Biochar et vaches laitières : il traverse la digestion et revient dans le fumier

Des chercheurs ont montré que la plus grande partie du biochar incorporé à la ration des vaches laitières traverse leur appareil digestif et réapparaît dans le fumier, avec une structure carbonée en grande partie conservée.

Cette résistance pourrait convertir l’une des principales sources d’émissions de l’agriculture en puits de carbone, en aidant à retirer du dioxyde de carbone de l’atmosphère pour le réinjecter dans les sols des exploitations.

Le biochar résiste à la digestion

Des fragments sombres récupérés dans le fumier de vaches laitières ont fourni la preuve la plus parlante que cet additif alimentaire supporte le passage digestif.

En suivant ces fragments au fil des périodes d’alimentation, Iva Lucill Walz, à Agroscope, a établi que la majorité du biochar distribué ressortait sans altération majeure.

Les taux de récupération se situaient de façon régulière entre 70 et 90 pour cent, et la fraction qui persistait conservait une charpente de carbone dense associée à une stabilité de long terme.

Établir cette survie n’était toutefois qu’un début : la question déterminante reste la quantité effectivement conservée - et le niveau de stabilité après transit - car c’est cela qui conditionne la capacité de la méthode à réduire réellement les émissions agricoles.

Biochar retrouvé dans le fumier

Les analyses en laboratoire ont indiqué que le biochar - un matériau riche en carbone obtenu par chauffage de biomasse en absence d’oxygène - traverse largement l’animal et peut être récupéré dans le fumier.

Au cours de différents essais d’alimentation, 70 à 90 pour cent du biochar a été retrouvé après digestion des repas.

« Nos recherches montrent que l’ajout de biochar dans l’alimentation des bovins peut créer un bénéfice environnemental en cascade », ont écrit les chercheurs.

Au passage, les processus digestifs ont éliminé les composés les plus fragiles, laissant un résidu plus robuste, susceptible de durer davantage une fois le fumier épandu sur les parcelles.

Le carbone stable reste dans le sol

Le carbone piégé dans le biochar n’a d’intérêt climatique que s’il demeure durablement en place après l’épandage du fumier.

Habituellement, les microbes du sol décomposent les restes végétaux, ce qui renvoie le carbone vers l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone en quelques mois ou quelques années.

La structure du biochar oppose une résistance à cette dégradation, ce qui permet la séquestration du carbone et maintient ce carbone hors de l’air pendant des décennies.

La durée de stockage dépend néanmoins des conditions du sol et des pratiques de gestion du fumier : même des particules stables exigent donc une conduite agricole attentive.

Le biochar améliore la rétention d’eau

Lorsque le fumier est épandu, le biochar survivant est restitué aux champs, où il se mêle au sol et à la zone racinaire des plantes.

Grâce à leur porosité, les particules peuvent retenir l’eau et des nutriments, ce qui aide les sols à rester productifs pendant des périodes sèches.

Une méta-analyse mondiale a associé l’ajout de biochar à une augmentation de la rétention en eau des sols, sur des dizaines d’expériences conduites dans de nombreux contextes.

Une meilleure rétention de l’eau et des nutriments peut aussi modifier la manière dont le fumier libère des odeurs et la façon dont les nutriments dissous circulent dans le sol, avec des effets sur les performances des cultures et sur la qualité de l’eau en aval.

Émissions liées à la digestion des bovins

Les émissions de méthane et de protoxyde d’azote - un gaz à effet de serre libéré lors de la dégradation de l’azote - continuent d’augmenter dans les systèmes agricoles, en particulier du fait de la digestion des bovins et du fumier.

Dans le premier estomac de la vache, des microbes fermentent les fibres et produisent du méthane, relâché ensuite comme gaz résiduel au cours de la digestion.

Une évaluation internationale du climat classe la digestion des ruminants parmi les principales sources de méthane d’origine agricole à l’échelle mondiale.

Les essais d’alimentation au biochar ont rapporté des effets hétérogènes sur le méthane, et une étude menée sur des bovins n’a observé que des diminutions modestes et irrégulières.

Mesurer le biochar dans le fumier de bovin

Derrière ces résultats se cache un enjeu plus complexe : agriculteurs et scientifiques ont besoin de méthodes fiables pour quantifier le biochar dans le fumier.

L’équipe a mis en parallèle trois approches de laboratoire et a constaté que chacune permettait d’estimer la teneur en biochar dans les déjections avec une précision de plus ou moins un pour cent.

Parmi elles, l’oxydation au dichromate - un bain chimique qui élimine le carbone facilement dégradable - a fourni les mesures les plus resserrées d’un échantillon à l’autre.

Une mesure solide est cruciale, car les dispositifs de crédits carbone reposent sur des preuves : des chiffres approximatifs transformeraient des affirmations climatiques en simple approximation.

La qualité de production influence la durabilité

Tous les biochars ne se comportent pas de la même manière, car la matière première et les conditions de fabrication déterminent le produit final.

Lors de la pyrolyse, quand la matière végétale est chauffée avec très peu d’oxygène, la conduite du procédé peut donner un charbon dense et stable - ou, au contraire, un matériau plus fragile et moins durable.

Pour leur essai, les chercheurs ont utilisé un biochar de qualité alimentaire fabriqué à partir de copeaux de bois, de sorte que la digestion commençait avec un matériau conçu pour résister.

Cette qualité initiale rend le choix du produit décisif : un biochar de faible qualité pourrait décevoir, voire poser des problèmes.

La santé animale reste déterminante

Les éleveurs n’intégreront pas le biochar à l’alimentation si cela ne soutient pas la santé des animaux et si cela ne garantit pas la sécurité du lait ou de la viande.

Une vaste revue a relevé des signaux plutôt favorables, même si de nombreux essais n’ont montré aucun changement net des performances.

Dans de rares cas, le biochar a semblé perturber l’absorption de nutriments liposolubles, comme la vitamine E, ce qui soulève des inquiétudes pour une utilisation prolongée.

La sécurité dépend aussi d’une production propre : un biochar contaminé pourrait introduire des métaux lourds ou d’autres toxiques dans la ration.

Pistes de recherche futures

Des travaux de terrain au long cours permettront de déterminer si le biochar ayant traversé la digestion reste effectivement dans les sols, une fois pris en compte la météo, le labour et l’activité microbienne.

Selon les types de sols, les particules peuvent migrer en profondeur, être lessivées ou au contraire enfouies ; le suivi doit donc observer le devenir du carbone sur plusieurs années.

Les systèmes de crédits exigent également que les agriculteurs tracent les intrants et les sorties, ce qui transforme des outils de laboratoire en contrôles réellement utilisables à la ferme.

Sans ces éléments probants, l’alimentation au biochar pourrait rester une pratique de niche, même si la chimie paraît prometteuse aujourd’hui.

L’apport de biochar aux bovins relie deux domaines habituellement séparés : l’alimentation animale et le stockage de carbone dans les sols via le fumier.

Les prochains essais devront comparer différents biochars et des conditions de plein champ, tout en suivant simultanément les résultats zootechniques et les gaz à effet de serre.