Agronomie 24 (2004) 13-18
DOI: 10.1051/agro:2003054

Elemental analysis, FTIR and ¹³C-NMR of humic acids from sewage sludge composting

Soumia Amir^a, Mohamed Hafidi^a, George Merlina^b, Hassan Hamdi^a and Jean-Claude Revel<sup>b

a</sup>  Unité Sol et Environnement, Labo. Eco-Végét., Faculté des Sciences Semlalia, Dépt. de Biologie, BP 2390, Marrakech, Morocco
^b  École Nationale Supérieure Agronomique, Auzeville-Tolosane, BP 107, Toulouse, France

(Received 12 May 2003; accepted 17 November 2003)

Abstract - The effect of composting on the chemical structure of humic acids extracted from a mixture of sewage sludge and straw at different times of treatment was investigated by elemental analysis, Fourier transform infrared and carbon 13-nuclear magnetic resonance. The starting material was composed of a heterogeneous mixture of etherified aromatic structures bearing peripheral long-chain lipidic, peptidic and carbohydrate structures. The results show a decrease in aliphatic compounds during composting, and an increase in aromatic structures - mainly those substituted by functional groups such as phenolic, methoxylic and carboxylic groups. These changes support the preferential oxidation of readily accessible moieties such as aliphatic side chains of lipidic and peptidic structures, leading to the production of highly functionalized aromatic macromolecules. The latter compounds are resistant to microbial degradation and are therefore preserved as part of the newly-formed humic acid structures.

Résumé - Caractérisation des acides humiques extraits au cours du compostage de boues résiduaires par analyse élémentaire, IRTF et ¹³C-RMN. L'action du processus de compostage sur la structure chimique des acides humiques extraits de mélange de boues résiduaires de stations d'épuration et de paille a été suivie à différents stades du traitement par analyse élémentaire, spectroscopies infrarouge à transformée de Fourrier et résonance magnétique nucléaire du carbon 13. Le matériel initial est composé d'un mélange hétérogène de structures aromatiques éthérifiées sur lesquelles sont liées de longues chaînes lipidiques et des structures peptidiques et carbohydrates. Les résultats obtenus montrent une diminution, durant le processus de compostage, des composés aliphatiques, avec une augmentation relative des structures aromatiques principalement celles substituées par des groupements fonctionnels tels que phénols, méthoxyles, carboxyles. Ces transformations mettent en évidence l'oxydation préférentielle des composés facilement accessibles, comme, par exemple, les chaînes aliphatiques périphériques des structures lipidiques et peptidiques, ce qui conduit à une production de structures aromatiques riches en groupements fonctionnels. Ces dernières sont résistantes à la décomposition microbienne et sont donc préservées pour constituer une partie de la structure d'acides humiques néoformés.

Key words: sewage sludge / composting / humic acids / chemical structure / humification

Mots clés : boues résiduaires / compostage / acides humiques / structure chimique / humification

Corresponding author: Mohamed Hafidi hafidi@ucam.ac.ma

© INRA, EDP Sciences 2004