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ENGREFECOLE NATIONALE DU GENIE RURAL DES EAUX ET DES FORETS

SYNTHESE TECHNIQUE

COMPOSTAGE DES BOUES DE STATIONS D’EPURATIONMUNICIPALES : SITUATION ACTUELLE EN FRANCE,

ANALYSE DU CYCLE DE VIE

HERMON Sylvain

E-mail: [email protected]

Février 2004

ENGREF Centre de MontpellierB.P.44494 –34093 MONTPELLIER CEDEX 5Tél. (33) 4 67 04 71 00Fax (33) 4 67 04 71 01

OFFICE INTERNATIONAL DE L’EAU – SNIDE15, rue Edouard Chamberland87065 LIMOGES CedexTél (33) 5 55 11 47 47Fax (33) 5 55 11 47 48

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PLAN

1. Présentation.................................................................................................................... 41.1. Compostage : fermentation et maturation................................................................. 41.2. Les étapes du compostage....................................................................................... 4

Mélange.......................................................................................................................... 4Fermentation................................................................................................................... 5Maturation....................................................................................................................... 5Evaluation de la maturité d’un compost........................................................................... 5

2. Contexte actuel du compostage de boues en France ..................................................... 52.1. Le volume des boues produites augmente ............................................................... 52.2. Acteurs de la filière « compostage des boues »........................................................ 6

Les exploitants : peu de régies sur les gros tonnages..................................................... 6Acceptation publique : installation d’un site et épandage ................................................ 6

2.3. Réglementation ........................................................................................................ 6Les boues et les composts sont considérés par la loi comme des « déchets » ............... 6Homologations, APV....................................................................................................... 7Normes 44095 et 44051.................................................................................................. 7

2.4. Devenir de la filière................................................................................................... 73. Les sites de compostage de boues................................................................................. 7

3.1. Inventaire des installations existantes....................................................................... 73.2. Composts ayant une autorisation provisoire de vente............................................... 8

4. Epandage de compost et Analyse de Cycle de Vie ......................................................... 84.1. Aspects agronomiques ............................................................................................. 8

Amendement .................................................................................................................. 8Engrais ........................................................................................................................... 8Doses d’apport et hétérogénéité des boues.................................................................... 9

4.2. Eléments trace métalliques : ETM ............................................................................ 94.3. Le compost est un produit hygiénisé......................................................................... 94.4. Analyse du Cycle de Vie..........................................................................................10

Présentation...................................................................................................................10L’audit environnemental Agences de l’eau-Arthur Andersen Environnement de 1999....10L'étude SITA-ECOBILAN : comparaison entre co-incinération et compostage ..............10Autres études ACV ........................................................................................................11

5. Conclusion .....................................................................................................................116. Bibliographie ..................................................................................................................127. ANNEXE : Liste des installations de compostage en France .........................................14

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Mots clés : boues, compostage, station d’épuration, Analyse de cycle de vie

Résumé : Le compostage est une filière biologique de traitement des boues de stationd’épuration. Actuellement environ une centaine d’installations de compostage de bouesexistent en France, mais la logique « déchets » freine l’expansion de cette filière. L’analysede cycle vie est une procédure normalisée permettant d’évaluer les impactsenvironnementaux.

Abstract : Composting is a biological treatment of biosolids (urban waste sludge). Nowadays,there are around 30 biosolids composting places in France, but the French legislationprevents the growing of this process. The Life Cycle Assessment is a standardised methodof environmental impact assessing.

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Les boues de stations d’épuration municipales, appelées par la suite « boues », sont lesrésidus du traitement des eaux usées. Le compostage est une méthode de valorisation déjàancienne qui consiste à faire fermenter puis à laisser reposer ces boues. Le compost obtenuest, en général, d’assez bonne qualité agronomique pourvu que les boues n’aient pas étécontaminées en métaux lourds et que le process ait été bien conduit. Cependant, laréglementation actuelle, en classant « déchets » les boues et leurs composts, limite lacroissance de cette filière, en attendant la norme 44095.Les analyses de cycle de vie (ACV) sont des procédures normalisées permettant de mesurerles impacts environnementaux d’un procédé industriel. Quelques ACV de compostage deboues ont été réalisées dont deux sont présentées en fin de document.

1. PRESENTATION

1.1. COMPOSTAGE : FERMENTATION ET MATURATION

Le compostage est une fermentation aérobie suivie d’une maturation. Il peut être conduit surtous les produits fermentescibles, riches en matières organiques, solides ou semi solides. Lerésultat est « un produit stabilisé , hygiénique, semblable à un terreau, riche en composéshumiques » (MUSTIN, 1987, p. 117).Le compostage permet de réduire le volume du substrat (dégagement de CO2 et fortedéshydratation principalement). Le volume diminue au moins de moitié dans le cas desubstrats très fermentescibles type boues d’épuration ( p 163). L’unité de compostage deCastelnaudary conçue par Agro Développement annonce un ratio de 300 kg de compost partonne de boues (APESA, Lettre n°9).Enfin, le compost, même s’il est aussi un engrais, est principalement un amendementorganique, c’est à dire qu’il améliore les qualités du sol (meilleures qualités physico-chimiques, conditions propices à la vie microbiologique,..).

1.2. LES ETAPES DU COMPOSTAGE

Le compostage se décompose en quatre étapes

L’ensemble du processus dure de deux mois à 10 mois. La phase de maturation est deux àquatre fois plus longue que la phase de fermentation.

MélangeLes boues d’épuration, même déshydratées en sortie de station d’épuration, sont trèshumides (hygrométrie souvent supérieure à 80%). Il faut réduire cette humidité pour pouvoircomposter ces boues. On ajoute alors un co-produit. Ceci permet en outre d’aérer le substratafin que l’air y circule bien. On mélange donc systématiquement les boues d’épuration avecun produit type copeaux de bois, déchets verts ou écorces de pin ( E. BLIN, nov. 2003).De plus, mélanger les boues avec un composé organique permet de faire augmenter lerapport « Carbone sur Azote » (ou C/N) du substrat. En effet, le rapport C/N des boues estde l’ordre de 15 alors que le rapport optimal en vue du compostage se situe autour de 30-35(MUSTIN, 1987).

Mélange des bouesavec un co-produit

Fermentationaérobie CriblageMaturation

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FermentationLa fermentation est une « phase de dégradation intense et rapide des structures biologiquesdes matières avec une forte activité des microorganismes, une grande consommationd'oxygène et une production de chaleur » (site du CONSEIL CANADIEN DUCOMPOSTAGE). Elle nécessite une aération soutenue du substrat à composter afin demaintenir les conditions aérobies. Cette aération peut être forcée (injection ou aspiration d’airà travers le substrat) ou mécanique (on retourne l’andain).

MaturationLors de la maturation apparaît plus spécifiquement l’humus. Le compost chauffe moins dansla phase de maturation que dans la phase de fermentation. La maturation consiste à laisserle tas « reposer » pendant quelques mois, en le retournant une fois par moisapproximativement. La température descend et l’affinage se fait : destruction des derniersgermes, dégradation de la matière organique complexe.Lorsque le compost est mature, il et stabilisé c’est à dire qu’il ne s’auto-échauffe plus, et nesent plus. Un compost non mature peut se révéler phytotoxique et donc dangereux àl’épandage.

Evaluation de la maturité d’un compostPlusieurs tests physico-chimiques (rapport C/N, mesure de la respiration, auto-échauffement,…) permettent de quantifier le degré de maturation d’un compost et donc dedéterminer quand le compost est mature. On peut aussi évaluer la phytotoxicité du composten faisant pousser des plantes sur celui-ci. Le suivi de la température donne de bonnesindications sur la maturité du compost : en fin de maturation, elle doit être stabilisée.

2. CONTEXTE ACTUEL DU COMPOSTAGE DE BOUES EN FRANCE

2.1. LE VOLUME DES BOUES PRODUITES AUGMENTE

Production de bouesLe volume de boues produites en France augmente à cause de l’amélioration desperformances de la collecte et des stations d’épuration qui captent de mieux en mieux lespollutions des eaux usées. La Direction de l’eau du ministère de l’écologie et dudéveloppement durable (MEDD) évalue à 850 000 tonnes la masse de matières sèches deboues actuellement produites par an et estime qu’elle va grimper à 1 300 000 tonnes en2005 (site de l’ADEME). La FNADE estime ces masses à respectivement 1 000 000 tonneset 1 500 000 tonnes (site de la FNADE). Si on estime que les boues ont une siccité de 15%,la production annuelle actuelle est de 6 millions de tonnes en matière humide.

Production de compostLes membres du SYPREA (syndicat des professionnels du recyclage en agriculture) onttraité 970 000 tonnes de boues liquides urbaines et 1 184 000 tonnes de boues solides etpâteuses. Ils ont produit 135 000 tonnes brutes de composts de boues en 2001 (NOEL, nov2003). En considérant qu’un compost a une siccité de l’ordre de 65%, les adhérents duSYPREA auraient donc produit 85 000 tonnes de matières sèches de compost.D’après l’inventaire réalisé lors de cette étude, un total de 160 000 tonnes brutes decomposts de boues serait produit chaque année, cependant ce chiffre est certainement sousévalué car les données manquent pour de nombreuses installations. Le total des bouestraitées par compostage se monte à 680 000 tonnes brutes. Ainsi un peu plus de 10% desboues seraient compostées chaque année, ce qui paraît beaucoup.

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Ordures ménagères En comparaison, la masse d’ordures ménagères brutes (hors déchets verts) produites enFrance chaque année s’élève à 24 millions de tonnes dont 1,6 millions sont compostées (siteweb de l’ADEME).

2.2. ACTEURS DE LA FILIERE « COMPOSTAGE DES BOUES »

Les exploitants : peu de régies sur les gros tonnagesLes régies et les syndicats ne compostent que rarement de gros tonnages de boues. Leurpart dans le compostage en France est donc assez faible. Cependant, il existe denombreuses communes et syndicats compostant eux-mêmes leurs boues.Les trois grands groupes d’eau via leurs filiales spécialisées sont naturellement trèsprésents. Ils produisent une grande part des composts de boues en France :

- SEDE Environnement pour Véolia (Onyx ne traite pas spécifiquement lecompostage des boues)

- Agro-développement pour la Lyonnaise des Eaux (la SITA ne traite passpécifiquement le compostage des boues)

- SAUR pour BouyguesMais, localement, on trouve aussi de nombreux indépendants. Leurs tonnages sont engénéral plus faibles que ceux traités par les trois groupes cités précédemment. ToutefoisOrgatech-Sotreco traite 20 000 tonnes de boues brutes par an, ce qui est assez important.Citons en outre Actisol à Pignan (34), Pena Environnement à Mérignac (37) ou encoreBiotechna à Ensuès la Redonne (13).

Acceptation publique : installation d’un site et épandageLes prises de décisions concernant la gestion des déchets peuvent générer descontroverses importantes au sein de la population locale. En particulier, il est très difficile dechoisir un site de traitement de déchets. Le compostage n’échappe pas à la règle même s’ilest souvent mieux vu qu’une usine d’incinération. L’agence américaine de protection del’environnement, l’EPA, consacre un chapitre à la nécessité de la concertation de lapopulation avant d’agir ( EPA, mai 1984). Elle préconise des campagnes de publicité soit à laradio-télévision soit dans les écoles primaires pour sensibiliser l’opinion au compostage.Outre cette sensibilisation, elle conseille de faire participer activement les citoyens à ladécision de l’emplacement du site de compostage. La psychose « boues » existe mais lescomposts de boues sont socialement bien acceptés à condition de suffisamment informerl’opinion publique ( H. PRUDHOMME, fin nov. 2003)L’épandage du compost de boues pose aussi des problèmes. En France, mis à part dans lesrares cas d’homologation du compost de boues, celui-ci est considéré comme un déchet.Dès lors, il est normal qu’une méfiance existe à son encontre. L’épandage des boues de lastation d’épuration d’Achères qui traite une partie des eaux usées de l’agglomérationparisienne suscite une vive polémique (voir le site de l’association des « amis du Bochet »).Trouver des débouchés pour le compost est un problème essentiel à gérer pour lesproducteurs car nombreux sont les agriculteurs qui refusent d’épandre un produit issu deboues dans leurs champs. Un autre débouché possible est la revégétalisation d’anciennesdécharges.

2.3. REGLEMENTATION

Les boues et les composts sont considérés par la loi comme des « déchets »Les boues sont des déchets au sens de la loi n° 75-633. Les composts produits à partir deboues sont aussi des déchets. Ainsi, le compost de boues ne peut être vendu. Le producteurde boues est responsable de l’aval de la filière (épandage principalement).

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Le compost produit sur le site même de la station d’épuration est réglementé au titre de la loisur l'eau, par contre le compost produit sur un autre site que la station d’épuration estréglementé au titre de la loi de 1976 sur les installations classées (circulaire du 16 mars1999 relative à la réglementation relative à l'épandage des boues de stations d'épurationurbaines).Dans le cadre des ICPE, l’exploitant doit faire, selon la taille de l’installation unesimple déclaration ou demander une autorisation d’exploitation.L'épandage est régi par des arrêtés avec obligation de plans d'épandage. Une norme sur lecompostage des boues rendue d’application obligatoire dispenserait les producteurs de cetteobligation. Cependant, la norme sur le compostage des boues (norme NFU 44 095) n’a pasencore été rendue d’application obligatoire. Donc l’obligation d’une déclaration-autorisationpréfectorale pour l’épandage de composts de boues demeure.

Homologations, APVIl est possible de faire homologuer un compost de boues ou, tout au moins, d’obtenir uneautorisation provisoire de vente pour celui-ci si la permanence de qualité du compost estdémontrée. Le compost de boues est alors considéré comme un « produit ».

Normes 44095 et 44051La norme 44 051 traite des « amendements organiques » mais exclut les boues ou produitsréalisées à partir de boues. La norme traitant des composts de boues est la norme 44 095.La plupart des exploitants respectent cette norme mais tous ne le font pas ( BLIN E., mi-nov2003).

2.4. DEVENIR DE LA FILIERE

Les débouchés pour l’épandage du compost de boues existent (Mme ROYAL, mi-octobre2003). Les installations suffisamment petites en tonnage et qui n’ont besoin que d’unedéclaration en préfecture pour fonctionner semblent se multiplier ( R. FLUTSCH, janvier2004). Le public, à condition d’être informé, est plutôt favorable au compost. Il semble doncprobable que la filière se développe.Le devenir de la réglementation et, en particulier, de la norme 44095 détermine de façonessentielle l’avenir de la filière « compostage des boues ». L’application de cette normepermettrait de lutter efficacement contre la psychose « boues ». Néanmoins, le mondeagricole pourrait être réfractaire à l'apparition de cette norme car le compost deviendraitpayant. En outre, le compost normalisé sera un concurrent pour les amendementsorganiques et les engrais actuellement disponibles sur le marché car il sera peu cher. Lesvolumes concernés sont cependant assez faibles, rappelons que l'épandage de bouesconcerne 2% de la surface agricole utile française. La vente aux particuliers pourrait sedévelopper à condition d'une démarche commerciale (ensachage, distribution,…).

3. LES SITES DE COMPOSTAGE DE BOUES

3.1. INVENTAIRE DES INSTALLATIONS EXISTANTESLa liste des installations existantes en France est renvoyée en annexe. Celle-ci provient dedifférentes sources. Chacune d’elles est assez actuelle (moins de quatre ans en règlegénérale). Cependant, il est possible qu’elle ne soit pas exhaustive ou que des nomsd’entreprises aient été changés entre temps.On y dénombre une centaine d’installations de compostage de boues (stations d’épuration etplates-formes). Ce chiffre est très nettement supérieur à la trentaine annoncée sur le site del’ADEME. Il le serait encore certainement si on ôtait les stations d’épuration produisant elles-mêmes leurs composts.

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3.2. COMPOSTS AYANT UNE AUTORISATION PROVISOIRE DE VENTELes composts de boues homologués ou qui ont une autorisation provisoire de vente sontrépertoriés par le ministère de l’agriculture sous la dénomination « Matières fertilisantes etsupports de culture ». Seuls 6 composts de boues ont obtenu une autorisation provisoire devente, aucun n’est homologué ( données du 28 juillet 2003). La liste est donnée ci-après (COPPIN, mi-nov 2003):

Désignationcommerciale

Détenteur de l'autorisation Autorisé depuis le

Rigaud-Fert Monsols Fertilisants, Monsols(69)

30.08.2000

Fertil Amylagro Agropicardie, Longueau (80) 11.07.2002Orgaplus Sotreco ZI Château Renard (13) 03.04.2003

Terra del Carte(ensemble de

produits)

SEDE Arras (62) 12.04.2001

Adonis(ensemble de

produits)

Pena Environnement, Mérignac(37)

18.10.2001

Primor Sita Sud, boues d’épuration deCastelnaudary

26.01.2000

4. EPANDAGE DE COMPOST ET ANALYSE DE CYCLE DE VIE

4.1. ASPECTS AGRONOMIQUESSauf indication contraire, les informations de cette partie sont tirées de l'étude Composts deboues stations d’épuration municipales commanditée par l'ADEME

AmendementLe compost améliore les propriétés physiques du sol. Il diminue la résistance du sol à lapénétration des racines. L’augmentation de la teneur en matière organique augmente lacapacité de rétention en eau, cependant ce phénomène s’estompe sans apport régulier decompost. Cette capacité de rétention en eau limite l’érosion du sol, mais avec des apportsimportants et répétés de compost de boues ( >60 t/ha/an). Enfin, le compost de bouespossède de manière conséquente du carbone organique stable, générateur d’humus dans lesol.Le compost permet de retenir les éléments minéraux de sorte qu’un apport d’engraisminéraux est mieux absorbé par les plantes suite à un apport de compost. La capacitéd’échange cationique du sol est augmentée grâce à un taux de carbone organique plusélevé (KOR et al, janvier 2001).

EngraisLe compost ne peut être considéré comme un engrais à part entière mais peut permettre deréduire les apports d’engrais.Il apporte de l’azote au sol essentiellement sous forme organique, celui-ci en sedécomposant fournit de l’azote minéral au sol. Kor et al montrent que le compost augmentele taux d’azote dans le sol et que celui-ci est globalement disponible pour les plantes (KORet al, janvier 2001).Le phosphore des composts de boues est quant à lui principalement minéral. La disponibilitédu phosphore apporté par le compost est très relative et dépend de la présence ou non de

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fer et d’aluminium et des propriétés du sol qui favorisent ou non la solubilisation desphosphates précipités.Le compost de boues est plus riche en azote et en phosphore (mais pas en potassium) queles composts de déchets verts, biodéchets ou ordures ménagères (ADEME-ANJOUVALORISATION, 2001).

Doses d’apport et hétérogénéité des bouesLes améliorations de propriétés physiques ont été mises en évidence à l’aide d’apportsimportants et répétés de compost de boues ( >60 t/ha/an) qu’il n’est pas raisonnable deconseiller en exploitation. Kor et al montre que des apports plus raisonnés et uniques(<30t/ha) n’ont pas de tels effets positifs sur les propriétés physiques du sol. Cependant, lescomposts de boues peuvent être utilisés en revégétalisation, par exemple sur d’anciennesdécharges. Les doses d’apport peuvent alors être très importantes : un mètre de hauteur decompost réparti sur le site.En outre, les composts de boues sont très différents les uns des autres. Il est donc difficilede tirer des conclusions générales sur ceux ci. Cette hétérogénéité est due à différentsdegrés de maturité, différentes compositions des boues à la base. Par exemple, ladisponibilité du phosphore des composts dépend de la présence de fer et d’aluminium.

4.2. ELEMENTS TRACE METALLIQUES : ETMLes informations de cette partie sont tirées de l'étude Composts de boues stationsd’épuration municipales commanditée par l'ADEME.La teneur en ETM dans le compost final dépend bien évidemment de la teneur dans lesboues elles-mêmes. Le mélange des boues avec un élément structurant permet de diluer lesETM. Ce phénomène est compensé par la perte de matière au cours du compostage, ce quia pour résultat que la teneur en ETM reste constante entre le début et la fin du compostage.Le compostage a pour effet, néanmoins, de réduire la disponibilité des ETM car ils se fixentsur des complexes organiques.Mais on n’évite les ETM dans les composts qu’en contrôlant, à l’amont, la qualité des eauxusées arrivant à la station d’épuration. Il faut aussi veiller à la nature du matériau de co-compostage utilisé, même si ce sont des déchets verts (des branches d’arbres surplombantune route peuvent avoir une teneur non négligeable en plomb).Les composts de boues sont assez peu chargés en ETM comparé aux composts d’orduresménagères, surtout en plomb, mercure et Cadmium (rapports de 1 à 3 ou 4).

4.3. LE COMPOST EST UN PRODUIT HYGIENISELes informations de cette partie sont tirées de l'étude Composts de boues stationsd’épuration municipales commanditée par l'ADEME.Le compostage, par les fortes températures de la phase thermophile, détruit les agentspathogènes. Cependant, certaines spores (formes végétatives des bactéries) sontrésistantes à la montée en température : celles-ci peuvent survivre puis se développer. Lorsde la maturation du compost, les bactéries mésophiles entrent en compétition les unes avecles autres du fait de l’absence de carbone facilement dégradable. Cette compétition limitel’arrivée de bactéries exogènes pathogènes.Même si l’hygiénisation du compost est un fait bien connu, il faut s’en assurer au moyen detests. Les analyses en parasitologie et virologie étant longues (plusieurs mois), on leurpréfère d’autres indicateurs tels les tests sur les streptocoques fécaux, du fait de leur granderésistance. L’arrêté du 8 janvier 1998 fixe des normes à vérifier pour les boues hygiéniséessur les salmonelles, les entérovirus et les œufs d’helminthes pathogènes ainsi qu’un suivides coliformes thermotolérants.Le compost est un produit hygiénisé si le process a été correctement réalisé.

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4.4. ANALYSE DU CYCLE DE VIE

PrésentationDéfinition

L'ACV permet de comparer les impacts environnementaux de filières industriellescomplètes : de la fabrication d'un produit jusqu'à son élimination. « L’ACV étudie un systèmeindustriel dans ses rapports avec l’environnement à partir du bilan quantifié des flux dematières et d’énergie liés à chaque étape de son cycle de vie : de l’extraction des matièrespremières à l’élimination en fin de vie » (APESA, lettre n°15). C’est une procédurenormalisée selon la norme AFNOR NF X30-300 et quatre normes ISO 14040-14043.L’ACV comporte 4 phases, chacune d’entre elles étant normalisée (site web:ECOBILAN):

- Objectif et champ d’étude (ISO 14040)- Eco-bilan : calcul et analyse de l’inventaire (ISO 14041)- Eo-profil : évaluation d’impacts (ISO 14042)- Interprétation des résultats (ISO 14043)

L'ACV est la méthode d'évaluation des impacts environnementaux la plus complète. Elle estrépandue et reconnue [SITA Tech process, août 2002]

Limites de la méthodeL'ACV est une méthode très sensible aux hypothèses et aux objectifs assignés de l'étude. Lerésultat de l'audit Arthur Andersen dépend par exemple en grande partie de l'hypothèse detransport des boues, très génératrice de pollutions. Cette sensibilité de l'ACV auxhypothèses rend chaque étude unique : "la méthodologie de l'ACV est certes normaliséemais les données d'inventaire, les coefficients et les indicateurs ne le sont pas" [SITA Techprocess, août 2002]. Comparer deux études ACV même si elles sont censées analyser lesmêmes filières peut conduire à des contresens si l'on ne prend pas garde aux hypothèsesretenues.

L’audit environnemental Agences de l’eau-Arthur Andersen Environnement de 1999L’annexe III de cet audit « Pré-étude de définition, analyse environnementale » décrit 10filières d’élimination des boues ( dites « systèmes homogènes »), l’une d’elles étantl’épandage de composts d’une grande station. Les autres filières sont des variantes desfilières suivantes : décharge, épandage, incinération.

Hypothèses principales du système homogène d‘épandage de composts6 étapes retracent le cycle de vie du compost depuis la boue liquide jusqu’à l’épandage:

- Epaississement de la boue- Déshydratation sur filtre à bandes- Compostage : aéré, non retourné- Stockage- Transport : 50 km car station de grande taille- Epandage

Une des hypothèses les plus sensibles, car elle influe grandement sur l’effet de serre, est letransport. Cependant, 50 km de transport entre la STEP, le centre de compostage etl’épandage final ne paraît pas excessif.

Résultats principaux de l'ACVEn conclusion, l’épandage de composts est globalement satisfaisant en comparaison desautres filières d’élimination mise à part une formation d’oxydants photochimiques assezimportante qui est assez difficilement compréhensible.

L'étude SITA-ECOBILAN : comparaison entre co-incinération et compostage

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Cette étude ne compare que deux filières de traitement des boues : incinération boues-OMet compostage avec des déchets verts.Il est à noter que le transport des boues n'est pas inclus dans les filières, faute de donnéesfiables et parce que les transports sont supposés identiques.

Résultats principaux de l'ACVLa filière compostage émet des métaux dans le sol, même si l'on considère l'économied'engrais réalisée. Elle contribue à l'acidification atmosphérique. L'impact sur l'effet de serrepeut être positif ou négatif selon le structurant utilisé. Le bilan sur l'épuisement desressources naturelles et l'eutrophisation dépend en grande partie de la quantité d'engraiséconomisé.Il n'est pas possible de hiérarchiser les deux méthodes chacune présentant des points fortset des points faibles, en particulier :• incinération : faible émission de métaux dans l'environnement• compostage : faible production de déchets solides

Autres études ACVTrès peu d'ACV sont consacrées aux boues, bien que la méthode en elle même soitreconnue et très utilisée dans l'industrie. Dès lors, les ACV concernant spécifiquement lecompostage des boues sont peu nombreuses. D'autres études ACV que les deux étudescitées précédemment existent mais ne traitent pas de la filière" boues". Cependant, lesentreprises ne communiquent pas nécessairement leurs études sur le sujet, c'est pourquoice rapport ne prétend pas répertorier de façon exhaustive les études ACV réalisées enFrance.En France, en plus des deux études déjà citées, on peut citer les travaux du laboratoireLAEPSI de l'INSA de Lyon et en particulier la thèse de SUH Young Jin sur un guide àl'élaboration d'ACV des filières de traitement des eaux usées urbaines.De nombreuses références d'ACV proviennent d'Europe du Nord et de l'Est : Angleterre,Pays Bas, Suisse, Belgique. Par exemple, Thames Water, l'Ecole polytechnique deLausanne, l'institut pour la protection de l'environnement et l'économie rurale de Bern ontréalisé des études ACV [SITA Tech process, août 2002]. Une société européenne des ACVexiste : European Network for Strategic LCA Research and Development (LCANET).Enfin, Sydney Water et Environmental Solutions International Ltd, tous deux en Australie, ontréalisé des études ACV spécifiques aux boues (mais n'incorporant pas nécessairement lafilière compostage).

5. CONCLUSION

Le compostage des boues est un traitement qui semble se développer et avoir encore unemarge de progression dans l’avenir. Le volume des boues compostées estvraisemblablement sous évalué en France. La condition principale du développement de lafilière est que la norme NFU 44095 devienne une norme d’application obligatoire. Lesprocédures d’épandage seraient simplifiées et « l’image de marque » du compost de bouesserait améliorée.Les Analyses du Cycle de Vie sont très sensibles aux hypothèses du modèle, lesconclusions de ces études sont donc à prendre avec précaution. Peu d’ACV du compostagede boues ont été réalisées. Ces études ne semblent pas mettre en lumière un intérêtenvironnemental évident de la filière compostage des boues comparée aux autres filières detraitement des boues.

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6. BIBLIOGRAPHIE

Ouvrages

MUSTIN Michel, 1987. Le compost, gestion de la matière organique. Paris : EditionsFrançois Dubusc, 954 p.

AGENCES DE L’EAU (réalisé par Arthur ANDERSEN Environnement), 1999. Auditenvironnemental et économique des filières d’élimination des boues d’épuration urbaines,pré-étude de définition, analyse environnementale (Annexe). Collection : les études desagences de l’eau, 154 p.

ADEME ( réalisé en partie par Arthur ANDERSEN), 1999. Situation du recyclage agricoledes boues d’épuration urbaines en Europe et dans divers autres pays du monde. Paris :ADEME Editions, 159 p.

AGENCES DE L’EAU ( réalisé par AGRO-DEVELOPPEMENT), 1990. Le compostage desboues en France, en Europe et aux USA. Collection : Etude inter Agences 104p.

ADEME ( réalisé en partie par ANJOU VALORISATION), 2001. Approche de la qualité descomposts de déchets en France, résultats d’une enquête en 1998. Paris : ADEME Editions,133 p.

ADEME ( réalisé en partie par RECYVAL), 2000. Composts de boues stations d’épurationmunicipales. Paris : ADEME Editions, 419 p.

ENSP (Ecole Nationale de la Santé Publique), 2002. Rapport d’étude : Eléments pour laprise en compte des effets des unités de compostage de déchets sur la santé despopulations riveraines, 32 p.

EPA (Environmental Protection Agency), mai 1994. Composting yard trimmings andmunicipal solid wastes. US government printing office. 151 p. Disponible sur le site :http://www.epa.gov/epaoswer/non-hw/compost/cytmsw.pdf

SITA Tech process, août 2002, Analyse de cycle de vie appliquée aux boues de stationd'épuration : Présentation, état de l'art et limites, document de travail de 12 pages

SITA - ECOBILAN, août 1998, Ecobilan de deux modes de valorisation des boues de stationd'épuration, 68 pages

Entretiens

Yves COPPIN, ADEME, entretien mi-novembre 2003Mme ROYAL, SEDE Environnement entretien de mi-octobre 2003Alexandra NOEL, SYPREA entretien par mail fin 2003. Document fourni le 27 nov. 2003:Représentativité globale du SYPREA , 2001. 1p.Mr Eric BLIN, SDEI Marseillan, entretien de mi-novembre 2003Mr Thierry JEAN, SEDE Environnement Arras, entretien téléphonique du 26 novembre2003Hélène PRUDHOMME, SAUR, contacts par mail fin novembreMylène PERONET, Chargée de communication Agro-Développement, conatcts par mail ettéléphone, début décembreMaryse LAPORTE, APESA, contacts par mail en décembre 2003Mr Roger FLUTSCH, Responsable « compost de boues » à l’Agence de l’eau Rhin Meuse ,contacté par mail début janvier 2004

13

Mr David BRUNET, Agence de l’eau Loire-Bretagne, contacté par mail mi janvier 2004Lysanne BOUR, Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse, contactée par mail débutjanvier 2004Nicolas HEBERT, Agence de l’eau Adour Garonne, contacté par mail début janvier 2004.

Articles

KORBOULEWSKI, MASSON, et al, janvier 2001 Effets d’un apport de compost de boues destation d’épuration dans un vignoble du Sud de la France. Etude et gestion des sols Vol 8, 32001, p 203-210 http://www.inra.fr/Internet/Hebergement/afes/egs/numero83-2001/Korboulewsky.pdf

Documents électroniques

Atelier de travail APESA « Le compostage », juin 1999. Disponible sur le site :http://www.apesa.asso.fr/compostage.htm#boues

Lettre du Pôle Environnement Sud-Aquitain N°9 « Quel avenir pour le compostage ? »,Automne 1999. Disponible sur le site : http://www.apesa.asso.fr/lettre9.htm

Lettre du Pôle Environnement Sud-Aquitain N°15 « Eco-conception ; éco-efficacité »,printemps 2001. Diponible sur le site : http://www.apesa.asso.fr/lettre15.pdf

ECOBILAN http://www.ecobilan.com/fr_lca04.php

ADEME : www.ademe.fr

FNADE : www.fnade.org

Les amis du Bochet : association mettant en question la filière « boues » d’Achèreshttp://www.amisdubochet.free.fr/Dossier/Boues/boues%20acheres.html

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7. ANNEXE : LISTE DES INSTALLATIONS DE COMPOSTAGE EN FRANCE

Site Tonnage de bouestraitées ( t brutes)

Tonnage decompostproduit ( t

brutes)

Exploitant

Agde (34) :Projet 7 200 7 200Aimé (73) 2 400 2 700 ECHMAiton (73) 300 350 Lombri-CarrazAlbertville (73) 1 000 Lyonnaise des Eaux�� Arles (13) 5 000 Services techniquesArnouville (95) 6 000 SitaAureilhan (65) Station d'épurationBagnols sur Cèze (30) 400 400 SABREBardos (64) 15 000 Lyonnaise des Eaux�� !��"��#��Bellegarde (30) 22 000 Agro DéveloppementBellegarde (30) 10 000 3 500 SAURBellegarde:Projet 25 000 8 000Béziers (34) 9 600 Agro DéveloppementBollène (84) 32 000 20 000 CVABouillargues (30) 900 900 SADE�� !��$%�&��Bury (60) 43 000 Lyonnaise des EauxCastelginest (31) 3 000 Agro DéveloppementCastelnaudary 6 000 SitaCaudecoste (47) 13 000 10 000 SEDE EnvironnementCernay (68) 22 000 14 000 SEDE EnvironnementChançay (37) 5 000 Agro DéveloppementChâteaurenard (13) 25 000 Orgatech-SotrecoChevilly (45) 10 000 SitaColmar (68) 1 500 SitaCournonsec (34) 2 000 2 000 SDEICoussay (86) 10 000 Sita$��#�� '��&��(��Dijon (21) oui BiodepeDivers Sud France 5 000 Lyonnaise des EauxEnsuès la redonne (13) 12 000 BiotechnaFaulquemont 27 500 SitaFlorensac (34) 450 450 Mairie de FlorensacGanges (34) 650 ETA BoisseauGraincourt lesHavrincourt (62)

110 000 50 000 SEDE Environnement

Gueltas (56) 10 000 Sita)��* � *� ��+%,��)��-� �� !��"��#��La Crau (83) 2 500 1 250 Vivendi��.��%��*� �� /0��"��.��1��2'�� +%,��

15

�La Loyère (71) 800 AgriculteurLa Machine:communes du 21, 25,39 et 90

25 000 Les amendementsnivernais

La Palisse (19) 6 600 Lyonnaise des Eaux��'��- � �� 30�4��5��2'��

��La Roche sur Foron(74)

1 500 1 500 Degrémont

��&�� Lançon de Provence(13)

400 O.R.S.E.M.

Laudun (30) 300 Mairie de LaudunLe Grau du roi (30) 7 000 3 500 OTV MéditerranéeLongueau (80) Agro-PicardieLuy de Béarn (64) 2 000 Communauté de

commmunesMarmagne 2 500 SitaMarseillan (34), sur 6communes du 34

2 000 2 000 SDEI Marseillan

Ménarmont (88) 12 000 Agro DéveloppementMérignac (37): Pena environnementMeynes (30) 250 250 SADEMons (30) 150 150 SRDE AlèsMonsols (69) 1 200 1 500 Montsols Fertilisant

S.A3��6�* � �� )573Narbonne (11) Sita SudNîmes (30) 6 000 SAUR7�#�� !��"��#��Perrignier (74) 8 100 8 100 SDEIPignan (34) 3 000 3 000 Actisol8��'��-� ��Revel (31) 1 800 Lyonnaise des EauxRiscle (32) VivanatRousson (30) 600 600 SRDE Alès��0��6��'��

*� ��

Saint Vulbas (01) 4500 Syndicat mixte de laplaine de l'Ain

Salon de Provence (13) 7 000 BiotechnaSauve (30) 1 700 1 700 ETA MetgeSauzet (30) 3 000 ETA Longo��##�� 7��*�

�� +%,��

St Cyprien (66) 3 500 1 300 SEDE EnvironnementSt Gaudens (31) 10 000 Agro DéveloppementSt Laurent (31) 7 000 Agro DéveloppementSt Rémy 18 000 Agro Développement

16

St Selve (33) 14 000 Agro Développement9&�� *�� Thonon (74) 10 000 Lyonnaise des EauxToul (54) 3 500 SitaToulouse Ginestous(31)

18 000 15 000 SEDE Environnement

Vallet (54) 3 000 Agro Développement5��-� ��Velles (54) 4 000 SitaVillard Bonnot (38) 18 000 Agro DéveloppementTOTAL 685 665 159 350

Sources :Agence de l’eau Adour GaronneAgence de l’eau Rhin MeuseAgence de l’eau Rhône Méditerranée CorseADEMESITA - Agro développementSEDE Environnement (deux sites SEDE doivent manquer)SAUR

Remarque : l’ADEME a édité une liste des installations de compostage en France, tous typede déchets confondus ( boues, déchets ménagers, déchets verts,…). Cette liste date du 12janvier 2004. Elle est accessible à l’adresse suivante :http://www.ademe.fr/collectivites/Dechets-new/Devenir/Technique/Documents/Dtous.pdfCette liste n’a pas été prise en compte lors de cette synthèse car elle est « arrivée » aumoment du bouclage de cette dernière.

ENGREFECOLE NATIONALE DU GENIE RURAL DES EAUX ET DES FORETS

Technical Synthesis

SEWAGE SLUDGE COMPOSTING : CURRENTSITUATION IN FRANCE, LIFE CYCLE ASSESMENT

Sylvain Hermon

E-mail: [email protected]

February 2004

ENGREF Centre de MontpellierB.P.44494 –34093 MONTPELLIER CEDEX 5Tél. (33) 4 67 04 71 00Fax (33) 4 67 04 71 01

OFFICE INTERNATIONAL DE L’EAU – SNIDE15, rue Edouard Chamberland87065 LIMOGES CedexTél (33) 5 55 11 47 47Fax (33) 5 55 11 47 48

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TABLE OF CONTENTS

1. Technical introduction ..................................................................................................... 41.1. Composting and curing............................................................................................. 41.2. composting stages.................................................................................................... 4

Mixing ............................................................................................................................. 4Composting..................................................................................................................... 4Curing ............................................................................................................................. 5Estimating the maturity of a compost .............................................................................. 5

2. Current context of biosolid composting in France............................................................ 52.1. The biosolid volume increases.................................................................................. 52.2. Actors within biosolid composting ............................................................................. 6

Operators : municipalities little involved in major composting facilities ............................ 6Public acceptance : siting a facility and land application.................................................. 6

2.3. Regulation ................................................................................................................ 6Biosolids and their composts are considered as « waste » ............................................. 6Certifications, Temporary Selling Permit (APV)............................................................... 7Standards 44095 and 44051........................................................................................... 7

2.4. composting: its future ............................................................................................... 73. Biosolid composting sites................................................................................................ 7

3.1. Inventory of current composting sites ....................................................................... 73.2. Composts having a temporary selling permit ............................................................ 7

4. Land application and Life Cycle Analysis (LCA) .............................................................. 84.1. Agronomic aspects ................................................................................................... 8

Soil amendment .............................................................................................................. 8Fertiliser .......................................................................................................................... 8Load amounts and heterogeneity of biosolids ................................................................. 9

4.2. Heavy metal contamination ...................................................................................... 94.3. Compost is a cured product ...................................................................................... 94.4. Life Cycle Analysis ................................................................................................... 9

Presentation.................................................................................................................... 9The LCA : Agences de l’eau-Arthur Andersen Environnement, 1999 .............................10The SITA-Ecobilan LCA : comparing co-incineration and composting............................10Other LCA studies..........................................................................................................11

5. Conclusion .....................................................................................................................116. Bibliography ...................................................................................................................127. Appendix : Inventory of composting facilities in France ..................................................14

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Key words : biosolids, sewage sludge, composting, waste water treatment, Life CycleAssessment

AbstractThis synthesis aims to give a picture of biosolid composting in France. It also examines thesustainable development aspect of biosolid composting through the study of some Life CycleAssessments (LCAs).The first part is a technical presentation of composting on the one hand and of biosolids onthe other. Biosolids are the by-products of wastewater treatment. They have to be disposedof and treated. Biosolids contain much organic material and, if not dried in a satisfactorymanner, remain very liquid. There are several ways to treat them: incineration, disposal, or,our concern here in respect of composting, land filling. Biosolids can either be put onagricultural fields directly at the “exit” of wastewater plants, or be treated before land filling.One of these treatments is microbiological: composting. Biosolid composts offer severaladvantages compared to biosolids. They are mature (they don’t ferment when spread onfields), they have chemical and physical characteristics that enhance soil properties.Then, a description of the current situation in France follows. The main goal here was to listthe composting facilities around France, a somewhat difficult task since there is noexhaustive method. Nevertheless, an idea of biosolid composting in France (includingcertified composts) is given. Biosolids and their composts are considered in France to be“waste”, the future of biosolid composting is very linked to the new legislation in the field ofwaste management. In particular it appears that if norm 44095 would be made obligatory, thestatus of biosolid composts would be positively affected. Public acceptance also has to beenhanced if advances in sludge management are to be made.A necessity to get public acceptance for land application is proof of its absence of risk. That’swhy studies about their impact have been carried out. One way to perform environmentalassessments is to make Life Cycle Assessments (LCAs). LCAs are standardizedprocedures taking into account all the aspects of the studied process, here land applicationof compost (from road transportation to the emission of global warming gasses), in order toconclude about the environmental advantages of this process. Some LCAs have beencarried out to assess the performance of the composting method, either alone or comparedto other biosolid treatments such as incineration, methanization or direct land application. Yeteven if the procedures of LCAs are well defined, the hypotheses of such a work remainquestionable. The conclusions of this type of analysis have to be read in conjunction with therest of this study. For example, one study is based on the fact that composting requires acritical size in terms of the quantity of treated biosolids in order to be economically viable.The transportation of biosolids from different small wastewater treatments can lead to asignificant impact in terms of global warming. This conclusion depends greatly on theestimated distance driven to get the biolosids to the composting site. It is difficult to provide adefinitive conclusion in relation to the environmental advantages of composting.As a conclusion, biosolid composting appears to be somewhat stagnant in France. But thelegislation should change in a way that would enhance the amount of biolosids composted inFrance. Moreover, public opinion should be in favour of such a cost efficient and biologicalsolution.

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Urban waste sludge, hereinafter called « biosolids » is the by-product of wastewatertreatment. Composting is an old valorisation method that consists of making biosolidsferment and mature. The obtained compost has, in general, a good agronomic valueprovided the biosolids haven’t been contaminated with heavy metals and that the processhas been properly carried out. Nevertheless, the current French regulation considersbiosolids and its compost as “waste” which prevents the development of composting ingeneral. This should change when the NFU 44 095standard is made compulsory.The Life Cycle Assessment (LCA) is a standardised procedure assessing environmentalimpacts of an industrial process; some LCAs about the composting of biosolids have beenperformed, two of them are discussed at the end of this paper.

1. TECHNICAL INTRODUCTION

1.1. COMPOSTING AND CURING

Composting consists of a fermentation in the presence of oxygen followed by a curing. It canbe done on all fermentable, rich in organic materials, solid or semisolid products. The resultis “ a stabilised, safe, similar to a vegetable-mould” (MUSTIN, 1987, P. 117).Composting reduces volume (principally CO2 emission and strong drying). The volume is atleast reduced by two in the case of very fermentable products like biosolids (MUSTIN, 1987,P. 163). The composting facility of Castelnaudary conceived by AgroDeveloppement hasdescribed a ratio of 300 kg of compost per ton of biosolids (APESA, Lettre n°9).Even if it is a fertiliser too, the compost is mainly an organic amendment, it enhances soilproperties ( better physico-chemical properties, microbiological life enhancement,...)

1.2. COMPOSTING STAGES

Composting consists of four main stages:

The whole process lasts between two and ten months. The curing phase is two to four timeslonger than the composting phase

Mixing

Biosolids, even if they are dried in the wastewater treatment facility, are very humid (humidityoften greater than 80%). This moistness has to be reduced before composting. Thus, a co-product is added. It enables the air to circulate so that the composting occurs in the presenceof air. So, biosolids are systematically mixed with bulking agents like woodchip, greenmaterials or pine barks (E. BLIN, Nov. 2003).Moreover, mixing biosolids with organic nutrient rich materials increases the ”Carbon onNitrogen” ratio ( C/N ratio) of the product to be composted. Indeed, the C/N ratio of thebiosolids lies around 15 when the optimal ratio is between 30 and 35 ( MUSTIN, 1987).

CompostingThe composting stage is a “phase of rapid and intense degrading of the biological structuresof materials with a great activity of micro-organisms, a high oxygen consumption and heat

Biosolids mixingwith co-products

Fermentation inpresence of air ScreeningCuring

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production” ( web site of the Canadian Council of Composting). It needs permanent andintensive aeration. This aeration can be forced (air injection or sucking within the product tobe composted) or mechanical ( the windrow is turned over).

CuringThe humus appears at the curing stage. The compost has a lower heat activity at the curingstage than at the composting stage. The curing consists in letting the windrow still for a fewmonths, with approximately a turning over once per month. The temperature decreases, theremaining germs are destroyed and the organically bound materials which were too complexto be degraded at the composting stage are degraded.When the compost is finally mature, it is stabilised: it no longer produces either heat orsmell. A non-mature compost can reveal phytotoxic and therefore be risky when landapplied.

Estimating the maturity of a compostSeveral physico-chemical tests (C/N ratio, measure of the breath, self heating,...) show thematuration level of a compost, they give an indication on when composting should bestopped. The phytotoxicity can be also be measured by growing plants on the windrow.Temperature monitoring is the most natural method to assess the maturity of the compost: atthe end of the curing stage, it should be stabilised.

2. CURRENT CONTEXT OF BIOSOLID COMPOSTING IN FRANCE

2.1. THE BIOSOLID VOLUME INCREASES

Biosolid productionThe volume of biosolids produced in France is increasing due to the improvement of wastewater collect and treatment facilities. These facilities extract more and more pollution fromwastewater. The department of the Ministry of Ecology and Sustainable Development(MEDD) estimated at 850 000 dry tons the weight of biosolids generated annually andguesses that it will increase to 1 300 000 tons in 2005 ( web site of the ADEME). The FNADEestimates these weights at 1 000 000 tons and 1 500 000 tons respectively ( web site of theFNADE). Taking an average dryness of 65% for biosolids, current production is 6 000 000million wet tons a year.

Compost productionThe members of SYPREA (a pool of agriculture recycling professionals in) have treated 970000 tons of liquid sewage sludge and 1 184 000 tons of solid or muddy sewage sludge. Theyhave produced 135 000 wet tons of biosolids compost in 2001 ( NOEL, Nov. 2003).Considering that a compost is 65% dry, the members of the SYPREA have produced 85 000dry tons of compost.As far as the inventory made during this study is concerned, 160 000 wet tons of biosolidscompost would be produced annually ( this account is certainly undervalued as figures arelacking for many composting facilities). The whole of biosolids treated by composting wouldbe 680 000 wet tons. Thus, a little more than 10% of biosolids would be composted, whichseems rather too high a percentage.

Household wasteAs a comparison, there are 24 million tons of domestic wastes (not including green materials)generated every year in France, from which 1.6 million are composted (web site of theADEME).

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2.2. ACTORS WITHIN BIOSOLID COMPOSTING

Operators : municipalities little involved in major composting facilitiesMunicipalities and syndicates only rarely compost massive amounts of biosolids. Their part incomposting in France is therefore quite small. However, there are many municipalities andsyndicates operating their own composting of biosolids which is in this case often donedirectly on the very site of the wastewater treatment facility.The three major French water operators are naturally very present via their specialisedbranches. They have a large share in compost production:

• SEDE Environnement for Veolia ( the waste branch of Veolia, Onyx, doesn’tspecifically treat sewage sludge)

• Agro-Développement and Sita for the Lyonnaise des Eaux• SAUR for Bouygues

But , locally, many privately owned companies are to be found. They generally have smallercomposting facilities than those of the big water companies. Nevertheless, Orgatech-Sotrecotreats an amount of 20 000 wet tons of biosolids per year, which is quite a lot. Among thesecompanies, let’s us also cite (but this is not exhaustive) Actisol in Pignan( 34), PenaEnvironnement in Merignac (37) and Biotechna in Ensuès la Redonne (13).

Public acceptance : siting a facility and land applicationIn most municipalities, siting a waste treatment facility generates many controversies withinthe local population. Because of the NIMBY syndrome (Not In My Back Yard), it becomesvery difficult to find a suitable location for a composting facility although it may be easier thanfor an incineration facility. The American Environmental Protection Agency (EPA) wrote awhole chapter about the necessity of community involvement in siting projects ( EPA, May1984). It recommends, among other solutions, either to carry out advertising on thetelevision and radio or to make presentations in primary schools in order to inform the publicabout the issue of composting. The next step is to get the community involved in the sitingdecision. The distrust of biosolids does exist indeed but the composts of biosolids can beaccepted provided the public are well informed about this issue ( H. PRUDHOMME, end ofNov. 2003).The land applying of compost may generate problems too. In the French legislation, apartfrom the rare cases of certified composts, composts are considered as “waste”. Since then, itis entirely understandable that the land application of compost be distrusted and that risks tohuman health be feared. For example, associations oppose land application of biosolidsissued from the wastewater treatment facility of Achères near Paris (web site of the “Amis dubochet” association). Finding land appropriate for land application of composts is an issuethat should be included in the designing of the composting facility. Some farmers may indeedrefuse such applications on their lands. Another use of compost is the landfill cover of closeddumping grounds.

2.3. REGULATION

Biosolids and their composts are considered as « waste »Biosolids are waste according to the law N°75-663. The composts issued from biosolids arealso considered as waste. Thus, composts of biosolids are not allowed to be sold. Thecompost producer is responsible for what becomes of the compost, especially for its landapplication.The compost made in the site of the waste water treatment facility is regulated by the Frenchlaw on water. On the other hand, composts coming from sites other than the waste watertreatment unit itself are regulated after the law on facilities classified for the protection of theenvironment, the ICPE ( circular of 16th of March 1999 concerning the regulation of land

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application of biosolids). In the ICPE context, the future operator shall follow the declaration-authorisation procedure in order to get his operating permit.Proper land application planning is compulsory for land applications. A standard madecompulsory would dispense compost producers from planning land application. But thestandard on biosolids composting ( NFU 44 095) has not yet been made obligatory. As for aconsequence, complying to the declaration-authorisation procedure on planning of landapplication is still necessary.

Certifications, Temporary Selling PermitIt is possible to certify a compost of biosolids or at least to obtain a temporary selling permitfor it provided the quality of the compost is assured. If so, the compost is considered as a“product” and therefore is allowed to be sold and the operator is no long responsible for whatbecomes of the compost.

Standards 44095 and 44051The standard 44 051 deals with « organic amendments » but not with biosolids or productsissued from biosolids like composts. The standard dealing with biosolids and the composts ofbiosolids is standard 44 095. Most operators comply to this standard but not all of them, as ithas not been made compulsory ( BLIN E., middle of Nov. 2003).

2.4. COMPOSTING: ITS FUTURE

In general, it is possible to find farmers agreeing to land applications of compost on their land( Ms ROYAL , mid Oct. 2003). The small composting facilities which only need to declaretheir operations in order to get their operating permits seem to be more and more numerous (R. FLUTSCH, Jan. 2004). The public if informed enough is in favour of the composting ofbiosolids. Thus, it seems that composting in general should develop.The arrival of the regulation and in particular of standard 44 095 will greatly influence thefuture of composting as a whole. This standard made compulsory should help reduce thedistrust of biosolids. Nevertheless, the agricultural community could be reluctant to thisbecause the compost would no longer be free of charge. Moreover, the compost would be incompetition with fertilisers and organic amendments and it would be cheap. The amounts ofcomposts are still quite small, the biosolids and their composts are land applied on only 2%of agricultural land. The sale to individuals could enhance provided that marketing efforts arecarried out ( putting the compost into bags, distribution,...).

3. BIOSOLID COMPOSTING SITES

3.1. INVENTORY OF CURRENT COMPOSTING SITES

The inventory has been put in the appendix, at the end of this paper. There are severaldifferent sources from which it has been compiled. Each is quite recent, being less than fouryears old in general. It is nevertheless possible that this inventory is not exhaustive or thatcompanies names have changed in the meanwhile.A hundred composting sites ( waste water treatment units or composting facilities) are listed.This figure is much higher than the one announced by the ADEME ( about thirty). It wouldstill probably remain higher if the wastewater treatment facilities producing their owncomposts would be excluded from the list.

3.2. COMPOSTS HAVING A TEMPORARY SELLING PERMITThe certified composts and those which have received a temporary selling (APV) permit arelisted by the Ministry of Agriculture under the name « Matières fertilisantes et supports de

8

culture” ( Fertilisers and soil amendments). Only six composts have a temporary sellingpermit, none is certified ( data as at 28th July 2003). The list is given thereafter (COPPIN, mi-Nov 2003):

Product name Owner of the APV Permitted since

Rigaud-Fert Monsols Fertilisants, Monsols(69)

30.08.2000

Fertil Amylagro Agropicardie, Longueau (80) 11.07.2002Orgaplus Sotreco ZI Château Renard

(13)03.04.2003

Terra del Carte SEDE Arras (62) 12.04.2001

Adonis Pena Environnement,Mérignac (37)

18.10.2001

Primor Sita Sud, sewage sludge ofCastelnaudary

26.01.2000

4. LAND APPLICATION AND LIFE CYCLE ANALYSIS (LCA)

4.1. AGRONOMIC ASPECTSUnless otherwise stated, the information given in this part come from the documentComposts de boues stations d’épuration municipales (Composts of biosolids) commissionedby the ADEME.

Soil amendmentCompost improves the physical properties of soil. It reduces soil resistance to rootpenetration. The enrichment in organic substances improves the capacity of the soil to retainwater but this phenomenon disappears without a regular land application of compost. Thiscapacity to retain water prevents erosion provided that much compost is regularly landapplied (> 60t/year/ha). The compost retains mineral elements too so that mineral fertilisersare better used by the plant when compost has been land applied.Compost is particularly rich in stable organic carbon that creates humus within the soil. Thecation exchange capacity of the soil is enhanced due to a higher level in organic carboncompounds (KOR et al, January 2001).

FertiliserCompost cannot be considered as a real fertiliser but it can reduce the use of fertilisers.It brings Nitrogen to the soil, essentially organically bound Nitrogen. Thanks to degradation, itprovides the soil with mineral Nitrogen. Kor and al have shown that compost enhancesNitrogen levels in soil and that this is globally available for plants (Kor et al, Jan. 20001).As for the Phosphorus in biosolid compost, it is essentially mineral. Its availability for plants isvery relative and depends on the presence or otherwise of iron and aluminium and of the soilproperties that contribute to solubilization of precipitated phosphates.The biosolids compost is nitrogen and phosphorus richer (but not potassium richer) thancomposts issued from green materials or household waste (ADEME-ANJOUVALORISATION, 2001).

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Load amounts and heterogeneity of biosolidsImprovements of physical properties with important and regular loads of compost (>60t/ha/an) were shown. But it should not be advised to put so much compost on agriculturalfields for safety reasons. Kor et al show that smaller and single loads of compost (<30 t/ha)have not such beneficial impacts on soil properties ( Kor et al, Jan. 2001). Composts can beland filled too, for example on former dumping areas. The loads can be very large in thiscase: one meter high on the whole site.Each compost is very different from the other. Thus, it is quite difficult to draw generalconclusions on composts. This heterogeneity is due to different levels of maturity, differentbiosolid compositions. For example, the availability of phosphorus of composts depends onthe presence or otherwise of iron and aluminium.

4.2. HEAVY METAL CONTAMINATIONThe information given in this part comes from the document Composts de boues stationsd’épuration municipales (Composts of biosolids) commissioned by the ADEME.

The heavy metal contamination of composts obviously depends on the contamination of thebiosolids themselves. Mixing biosolids with co-products dilutes the heavy metals’ level. Thisis counterbalanced by weight loss during composting so that the heavy metal levels stay thesame between the beginning and the end of composting.Nevertheless, composting reduces the availability of metals for plants as they are trapped inorganic compounds.Heavy metals can only be prevented by the upstream control of the contamination of thewastewater arriving at the treatment facility. Care of the contamination level of the bulkingagent must be taken , even if they are green materials ( leaves and branches up a road canbe contaminated with lead).Biosolid composts are three of four times less polluted with heavy metals (mercury, lead,cadmium) than household waste composts.

4.3. COMPOST IS A CURED PRODUCTThe information given in this part comes from the document Composts de boues stationsd’épuration municipales (Composts of biosolids) commissioned by the ADEME.

Thanks to high temperatures during the thermophilic phase, composting destroys pathogens.Nevertheless, some spores ( “sleeping” forms of bacteria) are resistant to the temperatureincrease: they can survive and grow. During the curing stage, the mesophilic bacteriacompete amongst themselves as the substratum lacks easily degradable carbon. Thiscompetition hinders the growth of pathogens.Even if the curing side of composting is well known, this has to be controlled with tests. Theparasitical and virological analyses being very long ( several months), others tests arepreferred – such as tests on faecal streptococcus due to their great resistance. The decree(arrêté in French) of 8th January 1998 gives compulsory standards for cured biosolidsconcerning salmonella, enteroviruses and the eggs of pathogen helminths and include amonitoring of thermoresistant coliforms.Thus, compost is a cured product given that the process has been properly carried out.

4.4. LIFE CYCLE ANALYSIS

PresentationDefinition

The LCA allows the comparison of the environmental impact between complete industrialprocesses: from the birth of a product to its death. “ The LCA analyses the relationshipsbetween an industrial system and the environment thanks to a quantified study of the matter

10

and energy flows related to every stage of the product’s life.: from the extraction of the rawmaterials to their elimination ” (APESA, letter n°15). It is standardised under the FrenchAFNOR NF X30-300 standard and four international standards ISO 14040-14043.The LCA consists of four stages, each being standardised ( web site of ECOBILAN):

• Goal and scope (ISO 14040)• Life Cycle Inventory Analysis (ISO 14041)• Impact assessment (ISO 14042)• Interpretation of results (ISO 14043)

The LCA is the most complete method for evaluating environmental impacts. It is widespreadand recognised [SITA Tech process, August 2002].

Limitations of the methodThe LCA is very sensitive to the hypotheses and goals of the study. For example, theconclusions of the audit by Arthur Andersen depend mainly of the very polluting sewagesludge transport hypothesis. This sensitivity of the LCAs to hypotheses makes each studyunique: “ The methodology is standardised but the data on inventory, coefficients andindicators are not” [SITA Tech Process, August 2002]. Comparing two LCA studies, even ifthey analyse the same industrial processes, may lead to misunderstandings if a special careis not taken in relation to hypotheses.

The LCA : Agences de l’eau-Arthur Andersen Environnement, 1999Appendix III « first study of definition and environmental assessment” describes 10 completesewage sludge treatments. One of them is the composting of a major waste water treatmentfacility. The other processes are shaped on the following methods: dumping ground, landapplication, incineration.

Main hypotheses of the « composting of sewage sludge » processSix stages sum up the life cycle of sewage sludge from the liquid form to land application:

- Sludge thickening- Drying on belt filters- Composting: aerated, not turned over- Storage- Transportation: 50 km because of the great size of the waste water treatment

facility- Land application

One of the most important hypotheses is transportation because it greatly contributes toglobal heating. Yet, a 50 km transportation between the waste water facility, the compostingplace and the final land application doesn’t seem excessive.

Main conclusions of the LCATo conclude, the land application of composted biosolids is rather satisfactory compared toother treatment processes apart from a quite large formation of photochemical oxydantswhich is hardly understandable.

The SITA-Ecobilan LCA : comparing co-incineration and compostingThis study only compares two biosolid treatments: co-incineration biosolids-householdwastes and co-composting of biosolids with green wastes.It has to be noticed that transportation is not considered in these processes because of alack of reliable data on this topic and because the distances are assumed to be the same ineach scenario.

Main conclusions of the LCAThe composting method pollutes the soil with heavy metals, even if the savings on fertilisersare taken into account. It contributes to the acidification of the atmosphere. The

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consequences on global warming can either be positive or negative depending of the co-product used for composting. The impact on the exhaustion of natural resources andeutrophication depend mainly of the amount of saved fertilisers.It proves to be impossible to conclude on which of the two methods is the most“environmentally friendly”. Each has advantages and disadvantages. In particular:

- incineration: weak emission of heavy metals- composting: weak production of solid wastes

Other LCA studiesVery few LCAs are dedicated to biosolids, although the methodology in itself is recognisedand used in the industry. Since then, the LCAs specifically treating biosolid composting arefew indeed. Other LCA studies on composting than those presented here do exist but don’ttake biosolids into consideration. But this report doesn’t claim to be exhaustive on LCAs inFrance.Nevertheless the work of the LAEPSI laboratory of the INSA Lyon can be quoted here and,especially the PhD of SUH Young Jin on a guide on the methodology to be used for theelaboration of inventories in the case of LCAs in wastewater treatments.Many LCA studies have been carried out in northern and eastern Europe: Great Britain, theNetherlands, Switzerland, Belgium. For example, Thames Water, the Polytechnic School ofLausanne, the Bern institute for the protection of the environment and the rural economy,have made LCAs [SITA Tech Process, august 2002]. There is a European institute for LCAs:the European Network for Strategic LCA Research and Development (LCANET).Finally, Sydney Water and Environmental Solutions International Ltd, both of them inAustralia, have completed LCA studies on biosolids while not necessarily on the topic ofcomposting.

5. CONCLUSIONComposting biosolids is a treatment that seems to be developing and to have a margin ofprogression in terms of the future. The amount of composted biosolids is certainlyundervalued in France. The main development condition for this area is that the NFU 44095standard becomes compulsive. The land application procedures should be simplified and thepublic acceptance of composts issued from biosolids would be enhanced.Life Cycle Assessments are very sensitive to the hypotheses of the model, the conclusions ofthese studies therefore have to be treated with care. Few LCAs have been carried out on thecomposting of biosolids. As far as the LCAs are concerned, the composting of biosolidsdoesn’t seem to have any obvious environmental interest when compared to other treatmentprocesses.

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6. BIBLIOGRAPHY

Books

MUSTIN Michel, 1987. Le compost, gestion de la matière organique. Paris : EditionsFrançois Dubusc, 954 p.

AGENCES DE L’EAU (made by Arthur ANDERSEN Environnement), 1999. Auditenvironnemental et économique des filières d’élimination des boues d’épuration urbaines,pré-étude de définition, analyse environnementale (Annexe). Collection : les Etudes desagences de l’eau, 154 p.

ADEME (partly made by Arthur ANDERSEN), 1999. Situation du recyclage agricole desboues d’épuration urbaines en Europe et dans divers autres pays du monde. Paris : ADEMEEditions, 159 p.

AGENCES DE L’EAU ( partly made by AGRO-DEVELOPPEMENT), 1990. Le compostagedes boues en France, en Europe et aux USA. Collection : Etude inter Agences 104p.

ADEME (partly made by ANJOU VALORISATION), 2001. Approche de la qualité descomposts de déchets en France, résultats d’une enquête en 1998. Paris : ADEME Editions,133 p.

ADEME (partly made by RECYVAL), 2000. Composts de boues stations d’épurationmunicipales. Paris : ADEME Editions, 419 p.

ENSP (Ecole Nationale de la Santé Publique), 2002. Study report : Eléments pour la priseen compte des effets des unités de compostage de déchets sur la santé des populationsriveraines, 32 p.

EPA (Environmental Protection Agency), may 1994. Composting yard trimmings andmunicipal solid wastes. US government printing office. 151 p. Available on the site :http://www.epa.gov/epaoswer/non-hw/compost/cytmsw.pdf

SITA Tech process, august 2002, ,Analyse de cycle de vie appliquée aux boues de stationd'épuration :Présentation, état de l'art et limites, working paper, 12 pages

SITA - ECOBILAN, august 1998, Ecobilan de deux modes de valorisation des boues destation d'épuration, 68 pages

Interviews

Yves COPPIN, ADEME, interview mid-November 2003Mme ROYAL, SEDE Environnement, interview mid-October 2003Alexandra NOEL, SYPREA contact by e-mail fin 2003. Report given on 27th Nov 2003:Représentativité globale du SYPREA , 2001. 1p.Mr Eric BLIN, SDEI Marseillan, interview mid-November 2003Mr Thierry JEAN, SEDE Environnement Arras, interview by phone 26th of November 2003Hélène PRUDHOMME, SAUR, contact by e-mail end of NovemberMylène PERONET, in charge of the communication for Agro-Développement, contact by e-mail and phone, beginning of DecemberMaryse LAPORTE, APESA, contacts by e-mail December 2003Mr Roger FLUTSCH, in charge of the biosolids composting in the Agence de l’eau RhinMeuse , contact by e-mail early January 2004Mr David BRUNET, Agence de l’eau Loire-Bretagne, contact by e-mail mid-January 2004

13

Lysanne BOUR, Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse, contact by e-mail earlyJanuary 2004Nicolas HEBERT, Agence de l’eau Adour Garonne, contact by e-mail early January 2004.

Papers

KORBOULEWSKI, MASSON, et al, January 2001 Effets d’un apport de compost de bouesde station d’épuration dans un vignoble du Sud de la France. Etude et gestion des sols Vol8, 3 2001, p 203-210 http://www.inra.fr/Internet/Hebergement/afes/egs/numero83-2001/Korboulewsky.pdf

Electronic documents

Working group APESA « Le compostage », juin 1999. Available on the site :http://www.apesa.asso.fr/compostage.htm#boues

Lettre du Pôle Environnement Sud-Aquitain N°9 « Quel avenir pour le compostage ? »,Fall 1999. Available on the site : http://www.apesa.asso.fr/lettre9.htm

Lettre du Pôle Environnement Sud-Aquitain N°15 « Eco-conception ; éco-efficacité »,Spring 2001. Available on the site : http://www.apesa.asso.fr/lettre15.pdf

ECOBILAN http://www.ecobilan.com/fr_lca04.php

ADEME : www.ademe.fr

FNADE : www.fnade.org

Les amis duBochet : Environmental associationhttp://www.amisdubochet.free.fr/Dossier/Boues/boues%20acheres.html

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7. APPENDIX : INVENTORY OF COMPOSTING FACILITIES IN FRANCE

Location Weight of treatedbiosolids ( wet tons)

Weight of producedcompost ( wet tons)

Operator

Agde (34) :Projet 7 200 7 200Aimé (73) 2 400 2 700 ECHMAiton (73) 300 350 Lombri-CarrazAlbertville (73) 1 000 Lyonnaise des

Eaux�� Arles (13) 5 000 Services

techniquesArnouville (95) 6 000 SitaAureilhan (65) Station

d'épurationBagnols sur Cèze (30) 400 400 SABREBardos (64) 15 000 Lyonnaise des

Eaux�� !��"��#��

��Bellegarde (30) 22 000 Agro

DéveloppementBellegarde (30) 10 000 3 500 SAURBellegarde:Projet 25 000 8 000Béziers (34) 9 600 Agro

DéveloppementBollène (84) 32 000 20 000 CVABouillargues (30) 900 900 SADE�� !��$%�&��Bury (60) 43 000 Lyonnaise des

EauxCastelginest (31) 3 000 Agro

DéveloppementCastelnaudary 6 000 SitaCaudecoste (47) 13 000 10 000 SEDE

EnvironnementCernay (68) 22 000 14 000 SEDE

EnvironnementChançay (37) 5 000 Agro

DéveloppementChâteaurenard (13) 25 000 Orgatech-SotrecoChevilly (45) 10 000 SitaColmar (68) 1 500 SitaCournonsec (34) 2 000 2 000 SDEICoussay (86) 10 000 Sita$��#�� '��

��&��(��Dijon (21) oui BiodepeDivers Sud France 5 000 Lyonnaise des

Eaux

15

Ensuès la redonne (13) 12 000 BiotechnaFaulquemont 27 500 SitaFlorensac (34) 450 450 Mairie de

FlorensacGanges (34) 650 ETA BoisseauGraincourt lesHavrincourt (62)

110 000 50 000 SEDEEnvironnement

Gueltas (56) 10 000 Sita)��* � *� ��

�+%,��)��-� �� !��"��#��

��La Crau (83) 2 500 1 250 Vivendi��.��%��*� �� /0��"��.��1��2'��

�� +%,��

La Loyère (71) 800 AgriculteurLa Machine:communes du 21, 25,39 et 90

25 000 Lesamendementsnivernais

La Palisse (19) 6 600 Lyonnaise desEaux

��'��- � �� 30�4��5��2'��

La Roche sur Foron(74)

1 500 1 500 Degrémont

��&�� Lançon de Provence(13)

400 O.R.S.E.M.

Laudun (30) 300 Mairie de LaudunLe Grau du roi (30) 7 000 3 500 OTV

MéditerranéeLongueau (80) Agro-PicardieLuy de Béarn (64) 2 000 Communauté de

commmunesMarmagne 2 500 SitaMarseillan (34), sur 6communes du 34

2 000 2 000 SDEI Marseillan

Ménarmont (88) 12 000 AgroDéveloppement

Mérignac (37): Penaenvironnement

Meynes (30) 250 250 SADEMons (30) 150 150 SRDE AlèsMonsols (69) 1 200 1 500 Montsols

Fertilisant S.A3��6�* � �� )573Narbonne (11) Sita SudNîmes (30) 6 000 SAUR7�#�� !��"��#��

��Perrignier (74) 8 100 8 100 SDEI

16

Pignan (34) 3 000 3 000 Actisol8��'��-� ��Revel (31) 1 800 Lyonnaise des

EauxRiscle (32) VivanatRousson (30) 600 600 SRDE Alès��0��6��'��

*� ��

Saint Vulbas (01) 4500 Syndicat mixte dela plaine de l'Ain

Salon de Provence (13) 7 000 BiotechnaSauve (30) 1 700 1 700 ETA MetgeSauzet (30) 3 000 ETA Longo��##�� 7��*�

�� +%,��

St Cyprien (66) 3 500 1 300 SEDEEnvironnement

St Gaudens (31) 10 000 AgroDéveloppement

St Laurent (31) 7 000 AgroDéveloppement

St Rémy 18 000 AgroDéveloppement

St Selve (33) 14 000 AgroDéveloppement

9&�� *�� Thonon (74) 10 000 Lyonnaise des

EauxToul (54) 3 500 SitaToulouse Ginestous(31)

18 000 15 000 SEDEEnvironnement

Vallet (54) 3 000 AgroDéveloppement

5��-� ��Velles (54) 4 000 SitaVillard Bonnot (38) 18 000 Agro

DéveloppementTOTAL 685 665 159 350

Sources :Agence de l’eau Adour GaronneAgence de l’eau Rhin MeuseAgence de l’eau Rhône Méditerranée CorseADEMESITA - Agro développementSEDE Environnement (two sites should be missing)SAUR