques.
Pour parvenir à un terreau dont les propriétés sont similaires à celles d'un terreau avec tourbe, il est préférable que le mélange comprenne entre 10% et 30% en volume de fibres de bois et entre 5% et 15% en volume de terre franche. Le complément du mélange est constitué notamment d'écorces.
Par ailleurs le mélange peut comprendre des fertilisants organiques et des fertilisants minéraux. Leur rôle est de fournir aux végétaux les éléments nutritifs nécessaires à leur reprise et à leur début de croissance.
Les fertilisants organiques utilisés selon l'invention sont des déjections animales plus ou moins fermentées du type fientes de volailles, fumiers ou lisiers. On peut également utiliser des engrais organiques naturels tels que la corne, les plumes, ou les farines animales. II est cependant préférable d'utiliser des produits dans lesquels l'azote est présent sous forme ammoniacale ou uréique. Pour cette raison, les fientes de volailles sont préférées. Les fertilisants minéraux sont des amendements calcaires et des engrais minéraux naturels ou de synthèse. Les amendements calcaires, outre le fait qu'ils contribuent à la fertilité du sol, sont relativement basiques, ce qui permet d'équilibrer le pH du mélange fibres/écorces qui, lui, est plus acide. Les engrais minéraux de synthèse permettent d'ajuster la capacité d'échange cationique recherchée. En général ils sont constitués d'azote, de potassium et de phosphore et on préférera les utiliser sous forme de sulfates plutôt que sous la forme de chlorures. Avantageusement, et ce pour des cultures particulières, des oligoéléments sont ajoutés au mélange. Ces éléments, nécesaires à la croissance des végétaux à l'état de traces, sont bien évidemment additionnés au mélange en très petites quantités.
Selon un autre aspect, l'invention concerne également un procédé de fabrication d'un terreau dans lequel la tourbe est remplacée par un mélange comprenant notamment des fibres de bois. A cet effet, on transforme par compostage un mélange comprenant des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides, des fibres de bois et de la terre franche. A ce stade, on introduit avantageusement dans le mélange les fertilisants organiques et les fertilisants minéraux afin de diminuer le nombre de manipulations.
La première étape du compostage consiste en une fermentation du mélange.<B>Il</B> est donc nécessaire que le milieu soit bien ensemencé en micro-organismes tels que les champignons ou les bactéries. Les résidus du type écorces conviennent parfaitement, ces dernières contenant ces micro-organismes susceptibles de transformer la matière organique par fermentation.
Les fibres constituées à 98% de matières organiques sont également fermentescibles et peuvent être transformées par les micro organismes provenant des écorces. Ces fibres sont obtenues par défibrage, sous pression de vapeur d'eau, de copeaux de bois préalablement soumis à l'action de la température et de la pression. Avantageusement les copeaux de bois sont portés à une température comprise entre 100 C et 200 C, sous une pression comprise entre 5 bars et 15 bars, pendant un temps dont la durée est comprise entre 2 minutes et 10 minutes. De manière classique, cette opération est réalisée au moyen d'un autoclave dans lequel sont introduits les copeaux. Elle peut être également réalisée au moyen d'une enceinte à micro-ondes. On obtient ainsi des copeaux très friables qui peuvent ensuite être défibrés dans un défibreur constitué d'un disque stator et d'un disque rotor tournant à grande vitesse et alimenté en vapeur d'eau sous pression.
On obtient ainsi un mélange de fibres et d'eau que l'on égoutte. L'eau résiduelle est ensuite éliminée par séchage.
Le procédé décrit ci-dessus confère aux fibres des caractéristiques parfaitement adaptées à l'application au terreau. Afin d'obtenir un mélange homogène qui deviendra après compostage un terreau, il est nécessaire de réaliser des mélanges primaires pour les constituants à apporter en faibles quantités. En effet, il est préférable que dans un élément de volume du mélange à composter aussi petit qu'on le souhaite, il y ait les mêmes proportions de constituants que celles définies par le mélange de tous les constituants.
Les mélanges primaires permettent de parvenir à ce résultat en mélangeant les éléments à apporter en faibles quantités avec un des constituants apportés en grande quantité, à tout le moins avec une partie de ce constituant. Le mélange ainsi obtenu peut être à son tour mélangé avec une deuxième partie du même constituant, et ce jusqu'à épuisement de la quantité dudit constituant à mélanger.
Cette opération est notamment nécessaire pour les fertilisants organiques ou les fertilisants minéraux, ce d'autant plus que les quantités à mélanger sont mesurées en volume et donc approximatives. En effet, sur une plate-forme de compostage, l'unité de mesure volumétrique la plus aisée à utiliser est celle définie par le volume du godet d'un engin de manutention. Bien évidemment cette méthode n'exclut pas la possibilité de peser les constituants pour parvenir au mélange désiré. L'homogénéité du mélange est renforcée par le fait que l'on broie au moins une partie des constituants du mélange. En général le mélange est broyé dans un broyeur à marteaux afin de déchiqueter les fibres et les écorces et de les diviser en parties fines.
Au cours de cette étape, il est possible d'humidifier le mélange pour avoir une teneur en eau de l'ordre de 55% à 60% en poids.
Cette opération permet également de ménager dans la masse du mélange des espaces lacunaires qui sont indispensables à une bonne fermentation et doivent être de l'ordre de 30% à 40% en volume. En dehors de ces limites il y a un risque d'inhibition de l'activité des micro organismes.
On forme des andains avec le mélange afin d'optimiser la fermentation du mélange ainsi constitué. La durée de ladite fermentation est comprise entre 2 mois et 8 mois durant laquelle on retourne au moins une fois les andains pour assurer une bonne aération.
Cette étape est immédiatement suivie d'une étape de maturation dont la durée est comprise entre 1 mois et 4 mois et pendant laquelle les andains ne sont pas retournés.
II est également important de contrôler le taux d'humidité des andains qui sont si nécessaire soumis à une pulvérisation d'eau. La teneur en eau optimale est d'autant plus élevée que la teneur en matériaux de structure lignoallulosique est forte. C'est précisément le cas des constituants de base du mélange obtenu conformément à l'invention. Le taux d'humidité des andains est ainsi maintenu entre 50% et 55% en poids.
Quelques jours après la mise en andains, la température au coeur du mélange atteint environ 60 C. Dans un premier temps il va y avoir dégradation des composés facilement biodégradables du type, glucides, protéines ou lipides, c'est-à-dire les composés de bas poids moléculaire. Dans ce processus, les bactéries sont les micro-organismes les plus actifs.
Dans un deuxième temps les champignons vont dégrader les polymères, tels que la cellulose et la lignine.
Cette fermentation génère des acides humiques qui constituent des fractions humiques. Ces fractions humiques sont constituées de molécules aromatiques et de chaînes carbonées aliphatiques fortement polycondensés et de couleur brune. Ces chaînes carbonées comportent notamment des groupements -COOH qui renforcent l'affinité de ces fractions humiques pour l'eau.
Ce caractère hydrophile des fractions humiques va leur permettre d'être entraînées par l'eau contenue dans le mélange et de migrer par capillarité dans les fibres pendant toute la phase de compostage. Les fibres absorbent alors les fractions humiques et en acquièrent ainsi la couleur brune.
Ces fractions humiques, outre le fait qu'elles colorent la fibre, constituent une réserve nutritive qui est à l'abri du lessivage du sol par les divers arrosages et qui est favorable à la croissance des plantes.
Le contrôle de l'évolution de la couleur de la fibre tout au long du compostage est une bonne mesure du degré de maturation du terreau. Au terme du compostage le terreau est tamisé, afin qu'il soit indemne d'éléments grossiers, lesquels sont recyclés dans un nouveau mélange en amont du broyeur.
Après le tamisage, le terreau issu de l'invention est ensaché pour être commercialisé.
L'invention va maintenant être illustrée à l'aide de l'exemple ci-après donné à titre purement indicatif. <U>EXEMPLE</U> On introduit des copeaux de pin maritime dans un autoclave où ils sont chauffés à 165 C sous une pression de 10 bars, pendant environ 5 minutes.
Les copeaux sont introduits dans le défibreur dont on règle la distance entre le stator et le rotor de manière à obtenir des fibres dont le diamètre moyen est de 0,05 mm et dont la longueur moyenne est de 5 mm.
Les fibres sont ensuite égouttées et séchées dans une étuve.
En préalable à l'opération de compostage, on prémélange un volume de fientes de volailles avec 20 volumes d'écorces de résineux. Parallèlement, 4 volumes de marne sont mélangés à 10 volumes de terre franche. On réalise un mélange de 18 volumes de fibres avec 47 volumes d'écorces auquel sont mélangés les deux mélanges primaires de fientes de volailles et de marne.
Figure img00080000
Constituants <SEP> Nombre <SEP> de <SEP> volumes
<tb> (1 <SEP> volume <SEP> = <SEP> 1 <SEP> m3)
<tb> Fientes <SEP> de <SEP> volailles <SEP> 1
<tb> Marne <SEP> 4
<tb> Terre <SEP> franche <SEP> 10
<tb> Fibres <SEP> 18
<tb> Ecorces <SEP> 67
<tb> <B>Total <SEP> 100</B> Le mélange est introduit dans le broyeur à marteaux et le broyat est humidifié par pulvérisation d'eau. Ce mélange est disposé en andains d'environ 25 m qui sont retournés 2 fois pendant les 15 semaines que dure la fermentation. Ensuite le terreau est laissé au repos pendant 10 semaines sans aucun retournement. Au bout de ces 10 semaines, la fibre est de couleur brune et le terreau, qui avait une couleur claire au début de la phase de fermentation, a acquis la couleur brune d'un terreau traditionnel à base de tourbe. <U>Caractéristiques du mélange obtenu</U>
Figure img00090000
Caractéristiques <SEP> Mélange <SEP> Terreau <SEP> tradi selon <SEP> l'invention <SEP> tionnel <SEP> à <SEP> base <SEP> de
<tb> tourbe
<tb> pH <SEP> 5,8 <SEP> à <SEP> 6,4 <SEP> 5,5 <SEP> à <SEP> 8,4
<tb> Conductivité,yS <SEP> 600 <SEP> 400 <SEP> à <SEP> 1200
<tb> Rétention <SEP> d'eau <SEP> ( /a <SEP> en <SEP> masse <SEP> de
<tb> produit <SEP> sec) <SEP> 620 <SEP> 500 <SEP> à <SEP> 600
<tb> Capacité <SEP> rétention <SEP> en <SEP> eau <SEP> par
<tb> litre <SEP> de <SEP> matériau <SEP> 755 <SEP> 700 <SEP> à <SEP> 760
<tb> Porosité <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume <SEP> de <SEP> produit
<tb> brut) <SEP> 80 <SEP> 80 <SEP> à <SEP> 90
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> eau <SEP> à
<tb> PF1 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume <SEP> de <SEP> produit <SEP> brut) <SEP> 36 <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 40
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> air <SEP> à
<tb> PF1 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume <SEP> de <SEP> produit <SEP> brut) <SEP> 55 <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 60 II ressort du tableau ci-dessus que le support de culture réalisé conformément à l'invention possède des propriétés physiques et chimiques analogues à celles d'un support de culture à base de tourbe.
Le mélange selon l'invention peut être utilisé directement pour le redémarrage des jeunes pousses ou en mélange avec de la terre franche.

Claims (20)

<U>REVENDICATIONS</U>
1. Support de culture du type terreau, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un mélange comprenant notamment - des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides substantiellement transformés par fermentation ; - des fibres de bois partiellement transformées par fermentation, et colorées par les fractions humiques de couleur brune, issues de la fermentation des résidus et desdites fibres ; et - de la terre franche.
2. Support de culture selon la revendication 1, caractérisé en ce que les résidus sont constitués d'écorces d'arbres.
3. Support de culture selon la revendication 2, caractérisé en ce que les écorces d'arbres sont des écorces de résineux.
4. Support de culture selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres de bois sous la forme de filaments individuels ont un diamètre compris entre 0.01 mm et 0.1 mm, et une longueur comprise entre 1 mm et 10 mm.
5. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la terre franche est une terre filtrante comprenant notamment de l'argile, du sable et du calcaire.
6. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le mélange comprend entre 10% et 30% en volume de fibres de bois.
7. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le mélange comprend entre 5% et 15% en volume de terre franche.
8. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le mélange comprend en outre des fertilisants organiques et des fertilisants minéraux.
9. Support de culture selon la revendication 8, caractérisé en ce que les fertilisants organiques sont constitués de fientes de volailles.
10. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que les fertilisants minéraux sont constitués d'amendements calcaires ou d'engrais minéraux.
11. Support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange comprend en outre des oligo éléments.
12. Procédé de fabrication d'un support de culture du type terreau, caractérisé en ce que l'on transforme par compostage un mélange comprenant des résidus de végétaux essentiellement constitués de lignine et de polysaccharides, des fibres de bois et de la terre franche.
13. Procédé de fabrication d'un support de culture selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on transforme par compostage un mélange comprenant en outre des fertilisants organiques et des fertilisants minéraux.
14. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les résidus contiennent des micro-organismes susceptibles de transformer la matière organique par fermentation.
15. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'on obtient les fibres de bois par défibrage sous pression de vapeur d'eau, de copeaux de bois, préalablement soumis à l'action de la température et de la pression.
16. Procédé de fabrication d'un support de culture selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on traite les copeaux de bois à une température comprise entre 100 C et 200 C, sous une pression comprise entre 5 bars et 15 bars, et pendant un temps dont la durée est comprise entre 2 minutes et 10 minutes.
17. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que l'on broie au moins une partie des constituants du mélange.
18. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que l'on forme des andains avec le mélange et qu'on les retourne au moins une fois pendant la fermentation.
19. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le temps de fermentation a une durée comprise entre 2 mois et 8 mois.
20. Procédé de fabrication d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 12 à 19, caractérisé en ce que l'étape de fermentation est suivie d'une étape de maturation dont la durée est comprise entre 1 et 4 mois et pendant laquelle les andains ne sont pas retournés.
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