Vincent CHARRIN

vincent.charrin@veolia.com

Etude de valorisation des urines à Bangangté, Cameroun

Remerciements............................................................................................................. 3

Introduction.................................................................................................................... 4

1 - Présentation des latrines......................................................................................... 5

2 - Les urines.................................................................................................................. 9

2 – 1 Composition des urines......................................................................................................................................... 9

2 – 2 Hygiénisation des urines...................................................................................................................................... 9

2 – 3 Collecte et stockage............................................................................................................................................... 10

3 - Les engrais.............................................................................................................. 11

4 - Intérêt de l’urine comme engrais.......................................................................... 12

5 - Analyses des urines................................................................................................ 13

5 – 1 Azote NTK.................................................................................................................................................................... 14

5 – 2 Phosphore P.............................................................................................................................................................. 14

5 – 3 Potassium K................................................................................................................................................................ 14

6 - Mise en place de l’étude sur site........................................................................... 15

Conclusion.................................................................................................................... 17

Remerciements

Je souhaiterai tout d’abord remercier Mme Célestine Ketcha Courtès, maire de Bangangté, sans qui cette étude n’aurai jamais pu avoir lieu ainsi que son équipe (Honoré, Théophile, Adonis, Pierre-Marie… et désolé si j’en oublie !!) pour leurs implications et disponibilité pour ce projet.

Merci aussi au Docteur Hermann NGouakam pour sa disponibilité ainsi que l’Université des Montagnes de Bangangté.

Merci aussi à Henri Vignoles et tous ceux de la Fondation Veolia.

Enfin, merci à Franck Clausse et au personnel du laboratoire CAE à Toulouse.

Introduction

Cette étude de valorisation des urines prend place dans un vaste programme de Maîtrise d’Ouvrage Durable dans le secteur de l’Eau et l’Assainissement de la commune de Bangangté (MODEAB – Cameroun). Bangangté est le chef lieu du Département du Ndé dans la province de l’Ouest Cameroun. La commune s’étend sur 800km² avec 200 000 habitants dont 80% vivent de l’agriculture.

Une étude a été réalisée au niveau d’écoles afin de déterminer celles qui pourront participer à ce projet. Suite aux délibérations, 9 écoles-pilotes ont été choisies :

- Banouga

- Ecole évangélique de Sagnam

- Ecole publique de Bandianseu

- Ecole publique de Bangoua

- Ecole catholique de Bangoua

- Bantoun

- Projet II

- Batchingou

- Bahouoc

Les photos correspondantes aux écoles sont disponibles en annexe 1.

Les critères ont notamment été la disponibilité, la présence de champs, facilité d’accès… A partir de là, des latrines ont été construites en collaboration avec le SIAAP, l’Agence de l’Eau Seine Normandie, l’AIMF et ERA Cameroun.

1 - Présentation des latrines

Ce sont des latrines écologiques classiques avec séparation des exécras et urines.

Le but donc est de mettre en place un protocole d’utilisation des urines récoltées afin de s’en servir comme engrais, après hygiénisation de celles-ci. Dans un premier temps, cette utilisation sera faite au niveau des écoles pilotes.

Il serait judicieux aussi de mettre en place des dossiers par école et de tout centralisé à la mairie par exemple (cf. annexe 3). Ceci permettra de choisir les différents types de culture qui seront étudiées ultérieurement.

Siège WC

Urinoir des garçons

L’entretien et le nettoyage des latrines sont réalisés par les élèves des grandes classes dans les écoles primaires avec suivi d’une personne majeure attitrée. Une équipe de suivi de la Mairie passe en plus régulièrement pour vérifier l’état de propreté. En étant passé à l’improviste dans les 9 écoles, on a pu remarquer le très bon travail des ceux-ci. En effet, elles sont dans un état impeccable, aucune odeur, aucune mouche.

Les urines sont alors récupérées dans de tanks situés dans de pièces fermées

2 - Les urines

L’urine est un liquide organique composé de déchets de l’organisme.

2 – 1 Composition des urines

Les urines contiennent en général 95% d’eau, 2 % de sels minéraux (Cl^-, PO₄, SO₄…) et 3% de matières organiques (urée notamment)

L’urée présente dans l'urine contient 60 à 80 % de l’azote contenu dans nos déjections. Grâce à l’action d’une enzyme produite naturellement dans l’urine, suite à la présence de bactéries en cas de cystites par exemple, l’uréase, l’azote contenu dans l’urée se transforme spontanément en ammoniaque puis en nitrites en quelques heures.

CO(NH₂)₂ + H₂O à 2NH₃ + CO₂

L'urine est donc une excellente source d'azote pour les plantes et un excellent accélérateur pour le compost (éventuellement à mettre en place dans le futur avec le nouveau centre de compost de la ville ?).

Sauf en cas d’infection urinaire, l’urine est stérile jusqu’à ce qu’elle entre en contact avec l’extérieur on n’importe quelle autre substance. Elle est aussi presque inodore lorsqu’elle est éliminée par l’organisme. Cependant, elle peut acquérir une forte odeur due à l’action bactérienne, principalement lors de la décomposition de l’urée en ammoniaque et nitrite.

Enfin, comme on l’a vu précédemment, les urines sont aussi source de Phosphore et de Potassium

2 – 2 Hygiénisation des urines

Lorsqu’elles sont collectées et stockées sur une période prolongée, elles ont donc des caractéristiques très différentes du produit d’origine. Il est donc nécessaire de mettre en place un protocole de collecte afin de réaliser une hygiénisation suffisante. Des études de l’OMS (normes de réutilisation des produits d’assainissement) et d’ECOSAN ont montrées qu’un stockage en milieu clos de 30 jours suffit à l’élimination des pathogènes susceptibles de provenir de l’urine (à condition qu’il n’y ai pas eu contamination par les fèces). En effet, lorsqu’on étudie l’évolution du pH et de la température de différents flacons (pleins, à moitié pleins), on s’aperçoit que le pH devient vite stable et basique ce qui favorise l’élimination de germes fécaux éventuellement présents dans les urines si il y a eu contamination (type coliformes fécaux et bactéries anaérobies sulfito-réductrice).

De plus, l’entrepôt des urines en absence d’air (type bouteilles ou bidons) empêche l’évaporation de l’azote ammoniacal. La présence d’air dans les flacons entraîne une diminution en moyenne de 20 % de l’azote sur une période de 3 semaines (contre 2% pour un flacon plein).

Il est important de noter aussi que le temps d’hygiénisation commence au moment où ces bidons sont pleins et fermés.

2 – 3 Collecte et stockage

Il faudra donc apporter quelques modifications par rapport aux conditions de collecte et stockage existantes :

à Mise en place d’un robinet et d’un flexible (type tuyau d’arrosage) à la sortie du tank de récupération afin d’éviter toute formation d’aérosol ou de « jet » suite à la pression due au niveau des urines dans le tank.

à Récupération des urines au fur et à mesure (planning à mettre en place) dans les écoles afin de les stocker dans des bidons (types bouteilles plastiques vides) pour qu’il y ait une hygiénisation suffisante et pour que l’utilisation ultérieure soit facilitée.

Les urines étant entreposées en milieu clos et à l’abri du soleil (salle fermée à clef), l’hygiénisation pourra dons se faire sans problèmes apparents.

Il pourrait être aussi judicieux de mettre en place une collecte des eaux de pluie dans les écoles afin de faciliter l’arrosage des cultures (et ainsi augmenter la période de culture).

3 - Les engrais

Les engrais sont des substances, le plus souvent des mélanges d'éléments minéraux, destinées à apporter aux plantes des compléments d'éléments nutritifs, de façon à améliorer leur croissance, et à augmenter le rendement et la qualité des cultures

Les principaux éléments des engrais sont le “trio” NPK (azote, phosphore, potassium) mais on trouve aussi d’autres éléments spécifiques (chaux, magnésium, soufre, etc.).

▪ Azote (N) : l'urée (46% d'azote), le sulfate d'ammoniaque (SA, 21% d'azote, et 24% de soufre), l'ammonitrate (AN, 33.5% d'azote) et le nitrate de chaux (CAN/NAC, jusqu'à 27% d'azote, et 26 à 28 % de chaux)

▪

▪ Phosphore (P₂O₅) : le superphosphate simple (SSP, 18% de phosphore, et 12% de soufre) ou le superphosphate triple (TSP, 46% de phosphore) ; à noter que 1g de P₂O₅équivaut à 0.01 g de P.

▪

Potasse (K₂O) : le chlorure de potassium (60% de potassium), le sulfate de potassium (SOP, 50% de K₂O, et 18% de soufre) ; à noter que 1 g de K₂O équivaut à 0.4 g de K.

On s’aperçoit donc que la composition des engrais est proche de celle des urines d’où l’idée de les utilisées à la place d’engrais chimiques.

L'un des avantages dans l'utilisation de l'urine comme engrais est qu'une grande partie de l'urine est disponible sous des formes chimiques idéales: l'azote est sous forme d'urée (ammoniac/ammonium, qui est présent à des concentrations d'environ 3,5 g/l), le phosphore, comme le superphosphate et potassium comme un ion.

Liste des engrais couramment utilisés à Bangangté

4 - Intérêt de l’urine comme engrais

L'urine est pratiquement exempte de métaux lourds (par exemple, le cadmium) parce que même si nous les ingérons, ils auront tendance à se lier au foie et aux reins, ce qui rend l'urine beaucoup plus faible dans les contaminants tels que les engrais commerciaux.

L'urée, en dehors du corps, devient rapidement ammoniac et peut être oxydée par des bactéries spécifiques en nitrates. Tous ces "sources d'azote réactif» peuvent être utilisées pour former des groupes aminés pour de nouveaux acides aminés, donc devant ensuite être rendues en protéines

Elle contribue à économiser l'eau pure ou potable de la ville

Elle réduit le taux et le montant du ruissellement des engrais chimiques dans les eaux souterraines et cours d'eau environnants.

Elle réduit la quantité de ruissellement des eaux usées

Et elle réduit les coûts de culture, en raison de moins de recours à l'achat d'engrais chimiques.

Cependant, les urines utilisées comme engrais correspondent à un engrais de couverture et non pas à un engrais de fond. De par les concentrations en éléments (et notamment sels) elles ne devront pas être utilisées pures sur les plantes (contrairement aux arbres où dans ce cas, l’utilisation pure peut être effectuée si directement mise en terre à proximité de ceux-ci).

5 - Analyses des urines

Des prélèvements sur les 9 sites ont été réalisés le Jeudi 05 et Vendredi 06 Janvier 2012 puis dilués au laboratoire de l’université des montagnes au 1/10 pour faciliter le transport et l’analyse. Ils ont ensuite été acheminés au laboratoire CAE de Toulouse. Les paramètres analysés sont :

à NTK : Il s’agit de l’analyse de l’Azote Kjeldhal (Azote organique + ammoniacal) contenu sans un échantillon après minéralisation à chaud (en présence d’acide sulfurique et de sélénium comme catalyseur), distillation dans l’acide borique et analyse du distillat par titrimétrie (norme NF EN 25663)

à Phosphore (P) : Il s’agit de l’analyse du phosphore total contenu dans l’échantillon après minéralisation à l’eau régale (HNO₃ + HCl) et grâce à un spectromètre d’émission atomique avec plasma induit (ICP) suivant la norme NF-EN-ISO 11855

à Potassium (K) : Il s’agit de l’analyse du potassium contenu dans l’échantillon après minéralisation à l’eau régale (HNO₃ + HCl) et grâce à un spectromètre d’émission atomique avec plasma induit (ICP) suivant la norme NF-EN-ISO 11855

Il est important de noter que les prélèvements et transports n’ont pas été réalisés dans des conditions optimales :

à Les urines étaient stockées depuis un certain temps en présence d’air

à Les analyses ont été réalisées au CAE après plus de 24h sans qu’il n’y ait eu de stabilisation des échantillons

Cependant, les résultats pourront nous donner un aperçu de la « qualité «  des urines récupérées. A partir de là, des études d’optimisation devront être réalisée sur site.

5 – 1 Azote NTK

	Azote Kjeldahl (mg N/l)
Ecole Catholique Bangoua	2900
Ecole Publique Bangoua	3000
Ecole de Bandiangseu	2200
Ecole de Banoumga	2700
Projet II	3000
Ecole de Batchingou	2600
Ecole Evangélique de Sagnam	2600
Ecole de Bahouoc	2800
Ecole de Bantoum	3000

Soit une moyenne de 2.8 g/l

5 – 2 Phosphore P

	Phosphore total (mg/L)
Ecole Catholique Bangoua	87
Ecole Publique Bangoua	180
Ecole de Bandiangseu	66
Ecole de Banoumga	100
Projet II	140
Ecole de Batchingou	70
Ecole Evangélique de Sagnam	110
Ecole de Bahouoc	77
Ecole de Bantoum	110

Soit une moyenne de 104 mg/L de Phosphore total

5 – 3 Potassium K

	Potassium K (mg/l)
Ecole Catholique Bangoua	3181
Ecole Publique Bangoua	3900
Ecole de Bandiangseu	3058
Ecole de Banoumga	3408
Projet II	3501
Ecole de Batchingou	3185
Ecole Evangélique de Sagnam	3575
Ecole de Bahouoc	4250
Ecole de Bantoum	3888

Soit une moyenne de 3.5 g/L

Au vu des résultats trouvés (et ce malgré le stockage des urines non optimal), on s’aperçoit du pouvoir agronomique des urines collectées dans les différentes écoles (présence importante des caractéristiques N, P, K).

6 - Mise en place de l’étude sur site

Il est nécessaire de rappeler tout d’abord les consignes de l’OMS concernant l’utilisation des urines hygiénisées en tant que fertilisant :

1 – Précautions lors de l’application de l’urine en agriculture :

- utiliser un matériel de protection tel que des gants et cache-nez

- éviter le contact direct avec les sources d’eau de consommation si elles existent pendant la manipulation

- appliquer l’urine proche du sol

- se laver après avoir fini la manipulation

- pour les légumes crus, attendre 2 semaines entre l’application et la récolte

- pour les cultures à récoltes échelonnées, récolter tous les fruits mûrs avant l’application

-

2 – Sécurité des plantes

- n’apporter l’urine hygiénisée que sur des plants ayant définitivement repris

- appliquer l’urine selon les modes et doses déterminées lors de l’optimisation

- utiliser l’urine diluée

- appliquer l’urine au sol et non sur les plantes

- dans le cas ou cela n’est pas possible, réaliser une dilution supplémentaire de l’urine suivie d’un arrosage copieux

- intensifier l’arrosage durant les 2 premiers jours suivant l’application

A partir de là, on pourra réaliser une étude plus approfondie sur l’optimisation des dilutions en fonction des cultures.

La première phase sera la détermination des cultures à tester en fonction des écoles. Grâce aux dossiers réalisés auprès des écoles, un choix concernant les cultures et les cycles pourra être fait. Le but est de réaliser plusieurs parcelles sur le même terrain :

Parcelle 0 : Témoin, sans apport d’engrais

Parcelle 1 : culture avec engrais utilisé (si c’est le cas)

Parcelle 2 : culture avec urine diluée correspondant à l’apport classique

Parcelle 3, 4… : culture avec urine à plusieurs dilutions

Ainsi, une comparaison sur site pourra être faite.

A partir de là, plusieurs critères agronomiques pourront être mis en place :

- vigueur à la poussée

- nombre de talles (tiges secondaires pour le maïs)/poquet

- date à 50% montaison (plus de la moitié des plants ont des tiges et apparition de nœuds et entre-nœuds)

- date à 50% de la floraison (plus de la moitié des plantes ont la moitié des épis en fleurs pour le maïs par exemple)

- hauteur des plants

- longueur des épis

-poids des tiges

- nombre d’épis récoltés/poquet

- rendement en grain

- qualité gustative (pour les tomates par exemple)

…

Le choix des critères varie en fonction du type de culture bien sur. Il est important de les définir avant le semis (quitte à les modifier ou à en rajouter).

Cette étude préalable doit être réalisée avant la saison des pluies (ce qui correspond au début de la culture).

Le rôle des étudiants volontaires sera donc de déterminer le type de culture et les critères d’étude. Ils récupèreront les résultats et feront les études nécessaires pour les traiter.

Les employés de la mairie se chargeront du suivi au niveau des écoles et de la population (pour d’éventuelles explications) ; ils se chargeront aussi, en fonction des résultats, de la création de comité de pilotage afin de rendre public les résultats.

A partir de là, plusieurs pistes sont susceptibles de découler de cette étude :

- utilisation des urines pour les espaces verts de la ville ?

- utilisation du compost (mélangé aux urines) afin de créer un engrais de fond ?

Conclusion

Grâce à la disponibilité des personnes avec qui j’ai pu travailler, cette étude a permis de mettre en évidence le pouvoir agronomique réel des urines. Maintenant, beaucoup de pistes d’étude sont à mettre en place en parallèle à la mairie et à l’Université des Montagnes.

Il est cependant important de respecter les règles établies plus haut afin d’éviter tout risque de contamination éventuelle. Plusieurs études (notamment en Afrique centrale) ont montré que l’utilisation des urines comme engrais permet d’éviter les engrais chimiques alors pourquoi pas à Bangangté !

Il reste cependant beaucoup de travail entre les employés de la Mairie et les étudiants de l’université (choix des culture, optimisation…) tout en restant « motivé » ; en effet, l’étude réelle ne se fera que pendant le temps des cultures, ,c’est à dire dès le début de la saison des pluies, et pendant un laps de temps relativement court.

Si cette étude se révèle concluante, ce dont je ne doute pas !, il serai bien de faire une présentation à la Mairie afin d’expliquer aux personnes intéressé l’apport que peux avoir les urines donc, « Bon courage » !