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9.1 Introduction
Les systèmes aquaponiques offrent divers avantages lorsqu’il s’agit de produire des aliments de manière innovante et durable. Outre les effets synergiques de l’augmentation de la concentration aérienne de COSub2/sous pour les cultures en serre et de la diminution de la consommation totale d’énergie thermique lors de la culture du poisson et des cultures dans le même espace (Körner et al., 2017), l’aquaponie présente deux avantages principaux pour le cycle des nutriments.
· Aquaponics Food Production Systems8.7 Impact sur l'environnement
Selon l’exemple 8.2, il existe des preuves que le traitement des boues dans les digesteurs peut avoir un effet bénéfique sur la réutilisation des éléments nutritifs, en particulier le phosphore. Les systèmes de bioréacteurs, tels qu’un système séquentiel de réacteur UASB à deux étages, peuvent augmenter l’efficacité du recyclage du phosphore jusqu’à 300% ([Chap. 10](/community/articles/chapter-10-traitements aérobiques-et-anaérobiques-pour-réduction et minéralisation des boues aquaponiques)). Auparavant, dans Chap. 2, nous avons discuté du paradoxe du phosphore par rapport à la rareté du phosphate et aux problèmes d’eutrophisation.
· Aquaponics Food Production Systems8.6 Incidence économique
Les technologies qui génèrent moins de profits, mais qui sont meilleures pour l’environnement, ne sont généralement mises en œuvre que lorsque les opérateurs reçoivent une incitation sous forme de subventions ou que des politiques les obligent à le faire. Dans le cas des systèmes aquaponiques à boucle unique, l’attrait réside dans la nouvelle technologie et l’approche du système en matière d’utilisation durable des ressources plutôt que dans son potentiel économique. Cependant, des publications récentes montrent des gains de production : les verts feuillus poussent mieux dans des environnements découplés que dans des systèmes hydroponiques stériles (Delaide et al.
· Aquaponics Food Production Systems8.5 Surveillance et contrôle
Dans le contrôle de rétroaction classique, comme le contrôle PI ou PID (Proportionnal-Integral-Derivative), les variables contrôlées (CV) sont directement mesurées, comparées à un point de consigne, puis renvoyées au processus via une loi de contrôle de rétroaction. Dans la figure 8.10, les signaux, sans l’argument temporel, sont désignés par une lettre minuscule, où y est la variable contrôlée (CV) comparée au signal de référence (point de consigne) r. L’erreur de traçabilité ε (i.
· Aquaponics Food Production Systems8.4 Dimensionnement des systèmes à boucles multiples
Pour dimensionner un système aquaponique, il faut équilibrer l’apport nutritionnel et la production. Ici, nous appliquons essentiellement le même principe que le dimensionnement d’un système à boucle unique. Pourtant, cette approche est un peu plus compliquée, mais elle sera pleinement illustrée à l’aide d’un exemple. Figure 8.5 Schéma qui montre le bilan massique dans un système aquaponique à quatre boucles ; où msubfeed/sub sont les nutriments dissous ajoutés au système via l’alimentation.
· Aquaponics Food Production Systems8.3 Boucle de distillation/dessalement
Dans les systèmes aquaponiques découplés, il y a un flux unidirectionnel du RAS vers l’unité hydroponique. Dans la pratique, les plantes prennent de l’eau fournie par le RAS, qui, à son tour, est complétée d’eau fraîche (c’est-à-dire du robinet ou de la pluie). L’écoulement nécessaire de l’unité RAS est égal à la différence entre l’eau sortant du système HP via les installations (et via l’unité de distillation) et l’eau entrant dans l’unité hydroponique du réacteur de minéralisation, si le système comprend un réacteur (figure 8.
· Aquaponics Food Production Systems8.2 Boucle de minéralisation
Dans le RAS, les boues solides et riches en nutriments doivent être retirées du système pour maintenir la qualité de l’eau. En ajoutant une boucle supplémentaire de recyclage des boues, les déchets RAS accumulés peuvent être convertis en éléments nutritifs dissous pour être réutilisés par les plantes plutôt que rejetés (Emerenciano et al., 2017). Dans les bioréacteurs, les micro-organismes peuvent décomposer cette boue en nutriments biodisponibles, qui peuvent ensuite être livrés aux plantes (Delaide et al.
· Aquaponics Food Production Systems8.1 Introduction
Comme nous l’avons vu dans les chapitres 5 et 7, les systèmes aquaponiques à boucle unique sont bien étudiés, mais ces systèmes ont une efficacité globale sous-optimale (Goddek et al. 2016 ; Goddek et Keesman 2018). Au fur et à mesure que l’aquaponie évolue jusqu’à la production industrielle, l’accent a été mis sur l’augmentation de la viabilité économique de ces systèmes. L’une des meilleures opportunités d’optimiser la production en termes de rendement de récolte peut être réalisée en découplant les composants dans un système aquaponique afin d’assurer des conditions de croissance optimales pour les poissons et les plantes.
· Aquaponics Food Production Systems7.9 Quelques avantages et inconvénients de l'aquaponie couplée
La discussion qui suit révèle un certain nombre d’avantages et de défis clés de l’aquaponie couplée, comme suit : Pro : Les systèmes aquaponiques couplés présentent de nombreux avantages pour la production alimentaire, en particulier pour économiser des ressources à différentes échelles de production et sur un large éventail de régions géographiques. L’objectif principal de ce principe de production est l’utilisation la plus efficace et la plus durable des ressources rares telles que les aliments pour animaux, l’eau, le phosphore comme nutriment végétal limité et l’énergie.
· Aquaponics Food Production Systems7.8 Problèmes de planification et de gestion du système
L’aquaponie couplée dépend des éléments nutritifs qui sont fournis par les unités de poisson, soit un RAS commercial intensif ou des réservoirs stockés dans des conditions étendues dans des exploitations plus petites. La densité des poissons dans ce dernier est souvent d’environ 15—20 kg/msup3/sup (tilapia, carpe), mais la production étendue de poisson-chat africain peut être plus élevée jusqu’à 50 kg/msup3/sup. Ces différentes densités d’ensemencement ont une influence importante sur les flux nutritifs et la disponibilité des nutriments pour les plantes, sur l’exigence de contrôle et d’ajustement de la qualité de l’eau ainsi que sur les pratiques de gestion appropriées.
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