Depuis que la Communauté européenne a interdit la mise en décharge des déchets non ultimes, la recherche de nouveaux débouchés pour les boues d'épuration devient cruciale. En région méditerranéenne, les feux récurrents et les précipitations parfois violentes favorisent l'érosion et induisent l'appauvrissement des sols. Les sols calcaires dégradés sont souvent colonisés par des formations végétales stables à Quercus coccifera, adaptées à un faible niveau de ressources, ce qui ralentit l'installation naturelle des arbres. Dans de tels milieux, un amendement organique pourrait améliorer la fertilité du sol, modifier la dynamique et les relations de dominance de la végétation, et favoriser les processus de succession et de résilience, ainsi que la reforestation. Deux expérimentations ont été menées en Provence pour étudier les effets d'apports de compost de boues d'épuration urbaines et de déchets verts sur la dynamique d'un écosystème de garrigue. Premièrement, 0, 50, et 100 t.ha-1 de compost brut ont été épandues en surface dans le biotope naturel de garrigue, et les conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème ont été étudiées. Les compartiments sol, végétation et microorganismes de la litière ont été suivis pendant deux ans après amendement (2002-2004). Deuxièmement, nous avons incorporé au sol trois doses de compost brut (0, 20, et 40 kg.ha-1) au pied de jeunes plants d'arbres. L'évolution des propriétés édaphiques et du développement des arbres a été suivie respectivement pendant trois ans (2001-2003) et deux ans (2002-2003). L'amendement a durablement (2 ans) et efficacement amélioré la fertilité du sol. Cependant, le sol a été fortement enrichi en P et Zn, ce qui pourrait entraîner des problèmes sérieux de pollution des eaux et de toxicité sur les microorganismes. Ces deux éléments limitent l'utilisation de compost de boues dans les milieux naturels, et des amendements répétés aux doses étudiées sont inenvisageables. Dans la plantation, l'amendement a globalement favorisé le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plants, et surtout en augmentant leur survie en période de sécheresse. En outre, l'apport de compost en surface a généré l'apparition d'îlots fertiles dans le biotope garrigue, au sein desquels les processus de succession végétale pourraient être localement optimisés, ce qui pourrait favoriser à terme la colonisation par la strate arborée, notamment par Pinus halepensis. Par ailleurs, l'amendement augmente la diversité fonctionnelle en garrigue du fait de son effet bénéfique sur les espèces semencières, ce qui pourrait améliorer la résilience de l'écosystème après incendie. Ces effets bénéfiques du compost se produisent surtout pour les doses intermédiaires. L'utilisation de compost aux doses maximales testées devrait être abandonnée, du fait d'une dépréciation de la colonisation fongique de la litière de Quercus coccifera observée pour 100t.ha-1, et du fait d'une augmentation des risques de pollution par le P et le Zn proportionnellement au taux d'apport. Cependant, la nature calcaire du sol expérimental et la maturité élevée du compost ont limité les phénomènes d'exportation vers les eaux et la contamination des plantes par les éléments potentiellement toxiques. L'apport de compost en surface a plutôt augmenté la sensibilité des plantes à la sécheresse, alors que celle-ci a diminué lorsque le compost a été apporté en mélange au sol. Enfin, l'apport de compost en garrigue a eu des effets multiples (fertilisation, écrasement, dépôt d'une couche fertile) et a permis de mettre en évidence les stratégies spécifiques des plantes dans la gestion des nutriments et de la productivité. Ce travail montre l'importance relative des espèces végétales sur le fonctionnement de l'écosystème, identifie les espèces clef pour le recyclage des éléments, et illustre la complémentarité d'utilisation des ressources qui existe au sein de l'écosystème naturel de garrigue.

L'objectif de ce travail est d'optimiser le prétraitement de boues par des ultrasons de puissance (US) à basses fréquences, et en particulier d‘étudier pour la première fois des améliorations possibles en modifiant la pression hydrostatique, et la fréquence jusqu’à l’audible. Après un examen préliminaire des conditions du procédé (conditionnement des boues, type de boues, alcalinisation préalable, contrôle de la température), les effets des paramètres ultrasonores (puissance, intensité, énergie spécifique, fréquence) et de la pression hydrostatique ont été spécifiquement étudiés, séparément et simultanément, d’abord à température constante (28°C), puis sans refroidissement. On a ainsi vérifié que l’énergie spécifique joue un rôle clé dans la désintégration des boues sous US (i.e. solubilisation de la matière organique) et que l'élévation de température pendant la sonication adiabatique est bénéfique grâce aux effets combinés d’hydrolyse thermique et de cavitation. Pour une énergie spécifique donnée, une faible fréquence (12 kHz contre 20 kHz) et une haute puissance améliorent la solubilisation de la matière organique grâce à une cavitation plus violente, tandis qu’on observe un optimum de pression hydrostatique en raison de ses effets opposés sur le seuil et l'intensité de la cavitation. Un résultat important est que la pression optimale dépend de l’intensité ultrasonore et du profil de température, mais pas de l’énergie spécifique, ni de la fréquence, ni du type de boues. Après avoir fixé les conditions les plus favorables (soit 12 kHz, 360 W, 28 gTS/L et conditions adiabatiques), l‘optimisation finale a fourni la pression de travail (3,25 bar) et les paramètres du mode séquentiel (US ON/OFF, permettant d‘éviter de hautes températures qui amortissement l‘intensité de la cavitation et peuvent endommager le transducteur). Ces conditions ont permis d‘atteindre un rendement d’extraction de la DCO très élevé, mais n’améliorent que faiblement le rendement ultérieur de méthanisation. / The objective of this work is to optimize high-power low-frequency sonication (US) pretreatment of sludge, and especially to investigate for the first time possible improvements by higher pressure and audible frequency. After a preliminary examination of regular process conditions (sludge conditioning, sludge type, prior alkalization, temperature control, etc.), effects of US parameters (power -PUS, intensity -IUS, specific energy input -ES, frequency -FS, etc.) and of hydrostatic pressure (Ph) were specifically looked into, separately and in combination, first under cooling at constant temperature (28°C), then under the progressive temperature rise provoked by sonication. First, it was confirmed that specific energy input (ES) plays a key role in sludge US disintegration (i.e. solubilisation of organic matter) and that temperature rise during adiabatic-like sonication is beneficial through additional effects of thermal hydrolysis and cavitation. At a given ES value, low FS (12 kHz vs. 20 kHz) and high PUS enhance soluble chemical oxygen demand (SCOD) due to more violent cavitation, while hydrostatic pressure gives rise to an optimum value due to its opposite effects on cavitation threshold and intensity. One major result is that optimal pressure depends on IUS (PUS) as well as temperature profile, but not on ES, FS, nor sludge type. Setting the other parameters at the most favorable conditions expected, i.e. 12 kHz, 360 W , 28 gTS/L, and adiabatic conditions, final optimization was achieved by searching for this pressure optimum and examining sequential procedure to avoid too high temperature dampening cavitation intensity and damaging the transducer. Such conditions with sequential mode and Ph of 3.25 bar being selected succeeded in achieving very high SCOD, but only marginally improved subsequent methanization yield.