Etude du stockage des effluents vinicoles en bassin d’évaporation. Partie 1 : étude du traitement préventif des odeurs
Résumé
Principale industrie agro-alimentaire du Languedoc Roussillon, la filière vinicole représente une problématique majeure quant aux impacts environnementaux des coproduits et eaux résiduaires issus des activités variées : caves de vinification, distilleries. Compte tenu du caractère fortement saisonnier de la production vinicole, l’importance des volumes d’effluents et des flux de charge polluante produits sur de courtes périodes nécessite le recours à un stockage des rejets en vue d’écrêter les pointes, d’étaler les traitements dans le temps afin de réduire et rentabiliser au mieux les investissements de traitement. Le stockage des effluents s’avère une nécessité commune à toutes les méthodes de traitements envisageables. Pour l’épandage, le stockage est indispensable pour s’affranchir des périodes climatiques défavorables (épisodes pluvieux) où l’épandage est interdit et des périodes où les sols cultivés ne sont pas disponibles. Pour les traitements spécifiques d’épuration des effluents, notamment biologiques, le stockage permet une montée en régime des installations adaptée, évite les surcharges et déséquilibres et limite les très lourds investissements grâce à un dimensionnement optimal des installations. Le stockage de longue durée en bassins de faible hauteur d’eau et de grande surface constitue également une méthode d’élimination des effluents par évaporation naturelle (bassins d’évaporation), technique peu coûteuse, particulièrement adaptée au climat méditerranéen et qui a été déclinée à de très nombreuses applications encaves vinicoles et distilleries du Languedoc Roussillon. Actuellement, les bassins d’évaporation des effluents vinicoles représentent, parmi l’ensemble des méthodes de traitement, celle qui réunit le plus grand nombre d’installations. Les effluents vinicoles se caractérisent par une forte charge organique biodégradable. Au cours du stockage, les phénomènes microbiens anaérobies génèrent, par le biais de processus fermentaires, des composés à l’origine de nuisances olfactives. Les caractéristiques de production et de composition des effluents de caves vinicoles se traduisent par des périodes de production d’odeurs, distinctes de celles observées en distilleries. La majorité des effluents vinicoles est produite pendant la vinification, de septembre à novembre, période où la température dans les bassins favorise des phénomènes fermentaires immédiats. La charge organique des effluents vinicoles est principalement représentée par l’éthanol, les sucres résiduels et les constituants secondaires des moûts et vins (acides organiques, glycérol, composés soufrés et substances azotées). Les processus microbiens de dégradation des constituants carbonés en conditions anaérobies conduisent à la formation d’acides gras volatils : acides acétique, propionique, butyrique, valérique. Les matières organiques azotées des moûts et vins peuvent être également transformées en produits malodorants (amines, ammoniac, …). Les matières soufrées, notamment les formes sulfitiques, le sulfate, sont des substrats utilisés par les bactéries anaérobies sulfato-réductrices en présence de matières organiques pour former des produits soufrés tels l’hydrogène sulfuré, les mercaptans. 3 Les conditions habituelles de stockage des effluents vinicoles en bassin (température, pH, anaérobiose) sont très favorables au développement des microorganismes anaérobies et conduisent inévitablement à la formation et à l’accumulation de produits de fermentations responsables de nuisances olfactives. Les efforts importants des caves en faveur d’une démarche de qualité des produits et de l’environnement (normes ISO 14001) et la sensibilité de plus en plus prononcée des riverains placent la problématique des nuisances olfactives au premier rang des préoccupations des responsables, des pouvoirs publics et des citoyens. L’INRA Pech Rouge a réalisé en 2000/2001 une première étude sur le traitement préventif des odeurs de bassins d’évaporation des vinasses de distilleries (vinasses de lies détartrées) avec le concours de la Fédération des Distilleries Coopératives de l’Aude et le pôle PROMETEE. Les travaux ont permis de préciser les phénomènes responsables de la formation des composés malodorants et d’expérimenter une solution originale de traitement préventif des odeurs par addition de nitrate. La présente étude est consacrée au traitement préventif des odeurs de bassins d’évaporation d’effluents de caves vinicoles dans le cadre d’une collaboration entre l’INRA et la Fédération Départementale des Caves Coopératives de l’Aude et avec la participation de la Cave Anne de Joyeuse, 11 Limoux. Cette action a bénéficié du soutien financier de la région Languedoc Roussillon, pôle PROMETEE. L’objectif de l’étude est la prévention de la formation des composés malodorants au cours du stockage des effluents de caves vinicoles en bassin d’évaporation par orientation des processus microbiens en présence de nitrate. En présence de matières organiques et en anaérobiose (anoxie), le nitrate joue le rôle d’accepteur d’électrons pour les micro-organismes, selon un mécanisme de respiration anaérobie : les matières organiques sont oxydées en gaz carbonique et le nitrate réduit en azote moléculaire (gazeux). Le programme de l’étude comprend : _ La caractérisation de la composition des effluents de cave vinicole._ L’étude des phénomènes de dégradation des constituants organiques des effluents et la formation des composés malodorants par la microflore._ L’étude de l’effet du nitrate sur les ces phénomènes._ L’expérimentation sur site industriel (bassin d’évaporation) du traitement préventifdes odeurs.