Utilisation des excreta

Gravure du 18^e siècle présentant l'activité noctambule d'un nightman, John Hunt, entrepreneur collecteur et épandeur d'excreta humains à Londres.

Femme chinoise portant deux seaux d'excréments (1871)

L'utilisation d'excréments et d'urines comme engrais agricole est rapportée au moins depuis l'Antiquité dans une grande partie du monde[2] - [3]. Cet amendement était souvent considéré comme parmi les meilleurs pour la croissance des plantes et il existait diverses recettes de préparation.

En Attique le réseau d'égouts de l'ancienne Athènes aboutissait à un grand réservoir, d'où les boues fécales et eaux grises étaient acheminées vers la vallée de Céphissus où ils engraissaient les champs et jardins[4]

En Chine, au Japon et en Corée durant des siècles les excréments urbains étaient exportés vers les champs périphériques, parfois via un réseau de transport par canaux (Franklin Hiram King (en) a décrit ce système dans son ouvrage "Farmers of Forty Centuries, or Permanent Agriculture in China, Korea, and Japan"[5]). En Asie du Sud-Est, les excréments étaient parfois directement déversés dans des mares ou étangs piscicoles pour doper la production d'algues et de microcrustacés alimentant les poissons.

Hong-Kong avait un autre euphémisme pour décrire la récupération des excréments :倒 夜 香 dàoyèxiāng , signifiant littéralement "vider le parfum nocturne". ; ces expressions ont été utilisées par quelques générations ayant vécu dans certaines parties de la Chine ou dans les Chinatowns créées hors de Chine, avant le développement des infrastructures d'assainissement modernes, parfois jusqu'en 1960, et dans la période Post - Seconde Guerre mondiale par exemple à Chinatown (Singapour) en particulier parce que les infrastructures d'assainissement endommagées par la bataille de Singapour après l'occupation japonaise de Singapour ont mis longtemps à être réparées. Après le développement de l'économie et du niveau de vie après l'indépendance, le système de sol nocturne de Singapour n'est plus qu'une curieuse anecdote datant de l'époque de la domination coloniale, au moment du développement de nouveaux systèmes. Durant la période Kuomintang en Chine continentale, et dans le Chinatown de Singapour, le ramasseur de "sol de nuit" arrivait généralement avec des seaux vides qu'il échangeait contre des seaux pleins, offrant un service fonctionnant sur le même principe que celui de la livraisons d'eau par des porteurs.
En Inde la collecte des boues fécales est encore localement réservée à la caste des intouchables. La gestion des boues de vidange constitue encore un défi en raison de ses implications sanitaires dans de nombreux pays en voie de développement[6].

En Europe, plusieurs régions (Flandre notamment, ou région parisienne) en utilisaient de grandes quantités. Les anglophones parlaient parfois de sol de nuit (night soil, euphémisme désignant les excréments humains recueillis relativement frais et non dilués dans de l'eau[7], ou à partir des égouts, puisards, fosses et latrines, qui pouvaient être transportés (de nuit souvent) hors des villes et vendus comme engrais. Dans la banlieue parisienne on produisait, non sans nuisances odorantes, une poudrette qui permettait 3 récoltes maraîchères par an.

Parmi les enjeux de l'utilisation d'excreta aseptisés ou sécurisés en agriculture, jardinage ou sylviculture ou pisciculture, figurent la soutenabilité de la gestion des déchets et de l'assainissement (c'est la dernière étape de la chaîne d'assainissement, qui commence par la collecte des excréments (au moyen de toilettes) et se poursuit avec le transport et le traitement jusqu'à l'élimination ou la réutilisation[8]). Elle est centrale dans l'approche d'un assainissement écologique et est l'une des conditions d'une économie circulaire moins gaspilleuse de ressources.

Comparaison du champ d'épinards avec (à gauche) et sans compost (à droite), expériences à la ferme SOIL à Port-au-Prince (Haïti)

Outre de l'eau et de la Matière organique (ressource précieuse pour restaurer ou entretenir la qualité des sols), Les fèces et urines sont riches en nutriments d'intérêt pour les plantes : l'Azote, le Phosphore, le soufre et le Potassium. Ils contiennent aussi divers oligoéléments directement bioassimilables par les plantes, et dans des proportions répondant généralement à leurs besoins.

Les excréments d'herbivores contiennent en outre une microflore réputée propice au système racinaire et à la mycorhization des plantes (utilisés en pralinage pour les plantations d'arbre par exemple).
Dans certains contexte la teneur en eau des urines leur donne une valeur supplémentaire, mais elles doivent néanmoins être diluées et les eaux grises sont quantitativement plus importantes (réutilisation ou recyclage des eaux usées).
Il existe un certain nombre de «fertilisants dérivés des excréments» dont les propriétés et les caractéristiques fertilisantes varient: urine, matières fécales sèches, matières fécales compostées, boues de vidange, boues d'épuration et fumier.

Comparaison avec d'autres engrais :

• Les excréments sont des engrais polyvalents et très bioassimilables, gratuits ou peu couteux, et pouvant être utilisés en boucles courtes. Les engrais organiques sont riches en composés carbonés réduits ; s'ils sont déjà partiellement oxydés comme dans le compost, les minéraux fertilisants sont adsorbés sur les produits de dégradation (acides humiques), etc. Ils présentent donc un effet de libération lente et sont généralement moins rapidement lessivés[9]. Mais ils présentent - s'ils sont mal utilisés - des risques sanitaires et peuvent être source de gêne olfactive. Alors que l'urbanisation se développe, c'est une source qui s'éloigne des zones cultivées. Le fumier animal (lisier notamment) dans un contexte d'élevages géants à grand nombre d'animaux, peut poser problème quand il n'y a plus assez de terres pour l'épandage à proximité et à cause d'une teneur excessive en polluants ou résidus d'antibiotiques et d'antiparasitaires.

• Les engrais minéraux quant à eux sont coûteux, plus polluants dans leur cycle de vie, et souvent plus lessivables. Ils ont une mauvaise empreinte carbone et/ou sont fabriqués à partir de pétrole et de mines. Les minerais phosphatés contiennent des métaux lourds problématiques tels que cadmium et uranium, qui peuvent contaminer la chaîne alimentaire[10]. Les mines de phosphate commencent en outre à s'épuiser.

Ce sont :

• les foyers individuels, ruraux à urbains (les excreta humains étaient autrefois communément récoltés à domicile pour être utilisées au jardin ou dans l’agriculture) ;
• certains établissement collectifs (école, collèges, lycées, université, habitats groupés…) ;
• les élevages agricoles ;
• les systèmes systèmes d'assainissement, de plus en plus conçus pour une récupération sûre et efficace de ces déchets qui sont aussi des ressources. Le risque microbien diminue mais une partie du carbone et de l'azote a été perdue lors du traitement, qui par ailleurs augmente le risque d'apports en métaux lourds, métalloïdes et polluants organiques. Les eaux usées comprennent de l'eau, des nutriments, de la matière organique et un certain contenu énergétique. La réutilisation des excréments s'intéresse aux nutriments et aux matières organiques alors que la réutilisation des eaux usées se concentre sur la teneur en eau.

L'urine humaine peut être facilement collectée via des urinoirs sans eau, des toilettes sèches à séparation d'urine (UDDT) ou des toilettes à détournement d'urine[11].

Les jardiniers de Fada N'Gourma au Burkina Faso appliquent des excréments secs après les avoir mélangé avec d'autres engrais organiques (fumier d'ânesse, fumier de vache) et des sols fertiles purs, et après avoir mûri pendant 2 à 4 mois supplémentaires.

Les excreta peuvent aisément être contaminés par les déjections de personnes infestées, notamment en contexte d'épidémie, d'inondation ou de crise sanitaire.

La lutte contre le péril fécal passe alors par des mesures importantes et souvent coûteuses. On remarquera que les pays développés ont été capables de réduire très fortement l'incidence des maladies d'origine fécale par ces mesures d'hygiène[32].

La transmission des maladies se fait par voie digestive, directement par les mains sales ou indirectement par l'eau ou les aliments souillés de matières fécales[33].

Parmi les principales maladies liées au péril fécal, on retrouve les maladies véhiculées par des virus[34] - [32] :

• de l'Hépatite A,
• de la Poliomyélite,
• du rotavirus,
• et de l'Agent de Norwalk,

ou les bactéries[34] - [32] :

• de la salmonellose,
• du choléra,
• les Shigella,
• les Escherichia coli pathogènes (EHEC, EPEC, EIEC, ETEC)
• et Yersinia enterocolitica.

On trouve également certains champignons comme le genre Enterocytozoon.

Parmi les principaux parasites transmis on compte[34] - [32] :

• Amibes
• Anguillule
• Ankylostome
• Ascaris lumbricoides
• Cyclosporose
• Douves
• échinococcose alvéolaire
• Entamoeba histolytica
• Enterocytozoon
• Fasciola hepatica
• Giardia duodenalis
• Giardiase
• Isospora belli
• Oxyurose
• Schistosome
• Taenia saginata et Taenia solium
• Toxoplasma gondii (selle de chats)
• Trichocéphale
• Trichocéphalose.

Les kystes sont des moyens de protection de parasites pouvant parfois résister et rester viables plus de 20 ans[35] - [36].

La Corée du Nord utilise encore des excréments humains comme engrais. Ces excréments ne sont pas traités et sont utilisés en agriculture. Un déserteur nord-coréen est retrouvé avec une "quantité énorme" de parasites dans le corps, possiblement liée à l'usage des excréments humain comme engrais[37].

Le risque toxicologique ou écotoxicologique, si les excreta sont contaminés par les toxines (métaux lourds, métalloïdes, radionucléïdes, perturbateurs endocriniens, polluants organiques, résidus de médicaments...). Dans le cas de produits non biodégradables, il s'agira d'éviter que les contaminants entrent dans la chaine de collecte. En zone ou contexte de risques, des analyses physicochimiques périodiques sont utiles (mais ont un prix).

Les excréments humains et animaux peuvent contenir des résidus d'hormones, d'antibiotiques et d'antiparasitaires (ivermectine par exemple) pouvant théoriquement affecter la microfaune du sol, polluer l'eau, voire entrer dans la chaîne alimentaire via les cultures fertilisées. Ils ne sont pas actuellement totalement éliminés par les stations d'épuration classiques, et peuvent contaminer des eaux usées domestiques[38]. Ces résidus sont pour beaucoup mieux dégradés dans le sol que dans les systèmes aquatiques. Certains médicaments contiennent des métaux toxiques non dégradables, par exemple en chimiothérapie avec le cisplatine ; les excreta de malades ne doivent pas être utilisés sur des cultures alimentaires, ni traités dans les mêmes filières (notamment en cas de choléra).

L'OMS recommanderait de gérer les risques par une approche unique (dite One Health).

L'utilisation non réglementée et peu sûre d'excréments est fréquente, notamment dans les pays en développement. Sous l'égide de l'ONU et de l'UNESCO, l'OMS a produit en 2006 un cadre explicatif (voir ci-dessous)[11].

• Dans certains contextes (médicaux, géographiques, accidentels ou industriels) des excréments risquent d'être contaminés par des métaux toxiques, des polluants organiques persistants, ou des radionucléides, tous susceptibles d'être bioaccumulés dans les cultures et le réseau trophique. Seules les analyses physicochimiques peuvent le confirmer. Il faut les interpréter au regard du type de sol et du contexte, car par exemple, plus le sol est acide, plus les métaux y seront mobiles et bioassimilables, et le complexe argilohumique peut contribuer à fixer certains de ces toxiques dans le sol.

• un usage inadéquat de l'urine (très riche en azote) peut libérer une quantité excessives de nitrates, des sels très solubles et donc facilement lessivables, susceptibles de rapidement polluer les eaux superficielles ou souterraines, au détriment de la santé et de l'environnement[42] - [43]. Les applications doivent être dosées en fonction des besoins des plantes et échelonnées dans le temps pour éviter une lixiviation vers les eaux souterraines et l'eutrophisation des eaux de surface[44] - [45] - [46]. Des niveaux de nitrate supérieurs à 10 mg/L (10 ppm) dans les eaux souterraines peuvent provoquer le «syndrome du bébé bleu» (méthémoglobinémie acquise)[47].
  Un excès de nutriment (nitrates en particulier) peut fragiliser certaines cultures, et dégrader les habitats naturels via via l'eutrophisation voire une dystrophisation (qui favoriseront quelques espèces « nitrophiles » au détriment de la biodiversité et des espèces rares).

Parmi ces usages figuraient ou figurent :

• l'utilisation de bouses de yack ou de vache comme matériau isolant traditionnel de construction. L'addition de matières fécales (jusqu'à 20 % en poids sec) dans des briques d'argile n'altère pas significativement leur qualité.
• l'utilisation d'excréments séchés comme combustibles : Des recherches en Ouganda et au Sénégal ont montré qu'il est viable d'utiliser des matières fécales sèches pour la combustion dans l'industrie, après séchage (au moins 28 % de "solides secs")[48] ;
• le tannage de peaux (autrefois)
• une technique de trempage de métaux (autrefois)
• certains usages médicinaux traditionnels (aujourd'hui jugés à risque) correspondant à la pharmacie excrémentielle (de)[49]
• la production de protéines, (via des installations pilotes alimentant des larves d'une mouche (Hermetia illucens, susceptible de nourrir des poulets en Afrique du Sud, ou des poissons...
• Récupération de métaux précieux, par exemple au Japon à partir d'eaux usées et de boues d'épuration. Aux États-Unis, l'USGS a calculé que les boues d'épuration générées par 1 million de personnes contenaient 13 millions de dollars de métaux précieux[50].
• la production d'hydrogène à partir d'urine, à l'étude[51] - [52] - [53]. L'urine contient plus de molécules d'hydrogène que l'eau, et elles y sont moins étroitement liée aux autres atomes ; par électrolyse, plus d’hydrogène est produit avec moins d’énergie[54].
• la production de biogaz par digestion anaérobie de boues fécales et/ou lisiers. Le biogaz peut ensuite être épuré en biométhane et injecté dans le réseau ou utilisé comme biocarburant[55].) Des microméthanieurs et de petites usines de biogaz sont utilisées dans de nombreux pays, dont le Ghana et le Viêt Nam[56] et beaucoup d'autres[57]. Des systèmes centralisés de plus grande taille se développent aussi, dont avec de grands digesteurs anaérobies traitant les eaux usées et les boues d'épuration.
• production d'électricité ; à partir de la combustion d'excréments et/ou de boues d'épuration séchées, ou plus souvent à partir du biogaz[58] - [59] - [60].

L'utilisation des excréments est plus ou moins rentable selon les contextes et les enjeux retenus. Les expressions « économie de l'assainissement » (sanitation economy) et « ressources de toilette » (toilet ressources) ont été récemment introduits pour notamment décrire le potentiel commercial de filières valorisant les matières fécales humaines ou l'urine.

Malgré la promotion générale d'une économie circulaire et le soutien de l'OMS, des freins sociopsychologiques, culturels et parfois réglementaires restent à lever car dans les pays riches et les classes dirigeantes, ce qui concerne les excréments semble encore tabou ou gênant, et ailleurs le sujet est rarement pleinement intégré dans la politique et le discours public et social.

Les réglementations relatives à l'utilisation d'excréments humaines et/ou animaux peuvent entraver la production et l'exportation ou l'importation de produits agricoles ainsi produits[65]. Mais les retours d'expérience montrent que réviser la législation est nécessaire mais ne suffit pas ; il est important d'impliquer le "paysage institutionnel" et tous les acteurs, via des processus parallèles à tous les niveaux de gouvernance, du niveau national au local ; des stratégies adaptées à différents pays, contextes et cultures sont nécessaires ; ainsi qu'un appui à de nouvelles politiques sur le sujet.

A titre d'exemple : dans le district de Tororo (est de l’Ouganda), confronté à une grave dégradation des sols - les petits exploitants agricoles utilisent maintenant la fertilisation à l'urine, peu coûteuse, à faible risque et ayant significativement amélioré leurs rendements. Les normes sociales et les perceptions culturelles ont été un frein, qui doit être reconnu, mais qui a finalement été levé[66].