Le stockage des effluents d'ensilage

Agdex :	732
Date de publication :	novembre 2004
Commande no.	04-032
Dernière révision :	novembre 2004
Situation :	En remplacement de la fiche technique no 95-044 du MAAARO, qui porte le même titre
Rédacteur :	Steve Clarke - spécialiste en génie des cultures et de l'énergie/MAAARO; Robert P. Stone - spécialiste des sols/MAAARO

Table des matières

1. Introduction
2. Pourquoi les effluents d'ensilage constituent un problème environnemental
3. Taux et volume de suintement
4. Gestion des effluents des silos et des eaux de ruissellement
5. Élimination des effluents
6. Emplacement des fosses à effluents d'ensilage
7. Dimensions des petites fosses à effluents d'ensilage

Introduction

Les liquides s'échappant des matières ensilées posent deux problèmes au secteur agricole : celui de la pollution des terres et des eaux et celui de la corrosion et de la détérioration des silos. Lorsque les produits sont récoltés et ensilés à de faibles teneurs en eau, soit moins de 70 % dans le cas des silos horizontaux et moins de 60 % dans le cas des silos-tours, les risques de corrosion et de pollution sont minimes. Par contre, au-delà de ces teneurs en eau, on peut s'attendre à la production d'une quantité importante d'effluents d'ensilage par suintement (tableau 1 et figure 1).

En raison des conditions climatiques, les agriculteurs sont parfois forcés de faire les récoltes même si les produits à ensiler sont trop humides. La formation d'effluents d'ensilage est alors inévitable en dépit de toutes les précautions qui peuvent avoir été prises.

La plupart des problèmes environnementaux associés aux effluents d'ensilage et d'ensilage mi-fané résultent de lacunes au niveau de leur évacuation et de leur stockage. Il est donc essentiel de se doter d'un système de captage et de stockage ou de traitement adéquat.

Pour plus de détails sur la corrosion des silos par les acides contenus dans les effluents d'ensilage, consulter le tableau 2 qui suit, ainsi que les fiches techniques du MAAARO n^o 96-196, Entretien et réparation des silos en béton, et n^o 95-032, Détérioration des silos-tours en béton.

Figure 1. Suintement d'un silo horizontal en fonction de la teneur en eau des matières ensilées.

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Pourquoi les effluents d'ensilage constituent un problème environnemental

Au cours de 1993, les agriculteurs de l'Ontario ont produit 4,1 millions de tonnes de maïs fourrager. Cette production est à l'origine d'environ 20 millions de litres de liquides d'ensilage. Or, ces liquides comptent parmi les effluents organiques de surface les plus polluants que produise l'agriculture. La demande biochimique d'oxygène (DBO) est un test qui permet de mesurer la quantité d'oxygène nécessaire pour dégrader les matières organiques contenues dans un effluent. Il faut savoir que les effluents d'ensilage non dilués affichent des DBO extrêmement élevées, de l'ordre de 12 000-90 000 mg/L (tableau 3). Ces valeurs sont de 60 à 450 fois plus élevées que la DBO des eaux d'égout non traitées. Un effluent peut accaparer à tel point l'oxygène d'un cours d'eau qu'il peut entraîner la mort immédiate des poissons et autres organismes aquatiques. Dans une rivière, il suffit d'aussi peu qu'un gallon d'effluent d'ensilage pour abaisser la teneur en oxygène de 45 000 L d'eau (10 000 gal) à un niveau dangereux pour la survie des poissons.

Dans les États de la Pennsylvanie et de New York ainsi qu'en Ontario, les effluents d'ensilage ont déjà été responsables d'un certain nombre de cas de mortalité massive de poissons. On constate aussi chaque année en Ontario et aux États-Unis des cas de contamination de puits et de fossés.

Le lessivat des effluents d'ensilage renferme des éléments nutritifs, des acides, des minéraux, des bactéries et notamment de l'azote sous forme de nitrates qui, de tous ces constituants, est celui qui présente le plus de dangers pour la qualité des eaux souterraines. Voir la liste des principaux constituants des effluents d'ensilage au tableau 3.

Taux et volume de suintement

Si l'on ajoute des acidifiants à l'ensilage et si l'on hache plus finement les matières ensilées, on obtient au départ un taux de suintement plus élevé. Le suintement maximal se produit dans les 5 à 10 jours qui suivent la mise au silo. Les liquides supplémentaires se forment au cours des 30 jours suivants. Les volumes produits dépendent des pressions verticales dans le silo et de la teneur en eau initiale de la culture (figure 1).

L'écoulement des effluents d'ensilage hors du silo atteint son sommet au cours du premier mois d'entreposage, puis s'atténue si le silo est doté d'un bon système de drainage interne, c.-à-d. d'un réseau de drains de sol destinés à évacuer le lessivat. Lorsque le drainage interne du silo est défaillant, l'écoulement se produira pendant toute la période d'entreposage au fur et à mesure que les aliments seront prélevés du silo. Si le silo n'est pas couvert, les précipitations peuvent aussi augmenter le volume des effluents.

Dans le cas des silos horizontaux, les eaux de ruissellement sur le plancher du silo amènent une augmentation du volume de l'effluent. Ce volume peut être considérable à la suite d'un orage ou de la fonte des neiges. Pendant une précipitation, ce sont les premières eaux de ruissellement qui renferment les niveaux de polluants les plus élevés. Il faut recueillir et entreposer tous les effluents d'ensilage qui se forment à la base du silo, de même que les premières eaux de ruissellement à la suite d'une précipitation étant donné qu'il s'agit de liquides hautement contaminés.

Entreposage et traitement des effluents d'ensilage

Les effluents d'ensilage et les eaux de ruissellement peuvent être stockés dans une petite fosse à même le silo et être transférés à une fosse à lisier ou à une fosse destinée à recueillir les eaux de ruissellement ailleurs sur la ferme. N'entreposer le lessivat d'ensilage que dans une fosse extérieure en raison des gaz dangereux qui peuvent être produits quand l'effluent est mélangé au fumier. À défaut de disposer à la ferme de structures de stockage du fumier ou des eaux de ruissellement situées à l'extérieur, aménager une structure distincte permettant de contenir 240 jours d'effluents et d'eaux de ruissellement. Durant la saison de culture, il est possible d'épandre régulièrement ces matières contaminées sur les terres comme on le fait pour le fumier. Si l'effluent est épandu sur les terres, la quantité de matières épandues doit être prise en compte dans le plan de gestion des éléments nutritifs.

Une autre façon de procéder consiste à se doter d'un système qui, lorsque l'écoulement est faible, capte et entrepose le lessivat concentré provenant du silo, et qui, lorsque l'écoulement est fort, fait en sorte que le lessivat dilué déborde de l'aire de captage et soit évacué vers une bande filtrante de végétation (figure 2).

Confier la conception de la bande filtrante de végétation à une personne qualifiée. La bande filtrante doit être approuvée par le ministère de l'Environnement en vertu de la Loi sur les ressources en eau de l'Ontario.

Figure 2. Système de drainage des effluents vers l'avant d'un silo horizontal, avec évacuation des effluents dilués vers une bande filtrante de végétation.

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Réduction du suintement

• Récolter les cultures destinées à l'ensilage et à l'ensilage mi-fané à une faible teneur en eau :
  • < 65 % dans le cas des silos-tours de moins de 12 m (40 pi) de profondeur;
  • < 60 % dans le cas des silos-tours de plus de 12 m (40 pi) de profondeur;
  • < 70 % dans le cas des silos horizontaux.
• Choisir des cultivars de maïs exigeant une moins longue saison de croissance, afin d'obtenir une récolte plus sèche et en conséquence des effluents moins abondants.

Étanchéisation des silos-couloirs

• Réduire les infiltrations d'air et d'eau dans le silo.
• Conformément à la méthode traditionnelle, recouvrir les silos-couloirs d'une membrane de plastique blanc ou noir, maintenue en place par de vieux pneus placés côte à côte.

Nouvelle méthode d'étanchéisation des silos-couloirs « sans utilisation de pneus »

• On peut recouvrir les membranes de plastique d'un revêtement supplémentaire et le maintenir en place, non pas à l'aide de pneus, mais à l'aide de sacs cylindriques remplis de sable ou de gravier (figure 3). Cette méthode présente les avantages suivants : protection accrue, étanchéité accrue, souplesse et facilité d'installation et d'entreposage des sacs de sable.
  • On peut insérer plusieurs sacs cylindriques dans un manchon en polyéthylène qui encercle le silo, ce qui réduit les risques d'infiltration d'air entre les sacs cylindriques. La figure 4 montre comment sont disposés les manchons.
  • On peut utiliser les sacs cylindriques directement sur la membrane de plastique recouvrant le silo. Ils sont moins coûteux que les vieux pneus et remplissent le même rôle. Cette méthode est indiquée si les oiseaux ou les animaux ont tendance à déchirer la membrane en plastique.

Figure 3. Bâche et sacs cylindriques protégeant l'ensilage.

• On peut réduire ou éliminer les problèmes de suintement en ajoutant des absorbants destinés à accaparer l'excès de liquide. Il peut s'agir de gruau d'avoine, de pulpe de betterave à sucre séchée, de rafles de maïs séchées, de rafles broyées et de comprimés de foin. Pour être efficaces, ces produits doivent être présents en quantité suffisante pour absorber les effluents prévus.

Bien souvent, il est impossible de faire préfaner suffisamment le fourrage ou d'attendre qu'il ait la teneur en matières sèches voulue avant de l'ensiler. Si le fourrage est trop humide, il y aura formation d'effluent d'ensilage. L'utilisation de produits absorbants peut constituer une solution. Le tableau 4 donne la capacité de rétention d'eau de différents produits.

Figure 4. Disposition des sacs cylindriques.

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¹ En fonction de produits séchés à l'air
* Teneur en eau de 10 %
** Teneur en eau de 12 %
Source : University of Minnesota (1980)

Gestion des effluents des silos et des eaux de ruissellement

• Couvrir les silos pour empêcher les précipitations de pénétrer et de s'infiltrer dans l'ensilage ou l'ensilage mi-fané
• Dévier toutes les eaux de surface vers une direction opposée au silo.
• Munir tout nouveau silo d'un système de captage et de stockage des effluents comme l'illustrent les figures 2, 5 ou 6.
• À chaque vidange du silo, en inspecter les parois intérieures à la recherche de signes de corrosion. Si la corrosion est avancée, appliquer une nouvelle couche de revêtement sur les parois intérieures.
• Dans le cas des silos horizontaux existants, installer un drain de 10 cm (4 po) au bas des parois intérieures du silo (solution A, figure 7) ou percer des trous dans les parois pour évacuer les effluents vers le drain extérieur (solution B, figure 7). Attention : Protéger l'acier des acides d'ensilage par une couche de béton suffisamment épaisse, c.-à-d. d'au moins 8 cm (3 po).
• Dans le cas des silos existants ou des nouveaux silos dotés d'un bon système de drainage de plancher vers l'avant du silo, on peut installer un puisard pour capter les effluents et les évacuer vers la structure d'entreposage permanente (figures 8 et 9). L'eau s'écoulera pendant toute la durée de l'entreposage au fur et à mesure que le silo sera vidé de son contenu. L'effluent dilué n'est pas évacué vers la fosse, mais vers la bande filtrante de végétation approuvée (figure 2).

Figure 5. Système d'entreposage des effluents d'ensilage des silos-tours.

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Figure 6. Système de captage des effluents dans les nouveaux silos horizontaux.

Remarques concernant la figure 6 :

1. Caniveaux de 7,5 cm × 7,5 cm (3 po × 3 po) à 6 m (20 pi) d'intervalle, remplis de pierre de décantation de 22 mm (7/8 po), pour recueillir les effluents et les premières eaux de ruissellement.
2. Tuyau collecteur de 10 cm (4 po) pour évacuer vers la fosse les eaux provenant des caniveaux.
3. L'eau de pluie provenant du dessus de l'entrepôt peut être considérée comme propre et n'a pas à atteindre le réseau d'évacuation.
4. Les eaux de ruissellement provenant de l'intérieur du silo doivent être captées et stockées, puis épandues sur les terres.
5. Les eaux de ruissellement diluées peuvent être traitées au moyen d'une bande filtrante de végétation approuvée.

Figure 7. Système de drainage d'un silo horizontal existant.

Remarques concernant la figure 7 :

Figure 8. Système de captage des faibles débits. (Source : AEM)

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Figure 9. Système de captage des faibles débits.

Attention : Ne jamais mélanger les effluents d'ensilage dans des fosses fermées, surtout si celles-ci sont situées dans un bâtiment d'élevage, car mêlés à du fumier, les effluents d'ensilage accélèrent la libération d'hydrogène sulfuré. N'ajouter les effluents d'ensilage qu'à des fosses non couvertes situées à l'extérieur.

Élimination des effluents

Diluer d'abord les effluents concentrés dans un volume égal d'eau (1:1), puis les épandre sur les terres en respectant les normes d'épandage applicables au fumier liquide. Comme les effluents renferment des éléments nutritifs, la quantité épandue doit être prise en compte dans le plan de gestion des éléments nutritifs.

Les effluents peuvent aussi servir de supplément alimentaire. On peut servir un effluent frais à des porcs et à des bovins ou on peut servir un « effluent entreposé » s'il a été recueilli dans des conduites fermées, et s'il a été stocké dans des réservoirs étanches à l'air. Comme les concentrations élevées de potassium et de nitrate peuvent engendrer des problèmes, l'utilisation des effluents comme aliments pour animaux ne doit se faire qu'après consultation d'un expert. Selon des recherches menées en Europe, le fait de servir des effluents d'ensilage à des vaches laitières a entraîné une augmentation à la fois des rendements laitiers et des teneurs en protéines et en matières grasses du lait.

Traiter les matières diluées au moyen d'une bande filtrante de végétation approuvée.

Emplacement des fosses à effluents d'ensilage

Suivant les recommandations des plans agro-environnementaux, une bonne pratique de gestion consiste à situer les fosses à effluents à au moins 61 m (200 pi) de toute eau de surface, c.-à-d. cours d'eau, fossé, étang ou entrée de drainage souterrain, à au moins 23 m (76 pi) de tout puits foré à la sondeuse et à au moins 46 m (151 pi) de tout puits ordinaire ou foré à la tarière. Les distances de retrait minimales prévues par la loi sont de 15 m (50 pi) par rapport à tout puits foré à la sondeuse et de 30 m (100 pi) par rapport à tout puits ordinaire ou un puits foré à la tarière.

Les structures de stockage des ensilages mi-fanés, qu'ils soient ensachés, introduits dans des tubes ou enveloppés dans du plastique, devraient se situer à au moins 9 m (30 pi) des eaux de surface et des tuyaux de drainage souterrains, afin de réduire les risques de contamination.

Dimensions des petites fosses à effluents d'ensilage

A. Pour les silos horizontaux

• Prévoir un volume de stockage de 100 pi³/100 tonnes imp. de matière ensilée si celle-ci renferme plus de 70 % d'eau.
• Prévoir un volume de stockage de 50 pi³/100 tonnes imp. de matière ensilée si celle-ci renferme 70 % d'eau ou moins.
• Ces paramètres assurent dans la plupart des cas un minimum de 2 jours de stockage des effluents. Si l'ensilage a une très faible teneur en eau (moins de 70 %), une telle fosse peut permettre de recueillir les effluents produits pendant une période pouvant aller jusqu'à un an, pourvu qu'elle ne recueille pas aussi les eaux de pluie.
• Stockage des eaux de pluie : Les dimensions doivent permettre de recueillir pour 24 heures un volume de pluie correspondant à une épaisseur minimale de 25 mm (1 po ou 0,083 pi) multipliée par la surface totale contribuant au ruissellement. Les eaux ainsi recueillies peuvent être transférées dans une fosse à lisier ou un réservoir d'eaux de ruissellement. En l'absence d'une fosse à lisier sur la ferme, on peut aménager un réservoir d'une capacité suffisante pour recueillir les eaux de ruissellement et les effluents produits pendant une période d'entreposage d'au moins 240 jours. Une autre solution consiste à traiter le liquide dilué au moyen d'une bande filtrante de végétation approuvée.

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Exemple 1 :

Voici comment calculer les dimensions de la fosse destinée à recueillir les effluents et les eaux de ruissellement provenant d'un silo horizontal de 40 pi x 100 pi x 12 pi, compte tenu d'une aire de chargement de 40 pi x 20 pi et d'une teneur en eau de l'ensilage de 75 %. Voir le tableau 5.

Capacité du silo (T)

Volume des effluents à stocker

Volume des eaux de pluie à stocker

Capacité de la fosse à effluents

Capacité d'entreposage des effluents et des précipitations* (1 694 pi³)

Utiliser le tableau 7 pour déterminer les dimensions de la structure (largeur x longueur x hauteur).

1 764 pi³ = 14 pi x 14 pi x 9 pi
2 156 pi³ = 14 pi x 14 pi x 11 pi (compte tenu d'une hauteur de revanche de 2 pi)

B. Pour les silos-tours

• Prévoir un volume de stockage de 100 pi³/100 tonnes imp. de matière ensilée si celle-ci renferme plus de 70 % d'eau.
• Prévoir un volume de stockage de 50 pi³/100 tonnes imp. de matière ensilée si celle-ci renferme 70 % d'eau ou moins.
  Ces paramètres assurent dans la plupart des cas un minimum de 2 jours de stockage des effluents. Si l'ensilage a une très faible teneur en eau (moins de 60 %), une telle fosse peut permettre de recueillir les effluents produits pendant une période pouvant aller jusqu'à un an.
• Le silo-tour est protégé des précipitations par un toit.

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Exemple 2 :

Calcul des dimensions de la fosse destinée à recueillir les effluents, en fonction des données suivante :

1. Silo-tour en béton de 20 pi x 70 pi
2. Ensilage de luzerne d'une teneur en eau de 70 %
3. Pour connaître la capacité du silo, voir le tableau 6 de la fiche technique n^o 96-142 du MAAARO, Capacité des silos-tours.

Capacité du silo = 703 tonnes imp.

Capacité de la fosse à effluents requise

= 50 pi³/100 tonnes imp. x 703 tonnes imp.

= 0,5 ´ 703 = 352 pi³

Dimensions de la fosse (352 pi³) = largeur x longueur x hauteur

Utiliser le tableau 7 pour déterminer les dimensions de la structure (largeur x longueur x hauteur).

384 pi³ = 8 pi x 8 pi x 6 pi > 352 (acceptable)

Tableau 5a.b.c. Capacité des silos horizontaux de dimensions courantes

(capacités exprimées en tonnes impériales, compte tenu d'une masse volumique d'une graminée ou du maïs ensilé de 45 lb/pi³ pour une teneur en eau de 70 %)

Le tableau ci-dessous indique les capacités approximatives en tonnes impériales de produits en base humide (tels quels) des silos de dimensions courantes. Les valeurs du tableau sont fondées sur une face en pente de 1:2. Les largeurs indiquées sont mesurées entre les parois intérieures du silo et n'incluent pas l'espace occupé par des poteaux ou des planches. Pour utiliser ce tableau, il faut calculer la quantité d'aliments retirés chaque jour du silo afin de s'assurer que cette quantité permette d'éviter les détériorations. Pour connaître la capacité en tonnes métriques, multiplier les données par 0,91.

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