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Boucler le cycle du phosphore

Ce texte est la traduction par Pierre Besse du document « Cloosing the Loop on Phosphorus » publié en 2004 par EcoSanRes et téléchargeable sur www.ecosanres.org

Article mis en ligne le 12 mai 2009
dernière modification le 28 janvier 2016

par Pierre Besse
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Près de la moitié de l’humanité vit aujourd’hui dans un environnement urbain, et cette proportion augmente rapidement. Pour rendre l’existence des villes possible sur le long terme, la pratique de la séparation à la source et du recyclage des matériaux doit devenir la norme. Les principaux nutriments (azote, phosphore, potassium) sont recyclés dans la nature, mais l’intervention humaine a créé un système linéaire, ouvert.

La crise imminente du phosphore

Le phosphore est un nutriment essentiel pour tous les organismes vivants, et à ce titre, il est essentiel dans la production alimentaire destinée aux humains. Bien qu’il soit le 11e élément le plus abondant sur Terre, le phosphore n’apparaît jamais pur, mais toujours lié à d’autres éléments, pour former des composés variés, tels les roches phosphatées. Plus important, une grande partie du phosphore du sol n’est pas disponible pour les plantes, de sorte qu’il faut en rajouter pour produire des récoltes. Cette ressource non renouvelable est extraite des mines à un rythme croissant, pour satisfaire la demande en engrais artificiels, si nécessaires à l’agriculture. Globalement, les engrais chimiques comptent pour 80% des phosphates consommés dans le monde, le reste étant partagé entre les détergents, les aliments du bétail et quelques applications spéciales (comme les retardateurs de flamme).
Plus de trente pays produisent des roches phosphatées pour le commerce, les douze premiers fournissant 95% de tout le phosphore. La Chine, le Maroc et les Etats-Unis produisent actuellement à peu près les deux tiers du phosphate global, le Maroc comptant pour environ 50% du total mondial. De plus, on estime que les réserves du Maroc représentent 60% du total mondial. En raison de la nature limitée des ressources en phosphore, Le Maroc et le Sahara Occidental sont engagés dans un conflit de frontière depuis 1975, à cause des réserves présentes sur les territoires contestés.
Les estimations sur les réserves de phosphore varient, de même que les projections sur le temps qu’il faudra pour épuiser entièrement cette ressource irremplaçable. La fourchette va de 60 à 130 années au prix du marché actuel, (Steen, 1998), selon les hypothèses sur le niveau de production et la demande, mais toutes les sources s’accordent sur le fait que la production déclinera en qualité et que son coût augmentera. Le phosphore relativement bon marché que nous utilisons aujourd’hui va probablement cesser d’exister dans un délai de 50 ans. Il est clair qu’il faut commencer à recycler le phosphore et à le restituer aux sols pour diminuer le besoin d’en extraire des mines pour l’usage de fertilisant artificiel. Avant un siècle, la sévérité de cette crise entraînera un renchérissement du prix de la nourriture, des pénuries alimentaires et des conflits géopolitiques.

La science et le phosphore

Le phosphore est par nature un élément avide de liaisons, ce qui signifie qu’il se combine rapidement avec plusieurs autres éléments, c’est pourquoi on le trouve surtout sous la forme de phosphate. Comme tel, les molécules de phosphore se lient aux molécules de sol et ne sont pas disponibles pour les plantes tant que le sol n’est pas saturé, c’est-à-dire tant qu’il reste des particules de sol aptes à se lier au phosphore. Il en est résulté une grande demande de fertilisants artificiels, pour élever le contenu en phosphore des sols les moins fertiles.

La nature contradictoire du phosphore

Essentiel à la vie sur terre, et destructeur quand présent en excès dans un environnement aquatique, le phosphore est un des paradoxes de Mère Nature. L’eutrophisation est l’enrichissement des eaux douces et marines en nutriments, particulièrement l’azote et le phosphore. Dans les eaux douces, le taux de phosphore est normalement très limité, de sorte que quand des quantités excessives sont apportées par le ruissellement sur des terres agricoles et les effluents de stations d’épuration, il est la cause de sérieux problèmes de qualité de l’eau. Des éclosions d’algues en résultent qui altèrent les écosystèmes aquatiques en éliminant des espèces végétales et de poisson en opacifiant la surface de l’eau et en diminuant la teneur en oxygène des eaux profondes et des sédiments. L’eutrophisation a été un sérieux problème environnemental dans une grande partie du monde développé ces trente dernières années, et c’est maintenant une préoccupation mondiale.

L’assainissement Écologique peut aider

Etant donné que la grande majorité du phosphore est utilisé comme fertilisant artificiel, c’est dans ce domaine qu’un usage plus efficace entraînera une économie de ressource.
L’essentiel du phosphore consommé par les hommes et les animaux est excrété. En récupérant en toute sécurité les nutriments contenus dans les excréments humains au travers de systèmes d’assainissement écologiques, il est possible de ralentir l’épuisement des réserves. Le recyclage du phosphore par les boues d’épuration est, de toute façon, très coûteux, on a besoin de systèmes alternatifs. L’éco-assainissement offre un système holistique dans lequel l’excrément humain est hygiénisé et devient un engrais organique appréciable et efficace, qui recycle l’azote, le phosphore, la potasse et les autres nutriments contenus dans l’urine et les fèces, et les rend à l’environnement et non aux eaux souterraines et aux cours d’eau. La dérivation et le recyclage de l’urine procurent des avantages immédiats, parce que la plupart des nutriments excrétés sont dans cette fraction. Si l’urine est récupérée à la source, la charge en nutriments des stations d’épuration est significativement réduite, ce qui peut même supprimer la nécessité d’un traitement tertiaire. En rajoutant le recyclage des matières organiques des logements vers les terres agricoles, on allège encore le besoin en nutriments extérieurs.
Une petite partie seulement du monde est réellement desservie avec des systèmes à chasse d’eau (environ 1 milliard de personne, parmi lesquelles seulement 300 millions dans des conditions satisfaisantes aux niveaux sanitaire et environnemental). Le reste (quelques 5,3 milliards) soit n’a pas d’installation sanitaire (environ 2,4 milliards), soit dispose d’une latrine à fosse. Faire évoluer ces systèmes vers l’éco-assainissement serait très rentable en terme d’amélioration de la santé, de qualité de l’environnement, de recyclage des nutriments.

La nécessité de récupérer le phosphore à l’échelle mondiale

Comme indiqué par Gumbo et al (2002), entre 1950 et 2000 environ 1 milliard de tonnes de phosphore ont été extraites des mines. Pendant cette période, 800 millions de tonnes de phosphore-engrais ont été épandus sur les sols cultivés de la Terre. Ceci a porté le stock de phosphore des dix premiers centimètres de sol des terres agricoles du monde à 1300 millions de tonnes, une augmentation de 30%. Près d’un quart du phosphore extrait (250 Mt) depuis 1950 a fini dans l’environnement aquatique (océans et lacs d’eau douce) ou bien a été enfoui en décharge (le puits de la figure 1)
Du prochain milliard de tonnes de phosphore que nous allons extraire de 2000 à 2050, un pourcentage significatif peut être récupéré en pratiquant une agriculture durable et l’éco-assainissement. Ce devrait être une priorité de l’agenda politique mondial.

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Références

B.Gumbo, H.H.G. Savenije and P.Kelderman, 2002. Ecologising Societal Metabolism : the Case of Phosphorus. In : Proc 3rd Int Conf Environmental Management. 27-30 August 2002. 11p.

Steen, P. 1998. Phosphorus Availability in the 21st century : management of a non renewable resource. Phosphorus and Potassium 217. Available from : www.nhm.ac.uk/mineralogy/phos/p&k217/steen.htm

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