Nourrir ses cultures et préserver l'air

Les émissions d’ammoniac sont un fléau environnemental et une perte d’unités d’azote utiles pour la croissance des plantes. La réduction des pertes d’ammoniac liées aux apports d’engrais entraine donc un double bénéfice.

Quelles sont exactement les causes et les conséquences de la volatilisation ammoniacale?

A propos de l’ammoniac

L'ammoniac est un gaz très réactif et irritant formé d'azote et d'hydrogène. Sa formule chimique est NH₃. L’ammoniac est issu de processus biologiques essentiels et ne pose pas de problème à de faibles concentrations. Cependant, la volatilisation ammoniacale dans l'atmosphère a des conséquences négatives pour l'agriculture, les écosystèmes et la santé humaine :

• La volatilisation de l'ammoniac des terres agricoles est une perte d'azote pour la croissance des plantes. Cela a donc un coût pour les agriculteurs qui doit être minimisé.
• L'ammoniac réagit avec l'humidité de l'air pour former de l'ammonium (NH₄). Les dépôts d'ammonium contribuent à l'acidification des sols et de l’eau.
• Les dépôts d'ammonium altèrent la biochimie des écosystèmes naturels et entraîne l'eutrophisation cause de la prolifération d'algues.
• L'ammoniac se combine avec d'autres polluants atmosphériques tels que l'acide sulfurique et l’acide nitrique pour former des particules secondaires (PM10). Celles-ci peuvent stagner dans l'air pendant plusieurs jours et voyager sur de longues distances. Elles sont aussi la cause de maladies respiratoires.

La pollution ammoniacale provenant de l’agriculture représente un coût élevé pour la collectivité. Selon l’Evaluation Européenne de l’Azote (ENA), il est estimé à 12 € par kg d’azote émis au titre des dégâts sur la santé et 2 € sur l’écosystème.

Les effluents d’élevage génèrent de grandes quantités d'ammoniac (bâtiments d’élevage, stockage et épandage des effluents). Ils sont à l'origine de 75% de toutes les émissions d'ammoniac d’origine agricole de l'UE. Il est possible de réduire ces émissions mais ce sujet ne fait pas partie du cadre de cette lettre Pur Nutriment entièrement dédiée aux engrais minéraux.

Les apports d'engrais minéraux sont la cause de 22% des émissions d’ammoniac d’origine agricole de l'UE. Celles-ci sont dues à la transformation de l'ammonium dissous dans le sol en ammoniac gazeux. L’intensité de transformation dépend du niveau du pH et de la température du sol. Plus ces derniers sont élevés, plus l'ammonium se transforme en ammoniac perdu dans l'atmosphère. Les engrais azotés minéraux sont soit composés d’ammonium (sulfate d'ammonium, sulfonitrate d'ammonium, nitrate d’ammonium haut ou bas dosage) soit convertis en ammonium dans le sol après épandage (urée et solution azotée). L’urée et les engrais contenant de l'ammonium sont donc soumis à des pertes potentielles d’ammoniac. Toutefois, l'urée est particulièrement sujette à la volatilisation ammoniacale.

L’impact des formes d’azote

Le cas de l’urée

L'hydrolyse de l'urée en ammonium augmente temporairement le niveau de pH du sol dans l’environnement immédiat de l’engrais. Un niveau de pH élevé active la formation d'ammoniac, même en sol acide.

Avec des températures supérieures à 15 ° C, l'hydrolyse de l'urée est rapide et les concentrations locales d'ammoniac dans le sol augmentent, facilitant la volatilisation. Des températures inférieures à 8 ° C ralentissent la transformation de l'urée en ammonium, puis celle de l'ammonium en nitrate (nitrification), maintenant une concentration élevée en ammonium favorable à la volatilisation. Des conditions sèches réduisent la diffusion de l'ammonium dans le sol et facilitent aussi sa volatilisation. En revanche, des pluies après l'apport, réduisent la volatilisation. Des essais au champ menés dans différentes régions d'Europe ont montré des pertes moyennes par volatilisation ammoniacale de 13,1% avec l’urée et pouvant dépasser 30%.

Comparaison des engrais minéraux

La figure ci contre illustre l’estimation des pertes par volatilisation ammoniacale de différents types d'engrais. Les ammonitrates ont les facteurs d’émission les plus bas.

Le tableau ci-dessous montre la contribution des différents engrais minéraux aux émissions d’ammoniac pour l’Europe et la France. En France, l’urée (44.7 %) et la solution azotée (35.3%) sont de très loin les principaux contributeurs totalisant 80% des émissions. En Europe, l’urée (53,7%) prédomine, suivie par la solution azotée (18,4%) et représentent ensemble 72% de ces émissions, quand celles des ammonitrates ne sont que de 7.5 à 10.5% alors que plus largement employés.