C’est une question d’enrobage : Engrais à libération contrôlée utilisés dans l’agriculture

Il y a plus de 50 ans, les fertilisants à libération contrôlée (CRF) Osmocote d’ICL étaient les premiers engrais à enrobage en polymère commercialisés aux États-Unis : il s’agissait d’un NPK avec un enrobage de résine organique, garantissant qu’une seule application de nutriments suffirait pour une période prolongée. Ce fut le point de départ d’un tout nouveau principe relatif à l’application d’engrais. Ce concept avait été développé à l’origine pour les plantes de grande valeur cultivées en pot, pour lesquelles la perte de nutriments affecte directement la qualité des cultures. Le concept CRF a été rapidement adopté dans d’autres cultures de qualité telles que les fraises et les arbres fruitiers, pour lesquelles l’efficacité et la simplicité d’application de l’engrais prenaient tout leur sens.

Cette technologie n’avait pas encore été adoptée dans les cultures horticoles et agricoles plus importantes, principalement en raison de l’écart de prix entre les CRF et les fertilisants conventionnels. Au cours des 10–15 dernières années, les nouveaux développements techniques ont permis de créer des CRF plus économiques et plus efficaces, offrant ainsi la possibilité d’une utilisation plus large des engrais à libération contrôlée dans l’agriculture.

Alors que la population mondiale devrait encore augmenter jusqu’en 2050 et que les terres arables diminuent, les agriculteurs doivent utiliser les terres à leur disposition de manière plus efficace. Parallèlement, le changement climatique implique également une utilisation plus raisonnée des produits de nutrition des plantes et le recours à des technologies permettant de réduire l’impact environnemental de l’agriculture dans le monde entier.

Meilleure efficacité nutritive des éléments

Les CRF sont considérés comme la technologie offrant la meilleure efficacité nutritive. Il est largement reconnu que les fertilisants minéraux, y compris les CRF, contribuent à l’alimentation d’environ la moitié de la population mondiale. Les engrais conventionnels se dissolvent dans le sol immédiatement après l’application, assurant une nutrition pendant une courte période uniquement. Plusieurs passages sont nécessaires pour que la culture reçoive les nutriments dont elle a besoin. Les applications multiples peuvent s’avérer peu pratiques pour les grandes exploitations car elles sont coûteuses et, comme de récentes études l’ont démontré, elles accentuent les problèmes de compactage du sol.

Grâce à leurs enrobages spéciaux, les CRF libèrent progressivement leurs nutriments sur une période prolongée. Selon la durée d’action d’un CRF, la libération des nutriments peut durer plusieurs semaines à plusieurs mois.

Les CRF favorisent une efficacité nutritive accrue, grâce à une réduction des pertes dans l’environnement et à de nouvelles méthodes d’utilisation telles que l’application directement dans le trou de plantation.

L’efficacité nutritive accrue est obtenue en assurant une parfaite correspondance entre les besoins des cultures et la libération des nutriments des CRF. Cela conduit non seulement à une croissance optimale, mais réduit également la lixiviation, la volatilisation, la dénitrification et le lessivage.

Les CRF permettent de maintenir ou d’augmenter les rendements des cultures avec des apports totaux en nutriments plus faibles – un avantage important dans les régions où la réglementation a commencé à limiter les apports totaux d’Azote, par exemple.

Les CRF réduisent le nombre de passages nécessaires : un avantage majeur dans les régions où les coûts de main-d’œuvre sont élevés ou dans les régions (tropicales) où la mécanisation et le transport des engrais sont compliqués en raison de pentes escarpées ou de mauvaises infrastructures.

En fonction du contexte, les CRF peuvent réduire considérablement :

• L’utilisation totale d’engrais : de 20 % voire 50 % ;
• La lixiviation : jusqu’à 55 % ;
• La dénitrification : jusqu’à 40 % en moyenne ;
• La volatilisation : jusqu’à 40 %.

(Chiffres basés sur des recherches indépendantes sur les technologies CRF d’ICL)

Qu’est-ce qu’un engrais à libération contrôlée ?

Il est important de noter que tous les CRF ne sont pas identiques, et souvent le terme CRF est – à tort – utilisé pour parler d’engrais à libération lente (SRF pour « Slow-Release Fertilizers »). Examinons les définitions officielles de ces deux types de fertilisants :

CRF: « Engrais dans lequel la libération des nutriments est contrôlée, en respectant le taux de libération et la durée de libération indiqués à une température spécifiée. » (ISO 8157:2015)

SRF: « Engrais dont, par hydrolyse et/ou par biodégradation et/ou par solubilité limitée, les nutriments disponibles pour les plantes sont répartis sur une période donnée, en comparaison à un produit « soluble de référence », par exemple le sulfate d’Ammonium, le nitrate d’Ammonium et l’Urée. » (ISO 8517:2015)

Ainsi, le mécanisme de libération des nutriments pour ces deux types d’engrais est complètement différent. Les SRF sont des minéraux qui mettent un certain temps à se dissoudre ou à libérer leurs nutriments. Les CRF nécessitent un enrobage de bonne qualité et un processus de fabrication cohérent. Alors que la libération des nutriments contenus dans les SRF est influencée par la température, l’eau, le pH du sol et les micro-organismes, les CRF ne sont influencés que par la température et l’eau.

Technologies à libération contrôlée

Il existe également des différences dans les types d’enrobages. Ce qu’il est important de comprendre, c’est que ces différences existent et qu’elles ont un impact direct sur l’efficacité de la libération des nutriments. La technologie d’enrobage la plus efficace est la plus récente : l’enrobage polymère. Il permet un meilleur contrôle de la libération des nutriments, et répond donc plus efficacement aux besoins de la plante, sans aucun pic ou creux dans la libération.

Les autres aspects à prendre en compte lors du choix d’un CRF sont les différents nutriments contenus, la combinaison de nutriments et même le niveau d’enrobage. Un mélange d’engrais composé d’une fraction enrobée à 10 % est souvent considéré comme un engrais à libération contrôlée, mais comme vous pouvez l’imaginer, sa durée d’action, son efficacité et ses effets sur les plantes sont très différents d’un CRF qui est enrobé à 100 %. Plus l’engrais est appliqué à proximité des racines d’une culture, plus il est important d’utiliser un produit CRF entièrement enrobé. Par exemple, en foresterie, où des engrais sont appliqués dans le trou de plantation et où le jeune arbre ou le jeune plant est planté directement dans celui-ci, l’utilisation d’un CRF de bonne qualité et enrobé à 100 % est essentielle.

Un CRF entièrement enrobé constitue également l’option la plus efficace pour réduire les pertes de nutriments, ce qui augmente l’efficacité nutritive et réduit les pertes dans l’environnement.

La libération contrôlée prévient les pertes de nutriments

L’Azote (N) est particulièrement sujet aux pertes dues à la lixiviation des nitrates, principalement dans les sols légers (sableux). Dans les climats tropicaux, les pertes totales d’Azote sont les plus élevées. L’Azote à libération contrôlée est souvent incorporé dans le sol, de sorte que le ruissellement est automatiquement minimisé. L’enrobage autour de l’Azote permet d’éviter des niveaux élevés de NO3 dans le sol peu de temps après l’application, si bien que la lixiviation peut également être évitée.

Le Phosphore (P) a tendance à se fixer dans le sol. Ce phénomène peut se produire sur les sols fixateurs de P alcalins/calcaires et les sols fixateurs de P acides riches en (hydr)oxydes d’aluminium et de fer. Une majeure partie des zones tropicales humides présente des sols acides de type argileux fortement érodés qui sont principalement fixateurs de Phosphore. Les CRF peuvent empêcher la fixation dans le sol : le Phosphore contenu dans les CRF peut maintenir une faible concentration en nutriments dans le sol et limiter ainsi les précipitations ou l’absorption de minéraux réactifs.

Le Potassium (K) peut se lixivier facilement dans les sols sablonneux des zones exposées à de fortes précipitations et les sols tropicaux fortement érodés. Les CRF peuvent empêcher la lixiviation. En raison de la mauvaise qualité des infrastructures dans de nombreux pays tropicaux, la réduction de l’apport en nutriments et la limitation de leur transport vers les plantations peuvent être cruciales pour améliorer l’empreinte carbone de la culture.

L’efficacité des CRF et leur propension à réduire les pertes de nutriments permettent aux agriculteurs de réduire les dosages tout en maintenant un bon niveau de rendement. Des dosages plus faibles permettent de réduire les coûts totaux de fertilisants et facilitent les applications. À un dosage équivalent, les CRF permettent d’augmenter le rendement par ha.

« Chez ICL, nous avons mis à profit notre expertise et notre expérience en matière d’enrobage au cours de la dernière décennie pour développer des formulations spéciales avec des pourcentages d’enrobage et des durées d’action particuliers, qui permettent d’atteindre une plus grande efficacité nutritive dans une culture ou un groupe de cultures spécifiques. »

Réussites dans le domaine de l’agriculture

Les CRF sont déjà utilisés de façon fructueuse pour plusieurs cultures agricoles dans lesquelles l’efficacité nutritive, la réduction des apports d’engrais agricoles et le nombre de passages sont très importants (par exemple, les bananes, le café, l’huile de palme, le riz, la canne à sucre et les pommes de terre). Mais il n’existe pas de CRF universel qui permette d’obtenir une plus grande efficacité nutritive et des rendements plus élevés pour toutes les cultures. Il est essentiel de comprendre les besoins des cultures et de choisir le CRF le mieux adapté à ses besoins, ainsi qu’aux conditions de croissance dans une région donnée.

Chez ICL, nous avons mis à profit notre expertise et notre expérience en matière d’enrobage au cours de la dernière décennie pour développer des formulations spéciales avec des pourcentages d’enrobage et des durées d’action particuliers, qui permettent d’atteindre une plus grande efficacité nutritive dans une culture ou un groupe de cultures spécifiques. L’efficacité de ces concepts de CRF a été démontrée via notre programme d’essais complets et des recherches indépendantes, ce qui a permis d’aboutir à des programmes de fertilisation personnalisés.

Essai sur des pommes de terre aux Pays-Bas. Une application d’engrais ICL CRF (Agrocote Max, en-dessous de la ligne rouge sur l’illustration ci-dessus) au lieu de trois applications d’engrais conventionnels à base d’Azote (méthode habituelle du cultivateur, au-dessus de la ligne rouge sur l’illustration ci-dessus) a permis d’augmenter le rendement total de 9 % et de générer 450 €/ha de revenus supplémentaires.

Essai réalisé sur du café dans l’État de Minas Gerais, au Brésil, comparant un fertilisant conventionnel appliqué 3 fois par an par épandage en surface (à gauche) à une formulation CRF d’ICL de 4–5M en une seule application (à droite).

L’avenir des CRF ?

Les progrès technologiques réalisés au cours de la dernière décennie ont rendu possible l’utilisation d’engrais à libération contrôlée plus économiques, ce qui entraîne une modification des pratiques agricoles. Les CRF jouent désormais un rôle clé dans la réduction des pertes de nutriments et dans le maintien ou l’augmentation des rendements des cultures avec des apports inférieurs ou similaires à ceux rencontrés dans le cadre des méthodes conventionnelles.

Les analyses du cycle de vie fourniront aux producteurs agricoles, aux distributeurs et aux consommateurs des informations supplémentaires sur les avantages environnementaux et sur l’empreinte carbone réduite de cette technologie, en comparaison aux engrais agricoles conventionnels.

Des recherches indépendantes menées sur l’efficacité des CRF sont en cours et il est important de convaincre les décideurs politiques d’adopter cette technologie dans toute nouvelle législation afin de réduire l’impact environnemental des engrais.

Les enrobages polymères-Soufre et polymères actuels se dégradent très lentement et sont inertes dans le sol une fois les nutriments libérés. Ils sont conçus pour être aussi fins que possible (aussi fins qu’un cheveu humain) et perméables, tout en permettant à l’enrobage de remplir sa fonction : contrôler la libération des nutriments sur une durée prédéfinie.

Au cours de la prochaine décennie, les législations à venir, telles que les nouvelles règles européennes relatives à la biodégradabilité des enrobages de CRF, mettront les fabricants d’engrais au défi de développer de nouvelles technologies entièrement biodégradables.

ICL vient d’ailleurs de lancer eqo.x, une technologie révolutionnaire d’engrais à libération contrôlée 100% biodégradables.