Chapitre introductif : Introduction à la tourbe

Formation et caractéristiques de la tourbe

Le mot tourbe connu est la croissance sur les systèmes organiques où la croissance des plantes est rapide, mais les sols sont définis comme un dépôt de matière organique partiellement décomposé en raison de la mauvaise aération et des grades basses températures . La tourbe est également appelée turf et turba dans différentes littératures en raison de sa propriété unique aux zones naturelles appelées tourbières, bogs, mires, landes, ou muskegs. La formation de ces dépôts n’est pas liée à des régions climatiques particulières, mais elle peut se produire partout où les conditions appropriées sont présentes. Les sols organiques sont présents sur tous les continents du monde. Les sols organiques sont principalement présents sous les climats tropicaux avec des latitudes nord supérieures à 60°, et environ 450-500 millions d’hectares de surfaces mondiales réservées. Il est documenté qu’environ 150 millions d’hectares de terres organiques et environ deux tiers des réserves mondiales se trouvent en Russie et au Canada .

Les marécages, les eaux stagnantes et les pâturages des zones d’eaux souterraines peu profondes ont des conditions appropriées pour l’accumulation de la matière organique. Dans ces endroits, les plantes perdent leur vitalité et sont recouvertes d’eau car des milliers de plantes en croissance restent dans l’eau. L’eau interrompt leur association avec l’air et offre une protection partielle aux matières organiques, les empêchant ainsi d’être rapidement décomposées. La décomposition est principalement accomplie par des champignons, des bactéries anaérobies, des algues et des créatures aquatiques microscopiques. Ils décomposent les structures organiques, libèrent certains gaz et contribuent ainsi à la synthèse de l’humus. Au fur et à mesure que ce processus se poursuit, la masse organique devient brune, voire noire. Si ce processus de décomposition progresse, la masse organique se transforme en un véritable profil de sol organique. L’humus formé ici est presque identique à la formation du complexe ligno-protéique et de la polyuronite qui prédomine dans les sols minéraux. En outre, les triglycérides s’hydrolysent, donnant des acides gras et du glycérol tout au long de la décomposition . Cela facilite l’aspect pratique de la microbiologie du sol.

Dans la tourbière, une génération végétale s’accumule à la suite d’une autre et donc une stratification peut se produire. En raison de l’accumulation de la matière organique, l’eau est progressivement retirée des zones environnantes des marais et des espèces végétales changeantes. Au fil du temps, les dépôts d’eau profonde cèdent leur place aux carex et aux laîches. Ces dernières laissent également leurs places à diverses mousses. Ces zones sont dominées par des arbustes, et enfin par des arbres forestiers à larges feuilles et des conifères.

La formation de la tourbe est un processus biochimique relativement court sous l’influence de micro-organismes aérobies dans les profondeurs superficielles des dépôts pendant les périodes de basses eaux du sous-sol. Lorsque la tourbe qui se forme dans la couche productrice de tourbe est soumise à des conditions anaérobies dans les couches plus profondes du dépôt, elle est préservée et présente comparativement peu de changements dans le temps . En détail, la glycérine est rapidement utilisée sous forme de carbone et d’oxygène par les microbes dans des conditions anaérobies. Les acides gras résiduels persévèrent comparativement par des parties stables de la tourbe. Ces substances, qui peuvent être obtenues à l’aide de solvants organiques non aqueux, sont appelées bitumes. Par exemple, on pense que les acides humiques créent des détroits à partir de polymère ou comme des produits microbiologiques.

Les tourbes, qui n’ont pas de consensus sur la classification, essaient d’être classées dans différents pays et avec des exigences spécifiques de différentes disciplines. Les systèmes de classification actuels sont classés en fonction de la topographie et de la géomorphologie, de la végétation de surface, des propriétés chimiques, botaniques et physiques et des processus génétiques au sein de la tourbière . En fonction des différences dans leurs structures physiques et chimiques et de leur présence dans le milieu, ces substances organiques ont reçu des noms divers. Les différences physiques, chimiques et biologiques entre les sols organiques sont dues aux propriétés climatiques, topographiques, hydrologiques, géologiques et botaniques du milieu dans lequel ils se trouvent . Les sols organiques sont distingués par la taxonomie des sols comme l’ordre des histosols. En général, les histosols ont une matière organique supérieure à la moitié des 80 cm supérieurs. Les sols organiques sont communément appelés mucks et tourbes. Dans des conditions non saturées pendant plus de quelques jours, la teneur en carbone organique de ces sols devrait être supérieure à 20%.

Selon les objectifs d’utilisation, la tourbe peut être caractérisée de nombreuses façons. L’évaluation des matériaux de tourbe pour différents usages nécessite de mettre l’accent sur des caractéristiques distinctives. Les caractéristiques les plus pertinentes des tourbes pour de nombreuses disciplines sont énumérées dans le tableau 1 .

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Propriétés chimiques Physical propriétés
Composition (composés organiques ; élémentaires) Relations avec l’humidité (rétention d’eau ; teneur en eau disponible ; conductivité hydraulique ; capacité de rétention d’eau)
Acidité (pH)
Caractéristique d’échange (capacité d’échange de cations ; cations échangeables) Densité apparente (non spécifique ; spécifique)
Carbone organique Porosité
Azote ; phosphore ; soufre ; oligo-éléments Texte (perte au feu)
Chaux libre (CaCO3) Séchage irréversible
Gonflement et retrait

Tableau 1.

Les caractéristiques chimiques et physiques les plus pertinentes des tourbes .

Les propriétés physiques et chimiques des tourbes présentent une grande variation. La tourbe se trouve en abondance dans la nature sous diverses formes alors qu’elle est constituée de 80 à 90% d’eau dans sa formation . Les propriétés chimiques de la tourbe diffèrent largement et dans des liaisons particulières en raison des réactions chimiques dans le cadre de sa formation. Cependant, il est actuellement admis que les propriétés fondamentales des tourbes contribuent à la sorption et à l’échange d’ions. Une comparaison de certaines propriétés chimiques des sols minéraux à texture limoneuse et de diverses tourbes est présentée dans le tableau 2.

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Types de tourbe
Propriété Unité Sphaigne Laîche de roseau fibreuse Laîche de roseau décomposée Humus de tourbe
Poids de la viande gL-1 88 160 240 320
Teneur en eau 930 890 835 780
Poids total 1018 1050 1075 1100
Teneur en eau % WB 91 85 78 71
Teneur en eau % DB 970 554 346 242
Types de sol
Propriété Unité Terreau de mousse Tourbe de sphaigne Tourbe ligneuse . tourbeuse Muck
CEC en poids meq-1 100 g 12 100 90 200
CEC en volume Meq-1 100 g 12 100 90 200 meq-1 100 ml 14 8 14 60

Tableau 2.

Certaines caractéristiques physiques des types de tourbe et une comparaison de la capacité d’échange cationique (CEC) des sols minéraux et de divers sols organiques .

La caractéristique de la composition microbienne de la production de tourbe est une difficulté bien documentée pour un traitement incessant à grande échelle. Les tourbes sont des matières chimiquement organiques, qui laissent des cendres diminutives après leur combustion. Les tourbes peuvent être caractérisées par leur teneur en cendres et leur acidité. Les tourbes de sphaigne de haute altitude sont simplement décomposées de façon marginale, avec une teneur élevée en polysaccharides et des concentrations comparativement élevées en O2, et plus faibles en C et H, par rapport aux tourbes de basse altitude. La tourbe a pour origine des protéines, des hydrates de carbone, des lipides et des polyphénols tels que la lignine, tandis que les acides nucléiques, les pigments, les alcaloïdes, les vitamines et d’autres matières organiques sont présents en petites quantités, avec des matières inorganiques. Diverses vitamines B ont été trouvées dans la tourbe. Actuellement, les propriétés chimiques et physiques de la tourbe ont suscité d’importantes préoccupations environnementales. Un certain nombre d’études ont été consacrées à l’exploitation d’usines à grande échelle, ce qui a permis d’augmenter considérablement la capacité de production de carbone actif par la pyrolyse de la tourbe et la production de coke de tourbe. La pyrolyse transforme la tourbe en un matériau contenant de l’hydrogène et de l’oxygène avec une très forte concentration de carbone. Le coke de tourbe peut être utilisé comme agent de décoloration et de désodorisation et comme milieu filtrant. Les charbons actifs sont disponibles en différentes qualités à partir de la tourbe. Diverses propriétés sont nécessaires pour différentes responsabilités telles que la purification de l’eau, l’élimination des matières organiques de l’amidon, des sucres et de la couleur et l’adsorption des gaz et des vapeurs.

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