Les digestats apportent au sol de la matière organique et des nutriments (notamment azote et phosphore), comme le font aussi les fumiers et lisiers bruts, les engrais verts, les composts, et d'une manière générale la plupart des matières organiques utilisées en agriculture.

Dans tous les cas, l'analyse des effets de l'épandage du digestat doit être effectuée au regard du contexte : situation initiale et alternatives possibles. De plus, la réduction de l’acidité des matières lors du passage dans le digesteur diminue l’aspect “brûlé” des plantations, parfois rédhibitoire pour la vente.

Critères d'efficacité

Propriétés amendantes

Comme toute matière riche en matières organiques, le digestat a des propriétés amendantes et contribue à améliorer les caractéristiques physico-chimiques des sols, la structure du sol, sa capacité de rétention d’eau et son activité biologique, améliorant ses propriétés physiques, biologiques et chimiques sur le long-terme. Ces propriétés sont dues aux fractions lentement biodégradables de la matière organique, mais aussi aux fractions rapidement biodégradables. Ces propriétés varient selon le type de digestat qui dépend des intrants, des conditions opératoires de la méthanisation et des post-traitements.

L'incidence de l'apport d'un digestat sur l'activité biologique d'un sol est liée principalement à la quantité de matière rapidement biodégradable. De cette activité biologique dépendent beaucoup de phénomènes primordiaux pour l'agriculture. La méthanisation diminue la quantité de matière rapidement biodégradable des matières entrantes. Les effets doivent donc être analysés en fonction du contexte, et si besoin ils peuvent être compensés en modifiant les pratiques agronomiques.

Une fois les digestats apportés au sol, la dynamique de la matière organique (MO) et donc le stockage de MO dans le sol vont dépendre : de la teneur initiale du sol en MO : plus un sol est pauvre en MO, plus l’effet positif des digestats sera visible ;de la teneur en MO organique des digestats et de la dose d’apport : des digestats ayant des teneurs élevées en MO contribueront davantage à l’augmentation du stock de carbone dans les sols ; de la stabilité de la MO du digestat, plus la MO  du digestat est élevée, plus celui-ci contribue au stockage de carbone des sols et de la fréquence d’apport : l’apport de digestats tous les ans permet d’augmenter le stock de carbone. 

Propriétés fertilisantes

La méthanisation conserve la quantité totale d'azote, mais augmente la proportion d'azote sous forme minérale (ammoniac). L'azote minéral étant la forme assimilable par les plantes, la minéralisation de l'azote organique permet donc d'en améliorer la valeur fertilisante. Il est par ailleurs plus facilement lessivable et volatilisable. Le bilan global s'apprécie en pondérant les différents effets positifs et négatifs directs et indirects tout au long de la chaîne : volatilisation lors du stockage et de l'épandage, immobilisation de l'azote dans le sol, dénitrification, lessivage, assimilation par les plantes.

Le phosphore peut se retrouver dans des formes plus disponibles (forme ionique soluble), ou au contraire qui le sont moins (adsorption sur des argiles par exemple). A long terme cependant, le phosphore non bioassimilable finit par le devenir. Le phosphore est contenu essentiellement sous forme minérale dans les digestats. De ce fait, sa disponibilité est presque équivalente à celle des engrais phosphatés du commerce. Ce phosphore, une fois apporté au sol, va être utilisé en partie par les cultures ; une autre partie peut soit être fixée au sol et être transformée en formes plus ou moins disponibles pour les plantes (que l’on peut raisonner en interannuel), soit connaître un risque de transfert, principalement par ruissellement-érosion, selon les modalités d’épandage et de gestion de la parcelle. Les teneurs en phosphore les plus élevées se trouvent dans les phases solides des digestats, notamment celles issues d’une séparation de phases par centrifugeuse ou celles ayant suivi un processus de séchage ou de compostage.

Concernant le potassium, compte tenu de sa solubilité, il se retrouve surtout dans les phases liquides du digestat et sous forme minérale. Il est donc disponible à 100 % pour les cultures, comme celui des engrais potassiques du commerce. Une fois dans le sol, le potassium va être absorbé par la culture, adsorbé par les argiles ou perdu par lixiviation. 

Critères d'innocuité

La méthanisation réduit également le risque bactériologique par rapport aux produits entrants dans le digesteur pour certains pathogènes (selon les conditions opératoires du procédé). A cela s’ajoute une inactivation des graines de mauvaises herbes minimisant leur prolifération. Les risques sanitaires liés aux pathogènes et à l'éventuelle présence de produits indésirables (métaux, plastiques, etc.) sont contrôlés par la réglementation qui impose des analyses régulières du digestat.

L’innocuité des digestats passe par l’analyse de plusieurs indicateurs de qualité : la qualité microbiologique  (présence de microorganismes pathogènes ou non) et la présence de contaminants chimiques organiques (résidus de pesticides ou d’antibiotiques…) ou inorganiques (éléments trace métalliques dits ETM).  

La qualité microbiologique des digestats est variable et dépend principalement de la contamination initiale des intrants et des paramètres de la méthanisation. Aucun paramètre de gestion de la méthanisation ne permet d’éliminer à 100 % tous les pathogènes ; aussi, il convient d’employer les bonnes pratiques d’hygiène à l’épandage, comme le prévoit la réglementation. 

Concernant les contaminants organiques (résidus pharmaceutiques, hydrocarbures aromatiques polycliques, nonlyphénols, PFAS, pesticides, ..), les digestats présentent des concentrations dans les mêmes ordres de grandeur que les intrants, mais aussi que dans les composts, des concentrations dites trace de l’ordre du mg-µg/kg de matière sèche. La qualité des digestats est fonction de la qualité des intrants et du devenir des contaminants au cours de la digestion. Lors de la transformation de la matière organique par digestion, ces contaminants peuvent : être dégradés, souvent partiellement et former des produits de transformation, qui ne sont souvent pas caractérisés, former des résidus liés à la matière digérée, rester tels quels. Pour les composés persistants (hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP, polychlorobiphényles PCB…), les études au champ n’ont jusqu’à présent montré aucune accumulation dans les sols. Ces mêmes études montrent une faible fréquence de quantification dans les eaux et à des concentrations faibles. Ces études montrent aussi des transferts vers les plantes (et donc la chaîne alimentaire) qui restent très faibles. 

Concernant les métaux, ils sont conservés pendant la méthanisation, comme pour tout procédé, les éléments traces métalliques (ETM) étant des éléments minéraux non dégradables. Il en résulte que la concentration en ETM dépend des intrants entrant dans la composition du digestat et de leur proportion. Aucune contamination en ETM des végétaux consommés n’a été observée en cas d’apports de produits respectant les règlementations à des doses agronomiques usuelles. 

Il est à noter que les concentrations dans les produits épandus sont soumis à des réglementations (ex. NFU 44-051, NFU 44-095, Cahier des charges CDC DIG) . 

Effets des digestats sur la qualité biologique des sols 

L'impact des digestats sur la fertilité et la biologie du sol n'est pas uniforme. Il dépend de la nature du digestat (caractéristiques physico-chimiques du produit, en particulier son rapport C/N) et du type de sol (texture et le pH du sol en particulier). Les sols légers se révèlent notamment plus sensibles aux apports d’engrais organiques chargés en ammonium. Par ailleurs, la qualité biologique globale d'un sol reste avant tout dictée par les pratiques agronomiques de l'exploitation : le type de travail du sol, le niveau d’apport de matière organique via la couverture du sol, les épandages de matière organique, la restitution des résidus de culture mais aussi les interventions mécaniques et chimiques (tassement, chaulage) (Sadet-Bourgeteau S. et al., 2024)

Focus sur les vers de terre : aucun effet destructeur à long terme 

Contrairement aux idées reçues, les digestats ne tuent pas les vers de terre. Les données scientifiques (notamment issues des dispositifs expérimentaux PROspective, EFELE et DIGE’O) apportent qu’à long terme (4 à 10 ans), aucun effet dépressif n'a été observé sur la taille des populations ni sur la diversité des vers de terre après des apports réguliers de digestat brut. En conditions contrôlées (mésocosmes) : Aucun pic de mortalité n'est à déplorer lorsque des vers de terre sont introduits dans un milieu préalablement enrichi avec différents types de digestats.