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Conception d'unités aquaponiques

Ce chapitre traite de la théorie et de la conception des systèmes aquaponiques. Il y a de nombreux aspects de conception à prendre en considération, car pratiquement tous les facteurs environnementaux et biologiques auront un impact sur l'écosystème aquaponique. Le but de ce chapitre est de présenter ces aspects de la manière la plus accessible et de fournir une explication détaillée de chaque composant au sein d'une unité aquaponique.

Food and Agriculture Organization of the United Nations — Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus, and Alessandro Lovatelli.

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Comparaison des techniques aquaponiques
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations
Le tableau 4.2 ci-dessous fournit une référence rapide et un résumé comparatif des différents systèmes de culture aquaponique décrits ci-dessus.

TABLEAU 4.2

Forces et faiblesses des principales techniques aquaponiques

*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. *
Techniques de culture en eau
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations

La méthode DWC consiste à suspendre les plantes dans des feuilles de polystyrène, leurs racines étant suspendues dans l'eau (figures 4.68 et 4.69). Cette méthode est la plus courante pour les grands aquaponiques commerciaux qui cultivent une culture spécifique (habituellement la laitue, les feuilles de salade ou le basilic, figure 4.70), et convient mieux à la mécanisation. À petite échelle, cette technique est plus compliquée que les lits médiatiques et peut ne pas convenir à certains endroits, surtout lorsque l'accès aux matériaux est limité.

Dynamique du débit d'eau

La dynamique du débit d'eau dans DWC est presque identique à celle d'un TVN. L'eau s'écoule par gravité du réservoir à poissons, à travers le filtre mécanique, et dans le biofiltre/puisard combiné. À partir du puisard, l'eau est pompée dans deux directions à travers un connecteur « Y » et des vannes. Une partie de l'eau est pompée directement dans le réservoir à poissons. L'eau restante est pompée dans le collecteur, qui distribue l'eau de façon équivalente à travers les canaux. L'eau coule, encore par gravité, à travers les canaux de croissance où les plantes sont situées et sortent de l'autre côté. À la sortie des canaux, l'eau est retournée dans le biofiltre/puisard, où elle est ensuite pompée soit dans le bassin à poissons, soit dans les canaux. L'eau qui pénètre dans le réservoir provoque le débordement du réservoir à poisson à travers le tuyau de sortie et à nouveau dans le filtre mécanique, complétant ainsi le cycle.

Cette configuration « Figure 8 » décrit le chemin de l'eau vu dans le système DWC. Comme dans le TVN, l'eau circule à travers le filtre mécanique et le biofiltre avant d'être pompée dans le réservoir à poissons et les canaux végétaux. L'un des inconvénients de cette configuration réside dans le fait que la combinaison puis/biofiltre renvoie une partie de l'eau de l'effluent des canaux de la centrale vers les usines. Cependant, contrairement au TVN où les nutriments contenus dans le petit film d'eau qui coule au niveau des racines s'épuisent rapidement, le volume important d'eau contenu dans les canaux DWC permet aux plantes d'utiliser des quantités considérables d'éléments nutritifs. Une telle disponibilité des éléments nutritifs suggérerait également des conceptions différentes du système. Une distribution en série de l'eau le long des canaux DWC peut être réalisée en utilisant simplement une configuration « cascade » avec une seule entrée desservant le réservoir le plus éloigné. Dans ce cas, la sortie d'un réservoir serait l'entrée du réservoir successif, et l'augmentation du débit d'eau aiderait les racines à accéder à un flux plus élevé de nutriments.

Dans le système DWC illustré à la figure 4.68, l'eau est pompée à partir du réservoir de biofiltre dans des canaux dont les feuilles de polystyrène flottent sur le dessus supportant la plante. Le débit de l'eau entrant dans chaque canal est relativement faible. Généralement, chaque canal a 1 à 4 heures de temps de rétention. Le temps de rétention est un concept similaire au taux de rotation, et fait référence au temps qu'il faut pour remplacer toute l'eau dans un récipient. Par exemple, si le volume d'eau d'un canal est de 600 litres et que le débit d'eau entrant dans le contenant est de 300 litres/h, le temps de rétention est de 2 heures (600 litres ÷ 300 litres/h).

Filtration mécanique et biologique

La filtration mécanique et biologique dans les unités DWC est la même que dans les unités NFT décrites à la section 4.4.2.

DWC cultiver des canaux, la construction et la plantation

Les canaux peuvent être de longueur variable, de un à des dizaines de mètres (figure 4.71). En général, leur longueur n'est pas un problème, comme on le voit dans le TVN, parce que le grand volume d'eau permet un approvisionnement suffisant en nutriments. Une nutrition optimale des plantes dans les canaux très longs devrait toujours permettre un apport d'eau suffisant et une réoxygénation suffisante pour s'assurer que les nutriments ne sont pas épuisés et que les racines peuvent respirer. En ce qui concerne la largeur, il est généralement recommandé d'être la largeur standard d'une feuille de polystyrène, mais il peut s'agir de multiples de cela. Cependant, les canaux plus étroits et plus longs permettent une vitesse d'eau plus élevée qui peut toucher les racines avec des flux plus importants de nutriments. Le choix de la largeur devrait également

tenir compte de l'accessibilité par l'opérateur. La profondeur recommandée est de 30 cm pour permettre un espace suffisant pour les racines de la plante. Comme dans les bassins à poissons, les canaux peuvent être fabriqués à partir de n'importe quel matériau inerte puissant qui peut contenir de l'eau. Pour les petites unités, les matériaux les plus populaires incluent les contenants en plastique IBC fabriqués ou la fibre de verre. Des canaux beaucoup plus grands peuvent être construits en utilisant des longueurs de bois ou des blocs de béton recouverts de feuilles imperméables de qualité alimentaire. Si vous utilisez du béton, assurez-vous qu'il est scellé à l'aide d'un scellant étanche non toxique pour éviter que des minéraux toxiques potentiels ne soient lessivés du béton dans l'eau du système.

Comme mentionné ci-dessus, le temps de rétention pour chaque canal d'une unité est de 1 à 4 heures, quelle que soit la taille réelle du canal. Cela permet une reconstitution adéquate des nutriments dans chaque canal, bien que le volume d'eau et la quantité de nutriments dans les canaux profonds soient suffisants pour nourrir les plantes sur de plus longues périodes. La croissance des plantes bénéficiera certainement d'un débit plus rapide et d'une eau turbulente parce que les racines seront touchées par beaucoup plus d'ions, tandis que des débits plus lents et une eau presque stagnante auraient un impact négatif sur la croissance des plantes.

L'aération des unités DWC est essentielle. Dans un canal densément planté, la demande en oxygène pour les plantes peut faire chuter les niveaux d'OD en dessous du minimum. Toute décomposition des déchets solides présents dans le canal exacerberait ce problème et diminuerait encore davantage l'OD. Ainsi, l'aération est nécessaire. La méthode la plus simple consiste à placer plusieurs petites pierres d'air dans les canaux (Figure 4.72).

Les pierres d'air devraient libérer environ 4 litres d'air par minute, et être disposées tous les 2-4 m2 de la zone du canal. De plus, des siphons Venturi (voir section 4.2.5) peuvent être ajoutés aux conduites d'entrée d'eau pour aérer l'eau lorsqu'elle pénètre dans le canal. Enfin, la méthode Kratky de DWC peut être utilisée (Figure 4.73). Dans cette méthode, un espace de 3-4 cm est laissé entre le polystyrène et le plan d'eau à l'intérieur du canal. Cela permet à l'air de circuler autour de la partie supérieure des racines de la plante. Cette approche élimine le besoin de calculs d'air dans le canal car des quantités suffisantes d'oxygène dans l'air sont fournies aux racines. Un autre avantage de cette méthode est l'évitement du contact direct des tiges de la plante avec de l'eau, ce qui réduit les risques de maladies des plantes dans la zone du col. De plus, l'augmentation de la ventilation due à l'augmentation de l'espace aérien favorise la dissipation de la chaleur par l'eau, ce qui est idéal dans les climats chauds

Ne pas ajouter dans les canaux de poissons qui pourraient manger les racines des plantes, par exemple les poissons herbivores tels que le tilapia et la carpe. Cependant, certaines petites espèces de poissons carnivores, comme les guppies, les mollies ou les moustiques, peuvent être utilisées avec succès pour gérer les larves de moustiques, ce qui peut devenir une énorme nuisance pour les travailleurs et les voisins dans certaines régions.

Les feuilles de polystyrène doivent avoir un certain nombre de trous percés pour s'adapter aux gobelets (ou cubes d'éponge) utilisés pour soutenir chaque plante (figure 4.74). La quantité et l'emplacement des trous sont dictés par le type de légume et la distance désirée entre les plantes, où les plantes plus petites peuvent être espacées plus étroitement. L'annexe 8 contient des détails précis et des conseils utiles sur la façon de percer les trous.

Les semis peuvent être initiés dans une pépinière spécialisée (voir section 8.3) dans des blocs de sol ou dans un milieu sans sol. Une fois que ces semis sont assez grands pour être manipulés, ils peuvent être transférés dans des gobelets en filet et plantés dans l'unité DWC (Figure 4.75). L'espace restant dans la coupe de filet doit être rempli de milieux hydroponiques, tels que du gravier volcanique, de la laine de roche ou du LECA, pour soutenir le semis. Il est également possible de planter une graine directement dans les gobelets en filet sur le support. Cette méthode est parfois recommandée si les graines de légumes sont accessibles car elle évite le choc de la greffe pendant la replantation. Lors de la récolte, assurez-vous d'enlever la plante entière, y compris les racines et les feuilles mortes, du canal. Après la récolte, les radeaux doivent être nettoyés mais pas laissés sécher afin d'éviter de tuer les bactéries nitrifiantes sur la surface submergée du radeau. Les unités à grande échelle devraient nettoyer les radeaux avec de l'eau pour éliminer la saleté et les résidus végétaux et immédiatement repositionner dans les canaux pour éviter tout stress pour les bactéries nitrifiantes.

Cas spécial DWC : faible densité de poissons, pas de filtres

Les unités DWC aquaponic peuvent être conçues qui ne nécessitent pas de filtration externe supplémentaire (Figure 4.76). Ces unités ont une très faible densité d'ensemencement de poissons (c.-à-d. 1 à 1,5 kg de poisson par m3 de réservoir à poissons), puis dépendent principalement de l'espace racinaire de la plante et de la zone intérieure des canaux comme surface pour abriter les bactéries nitrifiantes. Des grilles simples capturent les gros déchets solides, et les canaux servent de réservoirs de décantation pour les déchets fins. L'avantage de cette méthode est la réduction des investissements économiques initiaux et des coûts en capital, tout en éliminant le besoin de contenants et de matériaux filtrants supplémentaires, qui peuvent être difficiles et coûteux à trouver dans certains endroits. Toutefois, des densités d'ensemencement réduiront la production de poissons. Dans le même temps, de nombreuses entreprises aquaponiques réalisent la grande majorité de leurs profits sur le rendement des plantes plutôt que sur la production de poissons, essentiellement en utilisant le poisson comme source de nutriments. Souvent, cette méthode nécessite une supplémentation en nutriments pour assurer la croissance des plantes. Si l'on considère cette méthode, il vaut la peine d'évaluer la production de poissons et de plantes désirées et de tenir compte des coûts et des gains relatifs.

Dynamique du débit d'eau

La principale différence entre les deux modèles (stockage élevé de poissons par rapport à faible densité) est que la conception à faible densité n'utilise aucun des contenants de filtration externes, mécaniques ou biologiques. L'eau s'écoule par gravité de l'aquarium directement dans les canaux DWC, en passant par un treillis très simple. L'eau est ensuite retournée dans un puisard et pompée dans les bassins à poissons, ou directement dans les bassins à poissons sans puisard. L'eau des bassins à poissons et des canaux est aérée à l'aide d'une pompe à air. Les déchets de poisson sont décomposés par des bactéries nitrifiantes et minéralisantes vivant à la surface des racines de la plante et sur les parois du canal.

La densité d'ensemencement des poissons est un continuum, allant de très faibles densités qui n'ont pas besoin de filtres jusqu'à des densités très élevées nécessitant des filtres externes dédiés. Une solution simple pour obtenir une minéralisation et une biofiltration supplémentaires et éviter l'accumulation de déchets solides au fond des canaux consiste à combiner le simple grillage avec un panier de petits pois gravier ou de boules d'argile positionnées juste au-dessus du niveau de l'eau où l'eau sort de l'aquarium. Le panier agirait comme un filtre filtrant avec son milieu piégeant et minéralisant les solides. L'eau qui tombe du panier ajouterait également de l'oxygène grâce à son effet d'éclaboussures. En outre, l'utilisation de gravier de pois aurait une action tampon contre l'acidification de l'eau après la nitrification. Une autre option peut inclure un biofiltre interne dans le réservoir à poisson, composé d'un simple sac en maille de matériau biofiltre près d'une pierre à air. Cela peut aider à assurer une biofiltration adéquate sans augmenter le coût des biofiltres externes. Enfin, l'augmentation du volume global d'eau sans augmenter la densité d'ensemencement des poissons, en utilisant essentiellement de grands bassins à poissons pour peu de poissons, peut aider à atténuer les problèmes de qualité de l'eau en diluant les déchets et en veillant à ce que l'agriculteur ait suffisamment de temps pour réagir aux changements avant que les poissons ne deviennent stressés, bien que cela puisse diluer les nutriments disponibles et entraver la croissance des légumes.

La plus faible densité des poissons signifie également que le débit d'eau peut être plus faible. Une pompe plus petite peut être utilisée, ce qui réduit le coût, mais s'assure qu'au moins la moitié du volume total du réservoir de poisson est échangée par heure. En fait, certains chercheurs ont réussi à retirer la pompe électrique ensemble et à s'appuyer sur le travail manuel pour faire circuler l'eau deux fois par jour. Cependant, ces systèmes dépendent entièrement d'une aération adéquate. Outre ces différences, les recommandations pour la construction de bassins à poissons et de canaux DWC s'appliquent à cette méthode de faible densité d'ensemencement.

Gestion des unités à faible densité de stockage

La principale différence par rapport à la gestion des autres unités, discutée plus en détail au chapitre 8, est la densité d'ensemencement plus faible. La densité de stockage suggérée pour ces types de systèmes est de 1 à 5 kg/m3 (comparativement à 10 à 20 kg/m3 pour les autres systèmes dans le présent manuel). Auparavant, il a été suggéré que l'équilibre entre le poisson et les plantes suit le taux d'alimentation, ce qui aide à calculer la quantité d'aliments pour poissons entrant dans le système compte tenu d'une superficie de culture définie pour les plantes. Ces unités à faible densité d'ensemencement suivent toujours le rapport de débit journalier suggéré de 40-50 g/m2, mais devraient se situer vers l'extrémité inférieure. Une technique utile est de permettre aux poissons de se nourrir pendant 30 minutes, 2-3 fois par jour, puis d'enlever tous les aliments non consommés. La suralimentation entraînera une accumulation de déchets dans les bassins à poissons et les canaux, ce qui entraînera des zones anoxiques, de mauvaises conditions de croissance, des maladies et un stress chez les poissons et les plantes. Toujours, mais surtout lorsque vous utilisez cette méthode sans filtre, assurez-vous de surveiller de près les conditions de qualité de l'eau et de réduire l'alimentation si des niveaux élevés d'ammoniac ou de nitrite sont détectés.

Avantages et inconvénients de la faible densité de stockage

Le principal avantage est une unité plus simple. Ce système est plus facile à construire et moins cher à commencer, ayant des coûts d'investissement plus faibles. Les poissons sont moins stressés parce qu'ils sont cultivés dans des conditions plus spacieuses. Dans l'ensemble, cette technique peut être très utile pour les projets initiaux à faible capital. Ces systèmes peuvent être très utiles pour cultiver des poissons de grande valeur, comme des poissons d'ornement, ou des cultures spécialisées, comme des herbes médicinales, où la production inférieure est compensée par une valeur plus élevée.

Cependant, un grave inconvénient est que ces unités sont difficiles à augmenter. Moins de plantes et de poissons sont cultivés dans une zone donnée, de sorte qu'ils sont moins intensifs que certains des systèmes décrits précédemment. Pour produire une grande quantité de nourriture, ces systèmes deviendraient prohibitifs. Essentiellement, les filtres mécaniques et biofiltres externes permettent à l'aquaponie d'être très intensif dans une petite zone.

De plus, la production de poissons ne peut pas fonctionner indépendamment de la composante hydroponique ; les plantes doivent se trouver dans les canaux en tout temps. Les racines des plantes fournissent la zone de croissance des bactéries, et sans ces racines, la biofiltration ne serait pas suffisante pour garder l'eau propre pour les poissons. S'il était nécessaire de récolter toutes les plantes en même temps, ce qui peut survenir lors d'éclosions de maladies, de changements de saison ou d'événements climatiques majeurs, la réduction de la biofiltration entraînerait un stress élevé en ammoniac et en poisson. D'autre part, avec des filtres mécaniques et biofiltres externes, la production de poissons peut se poursuivre sans l'hydroponique comme RAS standard.

*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. *
Composants essentiels d'une unité aquaponique
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations
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. *
Technique du film nutritif (nft)
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations
Le TVN est une méthode hydroponique utilisant des tuyaux horizontaux chacun avec un courant peu profond d'eau aquaponique riche en nutriments qui le traverse (figure 4.60). Les plantes sont placées dans des trous dans le haut des tuyaux, et sont capables d'utiliser ce mince film d'eau riche en nutriments.

Le TNT et le DWC sont tous deux des méthodes populaires pour les opérations commerciales, car les deux sont financièrement plus viables que les unités multimédias lorsqu'elles sont mises à l'échelle (figure 4.61).

Cette technique a une très faible évaporation car l'eau est complètement protégée du soleil. Cette technique est beaucoup plus compliquée et coûteuse que les lits médiatiques, et peut ne pas être appropriée dans les endroits où l'accès aux fournisseurs est insuffisant. Cette technique est la plus utile dans les applications urbaines, en particulier lorsque l'espace vertical ou les limites de poids sont des considérations.

Bien que toutes les méthodes aient une approche différente de la culture réelle des plantes, la différence la plus importante entre elles est la méthode de filtration que les unités NFT et DWC utilisent par rapport à la méthode du lit médiatique. Le texte suivant décrit en détail cette méthode de filtration pour les unités NFT et DWC. Ensuite, les méthodes NFT et DWC sont discutées individuellement. La disposition générale de cette section commence par la dynamique de l'écoulement de l'eau, ou la façon dont l'eau se déplace à travers le système. Les méthodes de filtration sont ensuite discutées, suivies de lignes directrices spécifiques pour la plantation des systèmes de TVN.

Dynamique du débit d'eau

L'eau s'écoule par gravité du réservoir à poissons, à travers le filtre mécanique et dans le biofiltre/puisard combiné. À partir du puisard, l'eau est pompée dans deux directions à travers un connecteur « Y » et des vannes. Une partie de l'eau est pompée directement dans le réservoir à poissons. L'eau restante est pompée dans un collecteur qui distribue l'eau de manière égale à travers les conduites NFT. L'eau coule, encore par gravité, à travers les conduites de culture où se trouvent les plantes. À la sortie des conduites de culture, l'eau est retournée dans le biofiltre/puisard, où encore une fois elle est pompée dans le réservoir à poisson ou dans les tuyaux de culture. L'eau qui pénètre dans le réservoir provoque le débordement du réservoir à poisson à travers le tuyau de sortie et à nouveau dans le filtre mécanique, complétant ainsi le cycle.

Ce plan, tel que décrit dans la présente publication, est appelé « Figure 8 » en raison de la trajectoire de l'eau. Cette conception garantit que l'eau filtrée pénètre à la fois dans le réservoir et dans les tuyaux de culture, tout en utilisant une seule pompe. Il n'est pas nécessaire de placer le puisard plus bas que le reste de l'unité, ce qui permet de l'utiliser sur les sols en béton existants ou sur les toits. Tous les composants sont à un niveau de travail confortable pour l'agriculteur sans se baisser ou utiliser des échelles. De plus, la conception utilise pleinement la taille du conteneur de GRV pour assurer un espace suffisant pour le poisson. Un inconvénient est que la combinaison puis/biofiltre fonctionne pour diluer la concentration en nutriments de l'eau atteignant les tuyaux de culture, et en même temps, retourne l'eau au poisson avant que l'eau ait été complètement dépouillée de nutriments. Cependant, la légère dilution est gérée en contrôlant le débit bidirectionnel qui quitte le puis/biofiltre et, dans l'ensemble, elle a peu d'effet sur l'efficacité de ce système à la lumière des avantages fournis. En général, la pompe renvoie 80 % de l'eau dans les bassins à poissons et les 20 % restants dans les lits de culture ou les canaux, et cela peut être contrôlé à l'aide de la vanne.

Filtration mécanique et biologique

La filtration dédiée est d'une importance cruciale dans les unités NFT et DWC. Alors que le médium utilisé dans la technique du lit médiatique sert de biofiltre et de filtre mécanique, les techniques NFT et DWC n'ont pas ce luxe. Par conséquent, les deux types de filtres doivent être délibérément construits : d'abord, un piège physique pour attraper les déchets solides, puis un filtre biologique pour la nitrification. Comme il est mentionné à la section 4.3, il existe de nombreux types de filtres mécaniques, et les unités TNT et DWC nécessitent ceux qui se situent à l'extrémité supérieure du spectre qui y est décrit. Les conceptions décrites à l'annexe 8 utilisent un filtre à tourbillons mécanique pour piéger les déchets particulaires, avec une évacuation périodique des matières solides capturées. À la sortie du filtre tourbillonnant, l'eau passe à travers un filet supplémentaire pour piéger les solides restants, puis atteint le biofiltre. Le biofiltre est bien oxygéné avec des pierres d'air et contient un milieu de biofiltration, généralement Bioballs®, un filet de nylon ou des bouchons de bouteille, où les bactéries nitrifiantes transforment les déchets dissous. Si la filtration est insuffisante, les unités NFT et DWC obstruent, deviennent anoxiques et présentent de mauvaises conditions de croissance tant pour les plantes que pour les poissons.

Techniques de film nutritif cultiver des tuyaux, la construction et la plantation

Suivant les méthodes de filtration décrites ci-dessus, NFT utilise ensuite des tuyaux en plastique disposés horizontalement pour cultiver des légumes à l'aide de l'eau aquaponique (figure 4.62). Dans la mesure du possible, utiliser des tuyaux de section rectangulaire avec une largeur supérieure à la hauteur, ce qui est standard chez les cultivateurs hydroponiques. La raison réside dans un plus grand film d'eau qui frappe les racines avec le but d'augmenter l'absorption des nutriments et la croissance des plantes. L'un des avantages de la TVN est que les tuyaux peuvent être disposés selon de nombreux motifs, au-delà de la portée de la présente publication, et peuvent utiliser l'espace vertical, les murs et les clôtures ainsi que les balcons en surplomb (figure 4.63).

L'eau est pompée à partir du biofiltre dans chaque tuyau hydroponique avec un petit débit égal créant un flux peu profond d'eau aquaponique riche en nutriments qui coule le long du fond. Les tuyaux de culture contiennent un certain nombre de trous le long du sommet du tuyau dans lequel les plantes sont placées. Lorsque les plantes commencent à consommer l'eau riche en nutriments du cours d'eau, elles commencent à développer des systèmes racinaires à l'intérieur des tuyaux de culture. En même temps, leurs tiges et leurs feuilles poussent et autour des tuyaux. Le film peu profond d'eau au fond de chaque tuyau assure que les racines reçoivent de grandes quantités d'oxygène à la zone racinaire avec l'humidité et la nutrition. Le fait de garder un courant peu profond permet aux racines d'avoir une surface d'échange d'air plus grande. Le débit d'eau pour chaque tuyau de culture ne doit pas dépasser 1-2 litres/min. Le débit est contrôlé à partir de la vanne Y, et tout le débit d'eau excédentaire est retourné à l'aquarium.

Cultiver la forme et la taille du tuyau

Il est sage de choisir un tuyau avec le diamètre optimal pour les types de plantes cultivées. Les tuyaux avec une section transversale carrée sont les meilleurs, mais les tuyaux ronds sont plus communs et totalement acceptables. Pour les légumes à fructification plus gros, des tuyaux de croissance de 11 cm de diamètre sont nécessaires, tandis que les légumes verts feuillus à croissance rapide et les petits légumes à faible masse de racines ne nécessitent que des tuyaux d'un diamètre de 7,5 cm. Pour la polyculture à petite échelle (culture de nombreux types de légumes), des tuyaux de 11 cm de diamètre doivent être utilisés (figure 4.64).

Cela évite les limites de sélection des plantes parce que les petites plantes peuvent toujours être cultivées dans les grands tuyaux, bien qu'il y ait un sacrifice dans la densité de plantation. Les plantes dotées de systèmes racinaires étendus, y compris les plantes âgées matures, peuvent obstruer des tuyaux plus petits et provoquer des débordements et des pertes d'eau. Soyez particulièrement conscient des tomates et de la menthe, car leurs systèmes racinaires massifs peuvent facilement obstruer même les grands tuyaux.

La longueur du tuyau de culture peut être comprise entre 1 et 12 m. Dans les tuyaux de plus de 12 m, des carences en nutriments peuvent survenir chez les plantes vers l'extrémité des tuyaux parce que les premières plantes ont déjà dépouillé les nutriments. Une pente d'environ 1 cm/m de longueur de tuyau est nécessaire pour s'assurer que l'eau circule facilement dans l'ensemble du tuyau. La pente est contrôlée à l'aide de cales (cales) sur le côté éloigné de l'aquarium.

Les tuyaux en PVC sont recommandés parce qu'ils sont généralement les plus couramment disponibles et sont peu coûteux. Les tuyaux blancs doivent être utilisés car la couleur reflète les rayons du soleil, gardant ainsi l'intérieur des tuyaux au frais. Alternativement, des tuyaux hydroponiques carrés ou rectangulaires de dimensions 10 cm de largeur × 7 cm de hauteur sont recommandés. Les tuyaux hydroponiques professionnels pour les producteurs commerciaux sont généralement de cette forme, et certains producteurs utilisent des poteaux de clôture en vinyle.

Plantation dans les tuyaux de culture

Les trous percés dans le tuyau hydroponique doivent avoir un diamètre de 7-9 cm, et doivent correspondre à la taille des gobelets disponibles. Il devrait y avoir au moins 21 cm entre le centre de chaque trou de plante afin de laisser suffisamment d'espace pour les légumes verts feuillus et les légumes plus gros (figures 4.65 et 4.66).

Chaque semis est placé dans une tasse de filet en plastique, qui est ensuite placée à son tour dans le tuyau de culture. Cela fournit un soutien physique à la plante. Les filets sont remplis de milieux hydroponiques à usage général (gravier volcanique, laine de roche ou LECA) autour du semis. Si vous le souhaitez, un tuyau en PVC de 5 à 10 cm de longueur peut être placé à l'intérieur de la tasse de filet afin d'équilibrer et de soutenir la plante. Des instructions détaillées sur la plantation figurent à l'annexe 8.

Si les gobelets en plastique ne sont pas disponibles ou sont trop coûteux, il est possible d'utiliser des gobelets en plastique réguliers. Suivez la procédure de plantation comme indiqué dans le paragraphe précédent en vous assurant d'ajouter de nombreux trous à la tasse de boisson en plastique afin que les racines aient beaucoup d'accès dans le tuyau de culture. D'autres producteurs ont eu du succès avec de la mousse souple à cellules ouvertes pour soutenir les plantes dans le tuyau de culture. Si aucune de ces options n'est disponible ou souhaitée, il est possible de transplanter les semis directement dans les tuyaux, en particulier les tuyaux rectangulaires (Figure 4.67).

Les semis peuvent être transplantés avec leur milieu de germination, qui va se laver dans le système ou les racines peuvent être soigneusement rincées, ce qui maintient le milieu hors du système, mais peut augmenter le stress de greffe. Néanmoins, il est préférable d'utiliser des gobelets en filet remplis de médias.

Lors de la plantation initiale des semis dans le tuyau, assurez-vous que les racines peuvent toucher le courant d'eau au fond du tuyau. Cela garantira que les jeunes semis ne deviennent pas déshydratés. Alternativement, des mèches peuvent être ajoutées ce sentier dans le cours d'eau. En outre, il est conseillé d'arroser les semis avec de l'eau aquaponique une semaine avant de les transplanter dans l'unité. Cela aidera à atténuer les chocs de greffe pour les plantes qui s'habituent à la nouvelle eau.

*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. *
Sélection du site
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations
La sélection du site est un aspect important qui doit être pris en compte avant d'installer une unité aquaponique. Cette section fait généralement référence aux unités aquaponiques construites à l'extérieur sans serre. Cependant, il y a de brefs commentaires sur les serres et les structures de filet d'ombrage pour les grandes unités. Il est important de se rappeler que certains des composants du système, en particulier les supports d'eau et de pierre, sont lourds et difficiles à déplacer, il vaut donc la peine de construire le système à son emplacement final. Les sites sélectionnés devraient être situés sur une surface stable et plane, dans une zone protégée des intempéries mais exposée à une importante lumière du soleil.

Stabilité

Assurez-vous de choisir un site stable et de niveau. Certains des principaux composants d'un système aquaponique sont lourds, ce qui entraîne le risque potentiel que les jambes du système s'enfoncent dans le sol. Cela peut entraîner une perturbation du débit d'eau, des inondations ou un effondrement catastrophique. Trouvez le sol le plus plat et le plus solide disponible. Les dalles de béton conviennent, mais ne permettent pas d'enfouir aucun composant, ce qui peut entraîner des risques de trébuchement. Si le système est construit sur du sol, il est utile de classer le sol et de déposer du matériel pour atténuer les mauvaises herbes. En outre, placez des blocs de béton ou de ciment sous les jambes des lits de croissance pour améliorer la stabilité. Les copeaux de pierre sont souvent utilisés pour niveler et stabiliser l'emplacement du sol. De plus, il est important de placer les réservoirs à poisson sur une base ; cela aidera à assurer la stabilité, à protéger le réservoir, à permettre la plomberie et les drains sur le fond du réservoir, et à l'isoler thermiquement du sol.

Exposition au vent, à la pluie et à la neige

Des conditions environnementales extrêmes peuvent mettre à rude épreuve les plantes et détruire les structures (figure 4.14). Les vents forts dominants peuvent avoir un impact négatif considérable sur la production végétale et causer des dommages aux tiges et aux parties reproductives. En outre, une forte pluie peut endommager les plantes et endommager les prises électriques non protégées. De grandes quantités de pluie peuvent diluer l'eau riche en nutriments et inonder un système si aucun mécanisme de débordement n'est intégré à l'unité. La neige cause les mêmes problèmes que les fortes pluies, avec la menace supplémentaire de dommages causés par le froid. Il est recommandé de placer le système dans une zone protégée par le vent. Si de fortes pluies sont fréquentes, il peut être utile de protéger le système avec une maison de cerceau doublée de plastique, bien que cela ne soit pas nécessaire dans tous les endroits.

Exposition au soleil et à l'ombre

La lumière du soleil est essentielle pour les plantes, et en tant que telle, les plantes doivent recevoir la quantité optimale de lumière du soleil pendant la journée. La plupart des plantes communes pour l'aquaponie poussent bien en plein soleil ; cependant, si la lumière du soleil est trop intense, une simple structure d'ombrage peut être installée sur les lits de culture. Certaines plantes sensibles à la lumière, y compris la laitue, les légumes verts à salade et certains choux, vont boulonner trop de soleil, aller à la graine et devenir amères et dégoûtables. D'autres plantes tropicales adaptées au sol de la jungle, comme le curcuma et certains plantes ornementales, peuvent brûler les feuilles lorsqu'elles sont exposées à un soleil excessif, et elles s'améliorent avec un peu d'ombre. D'autre part, avec une lumière solaire insuffisante, certaines plantes peuvent avoir des taux de croissance lents. Cette situation peut être évitée en plaçant l'unité aquaponique dans un endroit ensoleillé. Si une zone ombragée est le seul endroit disponible, il est recommandé de planter des espèces tolérantes à l'ombre.

Les systèmes devraient être conçus pour profiter du soleil qui se déplace d'est en ouest à travers le ciel. Généralement, les lits de culture doivent être disposés spatialement de telle sorte que le côté le plus long soit sur un axe nord-sud. Cela rend l'utilisation la plus efficace du soleil pendant la journée. Sinon, si moins de lumière est préférable, orientez les lits, les tuyaux et les canaux en suivant l'axe est-ouest. Considérez également où et quand il y a des ombres qui traversent le site choisi. Soyez prudent dans l'agencement des plantes de sorte qu'elles ne se nuisent pas par inadvertance. Cependant, il est possible d'utiliser des plantes hautes et aimant le soleil pour ombrager les plantes faibles et sensibles à la lumière du soleil intense de l'après-midi en plaçant les plantes hautes à l'ouest ou en alternant les deux dans une distribution dispersée.

Contrairement aux plantes, les poissons n'ont pas besoin de lumière directe du soleil. En fait, il est important que les bassins à poissons soient à l'ombre. Normalement, les bassins à poisson sont recouverts d'un matériau d'ombrage amovible placé sur le dessus du réservoir (figure 4.15). Cependant, dans la mesure du possible, il est préférable d'isoler les bassins à poissons en utilisant une structure d'ombrage séparée. Cela empêchera la croissance des algues (voir chapitre 3) et aidera à maintenir une température stable de l'eau pendant la journée. Il vaut également la peine d'empêcher les feuilles et les débris organiques d'entrer dans les bassins à poissons, car la matière foliaire en décomposition peut tacher l'eau, affecter la chimie de l'eau et obstruer les tuyaux. Localisez le système à l'écart de la végétation en surplomb ou gardez le réservoir couvert d'un écran. De plus, les bassins à poissons sont vulnérables aux prédateurs. L'utilisation de filets ombragés, de bâches ou d'autres mesures de criblage par-dessus les bassins à poissons empêchera toutes ces menaces

Utilitaires, clôtures et facilité d'accès

Dans la sélection du site, il est important de tenir compte de la disponibilité des utilitaires. Des prises électriques sont nécessaires pour les pompes à eau et à air. Ces prises doivent être protégées de l'eau et équipées d'un dispositif de courant résiduel (RCD) afin de réduire le risque de choc électrique ; les adaptateurs RCD peuvent être achetés dans les quincailleries standard. De plus, la source d'eau devrait être facilement accessible, qu'il s'agisse d'unités municipales de collecte d'eau ou de pluie. De même, examinez la destination de tout effluent du système. Bien qu'ils soient extrêmement efficaces en eau, les systèmes aquaponiques nécessitent parfois des changements d'eau, et les filtres et les clarificateurs doivent être rincés. Il est pratique d'avoir des plantes de sol situées à proximité qui pourraient bénéficier de cette eau. Le système devrait être situé là où il est facile d'accès quotidien, car une surveillance fréquente et une alimentation quotidienne sont nécessaires. Enfin, considérez s'il est nécessaire de clôturer toute la section. Des clôtures sont parfois nécessaires pour prévenir le vol et le vandalisme, les ravageurs des animaux et certains règlements sur la salubrité des aliments.

Considérations particulières : aquaponie sur le toit

Les toits plats sont souvent des sites appropriés pour l'aquaponie parce qu'ils sont de niveau, stables, exposés à la lumière du soleil et ne sont pas déjà utilisés pour l'agriculture (figures 4.16-4.18). Cependant, lors de la construction d'un système sur un toit, il est crucial de tenir compte du poids du système et de savoir si le toit est ou non capable de le supporter. Il est essentiel de consulter un architecte ou un ingénieur civil avant de construire un système de toit. En outre, assurez-vous que les matériaux peuvent être transportés en toute sécurité et efficacement sur le toit.

Serres et structures de filet d'ombrage

Les serres ne sont pas essentielles pour les petites unités aquaponiques, mais elles peuvent être utiles pour prolonger la saison de croissance dans certaines régions (figures 4.19 et 4.20). Cela est particulièrement vrai dans les régions tempérées et autres régions plus froides du monde, car les serres peuvent être utilisées pour maintenir une température de l'eau chaude pendant les mois froids, ce qui permet une production toute l'année.

Une serre est une structure en métal, en bois ou en plastique recouverte de nylon transparent, de plastique ou de verre. Le but de cette structure est de permettre à la lumière du soleil (rayonnement solaire) d'entrer dans la serre, puis de la piéger pour qu'elle commence à chauffer l'air à l'intérieur de la serre. Lorsque le soleil commence à se coucher, la chaleur est conservée dans la serre par le toit et les murs, ce qui permet une température de l'air plus chaude et plus stable pendant une période de 24 heures. Les serres offrent une protection générale de l'environnement contre le vent, la neige et les fortes pluies. Les serres prolongent la saison de croissance en conservant la chaleur solaire ambiante, mais peuvent également être chauffées de l'intérieur. Les serres peuvent éloigner les animaux et autres parasites et servir de sécurité contre le vol. Les serres sont confortables pour travailler pendant les saisons froides et offrent au cultivateur une protection contre les intempéries. Les cadres de serre peuvent être utilisés pour soutenir des plantes grimpantes ou pour accrocher des matériaux d'ombrage. Ensemble, ces avantages d'une serre se traduisent par une productivité accrue et une saison de culture prolongée.

Cependant, ces avantages doivent être équilibrés par rapport aux inconvénients des serres. Les coûts initiaux d'une serre peuvent être élevés en fonction du degré de technologie et de sophistication souhaité. Les serres nécessitent également des coûts d'exploitation supplémentaires parce que les ventilateurs sont nécessaires pour créer la circulation de l'air afin d'éviter la surchauffe et les conditions trop humides. Certaines maladies et insectes nuisibles sont plus fréquents dans les serres et doivent être gérés en conséquence (c.-à-d. l'utilisation de moustiquaires sur les portes et les fenêtres), bien que l'environnement confiné puisse favoriser l'utilisation de certains moyens de lutte antiparasitaire.

Dans certaines régions tropicales, les maisons en filet sont plus appropriées que les serres conventionnelles recouvertes de polyéthylène plastique ou de verre (figure 4.21). Cela est dû au fait que les climats chauds des tropiques ou des subtropiques augmentent la nécessité d'une meilleure ventilation pour éviter les températures élevées et l'humidité. Les maisons en filet se composent d'un cadre sur les lits de croissance qui est recouvert de filet en maille le long des quatre murs et d'un toit en plastique au-dessus du dessus. Le toit en plastique est particulièrement important pour empêcher la pluie d'entrer, en particulier dans les zones où les pluies sont intenses, car les unités peuvent déborder en quelques jours. Les maisons de filet sont utilisées pour éliminer la menace de nombreux ravageurs nocifs associés aux tropiques, ainsi que les oiseaux et les animaux plus gros. La taille idéale des mailles pour les quatre murs dépend des ravageurs locaux. Pour les grands insectes, la taille du maillage doit être de 0,5 mm. Pour les plus petits, qui sont souvent des vecteurs de maladies virales, la taille du maillage doit être plus épaisse (c'est-à-dire le maillage 50). Les maisons en filet peuvent fournir un peu d'ombre si la lumière du soleil est trop intense. Les matériaux d'ombre courants varient de 25 à 60 pour cent de la crème solaire.

*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. *
La technique du lit média
Original publication 2014 · Publié pour la première fois sur FarmHub Learn 2020-07-06 · Food and Agriculture Organization of the United Nations
Les lits remplis de médias sont le design le plus populaire pour les aquaponiques à petite échelle. Cette méthode est fortement recommandée pour la plupart des régions en développement. Ces conceptions sont efficaces avec de l'espace, ont un coût initial relativement faible et conviennent aux débutants en raison de leur simplicité. Dans les unités de lit médiatique, le médium est utilisé pour soutenir les racines des plantes et aussi les mêmes fonctions de médium qu'un filtre, à la fois mécanique et biologique. Cette double fonction est la principale raison pour laquelle les unités multimédias sont les plus simples ; les sections suivantes montrent comment les méthodes NFT et DWC nécessitent des composants isolés et plus compliqués pour la filtration. Cependant, la technique du lit médiatique peut devenir lourde et relativement coûteuse à plus grande échelle. Les milieux peuvent se boucher si les densités d'ensemencement des poissons dépassent la capacité de charge des lits, ce qui peut nécessiter une filtration séparée. L'évaporation de l'eau est plus élevée dans les lits médiatiques avec plus de surface exposée au soleil. Certains médias sont très lourds.

Il existe de nombreux modèles pour les lits multimédias, et c'est probablement la technique la plus adaptable. Par exemple, Bumina est une technique aquaponique utilisée en Indonésie qui utilise de nombreux petits lits de médias reliés à un bassin de poissons creusé (section 9.4.3). De plus, les matériaux recyclés peuvent facilement être réutilisés pour contenir les milieux et les poissons.

Dynamique du débit d'eau

La figure 4.50 montre les principaux composants d'un système aquaponique utilisant des lits de média, y compris le réservoir à poisson, les lits de média, le réservoir de puisard et la pompe à eau, ainsi que des blocs de béton pour le support. Il est plus facile de comprendre en suivant le débit d'eau à travers le système. L'eau s'écoule par gravité du réservoir à poissons, à travers un simple filtre mécanique et dans les lits médiatiques. Ces lits sont remplis de milieux biofiltrants poreux qui servent à la fois de filtre mécanique et biologique et d'emplacement pour la minéralisation. Ces lits abritent à la fois la colonie de bactéries nitrifiantes et fournissent l'endroit où les plantes poussent. En sortant des lits médiatiques, l'eau descend jusqu'au réservoir du puisard, encore par gravité. À ce stade, l'eau est relativement exempte de déchets solides et dissous. Enfin, cette eau propre est pompée dans le réservoir à poissons, ce qui fait monter le niveau de l'eau et le débordement du réservoir à poissons dans les lits médiatiques, ce qui termine le cycle. Certains lits médiatiques sont conçus pour inonder et drainer, ce qui signifie que le niveau d'eau monte à un certain point puis s'écoule complètement. Cela ajoute de l'oxygène aux racines de la plante et aide à la biofiltration de l'ammoniac. D'autres méthodes d'irrigation des milieux utilisent un débit constant d'eau, soit entrant d'un côté du lit et sortant de l'autre, soit distribuée par un réseau d'irrigation goutte à goutte.

Construction de lit média

Matériaux

Les lits média peuvent être fabriqués à partir de plastique, de fibre de verre ou d'un cadre en bois avec des feuilles de caoutchouc étanche ou de polyéthylène sur la base et à l'intérieur des murs. Les lits de médias « bricolage » les plus populaires sont fabriqués à partir de contenants en plastique, de GRV modifiés ou même de vieilles baignoires (figure 4.51).

Il est possible d'utiliser tous les éléments ci-dessus comme lits et autres types de citernes à condition qu'ils satisfassent aux exigences suivantes :
- assez fort pour contenir l'eau et les milieux de culture sans se casser ;
- capable de résister à des conditions météorologiques difficiles ;
- fabriqué à partir d'un matériau de qualité alimentaire qui est sans danger pour les poissons, les plantes et les bactéries ;
- peut être facilement connecté à d'autres composants de l'unité à travers de simples pièces de plomberie ;
et
- peut être placé à proximité des autres composants de l'unité.
Forme

La forme standard pour les lits de médias est un rectangle, avec une largeur d'environ 1 m et une longueur de 1-3 m. Les lits plus grands peuvent être utilisés/fabriqués, mais ils nécessitent un soutien supplémentaire (c.-à-d. des blocs de béton) pour maintenir leur poids. De plus, les lits plus longs peuvent présenter des distributions inégales de solides qui ont tendance à s'accumuler à l'entrée d'eau, ce qui augmente le risque de taches anaérobies. Les lits ne devraient pas être si larges que l'agriculteur/exploitant ne puisse pas traverser, au moins à mi-chemin.

Profondeur

La profondeur du lit médiatique est importante car elle contrôle la quantité d'espace racinaire dans l'unité qui détermine les types de légumes qui peuvent être cultivés. Si l'on cultive de gros légumes à fructification comme les tomates, le gombo ou le chou, le lit médiatique devrait avoir une profondeur de 30 cm, sans laquelle les gros légumes n'auraient pas suffisamment d'espace racinaire, présenteraient un tapis racinaire et des carences en éléments nutritifs, et se renverraient probablement (figure 4.52).

Les petits légumes verts à feuilles ne nécessitent que 15 à 20 cm de profondeur, ce qui en fait un bon choix si la taille du lit médiatique est limitée. Malgré cela, certaines expériences ont montré que même les grandes cultures peuvent être cultivées dans des lits peu profonds si les concentrations d'éléments nutritifs sont suffisantes.

Choix du médium

Tous les milieux de culture concernés auront plusieurs critères communs et essentiels. Le milieu doit avoir une surface suffisante tout en restant perméable à l'eau et à l'air, permettant ainsi aux bactéries de se développer, à l'eau de couler et aux racines des plantes de respirer. Le milieu doit être inerte, non poussiéreux et non toxique, et il doit avoir un pH neutre afin de ne pas affecter la qualité de l'eau. Il est important de laver soigneusement le milieu avant de le placer dans les lits, en particulier le gravier volcanique qui contient de la poussière et de minuscules particules. Ces particules peuvent obstruer le système et nuire aux branchies des poissons. Enfin, il est important de travailler avec du matériel qui soit confortable pour l'agriculteur. Ces critères essentiels sont énumérés ci-dessous :
- grande surface pour la croissance bactérienne ;
- pH neutre et inerte (ce qui signifie que le milieu ne libère aucune substance potentiellement toxique) ;
- bonnes propriétés de drainage ;
- facile à travailler ;
- suffisamment d'espace pour que l'air et l'eau s'écoulent à l'intérieur du milieu ;
- disponibles et rentables ;
et
- léger, si possible.
Plusieurs médias communs répondant aux critères sont discutés :

Gravier volcanique (tuf)

Le gravier volcanique est le support le plus populaire à utiliser pour les lits médiatiques et il est recommandé, lorsqu'il est disponible (figure 4.53). Les trois meilleures qualités du gravier volcanique sont qu'il a un rapport surface/volume très élevé, il peut être bon marché et facile à obtenir, et il est presque chimiquement inerte. Le gravier volcanique a un rapport surface/volume d'environ 300 m2/m3, en fonction de la taille des particules, ce qui permet aux bactéries de se coloniser. Le gravier volcanique est abondant dans de nombreux endroits à travers le monde. Une fois lavé de la poussière et de la saleté, le gravier volcanique est presque complètement inerte chimiquement, à l'exception des faibles rejets de microéléments tels que le fer et le magnésium et de l'absorption des ions phosphate et potassium dans les premiers mois suivant le démarrage d'une unité. La taille recommandée du gravier volcanique est de 8-20 mm de diamètre. Les graviers plus petits sont susceptibles de s'obstruer par des déchets solides et les graviers plus gros n'offrent pas la surface ou le support de la plante au besoin.

Calcaire

Le calcaire n'est pas recommandé comme milieu de culture, bien qu'il soit couramment utilisé (figure 4.54). Le calcaire, une roche sédimentaire, est moins souhaitable que les autres milieux parce qu'il a un rapport surface par volume plus faible, qu'il est lourd et qu'il n'est pas inerte. Le calcaire est composé principalement de carbonate de calcium (CaCo3), qui se dissout dans l'eau et affecte la qualité de l'eau. Le calcaire augmentera le KH de l'eau, ce qui augmentera également le pH (voir section 3.3). Par conséquent, ce matériau est mieux utilisé lorsque les sources d'eau sont très faibles en alcalinité ou acide, car dans le cas de l'eau alcaline, il faudrait des corrections acides constantes de

eaux entrantes. Néanmoins, un petit ajout de calcaire peut aider à contrebalancer l'effet acidifiant des bactéries nitrifiantes, ce qui peut compenser le besoin de tampons réguliers de l'eau dans des systèmes bien équilibrés. Le calcaire peut ne pas être aussi confortable pour travailler en termes de plantation et de récolte, et il peut être obstrué si la granulométrie appropriée n'est pas choisie. Cependant, c'est souvent la forme de gravier la moins chère et la plus courante disponible. Le calcaire n'est acceptable comme milieu que si aucun autre milieu n'est disponible, mais soyez conscient de son impact sur la qualité de l'eau.

Agrégat d'argile expansée légère

L'agrégat d'argile expansée légère** (**LECA) est constitué de galets d'argile expansée (figure 4.55). A l'origine, il a été fabriqué pour l'isolation thermique des toits de bâtiments, mais il a été plus récemment utilisé en hydroponie. Ces galets sont de forme ronde et très légers par rapport aux autres substrats.

Ils sont très confortables à travailler et idéaux pour la production sur le toit. La surface du LECA est d'environ 250-300 m2/m3, ce qui se situe dans la plage cible. Cependant, la LECA est relativement coûteuse et peu disponible partout dans le monde. Il est disponible dans une variété de tailles ; pour l'aquaponie, les tailles plus grandes avec des diamètres 8-20 mm sont recommandées. Ce matériau peut apporter des avantages supplémentaires aux producteurs dans le cas de lits médiatiques placés directement sur les toits (selon la conception). Le bâtiment peut en effet bénéficier d'une isolation supplémentaire, ce qui peut réduire les coûts de refroidissement et de chauffage des maisons.

Autres choix médiatiques possibles

Si les médias énumérés ci-dessus ne sont pas disponibles, il est possible d'utiliser d'autres supports. Les solutions de rechange comprennent : le gravier du lit de rivière, qui est habituellement calcaire, mais qui peut avoir un faible rapport surface/volume selon la granulométrie ; la pierre ponce (aussi la laine de roche), un matériau volcanique blanc/gris également utilisé comme milieu de croissance en hydroponie ; le plastique recyclé, bien que le plastique flotte et doit être ou des substrats organiques tels que la fibre de coco, la sciure de bois, la mousse de tourbe ou la coque de riz, qui sont souvent peu coûteux, mais risquent de devenir anoxiques, de se détériorer avec le temps et d'obstruer le système. Cependant, le substrat organique peut être utilisé pendant un certain temps dans l'aquaponie, et une fois qu'il commence à se détériorer, les milieux peuvent être retirés du système, compostés et utilisés comme ajout de sol précieux pour les cultures de sol. Le tableau 4.1 résume les principales caractéristiques de tous les milieux de culture mentionnés ci-dessus.

TABLEAU 4.1

Caractéristiques des différents milieux de culture

Déplacement de l'eau par les milieux

Selon le milieu, il occupera environ 30 à 60 % du volume total des lits médiatiques. Ce pourcentage aidera à déterminer la taille du réservoir de puisard pour chaque unité, car le réservoir de puisard, à tout le moins, devra contenir le volume total d'eau contenu dans tous les lits médiatiques. Les réservoirs de puisard doivent être légèrement surdimensionnés pour s'assurer qu'il y a toujours suffisamment d'eau pour que la pompe fonctionne sans jamais sécher.

Par exemple, dans le cas d'un lit de milieu de 1 000 litres (dimensions 2 m de long × 2 m de large × 0,25 m de profondeur moyenne), le milieu de culture dépassera de 300 à 600 litres de cet espace et, par conséquent, le volume d'eau du lit médiatique serait de 400 à 700 litres. Il est recommandé que le volume du puisard soit d'au moins 70 % du volume total du lit médiatique. Dans cet exemple, le réservoir de puisard devrait être d'environ 700 litres.

Filtration

Les lits médiatiques servent de filtres très efficaces, à la fois mécaniques et biologiques. Contrairement aux systèmes NFT et DWC (voir ci-dessous), la technique du lit médiatique utilise un filtre combiné et une zone de culture végétale. En outre, le lit médiatique fournit un endroit pour la minéralisation, ce qui est absent dans les systèmes NFT et DWC. Cependant, à des densités de stockage élevées ( \ >15 kg/m3), la filtration mécanique peut être submergée et risque d'obstruer le milieu et de produire des taches anaérobies dangereuses.

Filtre mécanique

Le lit à remplissage moyen fonctionne comme un grand filtre physique, capturant et contenant les déchets de poisson solides et en suspension et d'autres débris organiques flottants. L'efficacité de ce filtre dépendra de la taille des particules du milieu, car les particules plus petites sont plus densément emballées et capturent plus de solides. De plus, un débit d'eau élevé peut forcer les particules à travers le lit médiatique et échapper au filtre. Au fil du temps, les déchets solides capturés se décomposent et seront minéralisés. Un système bien équilibré traitera tous les déchets solides entrants.

Lorsque les lits médiatiques sont mal dimensionnés en fonction de la densité de stockage, le lit médiatique peut être obstrué par des solides. Cela indique une erreur dans la conception originale lorsque le taux d'avance a été utilisé pour équilibrer le système. Cette situation conduit à des lits obstrués par des déchets solides, une mauvaise circulation de l'eau, des zones anoxiques et des conditions dangereuses. Lorsque cela se produit, le milieu doit être lavé, ce qui nécessite beaucoup de main-d'œuvre, perturbe le cycle de croissance de la plante et peut perturber brièvement les bactéries nitrifiantes.

Pour éviter cette situation, assurez-vous que la conception originale tenait compte de la densité d'ensemencement, du régime d'alimentation et utilisait le rapport de débit d'alimentation pour calculer la surface requise du lit médiatique. Un autre dispositif de capture de solides peut également être intégré dans la conception de l'unité. Ceci est également recommandé lorsque la densité d'ensemencement dépasse 15 kg/m3 et/ou si le taux d'alimentation est supérieur à 50 g/jour pour chaque mètre carré de lit de culture. Il existe plusieurs options pour ce filtre mécanique supplémentaire. Une technique rudimentaire et peu coûteuse consiste à apposer une vieille chaussette orphelin au robinet où l'eau de la cuve pénètre dans le lit médiatique. Ce filtre simple peut être retiré chaque jour et rincé. Une autre méthode plus élaborée consiste à placer un seau de 3 à 5 litres à l'intérieur du lit de média avec plusieurs petits trous (6 à 8 mm) percés dans les surfaces latérales (figure 4.31). Les éponges, les filets en nylon ou même les milieux de culture (gravier volcanique, LECA) peuvent être attachés dans un sac en filet inerte poreux et placés dans ce seau. Ce filtre piège les déchets solides, et le filtre peut ensuite être retiré périodiquement pour être rincé et remplacé.

Filtration biologique

Tous les milieux de culture décrits ici ont une grande surface où les bactéries nitrifiantes peuvent coloniser. De tous les modèles aquaponiques, les lits médiatiques ont le plus de filtration biologique en raison de l'énorme surface de milieu sur lequel les bactéries peuvent se développer. La capacité de biofiltration peut être limitée ou perdue si les lits de milieux deviennent anoxiques, si les températures baissent ou si la qualité de l'eau est médiocre, mais en général, les lits de milieux ont une filtration biologique plus qu'adéquate.

Minéralisation

Au fil du temps, les déchets de poisson solides et en suspension et tous les autres débris sont lentement décomposés par des processus biologiques et physiques en nutriments simples sous la forme de molécules et d'ions simples que les plantes peuvent facilement absorber. Si la boue s'accumule dans le lit du média et ne quitte pas, cela peut indiquer que le processus de minéralisation n'est pas suffisant. Dans ce cas, il est recommandé d'utiliser une filtration mécanique plus efficace et de traiter séparément les déchets filtrés. Ce processus est décrit plus en détail à la section 4.2.2 et au chapitre 5.

Les trois zones de lits médiatiques - caractéristiques et processus

La nature d'un lit médiatique d'inondation et de drainage crée trois zones distinctes qui peuvent être considérées comme des microécosystèmes, qui se différencient par leur teneur en eau et en oxygène. Chaque zone abrite un groupe diversifié de bactéries, de champignons, de micro-organismes, de vers, d'insectes et de crustacés. L'une des plus importantes est les bactéries nitrifiantes utilisées pour la biofiltration, mais il y a beaucoup d'autres espèces qui jouent toutes un rôle dans la décomposition des déchets de poisson. Il n'est pas essentiel de connaître tous ces organismes, mais cette section décrit brièvement les différences entre ces trois zones et certains des processus écologiques qui se produisent dans chacune d'elles.

Zone sèche

Le haut 2-5 cm du lit est la zone sèche (Figure 4.56). Cette zone fonctionne comme une barrière lumineuse, empêchant la lumière de toucher directement l'eau, ce qui peut conduire à la croissance des algues. Il empêche également la croissance de champignons et de bactéries nocives à la base de la tige de la plante, ce qui peut causer la pourriture du collier et d'autres maladies des plantes. Une autre raison d'avoir une zone sèche est de minimiser l'évaporation des lits en couvrant la zone humide de la lumière directe. De plus, les bactéries bénéfiques sont sensibles à la lumière directe du soleil.

Zone sèche/humide

C'est la zone qui a à la fois l'humidité et l'échange gazeux élevé. Dans les techniques d'inondation et de drainage (voir ci-dessous), il s'agit de l'espace de 10 à 20 cm où le lit médiatique inonde et s'écoule par intermittence (figure 4.57). Si elle n'utilise pas les techniques d'inondation et de drainage, cette zone sera le chemin que l'eau coule à travers le milieu. La majeure partie de l'activité biologique se produira dans cette zone. Le développement des racines, les colonies de bactéries bénéfiques et les micro-organismes bénéfiques sont actifs dans cette zone. Les plantes et les animaux reçoivent leur eau, leurs nutriments et leur oxygène en raison de l'interface entre l'air et l'eau.

Une technique courante consiste à ajouter des vers au lit médiatique qui vivront dans cette zone sèche ou humide. Les vers contribueront à la dégradation des déchets solides de poisson et consommeront également des feuilles ou des racines mortes. Cette activité empêchera les déchets de colmater le système. Voir la section 9.1.1 pour plus d'informations sur les vers et les vermicompost.

Zone humide

Cette zone, le fond 3-5 cm du lit, reste humide en permanence. Dans cette zone, les petits déchets solides particulaires s'accumulent et, par conséquent, les organismes les plus actifs dans la minéralisation sont situés ici. Ceux-ci comprennent des bactéries hétérotrophes et d'autres micro-organismes. Ces organismes sont responsables de la décomposition des déchets en fractions et molécules plus petites qui peuvent être absorbées par les plantes par le processus de minéralisation.

Irrigation des lits de médias

Il existe différentes techniques pour acheminer l'eau vers les lits médiatiques, chacune peut être pertinente en fonction de la disponibilité locale des matériaux, du degré de technologie souhaité ou de l'expérience des opérateurs. L'eau peut être simplement coulée à partir de tuyaux creusés uniformément répartis sur le milieu ; c'est une conception parfaitement acceptable. Certains experts ont démontré que les conceptions à débit constant, où le niveau d'eau dans le lit de croissance est toujours le même, supportent les mêmes taux de croissance des plantes que les méthodes plus compliquées. Ces systèmes de distribution d'eau peuvent être obstrués par des déchets solides de poisson et devraient être nettoyés périodiquement.

Une méthode appelée inondation et vidange, également appelée reflux et écoulement, peut être utilisée lorsque le système de plomberie fait inonder les lits médiatiques avec de l'eau provenant du bassin à poissons, puis s'écouler dans le bassin du puisard. Ceci est accompli par des autosiphons ou un pompage chronométré. Cette alternance entre l'inondation et la vidange garantit que les plantes ont à la fois des nutriments frais et un flux d'air adéquat dans la zone racinaire. Cela reconstitue ainsi les niveaux d'oxygène pour les plantes et les bactéries. Il assure également que suffisamment d'humidité est dans le lit à tout moment pour que les bactéries puissent prospérer dans leurs conditions optimales. Habituellement, ces systèmes passent par le cycle complet 1-2 fois par heure, mais certains systèmes réussis ne tournent que 3-4 fois par jour. Les conceptions d'inondation et de drainage ne sont pas les seules techniques pour les lits médiatiques, et la gestion du cycle d'écoulement de l'eau peut être frustrante et fastidieuse pour les opérateurs débutants.

Cette publication aborde brièvement deux méthodes populaires d'inondation et de drainage d'un lit, bien que d'autres méthodes, comme le siphon en boucle, existent et font l'objet de recherches actuelles.

Siphon de cloche

Le siphon cloche est un type d'autosiphon qui exploite quelques lois physiques de l'hydrodynamique et permet au lit médiatique de s'inonder et de s'écouler automatiquement, périodiquement, sans minuterie (Figure 4.58). L'action, le timing et le succès ultime du siphon dépendent du débit de l'eau dans le lit, qui est constant. Les siphons cloches peuvent néanmoins être capricieux et nécessitent une attention particulière.

Dynamique du débit d'eau

L'eau s'écoule dans chaque lit de croissance à un débit constant. Au fur et à mesure que l'eau remplit le lit de croissance, elle atteint le sommet de la borne et commence à s'égoutter à travers la canalisation jusqu'au réservoir de puisard. Sans la partie cloche du siphon de cloche, cela créerait une condition de hauteur d'eau constante. Au lieu de cela, au fur et à mesure que l'eau continue de tomber à travers le tuyau, la cloche, qui se trouve au-dessus du tuyau comme un chapeau, agit comme une serrure étanche à l'air et produit un effet siphon. Cette aspiration à l'intérieur de la cloche déclenche le siphon. Une fois commencée, toute l'eau du lit commence à s'enfoncer rapidement vers le bas de la borne, car la cloche maintient son étanchéité à l'air. Le drainage à travers le socle est plus rapide que l'afflux constant de l'aquarium. Lorsque l'eau dans le lit de croissance s'écoule jusqu'au fond, l'air pénètre dans le fond de la cloche et arrête immédiatement le siphon. L'eau se remplit ensuite lentement et répète tout le cycle en continu. Voir la section « Autres lectures » à la fin de cette publication pour de plus amples renseignements sur les siphons cloches.

Principaux composants d'un siphon cloche

Les trois principaux composants d'un siphon cloche sont décrits ci-dessous. Veuillez noter que des instructions détaillées sur la compréhension, la construction et l'optimisation des siphons de cloche, ainsi que des images de ces composants, se trouvent à l'annexe 8. Les dimensions de la colonne, de la cloche et de la protection des médias dépendent complètement de la taille du lit de croissance et du débit d'eau entrant. Ces dimensions sont fournies pour les conceptions aquaponiques décrites dans cette publication pour un lit médiatique de 1 à 3 m2 avec une profondeur de milieu de 30 cm, avec un débit d'eau entrant de 200 à 500 litres/h pour chaque lit. Pour les grands lits de culture, tous les composants seraient plus grands.

Stafpipe - Le tuyau est constitué d'un tuyau en PVC de 2,5 cm de diamètre, d'une hauteur de 22 cm. La canalisation passe par le fond du lit de croissance, se connectant au puisard, et est le chemin de l'eau lorsqu'elle s'écoule.

**Cloche - La cloche est un tuyau en PVC de 7,5 cm de diamètre, d'une hauteur de 25 cm. Le tuyau est recouvert d'un capuchon en PVC sur le dessus et est ouvert sur le bas où il s'adapte sur le tuyau. Deux espaces rectangulaires, de 1 cm × 4 cm, sont situés près du fond de la cloche, 1,5 cm vers le haut sur les côtés opposés, à travers lesquels l'eau est tirée vers le haut dans la borne à l'intérieur de la cloche. Un dernier trou de 1 cm est percé à 5 cm du bas pour aider à casser le siphon une fois que le lit de croissance est drainé en laissant entrer l'air.

Media Guard - La protection média est un tuyau en PVC de 11 cm de diamètre, d'une hauteur de 32 cm avec de nombreux petits trous percés sur les côtés. La protection des médias empêche le gravier du lit de croissance d'entrer et de colmater le tuyau, sans obstruer l'écoulement de l'eau.

Mécanisme de minuterie ####

Cette méthode d'irrigation par inondation et drainage repose sur un interrupteur de minuterie sur la pompe à eau pour contrôler l'inondation et le drainage périodiques (figure 4.59). L'avantage de cette méthode

est qu'il n'y a pas d'autosiphon, qui peut nécessiter beaucoup de travail à étalonner. Cependant, la réduction de la circulation de l'eau et la réduction de l'aération dans les bassins à poissons entraînent une filtration globale moins importante. Cette méthode est moins appropriée dans les situations d'ensemencement à haute densité et nécessite une attention particulière pour fournir une aération supplémentaire aux poissons.

Dynamique du débit d'eau

L'eau s'écoule dans le lit de croissance, inondant le lit jusqu'à ce que l'eau atteigne le sommet de la borne. L'eau s'écoule ensuite à travers ce socle et descend dans le réservoir du puisard. La grande canalisation est d'un diamètre suffisant pour drainer toute l'eau entrant ; le sommet de la grande canalisation est l'inondation la plus profonde que le lit de croissance connaîtra. Il y a aussi une petite entrée, 6-12 mm de diamètre, dans ce même tuyau situé près du fond. Cette petite entrée est insuffisante pour drainer toute l'eau entrant et, par conséquent, même lorsque l'eau pénètre dans la petite entrée, le lit de croissance continue d'inonder jusqu'à ce qu'il atteigne le sommet. À un moment donné après que le lit est plein, la minuterie coupe l'alimentation de la pompe à eau. L'eau dans le lit médiatique commence à s'écouler à travers le petit trou d'entrée, continuant à drainer le lit de croissance jusqu'à ce que l'eau atteigne le niveau du trou inférieur. À ce stade, l'alimentation est retournée à la pompe à eau et le lit de croissance est rempli d'eau fraîche du réservoir de poisson. Il est très important que l'eau qui coule dans le lit médiatique soit plus grande que l'eau qui coule à travers la petite entrée de la borne, de sorte que le lit va complètement inonder à nouveau. La longueur du cycle d'inondation et de drainage et le diamètre du trou d'égouttement sont déterminés par la taille du lit de média et le débit entrant.

Pour assurer une filtration adéquate, tout le volume du réservoir de poisson doit être pompé à travers les lits de culture toutes les heures. Enfin, assurez-vous de vider les lits une fois par semaine en retirant temporairement le socle et en laissant l'eau restante s'écouler.

Les matériaux utilisés pour la méthode de minuterie pour les dessins aquaponiques inclus dans la présente publication sont les suivants : un tube de suspension de 2,5 cm de diamètre, d'une hauteur de 23 cm, avec un trou d'égouttement secondaire, de 6 à 12 mm de diamètre, 2,5 cm au-dessus du fond ; un protecteur de support, de 11 cm de diamètre et de 32 cm de hauteur, encerclant le pour empêcher les médias de le colmater ; et une minuterie qui contrôle la pompe qui est étalonnée en fonction du débit de la pompe et du débit de vidange du tuyau d'arrêt.

*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 la permission. *

Conception d'unités aquaponiques

Comparaison des techniques aquaponiques

TABLEAU 4.2

Forces et faiblesses des principales techniques aquaponiques

Techniques de culture en eau

Dynamique du débit d'eau

Filtration mécanique et biologique

DWC cultiver des canaux, la construction et la plantation

Cas spécial DWC : faible densité de poissons, pas de filtres

Dynamique du débit d'eau

Gestion des unités à faible densité de stockage

Avantages et inconvénients de la faible densité de stockage

Composants essentiels d'une unité aquaponique

Réservoir à poisson

Forme du réservoir

Matière

Couleur

Couvertures et ombrage

Sécurité et redondance

Filtration - mécanique et biologique

Filtration mécanique

Séparateurs mécaniques (clarificateurs)

Biofiltration

Minéralisation

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

Composants hydroponiques - lits multimédias, NFT, DWC

Mouvement de l'eau

Pompe à eau submersible

Le transport aérien

Pouvoir humain

Aération

Dimensionnement des systèmes d'aération

Siphons Venturi

Réservoir de puisard

Matériaux de plomberie

Kits de test d'eau

Technique du film nutritif (nft)

Dynamique du débit d'eau

Filtration mécanique et biologique

Techniques de film nutritif cultiver des tuyaux, la construction et la plantation

Cultiver la forme et la taille du tuyau

Plantation dans les tuyaux de culture

Sélection du site

Stabilité

Exposition au vent, à la pluie et à la neige

Exposition au soleil et à l'ombre

Utilitaires, clôtures et facilité d'accès

Considérations particulières : aquaponie sur le toit

Serres et structures de filet d'ombrage

La technique du lit média

Dynamique du débit d'eau

Construction de lit média

Matériaux

Forme

Profondeur

Choix du médium

Gravier volcanique (tuf)

Calcaire

Agrégat d'argile expansée légère

Autres choix médiatiques possibles

TABLEAU 4.1

Caractéristiques des différents milieux de culture

Déplacement de l'eau par les milieux

Filtration

Filtre mécanique

Filtration biologique

Minéralisation

Les trois zones de lits médiatiques - caractéristiques et processus

Zone sèche

Zone sèche/humide

Zone humide

Irrigation des lits de médias

Siphon de cloche

Dynamique du débit d'eau

Principaux composants d'un siphon cloche

Dynamique du débit d'eau