Les engrais et l'environnement

L’azote joue un rôle essentiel dans la nutrition des cultures. Cet élément intervient notamment dans la croissance des parties aériennes et des racines ou encore dans la production des protéines, de la chlorophylle et des enzymes. Il y a un siècle, la découverte d’un procédé industriel a permis de convertir l’azote de l’air en fertilisants azotés. Depuis lors, la production agricole n’a cessé d’augmenter, soutenant ainsi la demande alimentaire mondiale.Mais parallèlement à cette croissance, l’efficacité des applications de fertilisants azotés a diminué, conduisant ainsi à des pertes dans l’environnement. De plus, l’industrialisation du processus de fabrication provoque des émissions de gaz à effet de serre, qu’il est aujourd’hui nécessaire de quantifier, et de réduire. 

Une évaluation environnementale multi-impacts a récemment été conduite sur grandes cultures (maïs, blé, colza et orge) comparant l’utilisation de différentes formes d’azote : ammonitrate, urée et solution azotée. Cette étude est basée sur les réseaux d’essais Yara, et a permis de quantifier les émissions de gaz à effet de serre par tonne de grain, ainsi que le bilan énergétique par hectare.

C’est grâce à l’outil Cool Farm Tool® développé par la Cool Farm Alliance, et grâce à EGES® développé par Arvalis, institut du végétal, l’ITB et Terres Inovia, que les émissions de gaz à effet de serre et le bilan énergétique de chaque culture ont été établis.

Bilan gaz à effet de serre (GES) des engrais azotés

Le bilan GES prend en compte la production des intrants agricoles, leur utilisation au champ ainsi que les émissions provenant des sols cultivés. Il prend également en compte la consommation de carburant et d’énergie. Cette approche est communément appelée Analyse Cycle de Vie (ACV) car elle est basée sur la durée de vie de la culture (de la plantation jusqu’à la récolte).

Après avoir quantifié ce bilan pour chaque situation, on opère par comparaison entre forme d’azote. En moyenne, l’utilisation d’ammonitrate permet de réduire les émissions de gaz à effet de 8.7 à 9.2% sur colza par rapport à l’utilisation d’urée ou de solution azotée. Sur une culture d’orge d’hiver, cette réduction est de 8.3% par rapport à l’urée et de 6.6% par rapport à la solution azotée. Sur blé tendre, une réduction moyenne de 5.2% est observée par rapport à l’utilisation de solution azotée. Enfin, sur une culture de maïs grain, l’utilisation d’ammonitrate permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre 8.9% par rapport à l’urée.

Ces différences proviennent principalement des émissions de N₂O (puissant gaz à effet de serre) issues de la nitrification et de la dénitrification, ainsi que de la volatilisation de l’azote (émissions de NH₃ gazeux dans l’atmosphère). Une étude de sensibilité, comparant les émissions industrielles liées à la fabrication des engrais azotés, met en évidence l’importance la réduction catalytique du N₂O dans les usines d’acide nitrique. En effet, les usines non-équipes de catalyseurs (aux US, en Chine et en Russie par exemple) produisant de la solution azotée voient leurs émissions de gaz à effet de serre augmenter de près de 35% par rapport aux usines équipées.

L’ensemble des comparaisons effectuées sont statistiquement significatives (23 pour le colza, 20 pour l’orge, 31 pour le maïs et 118 pour le blé tendre)

Bilan énergétique des types d'engrais

Le bilan énergétique, similaire au bilan GES, prend en compte la fabrication des intrants agricoles, le carburant utilisé mais aussi l’énergie produite via la culture (basé sur le pouvoir calorifique inférieur). De ce fait, un bilan positif indique un gain ou une production d’énergie.

La production d’urée et de solution azotée sont plus « gourmandes » en énergie. De plus, la production agricole est en moyenne inférieure à celle obtenue avec l’ammonitrate. Du coup, le bilan énergétique obtenu lors de l’utilisation d’urée ou de solution azotée, est inférieur à celui obtenu avec l’ammonitrate :

L’ensemble des comparaisons effectuées sont statistiquement significatives (23 pour le colza, 20 pour l’orge, 31 pour le maïs et 118 pour le blé tendre)

En résumé, l’utilisation d’urée ou de solution azotée réduit le bilan énergétique de respectivement 5.8 à 7.3% par rapport à l’ammonitrate. Même constat avec l’orge d’hiver, où la réduction atteint environ 3.9 à 5.1%. Des observations similaires sur la comparaison urée / ammonitrate sur maïs avec une réduction de 5.5%. Enfin, le bilan énergétique sur blé est favorable à l’ammonitrate avec un écart de 3.5% par rapport à la solution azotée. 

Conclusion

A l’heure actuelle, il est possible de chiffrer et même de mesurer un certain nombre d’impacts environnementaux. Mais concrètement, que faire ? Tout d’abord, choisir une forme d’azote moins sensible à la volatilisation. Cela permet de réduire le bilan de gaz à effet de serre de la culture et de la ferme, mais aussi d’améliorer la qualité de l’air (formation moins importante de particules fines).

Connaitre la provenance du produit utilisé est également primordial ; Russie, Chine, Etats-Unis ou Europe ? Savez-vous d’où provient l’engrais que vous utilisez ? Le bilan de gaz à effet de serre rapporté à la tonne de grain est considérablement affecté par la technologie industrielle des usines de fabrication. L’Europe, par exemple, dispose des meilleures technologies disponibles à ce jour, et qui permettent de réduire jusqu’à 35% ce bilan GES par rapport à la concurrence étrangère.

Mais qu’en est-il de l’efficacité de l’apport, ou des pertes par le lessivage, la volatilisation et la dénitrification ? >Découvrez la séconde partie de l'article.