11.6 Modélisation aquaponique multi-boucles

Les conceptions aquaponiques traditionnelles comprennent des unités aquacoles et hydroponiques impliquant la recirculation de l’eau entre les deux sous-systèmes (Körner et al., 2017 ; Graber et Junge, 2009). Dans de tels systèmes aquaponiques à boucle unique, il est nécessaire de faire des compromis entre les conditions des deux sous-systèmes en termes de pH, de température et de concentration en nutriments, car les poissons et les plantes partagent un écosystème (Goddek et al., 2015). En revanche, les systèmes aquaponiques découplés à double boucle séparent les unités RAS et hydroponiques les unes des autres, créant ainsi des écosystèmes détachés présentant des avantages inhérents tant pour les plantes que pour les poissons. Récemment, il y a eu un intérêt accru pour la fermeture de la boucle en termes de nutriments et pour l’augmentation de l’efficacité des entrées-sorties. C’est pourquoi la reminéralisation (Goddek 2017 ; Emerenciano et al. 2017 ; Goddek et al. 2018 ; Yogev et al. 2016) et les boucles de dessalement (Goddek et Keesman 2018) ont été intégrées à la conception globale du système. Ces systèmes sont appelés système aquaponique multiboucle découplé (Goddek et al. 2016).

Le dimensionnement des sous-systèmes respectifs est fondamental pour avoir un système de contrôle et d’équilibre fonctionnel. Pour le dimensionnement des systèmes à boucle unique, une règle empirique simple est généralement utilisée, déterminant la superficie de culture hydroponique en fonction de l’apport journalier dans le RAS (Knaus et Palm 2017 ; Licamele 2009). Le degré plus élevé de complexité des systèmes à boucle multiple ne permet plus cette approche, car elle comporte des risques inhérents à la formulation de fausses hypothèses pour chaque sous-système. Il existe de plus en plus de littérature qui examine les bilans massiques pour les systèmes aquaponiques (Körner et al., 2017 ; Goddek et al., 2016 ; Reyes Lastiri et al., 2016 ; Karimanzira et al., 2016). Bien que certaines recherches aient été menées pour mettre au point des modèles numériques pour les systèmes aquaponiques à une et à plusieurs boucles, il n’existe pas d’étude unique qui intègre un modèle aquaponique à plusieurs boucles avec un modèle déterministe à effet de serre à grande échelle complété. Ceci est particulièrement pertinent pour le dimensionnement du système, puisque la croissance des plantes et l’absorption des nutriments dépendent de l’emplacement, la transpiration des cultures étant un facteur majeur. Concrètement, cela signifie que le climat à l’intérieur d’une serre — qui dépend fortement des conditions météorologiques extérieures — a un impact important sur la croissance des plantes en raison de facteurs environnementaux tels que l’humidité relative (RH), l’irradiation lumineuse, la température, les niveaux de dioxyde de carbone (COSub2/Sub), etc. incorporé dans la modélisation du microclimat en serre (Körner et al., 2007 ; Janka et al., 2018).