Composants essentiels d'une unité aquaponique

Tous les systèmes aquaponiques partagent plusieurs composants communs et essentiels. Il s’agit notamment d’un réservoir à poisson, d’un filtre mécanique, d’un biofiltre et de récipients hydroponiques. Tous les systèmes utilisent de l’énergie pour faire circuler l’eau dans les tuyaux et la plomberie tout en aérant l’eau. Comme nous l’avons vu plus haut, il y a trois conceptions principales des zones de culture, y compris : cultiver des lits, cultiver des tuyaux et cultiver des canaux. Cette section traite des composants obligatoires, y compris les bassins à poisson, le filtre mécanique, le biofiltre, la plomberie et les pompes. Les sections suivantes sont consacrées aux techniques hydroponiques distinctes, et une comparaison est faite pour déterminer la combinaison de techniques la plus appropriée pour différentes circonstances.

Réservoir à poisson

Les réservoirs de poisson sont un élément crucial dans chaque unité. Ainsi, les bassins à poissons peuvent représenter jusqu’à 20 % du coût total d’une unité aquaponique. Les poissons ont besoin de certaines conditions pour survivre et prospérer, et par conséquent, le réservoir à poissons devrait être choisi judicieusement. Il y a plusieurs aspects importants à prendre en considération, notamment la forme, le matériau et la couleur.

Forme du réservoir

Bien que n’importe quelle forme de aquarium fonctionne, des réservoirs ronds à fond plat sont recommandés. La forme ronde permet à l’eau de circuler uniformément et de transporter les déchets solides vers le centre du réservoir par force centripète. Les réservoirs carrés à fond plat sont parfaitement acceptables, mais nécessitent une élimination plus active des déchets solides. La forme du réservoir affecte grandement la circulation de l’eau, et il est assez risqué d’avoir un réservoir avec une mauvaise circulation. Les réservoirs de forme artistique avec des formes non géométriques avec de nombreuses courbes et courbes peuvent créer des taches mortes dans l’eau sans circulation. Ces zones peuvent recueillir des déchets et créer des conditions anoxiques et dangereuses pour les poissons. Si un réservoir de forme impair doit être utilisé, il peut être nécessaire d’ajouter des pompes à eau ou des pompes à air pour assurer une bonne circulation et enlever les solides. Il est important de choisir un bassin qui corresponde aux caractéristiques des espèces aquatiques élevées parce que de nombreuses espèces de poissons de fond présentent une meilleure croissance et moins de stress avec un espace horizontal adéquat.

Matière

Soit du plastique inerte solide ou de la fibre de verre est recommandé en raison de leur durabilité et de leur longue durée de vie. Le métal n’est pas possible à cause de la rouille. Le plastique et la fibre de verre sont pratiques à installer (également pour la plomberie) et sont assez légers et maniables. Les abreuvoirs pour animaux sont couramment utilisés, car ils ont tendance à être bon marché. Si vous utilisez des contenants en plastique, assurez-vous qu’ils sont résistants aux UV car la lumière directe du soleil peut détruire le plastique. En général, les réservoirs en polyéthylène de faible densité (PEBD) sont préférables en raison de leur résistance élevée et de leurs caractéristiques de qualité alimentaire. En effet, le LDPE est le matériau le plus couramment utilisé pour les réservoirs de stockage d’eau à usage civil. Une autre option est un étang creusé. Les étangs naturels sont très difficiles à gérer pour l’aquaponie parce que les processus biologiques naturels, déjà présents dans le substrat et dans la boue au fond, peuvent être difficiles à manipuler et les nutriments sont souvent déjà utilisés par les plantes aquatiques. Les étangs doublés de ciment ou de plastique sont beaucoup plus acceptables et peuvent être une option peu coûteuse. Les étangs creusés peuvent rendre les opérations de plomberie difficiles, et la conception de la plomberie doit être soigneusement examinée avant de se lancer dans cette option. L’un des bassins à poissons les plus simples est un trou creusé dans le sol, doublé de briques ou de blocs de verre, puis doublé d’une doublure imperméable telle que le plastique polyéthylène. Les autres options comprennent les conteneurs d’occasion, tels que les baignoires, les barils ou les grands récipients pour vrac (GRV). Il est très important de s’assurer que le contenant n’a pas été utilisé auparavant pour stocker des matières toxiques. Les contaminants, tels que les produits chimiques à base de solvants, ont pénétré dans le plastique poreux lui-même et sont impossibles à enlever avec le lavage. Ainsi, choisissez soigneusement les conteneurs usagés, et connaissez le vendeur si possible.

Couleur

Le blanc ou d’autres couleurs claires sont fortement conseillées car elles permettent une meilleure visualisation du poisson afin de vérifier facilement le comportement et la quantité de déchets déposés au fond de la cuve (figures 4.22- 4.24). Les réservoirs blancs refléteront également la lumière du soleil et maintiendront l’eau fraîche. Alternativement, l’extérieur des réservoirs de couleur plus foncée peut être peint en blanc. Dans les zones très chaudes ou froides, il peut être nécessaire d’isoler davantage les réservoirs thermiquement.

Couvertures et ombrage

Tous les bassins à poisson doivent être couverts. Les couvertures ombragées empêchent la croissance des algues. De plus, les couvertures empêchent les poissons de sauter (se produit souvent avec des poissons nouvellement ajoutés ou si la qualité de l’eau n’est pas optimale), empêchent les feuilles et les débris d’entrer et empêchent les prédateurs comme les chats et les oiseaux d’attaquer les poissons. Souvent, des filets d’ombrage agricoles qui bloquent 80 à 90 pour cent de la lumière du soleil sont utilisés. Le chiffon d’abat-jour peut être fixé à un simple cadre en bois pour fournir du poids et rendre la housse facile à enlever.

Sécurité et redondance

Ne laissez pas le réservoir à poisson perdre son eau ; le poisson mourra si le réservoir s’écoule accidentellement. Bien que certains accidents soient inévitables (par exemple un arbre qui tombe sur le réservoir), la plupart des décès catastrophiques de poissons sont le résultat d’une erreur humaine. S’assurer qu’il n’y a aucun moyen pour le réservoir de s’écouler sans un choix délibéré de la part de l’exploitant. Si la pompe à eau est située dans le réservoir à poisson, assurez-vous de soulever la pompe du fond afin que le réservoir ne puisse jamais être pompé à sec. Utilisez un tuyau d’arrêt à l’intérieur du réservoir pour garantir un niveau d’eau minimal. Cette question est examinée plus en détail à la section 4.2.6.

Filtration - mécanique et biologique

Filtration mécanique

Pour les RAS, la filtration mécanique est sans doute l’aspect le plus important de la conception. La filtration mécanique est la séparation et l’élimination des déchets de poisson solides et en suspension des bassins à poissons. Il est essentiel d’éliminer ces déchets pour la santé du système, car des gaz nocifs sont libérés par des bactéries anaérobies si des déchets solides sont laissés pour se décomposer à l’intérieur des bassins à poissons. De plus, les déchets peuvent obstruer les systèmes et perturber l’écoulement de l’eau, provoquant des conditions anoxiques dans les racines des plantes. Les aquaponiques à petite échelle ont généralement des densités de stockage plus faibles que les méthodes intensives RAS pour lesquelles ces filtres mécaniques ont été conçus à l’origine, mais un certain niveau de filtration mécanique est essentiel pour les réservoirs aquaponiques sains, quel que soit le type de méthode hydroponique utilisée.

Il existe plusieurs types de filtres mécaniques. La méthode la plus simple est un écran ou un filtre situé entre le réservoir à poissons et le lit de croissance. Cet écran attrape les déchets solides et doit être rincé souvent. De même, l’eau qui sort de l’aquarium peut passer à travers un petit récipient de particules, séparé du lit médiatique ; ce récipient est plus facile à rincer périodiquement. Ces méthodes sont valables pour certaines petites unités aquaponiques, mais elles sont insuffisantes dans les grands systèmes où la quantité de déchets solides est pertinente. Il existe de nombreux types de filtres mécaniques, y compris des réservoirs de sédimentation, des clarificateurs à flux radial, des filtres à sable ou à billes et des filtres à déflecteurs ; chacun d’entre eux peut être utilisé en fonction de la quantité de déchets solides à éliminer. Cependant, comme cette publication se concentre sur l’aquaponie à petite échelle, les clarificateurs ou les séparateurs mécaniques sont les filtres les plus appropriés. Les clarificateurs, en général, peuvent enlever jusqu’à 60 % du total des solides amovibles. Pour de plus amples informations sur les différentes méthodes de filtration mécanique, veuillez vous reporter à la section « lire plus loin » à la fin de cette publication.

Séparateurs mécaniques (clarificateurs)

Un clarificateur est un récipient dédié qui utilise les propriétés de l’eau pour séparer les particules. En général, l’eau qui se déplace plus lentement est incapable de transporter autant de particules que l’eau qui coule plus rapidement. Par conséquent, le clarificateur est construit de manière à accélérer et à ralentir l’eau de sorte que les particules se concentrent sur le fond et puissent être éliminées. Dans un clarificateur tourbillonnant, l’eau de l’aquarium pénètre près du milieu inférieur du clarificateur par un tuyau. Ce tuyau est positionné tangentiellement au récipient, forçant ainsi l’eau à tourbillonner dans un mouvement circulaire à l’intérieur du récipient. La force centripète créée par le mouvement circulaire de l’eau force les déchets solides dans l’eau vers le centre et le fond du récipient, car l’eau au centre du vortex est plus lente que celle à l’extérieur. Une fois que ces déchets sont collectés sur le fond, un tuyau fixé au fond du contenant peut être ouvert périodiquement, ce qui permet aux déchets solides de sortir du contenant.

L’eau clarifiée sort du clarificateur en haut, par un grand tuyau de sortie à fente recouvert d’un filtre à mailles secondaire, et s’écoule dans le biofiltre ou dans les lits de média. Les figures 4.25-4.27 montrent des exemples de séparateurs mécaniques simples pour les petites et grandes unités. Les déchets solides piégés et retirés contiennent des éléments nutritifs et sont très utiles pour les systèmes ou pour les plantes de jardin en général ; la minéralisation des déchets solides est discutée dans la section suivante. Une ligne directrice générale pour les petites unités consiste à dimensionner le contenant séparateur mécanique pour qu’il atteigne environ le sixième du volume du réservoir à poisson, mais cela dépend de la densité de stockage et de la conception exacte. L’annexe 8 contient des instructions détaillées, étape par étape, sur la construction de chaque partie de ces systèmes.

Une filtration mécanique préliminaire adéquate est particulièrement importante pour les unités NFT et DWC utilisées pour piéger et éliminer les déchets solides. Sans ce procédé préliminaire, les déchets solides et en suspension s’accumuleront dans les tuyaux et les canaux de culture et obstrueront la surface des racines. L’accumulation de déchets solides provoque des blocages dans les pompes et les composants de plomberie. Enfin, les déchets non filtrés créeront également des taches anaérobies dangereuses dans le système. Ces taches anaérobies peuvent abriter des bactéries qui produisent du sulfure d’hydrogène, un gaz très toxique et létal pour les poissons, produit à partir de la fermentation de déchets solides, qui peuvent souvent être détectées comme une odeur d’oeuf pourri.

Biofiltration

La biofiltration est la conversion de l’ammoniac et du nitrite en nitrate par des bactéries vivantes. La plupart des déchets de poisson ne peuvent pas être filtrables à l’aide d’un filtre mécanique parce que les déchets sont dissous directement dans l’eau et que la taille de ces particules est trop petite pour être éliminée mécaniquement. Par conséquent, pour traiter ces déchets microscopiques, un système aquaponique utilise des bactéries microscopiques. La biofiltration est essentielle en aquaponie parce que l’ammoniac et le nitrite sont toxiques même à de faibles concentrations, alors que les plantes ont besoin de nitrates pour croître. Dans une unité aquaponique, le biofiltre est un composant délibérément installé pour héberger la majorité des bactéries vivantes. De plus, le mouvement dynamique de l’eau à l’intérieur d’un biofiltre décompose les solides très fins qui ne sont pas capturés par le clarificateur, ce qui empêche davantage l’accumulation de déchets sur les racines des plantes dans les NFT et DWC. Cependant, certaines grandes installations aquaponiques suivant la conception du système mis au point à l’Université des îles Vierges n’utilisent pas de biofiltre distinct car elles dépendent principalement des surfaces humides des unités, des racines des plantes et de l’absorption directe des plantes pour traiter l’ammoniac. La biofiltration séparée n’est pas nécessaire dans la technique du lit médiatique car les lits de culture eux-mêmes sont des biofiltres parfaits.

Le biofiltre est conçu pour avoir une grande surface alimentée en eau oxygénée. Le biofiltre est installé entre le filtre mécanique et les récipients hydroponiques. Le volume minimal de ce contenant biofiltre devrait être d’un sixième de celui de l’aquarium. La figure 4.28 illustre un exemple de biofiltre pour les petites unités.

Un milieu de biofiltre couramment utilisé est Bioballs®, un produit exclusif disponible dans les magasins d’approvisionnement en aquaculture, bien qu’il existe des marques génériques similaires (figure 4.29). Ils sont conçus pour être un matériau biofiltre idéal, car ils sont de petits objets en plastique de forme spéciale qui ont une très grande surface pour leur volume (500-700 m2/m3). D’autres supports peuvent être utilisés, y compris du gravier volcanique, des capuchons de bouteilles en plastique, des poufs de douche en nylon, des filets, des copeaux de polychlorure de vinyle (PVC) et des tampons de gommage en nylon. Tout biofiltre doit avoir un rapport élevé entre la surface et le volume, être inerte et être facile à rincer. Bioballs^® a presque le double du rapport surface par volume du gravier volcanique, et les deux ont un rapport plus élevé que les bouchons de bouteilles en plastique. Lors de l’utilisation d’un biofiltre sous-optimal, il est important de remplir le biofiltre autant que possible, mais même si la surface fournie par le milieu peut ne pas être suffisante pour assurer une biofiltration adéquate. Il est toujours préférable de surdimensionner le biofiltre lors de la construction initiale, mais des biofiltres secondaires peuvent être ajoutés plus tard si nécessaire. Il est parfois nécessaire de remuer ou d’agiter les biofiltres pour éviter le colmatage, et parfois de les rincer si les déchets solides les ont bouchés, créant ainsi des zones anoxiques. Voir le chapitre 8 et l’annexe 4 pour de plus amples renseignements sur les exigences relatives à la taille de la biofiltration pour les petites unités.

Un autre composant requis pour le biofiltre est l’aération. Les bactéries nitrifiantes ont besoin d’un accès adéquat à l’oxygène pour oxyder l’ammoniac. Une solution facile consiste à utiliser une pompe à air, en plaçant les pierres d’air au fond du récipient. Cela garantit que les bactéries ont constamment des concentrations d’OD élevées et stables. Les pompes à air aident également à décomposer les déchets solides ou suspendus qui ne sont pas capturés par le séparateur mécanique en agitant et en déplaçant constamment les Bioballs® flottants. Pour piéger davantage les solides dans le biofiltre, il est également possible d’insérer un petit seau cylindrique en plastique rempli de filets de nylon (comme Perlon®), d’éponges ou d’un filet plein de gravier volcanique à l’entrée du biofiltre (Figure 4.30). Les déchets sont piégés par ce filtre mécanique secondaire, ce qui permet à l’eau restante de s’écouler à travers de petits trous percés au fond du seau dans le récipient du biofiltre. Les déchets piégés sont également sujets à la minéralisation et à la dégradation bactérienne.

Minéralisation

La minéralisation, en termes d’aquaponie, fait référence à la façon dont les déchets solides sont traités et métabolisés par les bactéries en nutriments pour les plantes. Les déchets solides piégés par le filtre mécanique contiennent des éléments nutritifs ; bien que le traitement de ces déchets diffère de la biofiltration et nécessite une prise en compte distincte. Le maintien des solides dans l’ensemble du système apportera plus de nutriments aux plantes. Tout déchet qui reste sur les filtres mécaniques, dans les biofiltres ou dans les lits de culture est soumis à une certaine minéralisation. Laisser les déchets en place plus longtemps permet une plus grande minéralisation ; une plus longue durée de séjour des déchets dans les filtres entraînera une plus grande minéralisation et un plus grand nombre de nutriments seront conservés dans le système. Toutefois, ces mêmes déchets solides, s’ils ne sont pas correctement gérés et minéralisés, bloquent l’écoulement de l’eau, consomment de l’oxygène et conduisent à des conditions anoxiques, ce qui entraîne à leur tour une production dangereuse de sulfure d’hydrogène et une dénitrification. Certains grands systèmes laissent donc délibérément les déchets solides à l’intérieur des filtres, assurant ainsi un débit d’eau et une oxygénation adéquats, de sorte qu’un maximum de nutriments soit libéré. Cependant, cette méthode n’est pas pratique pour les systèmes NFT et DWC à petite échelle.

S’il est décidé de minéraliser délibérément ces solides, il existe des moyens simples de faciliter la dégradation bactérienne dans un récipient séparé, en stockant simplement ces déchets dans ce récipient séparé avec une oxygénation adéquate à l’aide de pierres d’air. Après un temps indéfini, les déchets solides auront été consommés, métabolisés et transformés par des bactéries hétérotrophes. À ce stade, l’eau peut être décantée et réajoutée au système aquaponique, et les déchets restants, qui ont diminué en volume, peuvent être ajoutés au sol.

Sinon, ces déchets solides peuvent être séparés, enlevés et ajoutés à n’importe quelle agriculture creusée, jardin ou bac à compost comme engrais précieux. Cependant, la perte de ces nutriments peut entraîner des carences dans les plantes, ce qui peut nécessiter une supplémentation en nutriments (voir chapitre 6).

Utilisation d’un lit médiatique pour une combinaison de filtration mécanique et biologique

Il est également possible d’utiliser un lit rempli de média pour la mécanique et la biofiltration dans les unités NFT et DWC (figures 4.31 et 4.32). Cela peut être important lorsqu’il n’est pas possible d’obtenir les matériaux nécessaires pour un séparateur de tourbillons et/ou un biofiltre séparé. Bien que discuté plus en détail au chapitre 8, il suffit de dire ici que pour chaque 200 g d’aliments pour poissons par jour, le biofiltre doit avoir un volume de 300 litres. Ce petit gravier fournirait une biofiltration adéquate pour environ 20 kg de poisson. Bien que ce lit de média fournisse une biofiltration adéquate pour une unité de TVN ou de DWC ainsi que pour capturer et retenir les déchets solides, il est parfois recommandé d’installer un dispositif supplémentaire de capture des solides dans le lit afin d’éviter que le lit médiatique ne s’obstrue avec des solides de poisson. Le lit devra être rincé périodiquement pour éliminer les déchets solides.

En résumé, un certain niveau de filtration est essentiel à tous les aquaponiques, bien que la densité d’ensemencement des poissons et la conception du système déterminent la quantité de filtration nécessaire. Des filtres mécaniques séparent les déchets solides pour prévenir l’accumulation de substances toxiques, et la biofiltration convertit les déchets azotés dissous en nitrate (figures 4.33 et 4.34). Les lits de milieux eux-mêmes agissent à la fois comme des filtres mécaniques et des biofiltres lors de l’utilisation de cette technique, mais une filtration mécanique supplémentaire est parfois nécessaire pour des densités de poissons plus élevées (15 kg/m³). Sans les lits de média, comme dans les unités NFT et DWC, une filtration autonome est nécessaire. La minéralisation des déchets solides rend plus de nutriments dans le système. La minéralisation se produit dans les lits de médias, mais dans les systèmes NFT et DWC, des appareils distincts sont nécessaires.

Composants hydroponiques - lits multimédias, NFT, DWC

La composante hydroponique est le terme qui décrit les sections végétales de l’unité. Il existe plusieurs dessins, dont trois sont discutés en détail dans la présente publication, mais chacun justifie une section distincte. Ces trois modèles sont : les unités de lit médiatique, parfois appelées lits de particules, où les plantes poussent à l’intérieur d’un substrat (figures 4.35 et 4.36) ; les unités de technique de film nutritif (TVN), où les plantes poussent avec leurs racines dans de larges tuyaux alimentés par un filet d’eau de culture (figures 4.37 et 4.38) ; et la culture en eau profonde ( DWC), également appelés systèmes aquaponiques de radeaux ou systèmes de lits flottants, où les plantes sont suspendues au-dessus d’un réservoir d’eau à l’aide d’un radeau flottant (Figure 4.39 et 4.40). Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients, tous avec des styles de composants différents pour répondre aux besoins de chaque méthode. Voir les sections 4.3 à 4.6 pour plus de détails sur chacune d’elles.

Mouvement de l’eau

Le mouvement de l’eau est fondamental pour maintenir tous les organismes en vie dans l’aquaponie. L’eau qui coule se déplace des bassins à poissons, à travers le séparateur mécanique et le biofiltre, et enfin vers les plantes dans leurs lits, tuyaux ou canaux, éliminant les nutriments dissous. Si le mouvement de l’eau s’arrête, l’effet le plus immédiat sera une réduction de l’OD et l’accumulation de déchets dans le réservoir de poisson ; sans le filtre mécanique et le biofiltre, les poissons peuvent souffrir et mourir en quelques heures. Sans écoulement d’eau, l’eau dans les lits de média ou les unités de DWC stagnera et deviendra anoxique, et les systèmes NFT se dessècheront.

Une recommandation communément citée pour les systèmes aquaponiques densément peuplés consiste à faire circuler l’eau deux fois par heure. Par exemple, si une unité aquaponique a un volume total d’eau de 1 000 litres, le débit d’eau devrait être de 2 000 litres/h, de sorte que chaque heure, l’eau soit cyclée deux fois. Cependant, à de faibles densités d’ensemencement, ce taux de rotation n’est pas nécessaire, et l’eau ne doit être cyclée qu’une fois par heure. Il existe trois méthodes couramment utilisées pour déplacer l’eau à travers un système : les pompes à turbine submersibles, les ascenseurs aériens et la puissance humaine.

Pompe à eau submersible

Le plus souvent, une pompe à eau submersible de type roue est utilisée comme cœur d’une unité aquaponique, et ce type de pompe est recommandé (Figure 4.41).

Des pompes externes pourraient être utilisées, mais elles nécessitent plus de plomberie et sont plus appropriées pour les modèles plus grands. Des pompes à eau de haute qualité devraient de préférence être utilisées afin de garantir une longue durée de vie et une efficacité énergétique. Les pompes de qualité supérieure maintiendront leur capacité de pompage et leur efficacité pendant au moins 1 à 2 ans, avec une durée de vie globale de 3 à 5 ans, tandis que les produits de qualité inférieure perdront leur puissance de pompage dans un délai plus court, entraînant une réduction significative des débits d’eau. En ce qui concerne le débit, les petites unités décrites dans la présente publication ont besoin d’un débit de 2 000 litres/h à une hauteur de tête de 1,5 mètre ; une pompe submersible de cette capacité consommerait 25 à 50 W/h. Une approximation utile pour calculer l’efficacité énergétique des pompes submersibles est qu’une pompe peut déplacer 40 litres de eau par heure pour chaque watt par heure consommée, bien que certains modèles réclament deux fois cette efficacité.

Lors de la conception de la plomberie pour la pompe, il est important de se rendre compte que la puissance de pompage est réduite à chaque raccord de tuyau ; jusqu’à 5 pour cent du débit total peut être perdu à chaque raccord de tuyau lorsque l’eau est forcée. Ainsi, utilisez le nombre minimal de connexions entre la pompe et les bassins à poissons. Il est également important de noter que plus le diamètre des tuyaux est petit, plus la perte de débit d’eau est grande. Un tuyau de 30 mm a le double du débit d’un tuyau de 20 mm, même s’il est servi à partir de pompes de même capacité. De plus, un tuyau plus grand ne nécessite aucun entretien pour éliminer l’accumulation de solides qui s’accumulent à l’intérieur. Concrètement, cela se traduit par des économies importantes sur l’électricité et les coûts d’exploitation. Lors de l’installation d’une unité aquaponique, assurez-vous de placer la pompe submersible dans un endroit accessible car un nettoyage périodique est nécessaire. En effet, le filtre interne devra être nettoyé toutes les 2-3 semaines. Les pompes à eau submersibles se cassent si elles sont exécutées sans eau ; ne jamais faire sécher une pompe.

Le transport aérien

Les ascenseurs aériens sont une autre technique de levage de l’eau (Figure 4.42). Ils utilisent une pompe à air plutôt une pompe à eau. L’air est forcé au fond d’un tuyau dans le réservoir à poisson, des bulles se forment et éclatent, et pendant leur montée à la surface, les bulles transportent l’eau avec eux. L’un des avantages est que les ascenseurs peuvent être plus efficaces sur le plan électrique, mais seulement à de petites hauteurs (30-40 cm). Les ascenseurs pneumatiques prennent de la puissance dans des réservoirs plus profonds et sont meilleurs à une profondeur supérieure à un mètre. Une valeur ajoutée est que les ascenseurs aériens ne bouchent pas comme le font les pompes à turbine submersibles. De plus, l’eau est également oxygénée par le mouvement vertical actionné par les bulles d’air. Cependant, le volume d’air pompé devrait être suffisant pour déplacer l’eau le long du tuyau. Les pompes à air ont généralement une durée de vie plus longue que les pompes à eau submersibles. Le principal avantage provient d’une économie d’échelle - une seule pompe à air peut être achetée pour l’aération et la circulation de l’eau, ce qui réduit l’investissement en capital dans une deuxième pompe.

Pouvoir humain

Certains systèmes aquaponiques ont été conçus pour utiliser l’énergie humaine pour déplacer l’eau (figure 4.43).

L’eau peut être soulevée dans des seaux ou à l’aide de poulies, de bicyclettes modifiées ou d’autres moyens. Un réservoir de tête peut être rempli manuellement et laisser s’écouler lentement tout au long de la journée. Ces méthodes ne s’appliquent qu’aux petits systèmes et ne doivent être envisagées que lorsque l’électricité n’est pas disponible ou n’est pas fiable. Souvent, ces systèmes ont un faible OD et un mélange insuffisant de nutriments, bien qu’ils puissent être utilisés avec succès en conjonction avec certaines techniques modifiées dont il est question au chapitre 9.

Aération

Les pompes à air injectent de l’air dans l’eau par les conduites d’air et les pierres d’air qui se trouvent à l’intérieur des réservoirs d’eau, augmentant ainsi les niveaux d’OD dans l’eau (figure 4.44).

L’OD supplémentaire est un élément essentiel des unités NFT et DWC. Les pierres d’air sont situées à l’extrémité de la ligne d’air et servent à diffuser l’air dans des bulles plus petites (figure 4.45). Les petites bulles ont plus de surface et libèrent donc mieux l’oxygène dans l’eau que les grandes bulles, ce qui rend le système d’aération plus efficace et contribue à réduire les coûts. Il est recommandé d’utiliser des pierres d’air de qualité afin d’obtenir les plus petites bulles d’air. La biofsalissure se produira, et les pierres d’air doivent être nettoyées régulièrement d’abord avec une solution de chlore pour tuer les dépôts bactériens, puis, si nécessaire, avec un acide très doux pour éliminer la minéralisation, ou remplacées, lorsque le flux des bulles est incohérent. Les pompes à air de qualité sont un composant irremplaçable des systèmes aquaponiques, et de nombreux systèmes ont été sauvés de l’effondrement catastrophique en raison de l’abondance de DO. Si possible, il est préférable d’utiliser une pompe à air combinée AC/DC en cas de pénurie d’électricité, car lorsqu’elles sont déconnectées de l’alimentation CA lors d’une panne, les batteries CC chargées peuvent continuer à fonctionner.

Dimensionnement des systèmes d’aération

Pour les petites unités, avec environ 1 000 litres, il est recommandé de placer dans le réservoir à poisson au moins deux conduites d’air, également appelées injecteurs, avec des pierres d’air, et un injecteur dans le contenant du biofiltre. Pour comprendre le volume d’air entrant dans le système, il vaut la peine de mesurer le débit. Pour ce faire, il suffit d’inverser un appareil de mesure volumétrique (bouteille de 2 litres, gobelet à mesurer, bécher gradué) dans le réservoir à poisson. Avec l’aide d’un assistant, commencez un chronomètre en même temps que la pierre à air bouillonnant est insérée dans le dispositif de mesure. Arrêtez le chronomètre lorsque le conteneur est plein d’air. Ensuite, déterminez le débit en litres par minute à l’aide d’un rapport. La cible pour les systèmes décrits ici est de 4 à 8 litres/ min pour toutes les pierres d’air combinées. Il est toujours préférable d’avoir un DO supplémentaire plutôt que de ne pas assez.

Essayez de placer des pierres d’air afin qu’elles ne resuspendent pas les solides de décantation, empêchant ainsi leur retrait par le drain central.

Siphons Venturi

Low-tech et simple à construire, les siphons Venturi sont une autre technique pour augmenter les niveaux d’OD en aquaponie. Cette technique est particulièrement précieuse dans les canaux DWC. Simplement parlant, les siphons Venturi utilisent un principe hydrodynamique qui tire l’air de l’extérieur (aspiration) lorsque l’eau sous pression circule à une vitesse plus rapide dans une section de tuyau d’un diamètre plus petit. Avec un débit d’eau constant, si le diamètre du tuyau diminue la vitesse de l’eau doit augmenter, et cette vitesse plus rapide crée une pression négative. Les siphons Venturi sont de courtes sections de tuyau (20 mm de diamètre, 5 cm de longueur) insérées à l’intérieur de la conduite d’eau principale d’un diamètre plus grand (25 mm). Comme l’eau dans la conduite principale est forcée à travers la section plus étroite, elle crée un effet de jet (Figure 4.46). Cet effet de jet aspire l’air ambiant dans le courant d’eau à travers un petit trou creusé dans le tuyau de constriction externe. Si le siphon Venturi est sous l’eau, le petit trou peut être raccordé à une longueur de tube exposée à l’atmosphère. Les siphons Venturi peuvent être intégrés dans chaque tuyau d’entrée dans les canaux DWC, ce qui augmentera la teneur en OD du canal. Ils peuvent également servir de redondance pour l’aération des bassins à poissons en cas de défaillance de la pompe à air. Voir la section Autres lectures pour plus de sources d’information.

Réservoir de puisard

Le réservoir de puisard est un réservoir de collecte d’eau situé au point le plus bas du système ; l’eau descend toujours jusqu’au puisard (figure 4.47).

C’est souvent l’emplacement de la pompe submersible. Les bassins de puisard devraient être plus petits que les bassins à poisson et devraient pouvoir contenir entre un quart et un tiers du volume du réservoir à poisson. Pour les lits de milieux de type reflux et écoulement, le puisard doit être suffisamment grand pour contenir au moins tout le volume d’eau dans les lits de culture (voir section 4.3). Les réservoirs de puisards externes sont principalement utilisés dans les unités de lit médiatique ; cependant, pour les unités DWC, le canal hydroponique réel peut également être utilisé comme réservoir de puisard ou station de pompage. Bien qu’utile, ce n’est pas un composant essentiel du système, et de nombreuses conceptions n’utilisent pas de réservoir de puisard externe. De très petites unités, avec des réservoirs de poisson jusqu’à 200 litres, peuvent simplement pomper de l’eau de la cuve à poissons jusqu’aux lits de croissance, d’où l’eau coule vers le bas dans le réservoir.Cependant, pour les grandes unités, il est très utile d’avoir un puisard.

Une méthode courante d’aquaponie, et celle recommandée ici, consiste à placer la pompe dans le réservoir du puisard. Un acronyme couramment utilisé décrit les points clés de cette conception, à savoir : hauteur constante dans le réservoir de poisson - pompe dans le réservoir de puisard (CHIFT-PIST). L’utilisation de cette méthode signifie que toute perte d’eau, y compris l’évaporation et les éléments qui fuient, ne se manifeste qu’à l’intérieur du bassin de puisard et n’affecte pas le volume de l’aquarium. Il est alors simple de mesurer les pertes normales d’évaporation et de calculer la fréquence à laquelle l’eau a besoin de se réapprovisionner, et on peut déterminer immédiatement s’il y a une fuite. Peut-être plus important encore, toute fuite dans le système hydroponique ne nuira pas aux poissons. La section 9.2 traite de la sécurisation des niveaux d’eau de différentes manières.

Matériaux de plomberie

Chaque système nécessite une sélection de tuyaux en PVC, de raccords et de raccords en PVC, de tuyaux et de tubes (Figure 4.48). Celles-ci fournissent les canaux pour que l’eau s’écoule dans chaque composant. Des vannes de cloison, Uniseals® (ci-après uniseal), un scellant silicone et du ruban Téflon sont également nécessaires. Les composants en PVC sont connectés de manière permanente à l’aide de ciment PVC, bien que le mastic silicone puisse être utilisé temporairement si la plomberie n’est pas permanente et que les joints ne sont pas sous haute pression d’eau. En outre, certains outils généraux sont nécessaires tels que des marteaux, des perceuses, des scies à main, des scies électriques, des rubans à mesurer, des pinces, des tournevis, des niveaux, etc. Un outil spécial est une scie-cloche et/ ou bêche, qui sont utilisés dans une perceuse électrique pour faire des trous jusqu’à 8 cm, nécessaires à l’insertion du dans les bassins à poisson et les filtres, ainsi que pour faire des trous dans le PVC ou le polystyrène poussent des lits dans les systèmes NFT et DWC. L’annexe 8 contient une liste détaillée des documents nécessaires pour chaque unité décrite dans la présente publication.

Assurez-vous que les tuyaux et la plomberie utilisés dans le système n’ont jamais été utilisés auparavant pour contenir des substances toxiques. Il est également important que la plomberie utilisée soit de qualité alimentaire afin d’éviter toute fuite éventuelle de produits chimiques dans l’eau du système. Il est également important d’utiliser des tuyaux noirs et/ou non transparents à la lumière, ce qui empêchera la croissance des algues.

Kits de test d’eau

Des tests d’eau simples sont une exigence pour chaque unité aquaponique. Les trousses de test d’eau douce à code couleur sont facilement disponibles, assez économiques et faciles à utiliser, et sont donc recommandées. Ceux-ci peuvent être achetés dans les magasins d’aquarium ou en ligne. Ces trousses comprennent des tests de pH, d’ammoniac, de nitrite, de nitrate, de GH et de KH (figure 4.49).

Assurez-vous que les fabricants sont fiables et que la date d’expiration est toujours valide. Les autres méthodes comprennent les compteurs numériques ou les bandelettes d’essai Si vous utilisez des compteurs numériques pour le pH ou le nitrate, assurez-vous d’étalonner les unités selon les instructions du fabricant. Un thermomètre est nécessaire pour mesurer la température de l’eau. En outre, s’il y a un risque d’eau salée dans l’eau de source, un hydromètre bon marché, ou un réfractomètre plus précis mais plus coûteux, vaut la peine. De plus amples détails sur l’utilisation des trousses d’essai colourimétrique sont fournis à la section 3.3.6.

*Source : Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus et Alessandro Lovatelli, production alimentaire aquaponique à petite échelle, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproduit avec permission. *