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. Ajouter des étiquettes : Qsubdis/sub - Qsubx/sub pour distiller retourné à HP ; « boues » pour les nutriments entrant dans le réacteur

La figure 8.5 illustre le diagramme du bilan massique de notre approche système. Dans la situation optimale, le système n’a qu’une seule entrée et sortie. Cependant, dans la pratique, il faudra ajouter des nutriments supplémentaires à la partie hydroponique pour optimiser la croissance des plantes. Ce modèle peut être utilisé pour dimensionner le système, par exemple en se basant sur le phosphore, qui est une ressource non renouvelable (Chap. 2). L’entrée dans le système (msubfeed/sub) est la fraction d’un nutriment que le poisson excrète sous une forme dissoute. Le reste s’accumule dans le poisson sous forme de biomasse ou finit sous forme de boues (voir section précédente). Le résultat est l’absorption des éléments nutritifs par les plantes. La détermination de l’absorption de nutriments par les plantes dépend de nombreux facteurs et est très complexe ; la façon la plus simple de donner une estimation approximative est de considérer la respiration des plantes comme le principal moteur de l’absorption des nutriments (Goddek et Körner 2019).

Le taux d’évapotranspiration dépend fortement du climat et est directement ou indirectement influencé par le rayonnement absorbé à ondes courtes, l’humidité relative, la température et la concentration de COsub2/sous. En raison de la grande complexité d’un système à boucle multiple, nous supposons que les plantes sont situées dans une serre contrôlée par le climat, et par conséquent nous n’avons qu’à considérer le rayonnement global comme la variable dynamique déterminant la quantité de rayonnement à ondes courtes absorbée. En d’autres termes, nous devons d’abord déterminer la quantité de nutriments ajoutés qui deviennent disponibles pour les plantes, puis déterminer combien les plantes absorbent réellement.

8.4.1 Entrée d’alimentation

Le taux d’alimentation des poissons dépend de la biomasse totale du système et du ratio de conversion des aliments (FCR). Timmons et Ebeling (2013) offrent une approche simple pour déterminer les taux de croissance des poissons pour différentes espèces de poissons. Cependant, nous recommandons de prendre des données industrielles pour déterminer plus précisément la biomasse. Lupatsch et Kissil (1998) (Eq. 8.10) fournissent une formule de croissance générale, pour laquelle Goddek et Körner (2019) ont déterminé les coefficients de croissance par ajustement de courbe en utilisant l’environnement logiciel mathématique MATLAB (fonction interne ‘fitnlm’) avec des données empiriques pour le Nil Tilapia (Oreochromis niloticus). Le tableau 8.2 présente d’autres poids initiaux et finaux, la température de l’eau du système et la sortie des coefficients de croissance propres à l’espèce. L’insertion de ces paramètres dans l’Eq. 8.10 nous donne le poids à un jour spécifique pour cette espèce de poisson.

$W_ {t} = [W_0^ {1- \ beta w} + (1- \ beta _w) \ alpha_wexp \ { \ gamma_wt } T] ^ { \ frac {1} {1- \ beta w}} $ (8.10)

où WsubT/sub (g) est le poids du poisson à un moment donné (jours), Wsub0/sub (g) est le poids initial du poisson, T est la température de l’eau (en ˚C), αw βw et γw sont des coefficients de croissance spécifiques à l’espèce (pas d’unité) et t est le temps en jours.

Tableau 8.2 Paramètres de croissance des poissons pour l’éq. 8.10 pour une température de l’eau donnée (T). WSub0/Sub et WSubf/Sub peuvent être ajustés à ses propres besoins

table thead tr class=“en-tête » THFonction/TH THParamètres/TH ThDescription/th Thvaleur/Th THSource/TH /tr /thead tbody tr class=“impair » td Rowspan=“4"Croissance des poissons/td TDWsub0/Sub/TD TDPoids initial des alevins Tilapia (en g) /td TDPar exemple, 55/td TDGoddek et Körner (2019) /td /tr tr class=“même » TDWsubF/Sub/TD TDPoids cible de la récolte du poisson (en g) /td TDPar exemple, 600/td TDGoddek et Körner (2019) /td /tr tr class=“impair » TDT/TD TDTempérature de l’eau du RAS (en ˚C) /td td30/td TDTimmons et Ebeling (2013) /td /tr tr class=“même » tdαw ; βw ; γw/td Coefficients de croissance spécifiques aux espèces/td td0.0261 ; 0.4071 ; 0.0827/td TDGoddek et Körner (2019) /td /tr /tbody /table

Sur la base de l’équation ci-dessus, nous avons été en mesure de déterminer la quantité de nourriture dont le poisson aura besoin par stade de croissance. La plupart du temps, le débit d’alimentation (X% du poids corporel) ou la FCR est mentionné par le fabricant d’aliments spécifiques à l’espèce. Cependant, Timmons et Ebeling (2013) fournissent une ligne directrice approximative pour la FCR pour le tilapia : 0,7—0,9 pour tilapia qui pèse moins de 100 g et 1,2—1,3 pour le tilapia qui pèse plus de 100 g.

$Feed \ rate \ (g) =FCR \ fois WG_t \ fois m_ {fish} $ (8.11)

où FCR est le ratio de conversion des aliments, WGSubt/sub est le gain de poids (par jour) et msubfish/sub est la quantité de poisson dans le réservoir.

Le gain de poids (WG) par jour peut être déterminé à l’aide de l’Eq. 8.10 en soustrayant le poids de, p. ex. jour 10 du poids du jour 11. Cela peut être fait pour chaque réservoir. La figure 8.6 montre l’apport de poissons dans le système pour Tilapia à l’aide des équations ci-dessus. L’alimentation moyenne par jour après le cycle total du système est de 165 kg.

Fig. 8.6 Exemple de bilan de la biomasse pour Tilapia élevé en 13 cuves en cohortes avec un volume total (y compris le biofiltre et le puisard) de 482.000 L à un maximum. La biomasse totale de 80 t pour une période de 2 ans, y compris la phase de démarrage avec le poids moyen du poisson (a) (chaque ligne représente un réservoir/cohorte) et le débit journalier total (b) (données tirées de Goddek et Körner 2019)

# 8.4.2 Disponibilité des éléments nutritifs

Neto et Ostrensky (2013) signalent une excrétion de N soluble de 33% et une excrétion de P soluble de 17% de l’apport alimentaire lors de l’élevage du Nil Tilapia (Oreochromis niloticus, L.). Ce sont les nutriments qui s’accumulent finalement dans le système RAS et peuvent être absorbés par les plantes.

# 8.4.3 Absorption des plantes

Le tableau 8.3 donne un aperçu des taux d’évapotranspiration spécifique à la culture (ETsubC/sub) qui sont liés au rayonnement mondial. Un mm d’ET par mètre carré équivaut à 1 L. Pour un calibrage simple, il faut prendre la moyenne journalière annuelle (voir section suivante).

Tableau 8.3 Aperçu des niveaux de rayonnement mondiaux extérieurs subarctiques, tempérés maritimes et arides (basé sur Goddek et Körner 2019) et de leurs taux respectifs d’évapotranspiration des cultures _ (Etc, mm jour-1) _ taux de _laitue et tomato cultivés dans un environnement contrôlé de 20 °C et 80 % relatif l’humidité. La laitue a été cultivée avec plantation continue toute l’année ; la tomate a été plantée en janvier et enlevée en décembre (îles Féroé et Pays-Bas) ou en juillet et juin (Namibie)

table thead tr e rowspan=“3"mois/th e colspan=“3"Îles Féroé/Th th colspan=“3"Les Pays-Bas/Th th colspan=“3"Namibie/TH /tr tr class=“en-tête » THRadiation mondiale/e ThetSubc/Sub/Laitue/TH THETSUBC/SUB/TOMATE/TH THRadiation mondiale/e ThetSubc/Sub/Laitue/TH THETSUBC/SUB/TOMATE/TH THRadiation mondiale/e ThetSubc/Sub/Laitue/TH THETSUBC/SUB/TOMATE/TH /tr tr class=“en-tête » thmol msup-2/sup daysup-1/sup/th e colspan=“2"kg msup-2/sup daysup-1/sup/th thmol msup-2/sup daysup-1/sup/th e colspan=“2"kg msup-2/sup daysup-1/sup/th thmol msup-2/sup daysup-1/sup/th e colspan=“2"kg msup-2/sup daysup-1/sup/th /tr /thead tbody tr class=“impair » TDBJanvier/B/TD td1.4/td td0.78/td td0.52/td td4.5/td td0.78/td td0.53/td td54.2/td td2.74/td td4.55/td /tr tr class=“même » TDBfévrier/B/TD td5.2/td td0.85/td td1.38/td td9.1/td td0.93/td td1.40/td td53.7/td td2.70/td td4.47/td /tr tr class=“impair » TDBmars/B/TD td13.7/td td1.20/td td2.12/td td17.0/td td1.28/td td2.14/td td51.2/td td2.42/td td3.96/td /tr tr class=“même » TDBAPRIL/B/TD td30.6/td td1.90/td td3.05/td td27,9/td td1.82/td td2.90/td td40.2/td td3.05/td td5.38/td /tr tr class=“impair » TDBMAY/B/TD td39.2/td td2.29/td td3.57/td td32.2/td td2.40/td td3.74/td td30.0/td td2.70/td td4.59/td /tr tr class=“même » TDBJUNE/B/TD td39.6/td td2.33/td td3.60/td td26.6/td td2.52/td td3.91/td td30.5/td td2.28/td td3.80/td /tr tr class=“impair » TDBJuly/B/TD td34.5/td td2.17/td td3.37/td td36.4/td td2.54/td td3.51/td td37.5/td td2.61/td td3.92/td /tr tr class=“même » TDBaugust/B/TD td21.3/td td1.67/td td2.73/td td31.7/td td2.28/td td3.51/td td37.5/td td2.61/td td3.92/td /tr tr class=“impair » TDBseptembre/B/TD td13.2/td td1.20/td td2.04/td td23.1/td td1.75/td td2.77/td td43.2/td td2.00/td td3.02/td /tr tr class=“même » TDBoctober/B/TD td6.0/td td0.91/td td1.77/td td13.3/td td1.17/td td1.94/td td51.6/td td2.07/td td3.09/td /tr tr class=“impair » TDBnovembre/B/TD td2.1/td td0.78/td td1.60/td td6.2/td td0.87/td td1.62/td td57.9/td td2.30/td td3.58/td /tr tr class=“même » TDBdécembre/B/TD td0.4/td td0.79/td td1.66/td td3.5/td td0.77/td td1.52/td td59.8/td td2.44/td td3.95/td /tr tr class=“impair » td Buaverage/U/B /td tdu17.3/u/td tdu1.41/u/td tdu2.28/u/td tdu20.6/u/td tdu1.59/u/td tdu2.50/u/td td3.83/td tdu2.47/u/td tdu3.83/u/td /tr /tbody /table

8.4.4 Équilibrage des sous-systèmes

L’équilibrage des boucles est nécessaire pour dimensionner le système. L’entrée doit être égale à la sortie (Fig. 8.5). Dans un système aquaponique découplé incorporant une unité de bioréacteur, nous avons deux flux d’afflux de nutriments : (1) la fraction de l’aliment qui est excrétée dans le système RAS sous une forme soluble et (2) la fraction des nutriments contenus dans les boues de poisson que le ou les bioréacteurs parviennent à minéraliser et à mobiliser. Le principal flux d’écoulement (à l’exception de l’élimination périodique des boues déminéralisées) des nutriments est l’absorption des nutriments par les plantes. L’Eq. différentiel 8.12. exprime cet équilibre :

$Minéralisation \ (Eq.8.2) +m_ {feed} = \ frac { \ underline {Q_ {HP}} \ fois \ rho_ {HP}} {1000} $ (8.12)

$ ( \ underline { \ eta_ {feed}} \ fois 10000 \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ pi_ {sludhe} \ fois \ eta_ {min}) + \ souligner {m_ {feed}} = \ frac { \ underline {Q_ {HP}} \ fois \ rho _ {HP}} {1000} $ (8.13)

où $ \ underline { \ eta_ {feed}} $ est l’aliment moyen (en kg) entrant dans le système RAS, πsous-aliments/subest la proportion de l’élément nutritif dans la formulation des aliments, πsubsludge/sub est la proportion d’un élément spécifique dérivé de l’alimentation se terminant dans la boue, et ηsubmin/sub est l’efficacité de minéralisation et de mobilisation du système de réacteur, umsubfeed/sub/u est la quantité moyenne d’un nutriment que le poisson déféque sous une forme dissoute, UQsubHP/Sub/U est l’évapotranspiration totale moyenne et ρsubHP/subest la concentration cible (optimale) d’un nutriment spécifique du sous-système hydroponique.

Cependant, pour pouvoir déterminer la zone requise, il y a deux variables qui doivent être redéfinies afin de résoudre cette équation. L’équation 8.14 montre comment calculer l’excrétion d’éléments nutritifs solubles. Dans l’Eq. 8.15, nous montrons que l’évapotranspiration totale moyenne est un produit de la superficie et le taux d’évapotranspiration spécifique à la plante (ici représenté en moyenne) par msup2/sup.

$ \ underline {m_ {feed}} = \ underline {n_ {feed}} \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ eta_ {excr} $ (8.14)

où ηsubexcr/sub représente la fraction de l’élément nutritif excrété par le poisson sous une forme soluble.

$ \ underline {Q_ {HP}} =A \ fois \ underline {et_c} $ (8.15)

où $ \ underline {Q_ {HP}} $ représente l’évapotranspiration totale moyenne (en L), A la surface, et $ \ underline {ET_ {c}} $ l’évapotranspiration moyenne spécifique à la culture en mm/msup2/sup (i.e. l/msup2/sup).

En résolvant l’Eq. 8.13 en incorporant les Eq. 8.14 et 8.15 pour trouver A, nous sommes en mesure de calculer la superficie de la plante requise par rapport à l’apport moyen d’aliments (Eq. 8.15).

$A= \ frac {( \ underline { \ eta_ {feed} \ fois 1000 \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ eta_ {excr} \ fois 1000}) + ( \ underline { \ eta_ {feed}} \ fois 1000 \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ pi_ {sludge} \ fois \ eta_ {min \ fois 1000)} {souligner {et_c} \ fois \ rho_ {HP}} $ (8.16)

Exemple 8.2

Dans cet exemple, nous voulons dimensionner (c.-à-d. équilibrer) le système par rapport à P. Nous supposons que la composante RAS de notre système nécessite un apport journalier moyen de 150 kg. Le fabricant déclare que la teneur en P de l’aliment pour poissons est de 1 %. Nous estimons que le P se terminant dans les boues est de 55 % et que le P excrété par les poissons sous forme soluble est de 17 %. Les bioréacteurs fonctionnent assez bien et minéralisent environ 85% du P.

Du côté de la production, nous avons calculé le taux moyen d’évapotranspiration spécifique à la culture pour la laitue (en utilisant, par exemple, l’équation de Penman-Monteith de la FAO). À notre emplacement, il est d’environ 1,3 mm/jour (soit 1,3 l/jour). La composition optimale en P de la solution nutritive est de 50 mg/L (Resh, 2013). La recherche de la zone de culture végétale nécessaire à l’absorption du P produit par le système est ensuite résolue par :

$A= \ frac {( \ underline { \ eta_ {feed} \ fois 1000 \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ eta_ {excr} \ fois 1000}) + ( \ underline { \ eta_ {feed}} \ fois 1000 \ fois \ pi_ {feed} \ fois \ pi_ {sludge} \ fois \ eta_ {min} \ fois 1000) { \ souligner {et_c} \ fois \ rho_ {HP}} $

$A= \ frac {(150000 \ fois 0.01 \ fois 0.17 \ fois 1000) + (150000 \ fois 0.01 \ fois 0.55 \ fois 0.85 \ fois 1000)} {1.3 \ fois 50} $

$ \ \ \ = \ frac {255000+701250} {65} $

$ \ \ \ =14711m^2 = 1,47ha$

L’exemple ci-dessus montre que la majorité du P dans l’unité hydroponique provient des bioréacteurs. Ainsi, la mise en œuvre d’un bioréacteur au sein d’un système découplé a un impact très important sur la durabilité du P. En revanche, afin de dimensionner des systèmes aquaponiques simples à une boucle, une règle empirique est généralement appliquée. Pour les plantes à feuilles, environ 40—50 g et pour les plantes fruitées, environ 50—80 g d’aliment sont nécessaires par msup2/sup surface de culture (FAO, 2014). Lorsque l’on regarde l’apport alimentaire dans l’exemple donné ci-dessus = 150 kg, et qu’on le divise par 45 (la moyenne de l’approximation des plantes feuillées), la superficie de culture proposée est d’environ 3750 msup2/sup. Si l’on ne tient pas compte de la minéralisation des boues, notre exemple suggère une superficie de culture de 3333 msup2/sup lors du dimensionnement du système sur P.

# 8.4.5 Rôle de l’unité de distillation

Le rôle de l’unité de distillation est de maintenir la concentration en nutriments du système RAS et du système hydroponique à leurs niveaux respectifs souhaités. Puisque l’accumulation d’éléments nutritifs et la densité d’éléments nutritifs spécifique correspondante sont dynamiques dans les systèmes RAS (c.-à-d. en fonction des taux ETsubC/sub) qui dépendent du débit Qsubhp/sub et Qsubx/sub (figure 8.5), la taille de l’unité de distillation ne peut pas être déterminée à l’aide d’une équation différentielle. Par conséquent, un modèle de série chronologique est nécessaire pour déterminer la concentration en éléments nutritifs dans le SRA au fil du temps. La concentration en éléments nutritifs à un moment donné est nécessaire pour pouvoir exécuter des équations de bilan massique dans le système (sect. 8.3).

Fig. 8.7 Simulations comparant la concentration de NO3-N dans le système d’eau RAS sur l’impact des débits de distillation (non, ligne pleine ; 5000 L h-1, ligne pointillée) sur les concentrations hydroponiques (jaune, —-) et RAS (bleu, —-) en solution nutritive en ** (a) ** Namibie et (b) ** aux Pays-Bas, c’est-à-dire en faible et élevée latitudes (Namibie 22,6 °S et Pays-Bas, 52,1 °N, respectivement) sur une période de 36 mois (y compris la phase de préparation du système) en utilisant les données climatiques locales et les serres ajustées en fonction du climat comme intrants du modèle

Pour que le système soit équilibré (c’est-à-dire entrée = sortie), nous pouvons donner une orientation générale sur la capacité requise d’une telle unité de distillation. L’objectif est d’éviter l’accumulation d’éléments nutritifs dans le système RAS. La figure 8.7a, b montre l’impact des flux de distillation sur la solution nutritive hydroponique et RAS sans boucle de minéralisation sous deux latitudes différentes_. Les deux systèmes ont la même alimentation (en moyenne 158,6 kg joursup-1/sup ; voir fig. 8.6). Toutefois, en tenant compte des conditions environnementales et des serres adaptées au climat, la zone hydroponique nécessaire et optimale diffère selon les emplacements géographiques (voir Chap. 11). Les systèmes hydroponiques avec de faibles taux d’évaporation potentiels, comme c’est le cas dans les endroits à hautes latitudes (c’est-à-dire loin de l’équateur), auraient besoin de zones de culture plus grandes que les endroits plus proches de l’équateur. Dans le même temps, une variation annuelle plus élevée de l’irradiation et donc de la transpiration est fréquente dans ces régions, de sorte que la demande de variabilité saisonnière sur l’eau et les nutriments est plus forte (voir fig. 8.7). Dans la culture en serre, cependant, un éclairage supplémentaire peut être nécessaire, et dans des pays comme la Norvège, la culture de légumes sans éclairage supplémentaire n’a guère lieu. De plus, la surface foliaire totale de la culture fait une différence ; les cultures ayant une surface foliaire élevée par unité de surface au sol (c.-à-d. l’indice de surface foliaire) transpirent plus que les cultures ayant des surfaces foliaires plus petites, et une différence nette peut être observée entre les cultures de tomate et de laitue. Tous ces facteurs doivent être pris en compte lors de la planification et du dimensionnement du système aquaponique.

Dans ce qui suit, nous donnons une vue d’ensemble de la superficie hydroponique optimisée pour les systèmes aquaponiques décrits ci-dessus : La zone de culture pour les monocultures simulée avec des scénarios par étapes de 250 msup2/sup pour trouver la zone de fixation de la laitue ou des tomates afin d’équilibrer le système de manière appropriée était sans éclairage supplémentaire (pour la laitue ou la tomate, respectivement) :

• 17.000 msup2/sup ou 11.750 msup2/sup pour les îles Féroé

• 15.500 msup2/sup ou 11.000 msup2/sup pour les Pays-Bas

• 8750 msup2/sup ou 6500 msup2/sup pour la Namibie

Même si la taille des systèmes diffère, la consommation annuelle moyenne d’éléments nutritifs est similaire. Cependant, lors de l’intégration d’un système de digesteur, nous devons prendre en considération la source d’éléments nutritifs supplémentaire (figure 8.1c). La modification d’un composant entraîne inévitablement des déséquilibres dans le système, mais le système doit viser à fournir des nutriments optimaux à la fois aux RAS et aux PV. Par exemple, le NO3-N dans le RAS doit être inférieur à un certain seuil \ 200 mg L<SUP-1/SUP pour, par exemple le tilapia, tandis que le PO4-P dans le HP devrait être aussi proche que possible de la concentration recommandée de 50 mg LSUP-1/SUP pour une culture végétale de bonne qualité. Ainsi, les études de simulation aident à déterminer le dimensionnement des composants dans un système aquaponique fermé découplé multi-boucles afin d’obtenir un apport optimal en nutriments pour les poissons et les plantes. Pour ce faire, Goddek et Körner (2019) ont créé un simulateur aquaponique numérique.

Cependant, la planification d’un système aquaponique implique une certaine compréhension du système de base afin d’atteindre un équilibre qui minimise les pics indésirables de la demande et de l’offre de nutriments. Puisque la force motrice de la dynamique des éléments nutritifs est l’évapotranspiration de la culture (ETsubC/sub dans le système HP), cela est largement motivé par le microclimat et la lumière absorbée. Dans un système parfaitement équilibré, il s’agirait d’un environnement entièrement automatisé et contrôlé (voir Sect. 8.5 avec un éclairage de 24 heures. Les plantes ont besoin d’une certaine période sombre d’environ 4 à 6 h, de sorte que le système le plus équilibré est réaliste d’effectuer l’aquaponie dans les usines fermées uniquement avec des sources de lumière artificielle. Toutefois, cela exige des coûts élevés de production électrique et d’investissement et n’est réalisable qu’avec des prix très élevés des produits. Par conséquent, nous recommandons la production de serre avec éclairage supplémentaire (si nécessaire et si cela est rentable) comme moyen pratique et économiquement réalisable de construire une unité aquaponique. Le fait de placer à la fois les plantes et les poissons dans la même construction physique entraîne des synergies supplémentaires, notamment une réduction du chauffage et une augmentation de la croissance des plantes grâce à une élévation du COSub2/sub (Körner et al., 2017).

En plus de ces questions techniques, les méthodes de culture des plantes (la partie pratique de l’horticulture du système) doivent être adaptées aux besoins de l’aquaponie de manière à ce qu’il y ait une demande constante d’éléments nutritifs des cultures (en supposant le même climat et la même lumière), comme le montre le tableau 8.3. La culture de la laitue et d’autres légumes verts à feuilles est pratiquée en continu (Körner et al. 2018), tandis que les cultures plus importantes, comme les légumes fruitiers comme la tomate, le concombre ou le poivron, sont généralement semées en hiver, et la première récolte se fait souvent à la fin de l’hiver/début du printemps, suivie de l’enlèvement des plantes et d’une autre culture semée pour la récolte en hiver à nouveau. Sans interplantation, c’est-à-dire qu’il s’agisse de divers types de cultures dans le même système ou de lots de légumes fruitiers plantés tout au long de l’année afin de soutenir la demande en éléments nutritifs, des périodes de faible demande en éléments nutritifs et de niveaux élevés de nutriments se produiront. Sur la base de Goddek et Körner (2019), nous montrons la variation de NOsub3/sub-N dans le RAS pour la tomate (souvent non ajustée en aquaponie) et la laitue lorsqu’aucun éclairage supplémentaire n’est utilisé pour trois zones climatiques (îles Féroé, Pays-Bas et Namibie) (figure 8.8). L’équilibre du système est possible en augmentant l’intégrale de la lumière quotidienne (c’est-à-dire la somme de la lumière molle reçue pendant une période de 24 h) avec un contrôle dynamique de l’éclairage supplémentaire (Körner et al., 2006).

Fig. 8.8 NO3-N dans le RAS combiné avec le HP cultivant la tomate ou la laitue dans trois zones climatiques et les latitudes décroissantes (îles Féroé 62.0N, Pays-Bas 52.1˚N, Namibie 22.6˚S) avec une surface optimisée pour l’hydroponie (voir ci-dessus) dans une simulation de 36 mois utilisant des données climatiques locales et des serres ajustées entrée de modèle

L’application de technologies de distillation/dessalement peut contribuer à réduire considérablement les niveaux d’éléments nutritifs dans le RAS tout en ajustant les niveaux dans le système HP plus près d’optima, c’est-à-dire que l’unité concentre les nutriments aux niveaux requis par les plantes. La figure 8.9 illustre l’effet d’une unité de dessalement sur la concentration RAS NOsub3/sub-N lorsqu’elle est appliquée entre 0 et 5000 L hsup-1/sup et systemsup-1/sup. Il est évident qu’avec l’augmentation du flux de dessalement, la concentration de NOsub3/subN dans le système RAS diminue. L’unité, cependant, est contrôlée par la demande de POSub4/Sub dans le système HP. Les pics doivent être évités et, comme indiqué ci-dessus, cela peut être atteint en créant un environnement climatique stable avec des contrôles dynamiques de la lumière. Il est évident que dans les régions climatiques avec moins de différences annuelles dans le rayonnement solaire, il y a moins de variation dans l’ETSubc/Sub et le système complet est plus stable. L’installation de lampes et le maintien d’une lumière quotidienne intégrale d’au moins 10 mol msup-2/sup peuvent compenser les variations saisonnières. L’interplantation et la production de cultures mixtes aident à niveler le pic résultant du protocole traditionnel de culture de la tomate avec les jeunes plants en hiver, lorsque les deux

Fig. 8.9 NO3-N en RAS combiné avec HP avec tomate (droite) ou laitue (gauche) avec dessalement entre 0 et 5000 L h d’alimentation sup-1/sup dans trois zones climatiques et latitudes décroissantes (îles Féroé 62.0˚N, Pays-Bas 52.1˚N, Namibie 22.6˚S) avec surface ajustée pour HP (voir ci-dessus) dans une simulation de 36 mois en utilisant les données climatiques locales et les serres ajustées en fonction du climat comme intrants du modèle

le climat (faible rayonnement) et la culture (petites plantes, faible potentiel ETsubc/sub) contribuent à l’accumulation de nutriments.