Phosphoric Acid, Phosphates & Fertilizers Experts

Fertilizer History (in french)

HISTOIRE DE LA FERTILISATION PHOSPHATÉE (1762-1914)

La première mention d’utilisation de produits phosphatés dans un texte scientifique se trouve probablement dans Les Eléments d’agriculture, en 1762, de Duhamel du Monceau. Il indique que les déchets d’utilisation artisanale d’os et d’ivoire sont utiles. Mais il ignore qu’il peut s’agir de phosphore puisque Scheele ne le démontra que quelques années plus tard.
[…] En 1799, Lord Dundonald, chimiste écossais, montra et affirma scientifiquement que les débris d’ossements étaient des fertilisants (probablement en terre très acide).
[…] En 1816 ou 1817, le chimiste écossais James Murray obtient la pulvérisation des phosphates par l’action de l’acide sulfurique dans un simple baquet en bois. En 1837, il donne à son produit le nom de “superphosphates”. De 1810 à 1840, de nombreux auteurs, surtout germaniques, (Davy, Schwertz, Karl Sprengel et Berzélius) traitent de l’importance de la fertilisation phosphatique.
 
Le noir animal
 
Vers 1820, on utilisait à Nantes un produit, nommé le “noir animal”, pour la purification des sucres bruts importés des Antilles. Un industriel, Fabre, rejetait les résidus de ces filtres et observa que ces “noirs de sucrerie” étaient un engrais particulièrement efficace. En effet, le noir animal est fabriqué par combustion d’ossements dans des fours à l’abri de l’air, il se forme du pyrophosphate qui possède une capacité d’échange très élevée. Les impuretés des sucres étant retenues par passage sur des filtres, on obtient des jus sucrés purifiés cristallisables. Le noir chargé de débris organiques riches en azote, en potasse et en plusieurs autres éléments nutritifs, s’ajoute aux composés du phosphore. Le tout est particulièrement efficace pour la nutrition des végétaux, bien que les proportions des éléments soient incontrôlables. La région de Nantes connut un développement agricole spectaculaire dans les années 1825 et suivantes (Bournigaud, 1993).
 
Le guano du Pérou
 
À la même époque, vers 1820, le commerce importa d’Amérique du Sud et tout spécialement du Pérou des quantités de plus en plus importantes de fiente d’oiseaux de mer. Sous les climats très secs du Pérou, ces matières s’étaient accumulées depuis des siècles. Leur exploitation devint vite considérable, surtout pour fournir l’Angleterre et la côte orientale des Etats-Unis. La France en importa aussi mais environ dix fois moins : on estime la quantité à 30 000 quintaux. Le transport était assuré par des voiliers qui contournaient le cap Horn à la pointe sud de l’Amérique du Sud. Les déjections des oiseaux étaient appréciées depuis l’Antiquité et considérées à juste titre comme le meilleur des engrais. La société commerciale qui diffusait le guano en France eut l’intelligence de représenter un oiseau sur les sacs qu’elle vendait. Il semble que cette société ait été dirigée par des gens honnêtes. On a une déposition détaillée de ses activités dans le compte rendu de la Commission des Engrais de 1864. D’autre part, dans presque toute la France, les agriculteurs se livrèrent à une véritable chasse aux dépôts de guano de chauvesouris dans les grottes, cavernes ou anfractuosités, où celles-ci pouvaient nicher. Dès les dernières années du siècle, les gisements du Pérou s’épuisèrent, des recherches furent entreprises dans le monde entier, notamment en Océanie. Après 1900, la production devint très faible et fut remplacée par les engrais chimiques. On continua à importer des zones désertiques de l’Amérique du Sud des produits différents : les nitrates de soude du Chili, qui comportait des quantités très faibles de phosphore et furent épuisées en un demi-siècle.
 
1840 – La révolution de Liebig
 
C’est Justus Liebig, qui, en 1840, démontre définitivement l’importance de la nutrition minérale et, en particulier, celle des composés phosphatés solubles. Il le fait à la demande du Congrès de l’Association britannique pour l’avancement des Sciences de Liverpool en 1837. C’est Graham qui propose l’édition d’un ouvrage sur les relations de la chimie avec la croissance des végétaux. Liebig est alors pressenti et on lui suggère de rechercher la collaboration de Jean-Baptiste Dumas. Celui-ci refuse et Liebig rédige seul un premier texte en français dans son Traité de Chimie organique, Masson, Paris, paru en avril 1840. Il reprend son texte dans un ouvrage en allemand intitulé La Chimie dans ses rapports avec l’agriculture et la croissance des plantes, publié à Brunschwig en octobre de la même année. Le livre eut un immense succès et démontra que l’humus est une forme de stockage mais que ce sont les produits minéraux de sa décomposition – dont les sels de phosphore – qui sont les véritables éléments nutritifs des plantes. En 1843, James Murray et Sir John Lawes prennent le brevet de fabrication des superphosphates, le même jour à Londres. Ils en réclamèrent l’antériorité par de nombreux procès. La discussion dure encore, elle est uniquement justifiée par la désignation des matières premières, ce qui est spécieux, car, à l’époque, la nomenclature en chimie, minéralogie et pétrographie était encore imprécise. Il n’empêche que l’industrie des superphosphates se développa rapidement en Angleterre puis aux États-Unis, en Allemagne et dans d’autres pays, après 1850.
 
L’erreur de deux académiciens
 
En France, J.B. Dumas et J.B. Boussingault, tous deux membres influents de l’Académie des Sciences, défendirent farouchement l’idée que la simple pulvérisation des matières premières suffisait pour assurer la nutrition phosphatée des plantes. Ils s’appuyèrent pour cela sur les travaux de Charles de Molon, géologue amateur mais subventionné. Celui-ci avait commencé par rechercher les gisements de carbonate pour la fabrication de la chaux en Bretagne, puis utilisant les déchets de poissons de l’industrie naissante des sardines à Concarneau, il découvrit l’existence du problème de la fertilisation phosphatée. Aidé par des subventions du tout nouveau service de la carte géologique, il entreprit l’inventaire des dépôts de phosphates de l’Est de la France. Il s’agissait de nodules et de concrétions phosphatées gros tout au plus comme le poing. Les ouvriers des carrières les triaient à la main et ils étaient broyés dans une usine au Nord de Paris. De Molon en assurait aussi la commercialisation, à partir de 1851. En sols acides, en Bretagne et dans les Ardennes, dont le pH était inférieur à 5,5, les épandages donnaient des résultats significatifs. J.B. Dumas et J.B. Boussingault imposèrent cette technique jusqu’après 1880 et favorisèrent pour cela les activités de Charles de Molon, qui fut protégé par Napoléon III et par Élie de Beaumont, son conseiller et directeur du service de la carte géologique. Les deux chimistes exercèrent une véritable dictature, dont nous avons un témoignage indiscutable en 1864. Cette année-là, on réunit au gouvernement la “Commission des engrais”, pour légiférer contre les fraudeurs, qui se multipliaient surtout pour le “noir animal”. Dirigés par J-B Dumas, soutenus par J.B. Boussingault, certains membres de la Commission se moquèrent des Anglais qui triplaient le prix des superphosphates pour payer l’acide sulfurique, utilisé pour solubiliser en partie les minerais. Jusqu’après 1881, l’influence des deux hommes se manifesta. En 1881, la Société d’Agriculture décerna une médaille d’or à Charles de Molon, qui préconisait alors un mélange de varech et de phosphates moulus. Eugène Tisserand était rapporteur de cette distinction. En revanche, en province, Malagutti à Rennes et Kulhmann à Lille préconisèrent les superphosphates. Dehérain, fort diplomate, fit une thèse sur les composés phosphatés dans le laboratoire de zootechnie de Beaudement aux Arts et Métiers (1855). Il obtint la publication de sa thèse par l’Académie des Sciences après deux ans de démarches. Devenu professeur de chimie agricole au Muséum, il réussit à se faire nommer à l’Académie des Sciences par le groupe de Dumas. En revanche, Georges Ville (Boulaine et Legros, 1998), protégé dit-on par l’empereur, professeur de physique agricole au Muséum, soutenait lui aussi l’emploi des composés phosphatés mais n’avait guère d’écho qu’en Belgique. Il avait été mis au ban des sociétés savantes parisiennes, à la suite de l’avortement de ses manoeuvres pour évincer J.B. Boussingault aux Arts et Métiers.
 
La lente progression de la fertilisation phosphatée
 
Entre 1845 et 1875, la fertilisation phosphatée fut assurée par le guano et le “noir animal” et par des emplois locaux limités de superphosphates en province.
Çà et là, les agriculteurs recherchèrent avec un certain acharnement des matériaux pouvant servir d’engrais. Ils exploitèrent les fientes de chauves-souris, notamment dans des grottes et y trouvèrent aussi des ossements d’animaux. À partir de 1870, les géologues découvrant des “phosphorites” dans les calcaires durs jurassiques et crétacés, qui constituent des karsts ou des plateaux dans le Quercy, puis dans le nord du département du Gard et enfin en Picardie sous la couverture loessique. Dans ces calcaires, de très larges fissures, profondes de plusieurs dizaines de mètres, sont remplies de matériaux de décarbonatation des calcaires, accompagnés d’ossements fossilisés. L’ensemble est riche en phosphates souvent recristallisés et c’est l’ensemble qui a été appelé “phosphorite ” Les quantités, quoique limitées, auraient pu servir à la fabrication d’engrais pour l’agriculture française. En fait, les produits de l’exploitation ont été vendus aux Britanniques. En Picardie, ce fut une véritable ruée vers l’or, autour des années 1880. Il semble que l’industrie française n’ait pas été en mesure, à l’époque, de fabriquer en quantité des superphosphates, ce que les Anglais firent abondamment. Après 1870, les États-Unis furent en mesure d’exporter des minerais de phosphate relativement riches. Saint Gobain eut alors trois usines : Chauny, Saint-Fons, et une troisième près d’Avignon.
 
1875–1914 – Les engrais phosphatés libèrent l’agriculture
 
Plusieurs évènements vont permettre la fourniture d’engrais phosphatés efficaces. En 1877, Sidney Gilchrist Thomas résolut le problème de la fabrication de l’acier à partir de minerais phosphorés. Les scories de déphosphoration, sous-produit des aciéries constituèrent, après broyage, un engrais très employé dans le Nord de l’Europe et dans l’Est de la France. En 1887, Philippe Thomas, vétérinaire militaire attaché à un régiment de cavalerie en opération en Tunisie, découvrit près de Gafsa des terrains, dont il envoya des échantillons à Adolphe Carnot, directeur de l’École des Mines et professeur de minéralogie à l’Institut National Agronomique. Il dosa plus de 50 % de phosphates dans ces échantillons. Thomas reconnut aussi la présence de minerais phosphatés en Algérie, dans le sud du département de Constantine. Dans les années qui suivirent, un jeune polytechnicien, Girard, fit un voyage de fin d’études aux Etats-Unis avec une bourse de Saint Gobain. Dans son rapport, il insistait sur le développement et le succès de l’industrie des superphosphates aux États-Unis. Parallèlement, les directeurs commerciaux de la firme montrèrent aussi l’intérêt de la production de superphosphates pour la France. En 1892, le conseil d’administration de Saint-Gobain décida d’affecter une grande partie de ses investissements à la construction de 15 usines d’engrais chimiques. En 1914, treize étaient terminées et les deux dernières en construction. Saint-Gobain fournissait alors 40 % de la consommation française de superphosphates, le reste étant assuré par la Société bordelaise de produits chimiques, les sociétés Kulhmann, Alès Froges et Camargue et Péchiney et par la Société algérienne de Produits chimiques. La Tunisie,
quant à elle, fournissait alors 1 million de tonnes de minerai par an.
 
Le XXe siècle
 
La guerre de 1914-1918 absorba pour les poudreries une grande partie de la production d’acide sulfurique (17 fois plus à la fin de la guerre qu’au début) et la production d’engrais diminua considérablement. Elle reprit en 1919, profitant en outre de la découverte des mines de phosphates du Maroc à Khourigba. La production d’acide sulfurique nécessaire, assurée pendant deux siècles par le procédé des chambres de plomb, fut peu à peu remplacée par le procédé catalytique. Depuis 1950, des formes variées d’engrais phosphatés plus ou moins solubles sont proposées à l’agriculture. À la fin du XXe siècle, la consommation française, qui atteignit 4,5 millions de tonnes, fut réduite à 3,5 millions à la suite d’une meilleure connaissance des bilans agricoles, réduction probablement à vérifier dans les années à venir.
 
Une bataille finalement gagnée
 
De 1800 à 1914, la fertilisation phosphatée, inconnue auparavant, a été une longue bataille pour l’agriculture et pour l’industrie française. Les efforts conjugués des agronomes, des chimistes, des géologues, des industriels et des commerciaux finirent par résoudre les problèmes que l’empirisme des agriculteurs avait partiellement résolus. La production d’engrais phosphatés libéra l’agriculture d’une contrainte majeure. Elle permit au XXe siècle d’engager une nouvelle bataille, celle de l’azote…

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