Thèse dirigée par Fabrice Beline, unité de recherche Optimisation des procédés en agro-alimentaire, agriculture et environnement (OPAALE)
Spécialité : Sciences Agronomiques

Résumé

Le cuivre (Cu) et le zinc (Zn) sont des éléments traces métalliques dont l’accumulation dans les sols peut présenter un risque environnemental. Ce sont aussi des minéraux essentiels en nutrition porcine, mais ils sont peu retenus par les porcs. Ainsi, plus de 90 % de la part ingérée par les animaux est excrétée dans les déjections, et migrent dans les sols agricoles lors de la valorisation agronomique des effluents. Dans ce contexte, l’objectif général de cette thèse est de caractériser les flux de Cu et de Zn sur le continuum aliment-porc-déjections-produits de traitement et d’identifier des leviers de pilotage à mettre en œuvre pour réduire leur impact environnemental. Cette thèse s’est ainsi appuyée sur trois démarches complémentaires : (1) une étude “terrain” de filières existantes qui a permis de compléter les données de la bibliographie sur les flux de Cu et de Zn, (2) une approche numérique de modélisation qui a permis de simuler et prédire le comportement du Cu et du Zn en fonction de l’alimentation des porcs et des traitements appliqués aux effluents, (3) et une approche expérimentale, qui a permis de définir les possibilités de réduction des concentrations alimentaires de Cu et de Zn sans impacter négativement les performances d’engraissement des porcs, et d’évaluer les stratégies alimentaires étudiée à l’échelle du continuum aliment-animal-déjection-produits de traitement (après méthanisation et compostage). Au final l’ensemble de ces travaux permet d’évaluer les différentes combinaisons de stratégies alimentaires et de filières de valorisation des effluents et de proposer des leviers de pilotage des flux de Cu et de Zn.

Mots clés : porc à l’engraissement, environnement, stratégies alimentaires, méthanisation, compostage

Abstract

Copper (Cu) and zinc (Zn) are trace elements and may present an environmental risk when they accumulate in soils. They are also essential minerals in swine nutrition, but are poorly retained by pigs. Thus, more than 90% of the amount ingested by pigs is excreted, and migrates into agricultural soils through the agronomic use of effluents. Within this context, the general objective of this thesis is to characterize Cu and Zn flows along the feed-pig-excreta-treatment products continuum, and to identify management levers that can be implemented to reduce their environmental impact. This thesis was based on three complementary approaches: (1) a "field" study of existing systems, to complete the literature on Cu and Zn flows, (2) a numerical modelling approach, to simulate and predict Cu and Zn fate as a function of pig feed and effluent treatments, and (3) an experimental approach, which enabled to explore the possibilities for reducing dietary Cu and Zn concentrations without negatively impacting pig fattening performance, and to evaluate the dietary strategies studied on the scale of the feed-animal-excreta-treatment product continuum (after anaerobic digestion and composting). Finally, this work enabled to evaluate various combinations of feeding strategies and effluent valorisation chains, and to propose levers for managing Cu and Zn flows.

Keywords: fattening pigs, environment, feeding strategy, anaerobic digestion, composting