Le digestat est un fertilisant contenant de l'azote sous différentes formes. Ce minéral est utilisé par les plantes pour leur croissance. La plupart ne peuvent employer que l'azote minéral, sous forme d'ions nitrate (NO₃^-) ou ammonium (NH₄⁺). Lors de la méthanisation, l'azote ne se perd pas mais se transforme. En effet, l'azote organique est  en partie transformé  et minéralisé en azote ammoniacal accessible. La proportion d’azote ammoniacal – minéral – est donc supérieure dans le digestat. Elle peut varier de 15 % à 75 % pour la majorité des digestats bruts, en fonction des intrants.

Composition azotée des digestats

La partie minérale ou (ammoniacale) de l'azote du digestat varie selon les intrants. L'épandage est toujours dosé selon la quantité totale d'azote et il est donc nécessaire d'analyser le digestat de l'unité avant de réaliser l'épandage.

Devenir des digestats et assimilation par les plantes

Les digestats contiennent donc de l’azote minéral (ammoniacal) et de l’azote organique plus ou moins minéralisable dépendant des intrants, des conditions opératoires du procédé et des posts-traitements appliqués. L’azote ammoniacal, rapidement absorbé par les racines, va alimenter les cultures à court terme, dans l’année suivant l’apport. Une partie de l’azote organique se minéralise au cours de l’année d’apport sous l’action des organismes du sol et va également contribuer à cet effet engrais court terme. L’azote organique “stable” se minéralise très lentement dans le sol. Associée à du carbone dans la matière organique, cette fraction va alimenter le stock d’azote du sol.  

Lors de l’épandage, si les conditions climatiques sont défavorables ou le matériel mal adapté, une partie de l’azote ammoniacal s’échappe sous forme d’ammoniac par volatilisation. L’azote organique enrichit le stock d’azote organique du sol et une partie peut être minéralisée en azote minéral par les microorganismes du sol, processus long qui s'étend sur plusieurs semaines.  L’azote minéral va rapidement être transformé en nitrites et nitrates par nitrification, directement assimilables par les racines. Cet azote minéral devient disponible pour les cultures, mais une fraction peut être lixiviée sous forme de nitrates ou émise dans l’atmosphère par dénitrification dans des conditions anoxiques. 

Contrairement à l'azote organique, l'azote minéral peut être absorbé directement par les plantes en croissance. Le digestat permet de fournir cet azote minéral en limitant le recours aux engrais de synthèse. Pour autant, l'azote minéral peut être indisponible pour les plantes le temps que les bactéries du sol convertissent l'azote ammoniacal en nitrates directement assimilables par les racines, un phénomène assez rapide. De même, l'azote organique résiduel apporté par le digestat est temporairement indisponible le temps qu'il soit minéralisé par les micro-organismes du sol, un phénomène plus long qui s'étend sur plusieurs semaines.

Le devenir du carbone et de l’azote des digestats dans le sol sont liés. En effet, si l’azote disponible pour la croissance des micro-organismes activée par l’apport de carbone labile minéralisable n’est pas suffisante, il peut se produire un phénomène de “faim d’azote” ou d’immobilisation de l’azote contenu dans le sol. Ainsi, il est préconisé de maintenir un ratio carbone sur azote assez bas (entre 5 et 15) [Jimenez et al. 2020]. L'azote présent peut être intégré à la biomasse en quelques semaines par un reygrass (plante à croissance rapide) [Jimenez et al. 2020].