Module pédagogique pour l’aquaponie en primaire (version 1)

L’aquaponie est un concept à la mode. Et de nombreuses écoles souhaitent utiliser cette technique comme support pédagogique. Or la mise en oeuvre d’un module pédagogique pose des difficultés techniques. Dont la résolution peut conduire à véhiculer des idées erronées. Petit tour d’horizon des erreurs à éviter ou des solutions à privilégier à partir d’un cas concret.

Ce module « version 1 » n’a pas pu être testé en 2021 pour cause de covid. Une seconde version, plus adaptée à la partie pédagogique est en cours d’étude et fera l’objet d’une nouvelle publication en fin d’année 2021

La demande d’une communauté de commune

La communauté de commune Sud Vendée Littoral propose des animations pour les écoles primaires. Elle lance un cycle autour de la transition énergétique, dans lequel l’aquaponie trouve place. Au cours du premier semestre 2021, 8 classes de CM1 à CM2 vont découvrir l’aquaponie à partir d’un module construit en classe. Les choix techniques doivent être bien réfléchis pour rester cohérents avec le thème général de la transition énergétique.

Clarifier les messages à transmettre

L’aquaponie est majoritairement un mode de production pour l’alimentation humaine. Et plus particulièrement pour la production de poissons. Il est donc important de choisir un genre de poisson qui se mange couramment pour ne pas brouiller le message. Cela élimine les poissons rouges, les carpes koi et autres poissons exotiques. Le tilapia, quant à lui, est interdit en France métropolitaine. Par ailleurs les poissons retenus devront être facile à trouver sur tout le territoire en petit nombre, ce qui élimine les perches, sandres, lotte et autres poissons peu disponibles en juvéniles . Reste donc, la truite sous réserve de disposer d’une capacité de refroidissement, Les carpes communes, cuir ou miroir et les gardons. Le gardon, s’avère fragile à l’usage. Les carpes locales, beaucoup plus résistante, le remplacent avantageusement.

L’aquaponie, bien pensée, est économe en énergie. Mais elle peut aussi se révéler très gourmande lorsque l’on ajoute une pompe à eau, une pompe à air, un filtre UV, un refroidisseur ou une résistance chauffante, voire des lampes au dessus des végétaux. Il faudra donc concevoir un dispositif le plus économe possible en énergie, le plus proche possible de 5 kW.h par kg de poisson produit. Une faible consommation énergétique permet alors d’envisager une alimentation solaire.

La production aquaponique est compatible avec le développement durable d’un territoire. A l’échelle des particuliers, sous réserve de faire les bons choix, elle est viable, vivable et respectueuse de l’environnement. A l’échelle professionnelle, le modèle économique cherche encore sa voie et la viabilité reste a démontrer dans la durée. Mais la raréfaction annoncée du poisson pourrait ouvrir des opportunités.

Les caractéristiques du module pédagogique

Ce type d’installation pédagogique, en configuration minimaliste, comprend souvent deux pompes (eau et air) pour une puissance totale d’environ 10 watts. Pour réduire cette puissance, nous allons utiliser un airlift pour la circulation de l’eau avec une unique pompe à air de 2 watt. Soit une réduction de puissance de 80%. Un petit système solaire avec batterie pourrait facilement en assurer le fonctionnement. Mais on entre dans des dépenses plus conséquentes. Cette configuration avec airlift et énergie solaire est mise en oeuvre à une échelle professionnelle sur l’ile de la Réunion par Sébastien Ladrange.

Mise à jour du 13/08/2020.

La pompe initiale de 4 watts a été remplacée par une pompe de 2 watts débitant 120 litres d’air par heure sur deux sorties. Le débit de l’airlift est plus régulier et inchangé en volume : 60 litres d’eau par heure. Cette nouvelle pompe est plus adaptée compte tenu du thème général sur la transition énergétique.

Le module aquaponique pédagogique n’est pas installé de façon pérenne. Cela supprime le problème de l’entretien et la surveillance pendant les vacances. Mais pose le problème du devenir des poissons fin juin. Ils peuvent être conservés chez un tiers pour l’année suivante, ou bien distribués auprès de pêcheurs pour servir de vifs, ou bien relâchés dans un étang privé, ou bien encore consommés en friture. C’est donc un module pédagogique éphémère, démontable, réutilisable, qui doit permettre d’en comprendre le fonctionnement sur une période de 4 à 8 mois.

Le prix de revient est minimisé (moins de 100€ TTC tout compris) avec quelques produits recyclés. Le module proposé est au 1/50 ème du dispositif truites aquaponiques, lui même au 1/100 ème d’une unité professionnelle. Ceci permet d’aborder la question du modèle économique et des opportunités de développement dans les décennies à venir.

La construction du module pédagogique aquaponique

Un bac de 60 litres en polyéthylène noir de 32 cm de profondeur va accueillir les petites carpes. Nous allons utiliser une seule pompe pour l’aération et la circulation de l’eau, là où habituellement il en faut deux : une pompe à eau et une pompe à air. Ici, une unique pompe à air de 2w délivre 2 litres d’air à la minute à une pression d’environ 150 millibars. Deux sorties d’air alimentent deux mini airlifts. L’un pour aérer le bassin et homogénéiser la répartition de l’oxygène dans le bassin. L’autre pour remonter l’eau de 7 cm et la déverser dans le bac de culture de 30 litres. Le débit est d’un litre par minute soit un renouvellement de bassin par heure. Le bac de culture est rempli de graviers. Et pour éviter le colmatage, un filtre mécanique capte les déjections des poissons extraites par l’airlift. Le bac de culture est conduit à niveau constant avec un retour de l’eau dans le bassin à poisson par gravité. La position du tuyau d’évacuation conserve 2 cm de graviers secs. 6 salades sont plantées et des radis sont semés à même les graviers.

Le cyclage du système n’étant pas possible dans le contexte de l’école (Temps nécessaire trop long), les graviers utilisés sont déjà porteurs des bactéries nitrobacter et nitrosomonas. De même les salades seront plantées en conservant une partie de la motte, sans laver les racines.

Un couvercle entrebâillé limite le développement d’algues et assure la tranquillité des poissons.

Un système aquaponique au 1/50 ème du dispositif « truites aquaponiques »

Au bout d’un après midi de travail avec les enfants, l’ unité aquaponique est en place. Voici la fiche signalétique:

Bassin à poissons : 60 litres, 30 cm de profondeur
Poissons : 10 carpeaux de 40 g , (7kg/m3)
Bac de culture : 30 litres, 15 cm de profondeur, 0.2 m2
Média : graviers de carrière non calcaires, niveau d’eau constant à 2 cm sous la surface des graviers
Eau : volume total de 72 litres
Pompe à air 2W , 2 Litres d’air par minute; 18 kwh/an (2.7 €)
Aération : un airlift « A » interne au bassin à poissons, qui agite la surface du bassin et qui brasse l’eau
Circulation de l’eau : un airlift « C » pour remonter l’eau sur 7 cm. Débit 1 litre par minute. 1 renouvellement de bassin par heure.
Filtre : dans le bac de culture, sous l’arrivée d’eau; une bouteille plastique percée au fond avec filets à l’intérieur. Cette bouteille filtrante sera placée dans une bouteille percée plus grande, pour faciliter le nettoyage.
Poids total de l’ensemble : 120 kg
Espace occupé : L= 80 cm l =60 cm H=40 cm

Les achats nécessaires (moins de 100 € au total )

• 10 carpeaux de 40 g (5 €)
• Un bac plastique alimentaire 70 l (12 €)
• Un second bac plastique alimentaire 50% plus petit 30 l (8 €)
• Un bac plastique de 20 cm de haut pour surélever le bac de culture (8 €)
• 1 m de tuyau diamètre 20 mm et 3 coudes 90° (10 €)
• 50 cm de tasseau de bois 30×30 mm (2 €)
• 10 m de papier rouleau aluminium (1 €)
• Une pompe à air (26 €)
• 2m tuyau 6 mm (1 €)
• 2 sacs de graviers (5 €)
• 2 bouteilles plastique de récupération et un filet emballage (0€)
• Nourriture à poisson pour 4 mois (5 €)
• Une barquette de 6 pieds de laitue (2€)
• Un sachet de graines de radis (2 €)
• Quelques vers de compost à installer dans les graviers (0€)

1 tube de colle blanche
une paire de ciseaux
Une scie cloche de 25 mm
Joint silicone

Module pédagogique aquaponique : l’utilisation en classe

Compter une demi journée pour installer le module. Choisir un emplacement avec éclairage direct du soleil sur le bac de culture, au moins une partie de la journée (En intérieur, installer sur une table, au ras d’une fenêtre ensoleillée ). Expliquer le fonctionnement à l’aide du livret pédagogique .

Chaque jour d’école, nourrir les poissons. Puis surveiller le filtre, et si besoin le nettoyer, vérifier qu’aucun poisson n’est mort et suivre la croissance des légumes avec l’apparition de nouvelles feuilles. Enfin, compenser l’évaporation en rajoutant de l’eau. Et au bout d’un à deux mois, récolter les premiers radis et laitues!

Ce module pédagogique aquaponique peut servir de support pour de nombreux travaux en primaire, au collège ou au lycée:
Maths: calcul de volume, de débit, de %
Physique : fonctionnement airlift, circulation gravitaire, thermodynamique
Chimie : composition de l’eau, température, pH, cycle de l’azote, cycle de la matière organique
Biologie animale: cycle de vie des poissons
Biologie végétale : cycle de vie radis et laitue
Biodiversité : vers de compost, crustacés et insectes d’eau, bactéries, microalgues
Gestion d’entreprise: rentabilité, marchés alimentaires, circuits courts
Macroéconomie : la pêche en mer, état de la ressource; la production aquacole
Développement durable : transition énergétique; agriculture urbaine, gestion de l’eau
Géographie : l’aquaponie dans le monde