Engrais : répondre aux besoins agricoles

Publié: 09 septembre 2011Mis à jour: 20 septembre 2011

La production mondiale d’engrais devrait augmenter pour s’adapter à l’augmentation de la production de denrées alimentaires et de biocarburants, ce qui pose des problèmes environnementaux dans la mesure où les engrais absorbent de l’énergie et causent une pollution de l’eau et des sols.

Milestones

Policy Summary

Les cultures ne peuvent pousser qu'avec suffisamment de nutriments et d'eau, un élément qui agit comme un transporteur.

Les engrais remplacent les nutriments naturels qui disparaissent des champs, récolte après récolte. Ils contribuent à combler l'écart entre les nutriments nécessaires à une croissance optimale des cultures et ceux naturellement présents dans les sols.

Les engrais apportent généralement six macronutriments essentiels à la croissance des plants : l'azote (N), le phosphore (P), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg) et le soufre (S). Ils apportent également sept micronutriments : le bore (B), le chlore (Cl), le cuivre (Cu), le fer (Fe), le manganèse (Mn), le molybdène (Mo) et le zinc (Zn).

Les engrais sont divisés en deux grandes catégories : les engrais organiques existant à l'état naturel, composés de matières organiques végétales enrichies ou animales, tels que le fumier et le compost, et les engrais inorganiques composés de produits chimiques synthétisés ou de minéraux.

Les trois premiers nutriments – l'azote, le phosphore et le potassium –, sont utilisés comme engrais chimiques synthétiques dans l'agriculture industrielle. La fabrication d'engrais azotés se fait à partir d'ammoniac, qui s'obtient par la combinaison de l'azote présent dans l'air et du gaz naturel, tandis que le phosphore et le potassium sont extraits de minerais.

Les engrais inorganiques extraits de minerais sont utilisés depuis des siècles, tandis que les engrais inorganiques synthétisés de manière chimique n'ont été largement développés qu'à partir de la révolution industrielle.

Selon certaines études, 40 à 60 % des rendements agricoles mondiaux peuvent être attribués à l'utilisation d'engrais commerciaux.

L'actuelle réglementation européenne relative aux engrais, qui reprend les 18 directives précédentes, ne couvre qu'une partie des engrais minéraux vendus dans l'Union. La loi ne couvre pas les engrais organiques. Dans le même temps, de plus grandes quantités d'engrais sont maintenant produites à partir de flux de déchets organiques.

Une évaluation ex post récemment publiée sur la réglementation actuelle a confirmé le besoin d'étendre la portée de la réglementation et a appelé à un système européen harmonisé pour couvrir tous les engrais – engrais organiques et minéraux, milieux de culture, amendements pour sols et éventuellement les bio-stimulants.

Enjeux

Une demande croissante

L'industrie des engrais apporte trois nutriments principaux aux cultures – l'azote, le phosphore et le potassium. Les autres micronutriments (voir « En bref ») peuvent être incorporés à ces engrais principaux ou fournis comme produits de spécialité.

Le principal nutriment utilisé en agriculture est l'azote, dont la consommation totale dans les 27 pays de l'UE s'élevait à 11,2 millions de tonnes en 2008, contre 3,1 millions de tonnes de phosphore et 3,6 millions de tonnes de potassium la même année.

La demande mondiale d'engrais va augmenter au rythme de 2,6 % par an entre 2010 et 2014 selon les estimations de l'Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO).

La part mondiale de l'Europe en termes de consommation d'engrais est de 13 %. Elle est de 13,9 % pour les engrais azotés, de 9,3 % pour le phosphore et de 15,7 % pour la potasse, selon la FAO. Leur consommation devrait respectivement augmenter de 1,9, 3,1 et 4 % par an entre 2010 et 2014.

L'Agence européenne pour l'environnement prévoit que l'utilisation d'engrais minéraux augmentera considérablement dans les nouveaux Etats membres de l'Union au cours des prochaines décennies, ce qui augmentera potentiellement les pressions environnementales.

L'agence prévoit une augmentation de l'utilisation d'engrais minéraux azotés de 35 %, tandis que l'utilisation du phosphate et du potassium s'élèveront respectivement à 52 % et 41 %. Cette situation contraste vivement avec celle de l'ancienne Europe des Quinze, où l'utilisation d'engrais minéraux devrait rester plus ou moins stable jusqu'en 2020.

Risques pour l'environnement et la santé

Même s'ils stimulent indéniablement la croissance des végétaux, utiliser les engrais dans l'agriculture augmente le risque environnemental, en particulier en ce qui concerne la pollution de l'eau et des sols. Les engrais peuvent influer sur l'équilibre naturel de la microflore du sol et en causer l'acidification, par exemple.

Les nutriments azotés et phosphorés provenant des terres agricoles et atteignant les lacs, les rivières et les mers sont un autre grave problème. Le contact de ces nutriments avec les milieux aquatiques cause une eutrophisation – diminution du taux d'oxygène dans l'eau – ce qui entraîne une croissance excessive des végétaux tels que des efflorescences algales, en particulier dans les zones côtières.

La directive européenne sur les nitrates de 1991 vise à sauvegarder la qualité de l'eau en Europe en empêchant les nitrates issus de l'agriculture de polluer les eaux souterraines et de surface et en encourageant le recours aux bonnes pratiques agricoles.

Les taux élevés de nitrates et de nitrites dans l'eau potable, par leur accumulation dans les nappes phréatiques, posent un problème de santé publique dans la mesure où ils réduisent la capacité du sang humain à transporter l'oxygène. Les nourrissons sont particulièrement sensibles à l'empoisonnement aux nitrates, un phénomène plus connu sous le nom de « syndrome du bébé bleu ».

Selon l'exécutif européen, les dispositions actuelles de la réglementation sur les engrais ne prennent pas suffisamment en compte les inquiétudes liées à l'environnement, et « une révision est nécessaire pour introduire des exigences de sécurité environnementale plus strictes ».

L'UE révise actuellement cette réglementation et une étude sur les impacts économiques, environnementaux et sociaux qui s'y rapportent devrait être finalisée d'ici le mois de décembre. 

Une proposition de réglementation concernant les engrais, qui remplacerait la législation existante, devrait être présentée en fin d'année prochaine.

La Commission a d'ores et déjà promis d'envisager d'inclure le plus de limitations possible dans la révision de la législation en ce qui concerne la présence de métaux lourds dans les engrais minéraux. La réglementation actuelle ne fixe une limite que pour le cuivre. Les déchets de l'industrie du fer, par exemple, qui sont recyclés pour être utilisés comme engrais en raison de leur taux élevé de zinc, peuvent également comporter des substances toxiques, telles que le mercure, le plomb et l'arsenic.

En parallèle, l'exécutif européen mène des discussions sur le projet de réglementation pour légiférer sur la quantité de cadmium dans les engrais. Le cadmium est un métal lourd naturellement présent dans les roches phosphatées extraites pour les engrais. Utiliser des engrais phosphatés peut donc conduire à l'accumulation de cadmium dans les sols agricoles.

Vers des pratiques plus durables

La prochaine politique agricole européenne, qui sera en vigueur à partir de 2013, mettra l'accent sur des pratiques agricoles durables et pourrait bien inclure des mesures visant à soutenir et démocratiser les meilleures pratiques pour la gestion des engrais, afin de réduire les pressions exercées sur l'environnement.

Les bonnes pratiques d'utilisation des nutriments recouvrent la gestion intégrée de la fertilité des sols, qui conjugue l'utilisation des engrais pour augmenter le rendement tout en améliorant la qualité des sols appauvris.

En parallèle, l'agriculture de précision est une technique qui permet aux agriculteurs de mieux répartir les intrants – tels que les engrais – dans des zones de culture spécifiques en fonction du type de sol, des taux de fertilité et d'autres caractéristiques d'un site pour optimiser l'utilisation des ressources et réduire les effets négatifs sur l'environnement.

L'une des techniques de l'agriculture de précision est appelée « fertigation » et décrit l'apport d'engrais par le biais d'un système d'irrigation. Les analyses de la fertilité des sols ou des tissus végétaux sont utilisées pour déterminer quels nutriments devraient être utilisés, avant de nourrir les plantes « à la petite cuillère » tout au long de la période de croissance, afin de tenir compte du développement du fruit, de la fleur et des racines. Cette pratique peut ainsi réduire les besoins en engrais, et par conséquent la contamination de l'eau.

Si la fertigation peut être adaptée à tous les types de cultures, le coût élevé de l'infrastructure nécessaire implique qu'elle n'est généralement mise en place que pour les cultures de haute valeur, telles que les légumes et les arbres fruitiers plutôt que les cultures à grande échelle et agricoles.

Energie et changement climatique

La production d'engrais consomme beaucoup d'énergie et est responsable d'environ 1,2 % des émissions mondiales totales de gaz à effet de serre (GeS).

L'industrie des engrais azotés est la plus grande consommatrice industrielle de gaz naturel, qu'elle utilise comme matière première pour sa production. Et tout comme d'autres carburants fossiles, la combustion du gaz naturel cause de fortes émissions de gaz à effet de serre, tels que le dioxyde carbone (CO2).

En outre, l'application d'engrais dans les champs occasionne des émissions de protoxyde d'azote (N2O) par le biais d'un processus bactérien appelé « dénitrification », qui libère l'azote dans l'atmosphère (des émissions de NO2 peuvent également survenir naturellement par l'activité des micro-organismes présents dans le sol). Le N2O possède un potentiel de réchauffement 310 fois supérieur à celui du CO2, le gaz à effet de serre le plus répandu.

Une utilisation massive d'engrais azotés synthétiques, en particulier là où les conditions du sol sont favorables à la dénitrification, peut conduire à une forte production de N2O et à leur échappement dans l'atmosphère.

Des pratiques relativement simples permettent de limiter ces émissions. Les techniques appelées « agriculture de précision » peuvent contribuer à réduire les émissions de NO2. Par exemple, les engrais peuvent être utilisés dans les zones qui en ont le plus besoin, avec un apport étalé dans le temps pour optimiser l'utilisation et éviter le gaspillage.

Ressources épuisables : mettre l'accent sur le recyclage

Les trois principaux nutriments des végétaux, l'azote, le phosphore et le potassium, sont produits d'une manière qui ne pourra se poursuivre indéfiniment, dans la mesure où les ressources utilisées dans leur production ne sont pas renouvelables.

Le potassium et le phosphore proviennent de mines et ces ressources minérales sont donc limitées. Le gaz naturel, quant à lui, est un carburant fossile non renouvelable. 

L'industrie perçoit donc l'approvisionnement en minéraux de ce type comme une part essentielle de la stratégie des matières premières de l'UE, qui met l'accent sur l'importance de l'extraction, du commerce et du recyclage à l'échelle locale.

Toutefois, les possibilités sont limitées. En ce qui concerne les mines, il n'existe qu'une mine de phosphate au nord de Kupio, en Finlande, qui est l'unique mine d'apatite en Europe occidentale. D'autres produits phosphorés sont issus de matières premières provenant de pays non-européens.

L'industrie réclame donc des politiques de recyclage pour réduire la dépendance de l'UE face aux importations. En fait, elle affirme que les sources secondaires de phosphore demeurent largement inexploitées dans le domaine des eaux usées, des déchets animaux, des déchets alimentaires et issus d'autres industries.

Durabilité de l'industrie

Alors que l'UE rassemble ses efforts pour lutter contre le changement climatique et établir des objectifs de réduction d'émissions de carbone pour l'industrie, les entreprises européennes d'engrais craignent de devoir faire face à des objectifs « trop difficiles à atteindre ».

En effet, des temps difficiles attendent la production d'engrais en Europe, en raison de l'inclusion du secteur dans le système d’échange de quotas d’émissions (phase III), qui imposera des plafonds d'émissions de carbone à ce secteur pour la première fois.

L'inclusion dans la troisième phase du système d'échange d'émissions exercera inévitablement une pression sur les fabricants européens d'engrais, certains s'inquiétant de la concurrence d'entreprises étrangères qui n'auront pas ces contraintes. L'industrie affirme que le système forcera les fabricants européens d'engrais à payer des charges carbone considérables, alors que leurs voisins concurrents en seront dispensés. De tels désavantages commerciaux conduiront simplement à un déplacement de la production à l'extérieur de l'UE (« fuite du carbone ») vers des endroits moins exigeants en matière de réglementation, déclare-t-elle.

Une évaluation de la Commission européenne a identifié la fabrication d'engrais et de composés azotés, tout comme l'extraction de minéraux utilisés pour fabriquer des produits chimiques et des engrais parmi les industries « à risque » concernant la fuite de carbone. Par conséquent, elle a proposé d'attribuer des allocations carbone gratuitement aux entreprises opérant dans ces secteurs pour la période du système d'échange allant de 2013 à 2020.

Les permis de polluer gratuits ne seront toutefois octroyés qu'aux producteurs les plus propres, avec des valeurs de référence définies par rapport aux 10 % d'usines attestant des meilleures performances dans le secteur.  Selon l'industrie, les droits d'émission gratuits s'appliqueraient uniquement aux 5 % des usines les plus efficaces et modernes, tandis que les 95 % restants devraient payer pour leurs droits d'émission de carbone.

Cela ne fera qu'augmenter la dépendance de l'Europe en engrais importés d'autres régions, affirment les producteurs. Et comme les Européens possèdent actuellement les usines de production les plus propres au monde, déplacer la production d'azote hors de l'UE augmenterait les émissions mondiales de carbone, ajoutent-ils.

L'industrie est surtout indignée que les installations utilisant une technologie appelée réduction sélective non catalytique (SNCR) aient été prises en compte par la Commission lorsque celle-ci a défini quelles usines recevraient des permis d'émissions gratuits. Les producteurs d'engrais européens affirment que la SNCR n'est en réalité pas la « meilleure technologie disponible », dans la mesure où elle émet des quantités considérables de CH4, CO2 et NH3.  Fertilisers Europe, une association commerciale, appelle vivement à exclure de telles usines du système de référence.

L'industrie européenne des engrais s'inquiète également de l'accès au gaz naturel à des tarifs compétitifs, qui peuvent représenter jusqu'à 50, voire 70 % des coûts totaux de production des engrais azotés.  Fertilisers Europe affirme que l'augmentation du prix du gaz naturel depuis 2000 a conduit à une augmentation significative du prix des engrais dans l'UE.

Copa-Cogeca, l'association des agriculteurs européens, a déclaré qu'une forte augmentation des prix des engrais remettait gravement en cause la capacité des agriculteurs à produire suffisamment de produits alimentaires pour répondre à la demande mondiale, en pleine croissance.

Réactions

Lors de la révision prochaine de la réglementation européenne sur les engrais, la Commission européenne s'efforcera de promouvoir un marché unique plus solide pour tous les types d'engrais. L'objectif est d'atteindre une harmonisation totale de la législation au sein des 27 membres de l'UE, notamment concernant les exigences environnementales, qui représentent souvent une source d'inquiétude pour les acteurs de l'industrie.

L'exécutif européen note que ces dernières années, les inquiétudes « sont passées d'une information des agriculteurs quant au contenu minimal en nutriments des engrais à des inquiétudes environnementales (par exemple, la présence de métaux lourds dans les engrais minéraux) ». Il déclare que « les dispositions de la législation actuelle sur les engrais sont très limitées dans ce domaine et qu'une révision supplémentaire est nécessaire pour introduire des exigences plus strictes en matière de sécurité environnementale ».

Même si l'agriculture, en tant que secteur, ne fait pas partie du système d'échange de quotas d'émissions, la Commission espère l'orienter sur une voie plus verte en étendant le système à ce secteur de production gourmand en énergie à partir de 2013. Il s'agirait notamment d'y inclure la fabrication d'engrais et de composés azotés, ainsi que l'extraction de minéraux utilisés dans la production d'engrais.

La future politique agricole de l'UE pour la période post-2013 sera davantage tournée vers une protection de la biodiversité, la promotion d'une agriculture durable et l'atteinte des objectifs de réductions d'émissions de CO2. Dans le cadre des propositions envisagées par Bruxelles, 30 % des paiements directs seraient effectués sous condition de mesures écologiques, telles qu'une utilisation plus efficace des engrais dans la production alimentaire.

L'Agence européenne pour l'environnement (AEE) affirme que l'utilisation d'engrais induit des risques environnementaux, tels qu'une pollution de l'eau ou des sols. L'Agence avance que les engrais ont également des effets négatifs sur d'autres composantes environnementales, interférant avec l'équilibre naturel de la microflore des sols, tandis que des niveaux élevés de nitrates et de nitrites dans l'eau potable sont une menace pour la santé humaine.

L'agence ajoute toutefois que « les effets environnementaux réels dépendront des méthodes de réduction de la pollution, des types de sols et de plantes, et des conditions météorologiques ».

Un projet de recherche de cinq ans, réalisé par la Fondation européenne de la science, s'est récemment achevé avec la publication d'une évaluation de l'azote à l'échelle européenne (ENA). Cette étude a tiré la sonnette d'alarme quant à l'impact de l'agriculture étant donné sa production importante d'azote réactif (même s'il ne provient pas uniquement de l'utilisation d'engrais) et les dommages causés à l'environnement et à la santé publique. Les coûts des dommages en Europe sont estimés entre 70 et 320 milliards d'euros par an, en plus de réduire l'espérance de vie de six mois.

Dans le même temps, l'évaluation note que les bénéfices économiques de l'azote sont « très substantiels » et que près de la moitié de l'alimentation mondiale peut être produite grâce à lui. Elle met également l'accent sur le fait que sans engrais, les rendements céréaliers en Europe s'élèveraient à seulement la moitié ou aux deux tiers d'une production effectuée avec un apport optimal d'engrais. En outre, les auteurs du rapport montrent que l'azote est essentiel non seulement pour répondre aux défis de la sécurité alimentaire, mais également à ceux de la sécurité énergétique, avec « l'augmentation de l'importance des biocarburants ».

Selon cette évaluation, les « tentatives législatives visant à réduire l'utilisation de l'azote réactif, notamment les engrais minéraux, doivent tenir compte des bénéfices de l'azote dans la production agricole, nécessaires au maintien de la sécurité alimentaire et énergétique, étant donné les options limitées pour augmenter la surface de terres arables ».

Les auteurs de l'évaluation pensent qu'augmenter les prix des engrais et le changement climatique encourageront une utilisation plus efficace de l'azote grâce, par exemple, à des pratiques de conservation de l'azote dans les champs, tels que des cultures intercalaires, un travail réduit de la terre, une meilleure estimation des besoins en azote des cultures et une meilleure répartition dans le temps et dans l'espace des apports en azote.

Le Defra, ministère britannique de l'environnement, des affaires alimentaires et rurales, note qu'« une bonne gestion des nutriments vise à optimiser les bénéfices sur l'exploitation agricole de l'utilisation d'engrais tout en minimisant le risque de pollution par des nutriments et d'épandage excessif et coûteux d'engrais ».

En parallèle, les normes de gestion des nutriments doivent être améliorées pour contribuer à une production durable de nourriture, a-t-il ajouté, soulignant le besoin d'assurer un épandage soigneusement effectué, au meilleur moment possible, des engrais, notamment les engrais azotés et les matières organiques telles que les boues et le fumier, pour optimiser les bénéfices en termes de production.

Un rapport récemment réalisé à la demande du ministère français de l'agriculture recommande de développer un plan appelé « écofertilisation 2020 », qui diminuerait la dépendance du secteur agricole en engrais minéraux.  Le développement d'un programme spécifique sur les engrais tiendrait compte du rôle essentiel joué par ces derniers dans un secteur agricole français compétitif, tout en tenant compte de la nécessité de réduire leurs impacts environnementaux.

Le projet français « écofertilisation 2020 » pourrait se concentrer sur la poursuite de l'optimisation de l'utilisation des engrais, encourageant l'émergence et l'utilisation d'engrais « environnementaux » tels que des sous-produits organiques, tout en encourageant une politique industrielle ambitieuse. Des actions spécifiques pourraient inclure un renforcement de la politique du pays relative aux nitrates, l'établissement d'un mécanisme de bonus-malus pour le carbone lié à tous les engrais minéraux et organiques, ainsi que la facilitation du transport de sous-produits organiques d'origine animale de régions productrices de bétail vers des zones de cultures.

Fertilisers Europe, l'association européenne des producteurs d'engrais, souligne que les questions soulevées par l'industrie des engrais azotés en Europe « doivent être abordées dans un cadre mondial pour l'agriculture ». Afin de fournir suffisamment de nourriture pour une population mondiale en augmentation, la production agricole mondiale doit augmenter de 70 %, par exemple grâce à une augmentation des rendements « en utilisant des méthodes agricoles modernes et éprouvées ».

Cette association tente également de souligner la « contribution nette » du secteur à l'empreinte carbone mondiale, mettant l'accent sur le fait que la déforestation effectuée pour augmenter les terres cultivables aurait un impact bien plus important sur les émissions de GES que l'utilisation des engrais pour augmenter les rendements sur les terres existantes.

Fertilisers Europe souhaite que la prochaine réforme de la politique agricole commune (PAC) encourage de bonnes pratiques de fertilisation, avec des programmes de gestion de la fertilisation impliquant une agriculture de précision et une technologie de capteurs. L'association soutient également « l'utilisation adaptée des engrais les plus efficaces, au meilleur taux d'application, au bon endroit et au bon moment » pour réduire leur empreinte carbone et améliorer l'efficacité de l'utilisation d'azote.

L'International Fertiliser Industry Association (IFA) reconnaît que le secteur contribue directement et indirectement aux émissions de GES, en particulier en ce qui concerne dioxyde de carbone (CO2) et le protoxyde d'azote (N2O), par la production, la distribution et l'utilisation des engrais.

Elle souligne toutefois que les engrais sont nécessaires pour limiter les émissions supplémentaires qui seraient liées à une plus large production agricole. « Les engrais contribuent à la productivité agricole, réduisant les émissions de GES par unité de production agricole. Des rendements optimisés sont particulièrement importants pour éviter la déforestation, qui est la première cause d'augmentation des GES liés à l'agriculture », a-t-elle fait remarquer.

L'association promeut donc une « approche du cycle de la vie » englobant la production d'engrais, leur transport et leur utilisation pour réduire les effets de l'industrie sur le changement climatique.

Yara, le premier producteur mondial d'engrais à base d'azote, reconnaît que l'utilisation inappropriée d'engrais minéraux puisse causer une grave pollution. L'entreprise déclare avoir beaucoup investi « pour assurer une adéquation précise entre l'apport en nutriments et les besoins des plantes, afin de mettre en œuvre les bonnes pratiques agricoles et réduire les effets néfastes sur la qualité de l'eau tout en permettant à l'économie agricole de se développer ».

Concernant les émissions de GES, Yara affirme que seule une analyse complète du cycle de vie des engrais pourrait déterminer correctement leur empreinte sur le climat, notamment le transport et l'entreposage, ainsi qu'au cours de son épandage et de la croissance des plantes.

Reconnaissant le rôle de l'industrie dans l'émission des GES, Yara souligne que les engrais peuvent également bénéficier au climat en stimulant la croissance des plantes et donc leur absorption du CO2. Les engrais réduisent également la nécessité de cultiver de nouvelles terres, évitant ainsi des émissions de GES provenant d'une modification de l'utilisation des terres », a-t-elle ajouté.

L'ONG environnementale Greenpeace, citant des études scientifiques, a mis en lumière une série de mesures qui devraient être prises pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote. Celles-ci impliquent des taux d'épandage basés sur des estimations précises des besoins des plantes (agriculture de précision), qui utilisent des formes d'engrais à diffusion différée ou d'inhibiteurs de nitrates, et l'application d'azote lorsque les pertes sont susceptibles d'être minimales, souvent juste avant l'absorption par les plantes (moment le plus adéquat). D'autres impliquent le placement d'azote dans le sol avec une plus de précision, pour le rendre plus accessible aux racines des végétaux et éviter des épandages excessifs par rapport à leurs besoins immédiats.

Une étude, publiée dans une édition spéciale de Waste Management & Research (Enzo Favino, Dominic Hogg) laisse entendre que le sol fertilisé avec des matières organiques, telles que le compost, pourrait augmenter la quantité de carbone emprisonné dans le sol et potentiellement aider à ralentir les émissions de gaz à effet de serre. Les engrais organiques pourraient enrayer la diminution des teneurs en matière organique dans le sol en contribuant à l'augmentation de la partie organique stable du sol pour qu'il retienne davantage de carbone.