| Livestock Research for Rural Development 37 (1) 2025 | LRRD Search | LRRD Misssion | Guide for preparation of papers | LRRD Newsletter | Citation of this paper |
L’objectif de ce travail est évaluer l’influence des sous-produits oléicole liquide « margines » d’huilerie discontinus, traités par deux méthodes sur la fermentation ruminale in vitro du foin (Triticum aestivum). Les effluents ont été traités soit par centrifugation, soit par filtration à sable, et leurs effets sur la production de gaz, la population de protozoaires ciliés et la concentration en ammoniac ont été analysés.
Les résultats montrent que la filtration sur sable est plus efficace, éliminant 70,1 % de la matière organique, contre seulement 7,3 % pour la centrifugation. Ce procédé réduit à la fois les fractions organiques solubles et insolubles. Cette méthode est recommandée pour l’élimination des polluants organiques des margines afin de réduire leur impact environnemental.
Par ailleurs, l’incubation in vitro de foin de triticale avec des margines brutes a modifié les dynamiques de fermentation en augmentant la production totale de gaz de 16 %, en réduisant la production de méthane de 20 %, et en diminuant la population de protozoaires ciliés de 22 %. Les margines traitées par centrifugation ont entraîné une réduction de 10 % de la production de méthane et une diminution de 31 % de la population de protozoaires ciliés. À l’inverse, les margines filtrées sur sable ont eu un effet négatif sur le processus de digestion, réduisant la production de gaz de 16 %, la concentration en ammoniac, ainsi que la population de protozoaires ciliés de 44 %. En conséquence, l’utilisation des margines filtrées sur sable comme aliment pour le bétail est fortement déconseillée.
Mots clés : azote ammoniacal, centrifugation, filtration, gaz, margines, méthane, protozoaires
The objective of this study is to evaluate the influence of liquid olive by-products, known as " Olive mill wastewater (OMWW) " from discontinuous olive mills, treated using two methods, on the in vitro ruminal fermentation of wheat hay (Triticum aestivum). The effluents were treated either by centrifugation or by sand filtration, and their effects on gas production, ciliated protozoa population, and ammonia concentration were analyzed.
The results indicate that sand filtration is more effective, removing 70.1% of the organic matter, compared to only 7.3% for centrifugation. This process reduces both soluble and insoluble organic fractions. This method is recommended for the removal of organic pollutants from OMWW to mitigate their environmental impact.
Furthermore, the in vitro incubation of triticale hay with raw OMWW altered fermentation dynamics by increasing total gas production by 16%, reducing methane production by 20%, and decreasing the ciliated protozoa population by 22%. OMWW treated by centrifugation resulted in a 10% reduction in methane production and a 31% decrease in the ciliated protozoa population. Conversely, sand-filtered OMWW had a negative impact on the digestion process, reducing gas production by 16%, ammonia concentration, and the ciliated protozoa population by 44%. As a result, the use of sand-filtered OMWW as livestock feed is strongly discouraged.
Keywords: ammonia nitrogen, centrifugation, filtration, gas, methane, Olive mill wastewater, protozoa
Les margines sont des sous-produits liquides issus de la trituration des olives, souvent rejetés dans l’environnement sans contrôle adéquat. Elles sont généralement épandues sur les sols agricoles ou stockées dans des bassins d’évaporation, exposant ainsi les systèmes eau-sol-plante à des risques de pollution inéluctables (Rais et al 2017). Dans les huileries relativement modernes, la production de margines peut atteindre 150 kg pour 100 kg d’olives, dont 110 kg proviennent de l’eau ajoutée. En revanche, les systèmes d’extraction traditionnels produisent environ 40 kg de margines pour 100 kg d’olives (Achak et al 2008).
Pour réduire l’impact environnemental des margines, plusieurs méthodes de traitement ont été proposées. Parmi celles-ci, la centrifugation et la filtration sur sable figurent parmi les approches prometteuses. Cette étude vise à évaluer l’efficacité de ces méthodes dans la réduction de l’impact environnemental des margines tout en analysant leurs effets sur la fermentation ruminale in vitro du foin de Triticale (Triticum aestivum) et spécialement la production de gaz, le nombre de protozoaires et la concentration en azote ammoniacal.
Les margines utilisés dans cette étude ont été prélevés à partir d'olives de variétés aléatoires, en fonction de leur disponibilité. Ces olives ont été pressées dans une unité traditionnelle d'extraction d'huile d'olive, appelée "nour a la nour", située dans la région d'El Guerrara, à environ 120 km à l'est de la wilaya de Ghardaïa, en Algérie. Les coordonnées géographiques de cette région sont 32°47' 25.01''N et 4° 29' 18.68'' E.
Le foin de triticale (Triticum aestivum) a été choisi comme substrat standard de référence. Il a été collecté à la ferme Habib, située à Mansoura, dans la wilaya de Ghardaïa, en Algérie.
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Tableau 1. Caractéristiques biochimique du foin de triticale (g/kg) |
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Maître sèche |
885 |
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Matières minérale |
55.9 |
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Proteines |
95.3 |
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|
Cellulose |
212 |
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Mat grasses |
24.3 |
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|
NDF |
509 |
|
|
ADF |
283 |
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Pour l’étude de la digestion in vitro, le contenu de rumen est prélevé de trois ovins, choisis de manière aléatoire, d’âge et de sexe différents, sacrifiés aux abattoirs de Metlili (32°16'25.50''N 3°37'43.51''E) 20 km environ à sud de la wilaya de Ghardaïa. Le prélèvement d’inoculum se fait directement après l’abattage des animaux, il est immédiatement transporté au laboratoire où il est traité.
La matière organique des margines a été déterminée par différence entre la matière sèche et la matière minérale. La matière sèche a été mesurée en évaporant 10 ml de margine à 105 °C, tandis que les résidus de cendres (matière minérale) ont été obtenus par calcination à 550 °C pendant 5 heures, conformément à la méthode décrite par Rodier et al (2009).
Un volume de 500 ml de margines a été centrifugé à 3200 g pendant 10 minutes, ce qui a permis d'obtenir deux phases distinctes : une phase aqueuse et un culot précipité. Pour les besoins de cette étude, seule la phase aqueuse a été utilisée.
Un volume de 500 ml de margines a été filtré à travers une colonne de sable. Cette colonne, fabriquée en PVC opaque avec un diamètre de 4,5 cm et une hauteur de 70 cm, est composée de trois couches : une couche de gravier de 5 cm à chaque extrémité (en haut et en bas) et une couche centrale de 50 cm de sable. Avant utilisation, le sable a été soigneusement lavé plusieurs fois à l’eau claire pour éliminer les impuretés.
La fermentation des substrats a été étudiée en appliquant la technique de production de gaz in vitro, conformément aux protocoles décrits par Menke et al (1979) et Menke et Steingass (1988). Cette expérimentation est réalisée dans des seringues en polypropylène d'une capacité de 60 ml, contenant un mélange de 400 µl de margine (sous ses formes brute, centrifugée ou filtrée à travers du sable) et de 160 mg de foin de triticale, assurant une concentration de margine de10 à 20% dans le substrat (Aouadi et Arhab 2020b).
Les paramètres principaux mesurés après fermentation incluent la production de gaz, le nombre de protozoaires et la concentration en azote ammoniacal. La production de gaz a été évaluée en mesurant le déplacement du piston aux intervalles de 4, 8 et 24 heures, tandis que le volume de méthane produit a été déterminé à l'aide d'un traitement à la soude (NaOH, 10N) selon la méthode décrite par Jouany (1994). Le comptage des protozoaires ciliés a été réalisé selon la méthode d'Ogimoto et Imai (1981) en utilisant une cellule de Malassez. La concentration en azote ammoniacal (N-NH3) a été mesurée à l'aide d'une technique colorimétrique, suivant la méthode de Chaney et Marbach (1962).
Les données obtenues ont été traitées à l'aide d'une analyse de la variance à un seul facteur (substrats) en utilisant le logiciel statistique STATISTICA, version 10. Cette analyse a permis de comparer les moyennes des différents substrats et de déterminer s'il y avait des différences significatives entre eux. Les moyennes ont été classées selon la classification du test de Newman-Keuls, avec un niveau de confiance de 95 % (α = 5 %).
Les teneurs en matière sèche, organique et minérale des margines étudiés sont mentionnées dans le tableau 2.
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Tableau 2. Valeurs moyennes des matières sèche, organique et minérale des margines brute (MB), centrifugée (MC) et filtrée à sable (MFS). |
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MB |
MC |
MFS |
SEM |
p |
|
|
Matières sèche, g/l |
96.8a |
90.3b |
45.3c |
0.69 |
<0.001 |
|
Matières organique, g/l |
86.3a |
80.0b |
25.8c |
1.06 |
<0.001 |
|
Matières minérale, g/l |
10.5b |
10.3b |
13.8a |
0.50 |
<0.001 |
|
Humidité, % |
90.3c |
91.0b |
95.5a |
0.01 |
<0.001 |
|
abc : les lettres différentes dans une rangée sont différentes a p <0.001 |
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Les margines brute sont très riche en matière organiques et minérales (Aouadi et Arhab 2020b), notamment en matière organique. Les margines se composent principalement d’eau (83 à 94 %), d’une fraction organique représentant entre 4 et 16 %, et de sels minéraux variant de 0,4 à 2,5 %. La fraction organique se divise en une partie insoluble, incluant la pulpe d’olive, les matières en suspension et les particules colloïdales, et une partie soluble. Cette dernière renferme des composés tels que les polyphénols, les protéines, les sucres, les vitamines, les lipides, les acides organiques, les pectines, les tanins, ainsi que des traces de pesticides (Layla et al 2022). Ces changements peuvent être expliqués par les paramètres climatiques et géologiques, à des variations botaniques, au stade de maturation de l’olive (Vitolo et al 1999), aussi au mode de l’extraction d’huile traditionnelle ou moderne (Aouadi et Arhab 2020a).
Les concentrations en matières sèches et organiques ont diminué au cours des différentes étapes de traitement. La teneur en matière sèche a enregistré une baisse de 6,7 % après la centrifugation, tandis qu’elle a chuté de plus de 52 % après la filtration sur un filtre à sable.
Une tendance similaire a été observée pour la matière organique. Cependant, la quantité éliminée s’est avérée bien plus importante lors de la filtration sur filtre à sable (70,1 %) par rapport à la centrifugation (7,3 %). En revanche, la teneur en matière minérale n’a pas été affectée par la centrifugation. À l’opposé, une augmentation notable de cette fraction a été observée après l’utilisation du filtre à sable, ce qui peut être liée au lessivage des minéraux du sable et à la minéralisation de la matière organique (Achak et al 2011). Donc le traitement par filtration sur sable est plus efficace que le traitement par centrifugation.
Les résultats concernant l'effet des margines, brutes et traitées, sur la production de gaz ainsi que sur le profil fermentaire du foin de triticale sont présentés dans le tableau 3 et la figure 2.
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Tableau 3. Valeurs moyennes de la production de gaz, méthane, le pH, N-NH 3 et nombre de protozoaires ciliés de la dégradation in vitro du foin de triticale. |
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Foin |
Foin + MB |
Foin + MC |
Foin + MFS |
SEM |
p |
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|
Production de gaz, ml |
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|
4h |
9.75c |
12.6a |
10.9b |
7.75d |
0.16 |
<0.001 |
||
|
8h |
14.3b |
17.6a |
15.3b |
10.6c |
0.57 |
<0.001 |
||
|
24h |
28.9b |
33.5a |
29.3b |
24.4c |
0.97 |
<0.001 |
||
|
CH 4 24h, ml |
10.6a |
9.75ab |
9.63ab |
9.38b |
0.32 |
0.056 |
||
|
CH424h,% |
36.6a |
29.1c |
32.9b |
38.4a |
2.72 |
<0.001 |
||
|
pH 24h |
6.70b |
6.64bc |
6.87a |
6.62c |
0.00 |
<0.001 |
||
|
[N-NH3] mg/L |
7.02a |
6.95a |
6.70a |
3.79b |
0.33 |
<0.001 |
||
|
Protozoaires# |
21.8a |
16.9b |
15.0c |
12.3d |
0.62 |
<0.001 |
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abc : les lettres différentes dans une rangée sont différentes a p<0.001 # *10-3/ml |
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| Figure 1. Cinétique modélisée de la production de gaz des mélanges du foin de triticale et les margines filtrés. |
L'ajout de margine brute a eu un impact sur la production de gaz et sur nombre de protozoaires ciliés, entraînant une augmentation de la production totale (16 %), une réduction du pourcentage de méthane (20 %) et une diminution de la population de protozoaires ciliés (22 %). Ces changements peuvent être attribués à la diminution de la population de protozoaires ciliés, qui sont sensibles aux tanins présents dans les margines. En effet, la diminution du nombre de protozoaires est principalement liée à l’impact direct des tanins sur ces derniers (Getachew et al 2000 ; Aouadi et Arhab 2020a). Cette réduction des protozoaires ciliés peut, à son tour, favoriser une augmentation de la population bactérienne, ce qui explique l’accroissement de la production de gaz. La diminution du méthane semble résulter d’une double action : l’effet direct des tanins dans les margines et l’effet indirect dû à la réduction des protozoaires ciliés (Nguyen et al 2020 ; Aouadi et Arhab 2020a). Il est bien établi que les bactéries méthanogènes sont étroitement associées aux protozoaires ciliés. Leur élimination, induite par la complexation avec les tanins, conduit inévitablement à une réduction de la méthanogenèse estimée entre 35 % et 45 % (Blummel et Ørskov 1993 ; Aouadi et Arhab 2020a).
La margine centrifugée n'a pas entraîné d'augmentation de la production totale de gaz après 24 heures de fermentation, en raison de l'absence de matière organique insoluble suite au processus de centrifugation. Cependant, elle a provoqué une réduction du pourcentage de méthane produit (10 %) ainsi qu'une diminution du nombre de protozoaires ciliés (31 %). Ces effets sont attribués à la présence de composés phénoliques, en particulier les tanins, dissous dans la margine.
La margine filtrée à l'aide d'un filtre à sable a eu un impact négatif sur le processus de digestion, entraînant une réduction de la production de gaz (16 %), de la concentration d'ammoniac et de la population de protozoaires ciliés (44%). Ce phénomène s'explique, d'une part, par une diminution globale de la matière organique, tant dans sa fraction insoluble que soluble, et, d'autre part, par une augmentation de la concentration en sels minéraux, qui a entraîné une élévation de la salinité de la margine suite au processus de filtration par filtre à sable. Ces changements dans la composition de la margine ont probablement affecté la dynamique des populations microbiennes impliquées dans la production de gaz et la formation d'ammoniac, conduisant ainsi à une réduction de la population de protozoaires.
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