7.5 Mise à l'échelle des systèmes aquaponiques couplés

Les systèmes aquaponiques couplés typiques vont des systèmes de petite à moyenne échelle et de plus grande taille (Palm et al., 2018). La mise à l’échelle reste l’un des défis à relever à l’avenir, car elle nécessite des essais minutieux des combinaisons possibles de poissons et de plantes. Les tailles d’unité optimales peuvent être répétées pour former des systèmes à unités multiples, indépendamment de l’échelle de production. Selon Palm et al. (2018), la gamme des systèmes aquaponiques a été classée en (1) mini, (2) hobby, (3) domestique et arrière-cour, (4) petits et semi-commerciaux et (5) grands (r) systèmes, comme décrit ci-dessous :

Fig. 7.5 Principe d’un mini système aquaponique domestique couplé ( \ 2 m<sup2/sup, après Palm et al. 2018) avec aération (a) et pompe (b), l’hydroponique (c) agit comme un biofiltre

Les mini-installations (fig. 7.5) consistent généralement en un petit réservoir de poissons tel qu’un aquarium ou un aquarium sur lequel les plantes poussent à la surface ou dans un petit lit hydroponique. Les filtres d’aquarium classiques, l’aération et les pompes sont généralement utilisés. Les mini-systèmes mesurent généralement 2 msup2/sup ou moins (Palm et al. 2018). Ces petits systèmes aquaponiques peuvent être utilisés dans la maison avec seulement peu de plantes pour la consommation domestique et plantés avec des plantes telles que des tomates, des herbes ou des plantes ornementales. De tels systèmes ajoutent de nouvelles valeurs à l’espace de vie humain en ajoutant la « nature » à la zone de vie familiale qui est particulièrement populaire dans les grandes villes. Certains mini-systèmes se composent uniquement d’un vase de plantes et d’un ou de plusieurs poissons sans filtre et pompe. Cependant, ces systèmes ne fonctionnent qu’à court terme parce qu’il manque une filtration réglementée.

Fig. 7.6 Principe d’un système aquaponique domestique couplé (2—10 msup2/sup après Palm et al. 2018) avec (a) réservoir et aération, (b) sédimenteur ou clarificateur modifié après Nelson et Pade (2007), (c) lit hydroponique, p.ex. gravier avec différentes cultures qui agit comme un biofiltre et (d) un puisard avec le pompe

Les systèmes aquaponiques Hobby sont classés pour atteindre une taille maximale de 10 msup2/sup (Palm et al. 2018). Avec une densité d’ensemencement plus élevée, plus d’alimentation et d’aération, une unité de sédimentation mécanique (sédimentaire/clarificateur) est nécessaire (figure 7.6). Le sédimenteur élimine les matières particulaires — « boues » telles que les matières fécales et les aliments non consommés du système sans utiliser d’énergie. L’eau s’écoule par gravité du réservoir à poissons jusqu’au sédimenteur, puis à travers les réservoirs hydroponiques, puis descend dans un puisard d’où une pompe ou un élévateur à air pompe l’eau jusqu’aux bassins à poissons. Dans les installations de loisirs, les lits de plantes agissent comme un filtre microbien naturel et souvent des substrats médiatiques tels que le sable, le gravier fin ou la perlite sont utilisés. Les systèmes aquaponiques hobby sont plus la catégorie des gimmicks qui ne ciblent pas la production alimentaire. Ils apprécient plutôt la fonctionnalité du système intégré. Les systèmes de loisirs, comme leur nom l’indique, sont généralement installés par des amateurs qui souhaitent cultiver une variété d’organismes et de plantes aquatiques pour leur propre usage et pour le « plaisir ».

L’aquaponie domestique ou de jardin a pour but de produire des poissons et des plantes à usage domestique externe, caractérisés comme ayant une surface de production maximale de 50 msup2/sup (Palm et al. 2018). Ces systèmes sont construits par des passionnés. La construction est techniquement différenciée avec une production de poisson plus élevée, une aération supplémentaire et un apport alimentaire plus élevé. Le principe de l’aquaponie couplée est appliqué avec l’utilisation d’une seule pompe qui recirculents l’eau d’un puisard (point le plus bas) vers des bassins à poissons debout plus haut, puis par gravité via un sédimenteur et un biofiltre (avec aération et substrats bactériens) jusqu’au unités hydroponiques (fig. 7.7).

Fig. 7.7 Principe d’un système aquaponique domestique couplé, 10—50 msup2/sup (de Palm et al. 2018) avec (a) réservoir et aération, (b) sédimenteur ou clarificateur modifié après Nelson et Pade (2007), (c) biofiltre avec substrats et aération, (d) unité hydroponique pouvant être constituée d’un radeau combiné ou canaux DWC, e système de substrat de gravier ou de sable, f technique de film nutritif canaux NFT et g puisard avec une pompe

Pour la biofiltration, les filtres à lit classiques peuvent également être utilisés comme décrit dans Palm et al. (2014a, b, 2015). Dans l’aquaponie de l’arrière-cour, l’hydroponie pourrait être constituée, seul ou ensemble, de radeaux ou de DWC (culture en eau profonde) creuxs, sous-systèmes de substrat tels que les caisses de reflux et de flux de gravier grossier et de sable ou les canaux de la technique du film nutritif (NFT). Dans l’hémisphère nord, dans les installations extérieures, la production est limitée au printemps, à l’été et au début de l’automne en raison des conditions météorologiques. Avec cette échelle d’exploitation, le poisson et les plantes peuvent être produits pour la consommation privée (et la production peut être étendue par une petite production de serre), mais les ventes directes en petites quantités sont également possibles.

Les systèmes aquaponiques à petite échelle et semi-commerciale sont caractérisés par une capacité allant jusqu’à 100 msup2/sup (Palm et al. 2018), la production étant axée sur le marché de détail. Un plus grand nombre de réservoirs, souvent avec une densité de stockage plus élevée, des filtres supplémentaires et des systèmes de traitement de l’eau et une plus grande zone hydroponique avec des conceptions plus diverses caractérisent ces systèmes.

Les opérations commerciales à grande échelle supérieures à 100 msup2/sup (Palm et al., 2018) et atteignant plusieurs milliers de mètres carrés atteignent la plus grande complexité et nécessitent une planification minutieuse du débit et des systèmes de traitement de l’eau (figure 7.8). Les composants généraux sont de multiples bassins à poissons, conçus comme des systèmes d’aquaculture à recirculation intensive (RAS), un point de transfert d’eau ou un puisard permettant l’échange d’eau entre les poissons et les plantes, et des unités de production de plantes commerciales (aquaponics s./s.l.). Comme la production de poissons est destinée à des densités de stockage intensives, des composants tels que la filtration supplémentaire à l’aide de filtres à tambour, l’alimentation en oxygène, les traitements aux rayons UV pour le contrôle microbien, l’alimentation automatique contrôlée et l’informatisation, y compris le contrôle automatique de la qualité de l’eau, classent ces systèmes.

Ces systèmes ont une conception multi-unités capable d’augmenter l’échelle sous recirculation de l’eau entièrement fermée, ce qui permet également une production échelonnée, une culture parallèle de différentes plantes qui nécessitent différents sous-systèmes hydroponiques et un meilleur contrôle des différentes unités en cas d’épidémie de maladie et de plante la lutte antiparasitaire.