En Guadeloupe, l'utilisation de composts se heurte à de nombreux freins, aussi bien en termes de leur qualité qu’en termes d’un manque de plateformes de compostage à grande échelle et de proximité. Des études récentes ont montré que la qualité des composts locaux était plus faible qu’en milieu tempéré, ce qui constituerait un verrou majeur à l’adoption de la pratique et l’utilisation des composts industriels locaux. Pourtant, les objectifs de valorisation des déchets organiques fixés par les instances publiques sont ambitieux et le gisement local, bien que diffus et actuellement mal géré ou négligé, présenterait un réel intérêt pour la profession agricole à être orienté vers la valorisation biologique telle que le compostage. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail était d'évaluer la qualité des composts élaborés en milieu tropical et d'apporter des éléments factuels pour son amélioration et, plus spécifiquement, d’apporter de l’information sur les potentialités agronomiques du compostage des effluents d’élevage en Guadeloupe, présentant ainsi le compostage comme une alternative durable pour le recyclage des déchets d’origine animale.Une méta-analyse de 442 composts d'origine diverse, la première réalisée sur le sujet, nous a permis de démontrer que les composts produits en milieu tropical présentent des teneurs en carbone, azote, potassium et fraction soluble de la matière organique plus faibles que celles des composts produits en milieu tempéré, et que cela pourrait notamment être dû à l’influence des conditions climatiques lors du compostage. En revanche, nous avons pu mettre en évidence que certaines matières premières permettaient l’obtention de composts de meilleure qualité quelque soit le climat considéré, il s’agissait entre autres des effluents d’élevage.Les résultats issus d'une série d’expérimentations menée sur la production de composts d’effluents d’élevage avec co-compostage et vermicompostage ont été traités avec une approche méthodologique innovante dans ce domaine, les Réseaux Bayésiens. L’évaluation réalisée sur le co-compostage effluents/déchets verts nous a permis d’identifier l’"effet de concentration" du carbone et de la lignine, comme celui qui définit la qualité des composts en termes de quantité et de stabilité de la matière organique. En revanche, dans le cas des nutriments, seule la qualité des matières premières a été identifiée comme le facteur déterminant de la qualité des produits finaux. Ces résultats nous ont amené à considérer les effluents d’élevage de bovin comme la matière première la plus efficace pour produire des co-composts de qualité satisfaisante, répondant à la problématique d’usure de la matière organique des sols guadeloupéens et permettant de satisfaire les attentes de la profession agricole.De plus des expérimentations réalisées sur les composts domestiques ont montré que la gamme analysée présentait une variabilité trop importante pour être considérée comme acceptable par la profession agricole. Le compostage domestique peut permettre de produire des composts de bonne qualité agronomique à utiliser à la petite échelle des jardins particuliers et des jardins créoles. / In Guadeloupe, the practice of composting faces many obstacles and preconceptions both in terms of quality and in terms of lack of large-scale composting plants as well as local composting facilities. Recent studies have shown that the quality of local composts was lower compared to those from temperate regions. This constitutes an important constraint for the adoption of the former by farmers. However, organic waste recovery targets set by the government are ambitious and local resources, although diffused and currently poorly managed or neglected would be of real interest for the farming profession by being directed towards organic recycling such as composting. In this context, the aim of this thesis was to evaluate the quality of compost produced in the tropics, provide factual elements for improvement and, more specifically, to provide information on the agronomic potential of composting livestock manure in Guadeloupe, presenting composting as a sustainable alternative for the recycling of animal waste.A meta-analysis of 442 composts from various sources, the first one to be conducted on the subject enabled us to demonstrate that composts produced in the tropics present lower contents of carbon, nitrogen, potassium and soluble fraction of organic matter than those produced in temperate environments. This could especially be due to the influence of climatic conditions during composting. However, we were able to show that some raw materials allow better quality composts whatever the considered climate, especially the case of livestock manure.A series of experiments conducted on the production of livestock manure composts with co-composting and vermicomposting were treated with an innovative methodological approach in this field, the Bayesian Networks. The evaluation carried out on co-composting has allowed us to identify that the "concentration effect" was the main factor affecting compost quality in terms of amount and stability of organic matter. While in the case of nutrients, only the quality of raw materials has been identified as the determining factor affecting the quality of the end products. These results led us to consider manure, mainly cattle manure, as the most efficient feedstock for producing satisfactory quality composts, meeting the needs of loss of soil organic matter in Guadeloupe and the needs of the farming profession.Further experiments performed on household composts showed that their quality exhibited a too important variability to be considered acceptable by farmers. Our results indicate that household composts could be suitable for use in small-scale private gardens and Creole gardens.

L'industrie oléicole joue un rôle socio-économique important pour les pays méditerranéens. Cependant, ce secteur pose également de sérieux problèmes environnementaux dus à la production de grandes quantités de sous-produits pendant de courtes périodes : les grignons d'olive, les margines (effluents liquide) et les margions. En effet, les margines représentent un défi environnemental majeur. Face à cette situation, plusieurs techniques physico-chimique et biologique ont été développées pour répondre à cette problématique. Malgré leur efficacité, ces techniques présentent l’inconvénient d’être chères. L'objectif de ce travail est de contribuer à la gestion et la valorisation à grande échelle des sous-produits oléicoles à travers l’optimisation des paramètres de démarrage du processus, le compostage et le lombricompostage et de mettre au point une méthode simple et efficace de suivi de l’évolution chimique et biologique des composts. Notre étude a porté sur le lombricompostage et le compostage d’un mélange de grignons d’olive, de fumier de cheval et de paille de blé, imbibé avec un ajout de margines à différentes concentrations. Le compost et le vermicompost ont été caractérisés par des paramètres physico-chimiques et biologiques qui ont mis en évidence la minéralisation, l’humification et la stabilisation de la matière organique. Le lombricompostage, combiné au compostage, peut être une technique adaptée et moins couteuse pour le traitement et la valorisation des sous-produits oléicoles comme amendement organique à grande échelle. / The olive industry plays an important socio-economic role for the Mediterranean countries. However, this sector also caused serious environmental problems due to the production of large quantities of by-products for short periods: olive pomace, olive mille wastewater (OMWW) and tow phase olive waste. Indeed, OMWW represent a major environmental challenge because of their chemical composition. Faced with this situation, several physicochemical and biological techniques have been developed to respond to this problem. Despite their effectiveness, these techniques have the disadvantage of being expensive. The objective of this study is to contribute to the management and the large-scale valorization of olive oil by-products through the optimization of the starting parameters of the process; composting and vermicomposting and to develop a simple and effective method for monitoring the chemical and biological evolution of composts. Our study focused on vermicomposting and composting a mixture of olive pomace, horse manure and wheat straw, soaked with the addition of OMWW at different concentrations. Compost and vermicompost were characterized by physicochemical parameters and biological parameters which showed the mineralization, humification and stabilization of organic matter.Vermicomposting, combined with composting, may be a suitable and less expensive technique for the processing and valorization of olive oil by-products as a large-scale organic amendment.

Ce travail vise à proposer une solution d’assainissement durable, digne, sécurisante, accessible à tous, permettant de réduire les maladies à transmission hydrique, adaptée aux populations vivant dans des conditions précaires en zones rurales de pays en développement. Il contribue ainsi à la lutte contre la défécation à l’air libre, une des cibles de l’Objectif de Développement Durable n°6 concernant l’eau et l’assainissement. Le choix s’est porté sur des toilettes sèches individuelles à litière biomaîtrisée et un mode de gestion communautaire des résidus, en lien avec une association paysanne locale. La mise en place s’est faite avec un accompagnement scientifique qui a donné lieu aux travaux présentés ici. Dans un premier temps, nous avons opéré selon une approche participative, visant à s’assurer de l’adhésion des utilisateurs. Puis nous avons mené un programme scientifique pour identifier les conditions permettant l’hygiénisation des résidus traités. Après 3 ans d’expérimentation, la filière d’assainissement mise en place est totalement adoptée par les ménages, qui apportent régulièrement leurs résidus sur le site de compostage. Une enquête a fait ressortir que les familles sont très satisfaites de ce mode d’assainissement à domicile et se sentent moins sujettes à des maladies féco-orales. Ces ménages se sont constitués en un groupe qui procède à présent à l’appui à la réplication. Les litières absorbantes utilisées, les résidus avant et après traitement par compostage ont été caractérisés. Des essais en pilotes ont permis de déterminer les conditions permettant de garantir une hygiénisation rapide, ce qui était un de nos principaux objectifs, afin de réduire les risques sanitaires. Nous sommes à présent à même de définir les « bonnes pratiques » pour que la filière d’assainissement par toilettes sèches à litière biomaîtrisée dans une zone rurale de pays en développement soit sûre et durable, sur les aspects sociaux, techniques, économiques, environnementaux et sanitaires. / This work aims at proposing a sustainable, dignified, safe, accessible to everyone sanitation solution, allowing to reduce water-borne diseases, adapted to populations living in precarious conditions in rural areas of developing countries. It thus contributes to the fight against open defecation, one of the targets of the Sustainable Development Goal n ° 6 concerning water and sanitation. The choice fell on individual dry toilets with biocontrolled litter and a way of community management of residues, in connection with a local peasant association. The implementation was done with a scientific accompaniment which gave rise to the work presented here. Firstly, we operated according to a participatory approach, aiming to ensure the adhesion of the users. Then we conducted a scientific program to identify the conditions allowing the sanitizing of treated residues. After 3 years of experimentation, the sanitation system set up is totally adopted by the households, who regularly bring their residues to the composting site. One survey found that the families are very satisfied with this type of home sanitation and feel less prone to disease. These households have formed into a group that now supports replication of the system. The absorbent litter used, the residues before and after composting were characterized. Pilot tests were conducted to determine conditions to ensure rapid sanitizing, which was one of our main objectives, in order to reduce health risks. We are now in position to assure safe and sustainable practices so that the sanitation by dry biocontrolled litter toilets in rural areas of developing countries satisfy social; technical; economical, environmental and health criteria.

Les actinomycètes sont des bactéries ubiquitaires et certains sont reconnus comme potentiellement pathogènes pour l'Homme, dans l'air de certains lieux de travail. C'est notamment le cas dans l'air des plates-formes de compostage où les concentrations peuvent atteindre des valeurs relativement élevées. L'exposition des salariés à ce type de bioaérosols peut être la cause de pathologies diverses (notamment des pneumopathies d'hypersensibilité). Bien que le problème soit reconnu, la bibliographie démontre un manque de connaissances à propos de l'évaluation du risque : aucune méthode globale de prélèvement et d'analyse n'est, à l'heure actuelle, standardisée pour l'étude de ces bioaérosols, si bien qu'il n'existe aucune relation dose-effets pour la plupart de ces agents ni même de valeur limite d'exposition professionnelle. Les méthodes traditionnellement utilisées ne sont pas sans inconvénient (sous-estimation de la concentration réelle notamment) et le plus souvent non-spécificiques. C'est pourquoi l'objectif de la thèse, ici décrite, est le développement et l'évaluation de la technique de biologie moléculaire qu'est la PCR temps réel pour la quantification de bactéries dans ces bioaérosols. La méthode a tout d'abord été développée et optimisée notamment par le dessin d'oligonucléotides, par la comparaison de protocoles d'extraction d'ADN et par la réalisation de gammes étalons. Elle a ensuite été comparée aux techniques plus traditionnelles, encore largement utilisées, que sont le dénombrement du bacteries cultivable par mise en culture et l'épifluorescence, à la fois sur des cultures de cellules et sur des bioaérosols expérimentaux. Ce n'est qu'après l'avoir caractérisé qu'elle a été appliquée sur des bioaérosols prélevés en conditions réelles d'exposition, sur des plates-formes de compostage.La méthode développée, basée sur une extraction d'ADN et une PCR temps réel, permet la quantification de l'ADN de Thermoactinomyces vulgaris (basée sur l'amplification du gène GyrB), de Thermobifida fusca et T. alba (gène ecf) et des streptomycètes mésophiles (ARNr 23S). La PCR permet l'obtention de résultats fortement corrélés à ceux issus du dénombrement sur milieux gélosés mais offre de réels avantages par rapport à la culture. Comme ces quantifications prennent en compte n'importe quelle forme de la bactérie (cellules végétatives et spores), la PCR dépasse les inconvénients de sous-estimation liés aux méthodes traditionnelles. La technique a un réel avantage de spécificité, elle est répétable et sensible. Les campagnes de prélèvements effectuées sur 5 plates-formes de compostage en France ont permis de mesurer les concentrations en bactéries mésophiles et thermophiles par culture et d'établir celles en Thermoactinomyces vulgaris, Thermobifida sp. et Streptomyces sp. par PCR. L'étude confirme que les activités de compostage sont génératrices de bioaérosols avec parfois des valeurs relativement élevées selon les points échantillonnés. Elle met également en exergue des informations comme la distribution granulométrique du bioaérosol ou l'adéquation entre le type de prélèvement effectué et l'analyse par PCR. Les travaux menés, du développement de la méthode qPCR appliquée au groupe des actinomycètes à son application sur des échantillons environnementaux, apportent de nombreuses données pour la quantification des actinomycètes aéroportés. Ils ont permis d'acquérir des éléments de validation concernant la méthode mise en place et ont livré les seules mesures de concentrations disponibles à l'heure actuelle, pour T. vulgaris, Thermobifida sp., et les streptomycètes mésophiles dans l'air des plates-formes de compostage

La variété des pratiques de compostage et les différences de nature des substrats modifient la vitesse de dégradation de la matière organique (MO), la qualité finale du compost produit et la part d'émissions sous forme de polluants gazeux. L'optimisation du procédé nécessite la prédiction de ces transformations ou la réalisation d'essais empiriques. Cette thèse analyse les interactions entre les processus biologiques, biochimiques, physico-chimiques et thermodynamiques majeurs à l'origine de la stabilisation de la MO et des émissions gazeuses de CO2, H2O, NH3, N2O. Elle se focalise sur le compostage par aération passive en andain d'effluents d'élevage. La méthode s'appuie sur la modélisation dynamique et des expérimentations. L'impact des interactions entre la biodégradabilité du carbone, la disponibilité de l'azote, l'humidité et la porosité, sur la cinétique et la stœchiométrie des émissions gazeuses est analysé à partir d’observations en conditions contrôlées et sur une plateforme de compostage. Les écarts de répétabilité faibles en conditions contrôlées deviennent élevés en conditions de reproductibilité sur le terrain. Un modèle dynamique de compostage a été développé simulant la stabilisation de la MO et les émissions de CO2, H2O, NH3, N2O. Il est composé de quatre modules simulant les cinétiques d'oxydation de la MO par une population microbienne, les échanges thermiques et l'aération passive, le transfert d'oxygène, les transformations de l'azote. Lors de la phase thermophile, le facteur limitant le plus rapidement l'organisation de la MO est la disponibilité de l'azote. L'abaissement de la porosité entraîne une diminution des pertes gazeuses par l'augmentation de l'organisation de la MO. Le fractionnement initial de la MO ainsi que la teneur initiale en biomasse microbienne sont les facteurs clés pour prédire les cinétiques d'organisation de la MO. La calibration des paramètres d’initialisation du modèle reste à améliorer / The variety of the practices and the differences in nature of the substrates modify the kinetics of degradation of organic matter (OM), the final quality of the produced compost and the fraction emitted as gaseous pollutants. To optimize the composting process, it is required to predict these transformations or to do some empirical test. This thesis analyzes the interactions between the main biological, biochemical, physicochemical and thermodynamic processes which explain the OM stabilization and the gaseous emissions of CO2, H2O, NH3, N2O. Focus is done on windrow composting with passive aeration. The method is based on dynamic semi-empirical modeling of the process and experimentations. The impact of the interactions between bioavailability of carbon and nitrogen, moisture and porosity, on the kinetics and the stoechiometry of the gaseous emissions is analyzed with data gathered in controlled conditions and on a commercial composting plant. The repeatability differences are small in controlled conditions but higher in field conditions. A dynamic model of composting was developed simulating the stabilization of OM as well as the emissions of CO2, H2O, NH3, N2O. This model is composed of four coupled modules which simulate the kinetics of oxidation of OM by a heterotrophic microbial population, the heat transfers leading to the passive aeration, the transfer of oxygen, the transformations of nitrogen. During the thermopilic phase, the first factor limiting the organization of OM is the availability of nitrogen. The decrease in porosity induces a reduction in the gas losses through the increase in the organization of OM. The initial OM fractionation and the initial microbial biomass are the key factors to predict the kinetics of organization of OM. The calibration of the specific parameters used for model initialization needs a further implementation

Le traitement de boues de station d'épuration (Boues activées de Marrakech) en mélange avec déchets verts (Palmier dattier) selon deux mélanges dont les proportions : A (1/3 Boues + 2/3 Déchets de palmier) et B (1/2 Boues + 1/2 Déchets de palmier), a été effectué par la filière du compostage, pendant six mois. Au cours du co-compostage, l’intense activité microbienne s’est traduite par une augmentation de température (autour 65 C°) au cours des premières semaines (phase thermophile) et un taux de décomposition final de l’ordre de 40%. Après six mois de co-compostage, le compost final est caractérisé par un rapport C/N voisin de 10, un rapport de NH4+/NO3- < 1, un pH autour de la neutralité signe de maturité des composts. L’analyse FTIR a montré une diminution de l'absorbance des bandes aliphatiques et l'augmentation de la structure de bandes d'absorbance aromatiques reflètent l'état d'avancement du processus d'humification. Le taux d’abattement des lipides totaux est de l’ordre de 43%. Les esters méthyliques d’acide gras (FAMEs) des Gram-positif (i,C15 :0) ont augmenté durant la phase thermophile. Les FAMEs d’origine non spécifique (C6 :0, C14 :0) ont connu une intense diminution, les FAMEs de bactéries non spécifiques représentent une grande teneur durant la phase thermophile. L’indice CPI a augmenté à la fin du co-compostage indiquant l’enrichissement du compost en FAMEs d’origine végétale. Les principaux composés ligneux identifiés, au cours du co-compostage, par Py-GC-MS, sont classés en deux groupes. Le premier est constitué de 7 composés dont la teneur diminue au cours du co-compostage, parmi lesquels : Toluène, 2,4-diméthylbenzène, éthylbenzène, Styrène, 1-éthyl-2-méthylbenzène, 4-méthylphénol et 2-méthylnaphthalène. Le deuxième groupe est constitué de 4 composés qui augmentent au cours du co-compostage : phénol, benzofuran, éthylméthoxyphénol et diméthoxyphénol. Les principaux stéroïdes identifiés sont les C27-C29 sterènes, stanols, 5β-cholesta-3-one, cholesta-3,5-diène et 2 thiostéranes. A l’exception des thiosteranes et quelques composés de C27-C29 cholestenes la concentration relative des stéroides diminue au cours du processus suit à leur attaque microbien. L’abattement total de la teneur des stéroïdes est corrélé positivement avec les indicateurs de maturité du compost (C/N et NH4+/NO3-) ce qui ouvre la voie à une éventuelle utilisation des stéroïdes comme indicateur de dépollution et de maturité de compost. 12 isolats d’actinomycètes ayant une activité antimicrobienne vis-à-vis d’un large spectre des germes pathogènes ont été isolés sur le milieu sélectif CTEA. Le degré d’hygiénisation est confirmé par la diminution de la concentration des coliformes fécaux et totaux, et l’abattement des œufs d’helminthes identifiés (Ascaris sp., Capillaria sp., et Trichuris sp.) vers la fin du co-compostage. La phytotoxicité, déterminée par l’effet des extraits hydrosolubles à différents stades de co-compostage sur la germination et la croissance des radicules (Navet, Cresson, Laitue, Luzerne), a diminué et l’indice de germination dépasse 100%, après six mois de co-compostage. La génotoxicité du chrome hexavalent (Cr(VI)) du substrat de co-compostage est corrélée positivement avec la fréquence des micronoyaux (MN). Après six mois de co-compostage le taux des MN diminue avec un taux d’abattement de 70,4% et 77,2% avec l’abattement de la concentration du Cr(VI) avec 58 et 58,6% respectivement pour le mélange A et B. Ceci ouvrira la voie d’utilisation de cet indice comme un indice de maturité des composts. La diminution de la phytotoxicité et la génotoxicté au cours du co-compostage confirme l’état de stabilisation et de la maturité des co-composts, ce qui pemettra l’épandage de ces composts en tant qu’amendement organique des sols sans risque de contamination du système sol-plante. / The co-composting of activated sludge and lignocellulose waste (palm tree waste) was monitored to study the behaviour of two mixtures, referred to as A (1/3 sludge + 2/3 palm waste) and B (1/2 sludge + 1/2 waste palm) for 6 months. The biotransformation was evaluated by physicochemical and spectroscopic analyses. The thermophilic phase is characterized by a rise in temperature, which peaked at 65°C. This is the result of intense microbial activities. The final composts exhibited a higher degree of decomposition than the controls as shown by a decomposition rate of about 40%, decrease of C/N ratio to around 10 and NH4 +/NO3 - ratio below 1. The decrease of aliphatic absorbance bands and the increase of aromatic absorbance bands follow the progress of the humification process. Total extractable lipid was decreased by 43%. The fatty acid methyl esters (FAMEs) from Gram-positive bacteria (i, C15: 0) increased during the thermophilic phase. FAMEs from non-spécific origin (C6 :0, C14 :0) exhibited a decrease toward the end of co-compostin, linear FAMEs from non-specific bacteria underwent a decrease during co-composting. The CPI index thus increased at the end of the composting process, indicating that the final product was proportionally richer in fatty acids of plant origin. Two lignin groups were distinguished by Py-GC-MS. Group 1 contained toluene, 2,4-dimethylbenzene, ethylbenzene, styrene, 1-ethyl-2-methylbenzene, 4-methylphenol and 2-methylnaphthalene; their relative proportions decreased during co-composting. A second group of 4 components showed concentrations that increased with co-composting time: phenol, benzofuran, ethylmethoxyphenol and dimethoxyphenol. The main steroids identified were C27-C29 sterenes and stanols, 5β-cholesta-3-one, cholesta-3,5-diene and 2 thiosteranes. Except for thiosteranes and some of the C27-C29 cholestenes, the relative concentrations decreased during co-composting due to microbial degradation. The changes in steroids during co-composting, was positively correlated with the physico-chemical parameters of mature compost, especially C/N and NH4 +/NO3 - ratios, opening the way for the use of steroids as indicators of pollution and compost maturity. On the selective CTEA medium, 12 active strains of isolated actinobacteria presented a suppressive action against various pathogens. This may justify that a biotic factor is also an important factor contributing to making co-composting substrates hygienic. The degree hygiene reached is confirmed by the reduction in the faecal and total coliforms, and by the abatement of identified helminth eggs (Ascaris sp., Capillaria sp., and Trichuris sp.) towards the end of the process. The phytotoxicity determined by the effect of aqueous extract, at various stages of the co-composting, performed by monitoring the number of germinated seeds and the rootlets growth of turnip, watercress, alfalfa, and lettuce was decreased, and the growth of radicals that have a germination index that exceeds 100% after six months of co-composting. Hexavalent chromium (Cr(VI)) genotoxicity showed a positive correlation with micronucleus (MN) frequency. After six months of co-composting, the MN rate decreased significantly by 70.4 and 77.2% with decreasing Cr(VI) concentration with 58 and 58.6%, for mixtures A and B respectively. That indicates their suitability for use as a maturity index. During co-composting the abatement rate of phytotoxicity and genotoxicity confirme the maturation and stabilization degree of co-composting end products which encourages their recycling in agriculture as a fertilizer for the soil without any contamination of the soil-plant system.