Aspects
micro biologiques
Les
microorganismes du compost
Caractéristiques
des composts mûrs
Les microorganismes du compost
Une définition micro biologique du compostage peut être la « bio-oxydation de la matière organique par une grande variété de microorganismes ».
Les microorganismes nécessaires sont présents dans le substrat et présentent une grande diversité des genres en fonction des milieux.
Les principaux microorganismes actifs du compostage sont d’origine tellurique. Les bactéries, les mycètes et les actinomycètes en représentent près de 95%. Des algues et des protozoaires participent aussi au processus. Les microorganismes sont sous l’influence directe de tous les paramètres de l’environnement.
Globalement, les bactéries interviennent de manière majoritaire dans toutes les transformations du compost : dans le cycle de l’azote, du carbone et du soufre alors que les actinomycètes et les champignons n’interviennent que dans le cycle du carbone
Leur action est fortement dépendante des paramètres de l’environnement et des phases de dégradation comme nous pouvons le voir sur le graphique suivant.
On peut voir notamment le rôle prépondérant de dégradation des bactéries en phase mésophile et thermophile alors que les champignons et les actinomycètes interviennent en fin de processus dans la dégradation des cellulose, lignine et hémicellulose.
La biologie moléculaire permet une nouvelle approche de la diversité des communautés bactériennes.
Leurs modes d’action
Face à la diversité des aliments offerts par les matières à composter, les microorganismes assimilent :
D’abord les petites molécules solubles (sucres simples, acides aminés, alcools)
qu’ils absorbent sans les modifier.
Puis, grâce à leurs enzymes
extracellulaires, ils dégradent plus ou moins facilement des bio polymères (protéines, acides
nucléiques, amidon, hémicellulose, pectine, cellulose).
Les éléments constitutifs de ces substances (C, N, S, P)et les métaux sont
alors libérés sous forme de gaz carbonique et de sels minéraux.
La transformation des matières peu dégradables n’intervient
que lors de la phase de refroidissement et de stabilisation, conduisant à une
pré humidification.
Certains polymères comme la lignine sont peu ou pas dégradés.
L’azote est minéralisé sous forme d’ammoniaque (pas assimilable directement par les végétaux) et, le soufre sous forme d’hydrogène sulfuré (très toxique pour les plantes).
Dans le sol, les bactéries chimiolithoautotrophes nitrifiantes et sulfo-oxydantes oxydent ces composés en nitrate et sulfate. Ces phénomènes demeurent connus.
La nitrification a lieu à des températures élevées (60 à 80 degrés). Au cours du refroidissement du compost, l’ammoniaque est oxydé par les bactéries nitrifiantes dès que la température passe au-dessous de 45 degrés.
Dans les zones temporairement anoxiques, le nitrate est réduit en azote élémentaire par l’activité des bactéries dénitrifiantes. Il s’ensuit une perte d’azote. Si les zones anoxiques sont importantes, il peut apparaître une réduction ultérieure de sulfate en H2S, voire même la formation de méthane.
Le rôle des enzymes
Les enzymes sont fabriquées par les microorganismes et sont des biocatalyseurs de toutes les transformations chimiques. On distingue :
Les enzymes extracellulaires
qui sont des exo enzymes produites et excrétées par des microorganismes en
activité.
Les enzymes intracellulaires
qui sont des endo enzymes libérées à la mort de la cellule et qui permettent
une activité enzymatique du compost en dehors de l’activité des êtres vivant
qui la peuplent.
On peur classer ces enzymes :
Les hydrolases : principalement osidases, amidases et protéases
qui catalysent la dégradation d’une molécule de substrat par l’eau et la
fixation de H et de OH.
Les transférases et isomérases comme les transaminases. Elles
permettent le transfert de groupes et de radicaux d’une molécule à une autre ou
le changement de configuration.
Les oxydo-réductases qui sont les oxydases et catalases (réduction
d’oxygène gazeux) et les hydrogénases.
Elles participent à l’oxydo-réduction.
Les clastases ou synthétases qui permettent la rupture ou la formation
d’une liaison comme les décarboxylases.
Les enzymes peuvent être libres, adsorbées sur les colloïdes ou piégées dans les fragments intracellulaires.
Leur action est fortement influencée par les paramètres d’environnement.
Influence de la température :
Comme nous pouvons le voir sur le graphique, l’augmentation de la température permet une augmentation de la vitesse de réaction jusqu’à une température critique qui provoque une dénaturation de l’enzyme.
La dénaturation peut être irréversible. En effet, l’absence de régulation thermique des microorganismes permet à des températures basses ( surtout si la structure est complexe) et à des températures hautes (80 à 85°C) de faire disparaître le site actif.
Le milieu thermique sélectionne ainsi une population de microorganismes possédant l’équipement enzymatique permettant de s’adapter à la température du substrat. Notons que les bactéries et les actinomycètes présentent une large gamme de température.
Influence du pH :
Il existe une gamme optimale de pH le plus souvent proche de la neutralité en dehors de laquelle on assiste à l’inactivation rapide des enzymes, la régulation ionique faible ne permettant pas de s’opposer à une modification de pH du milieu.
Une modification rapide du substrat inhibe d’abord les endo enzymes puis les exo enzymes. Cette modification du milieu permet aussi la sporulation d’un certain nombre de bactéries Gram+.
Ces variations de milieu créent une forte sélectivité des populations de microorganismes. De par leur sécrétion, on admet que, à un moment donné, les microorganismes créent les conditions de leur propre destruction et les conditions de développement de la vague suivante de microorganismes.
Caractéristiques des composts mûrs
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C’est un sujet à débat et les spécialistes ne sont pas d’accord entre eux pour fixer des indicateurs précis de maturité du compost. Voici quelques hypothèses pour détecter un compost mur :
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Hypothèses en cours :
Degré d’humidification
Quantité de substrat frais, taux
d’éléments pathogènes ou polluant
Immobilisation de l’azote du sol dans
la biomasse microbienne.