La vie en boucles

Airlift pousseur en aquaponie

Il existe deux conceptions de l’airlift dans une installation aquaponique. La plus fréquente est l’utilisation à l’intérieur d’un même compartiment. Ce qui permet l’aération d’une masse d’eau et la création d’un courant d’eau dans le bassin ou bien le nettoyage de l’eau avec un mousseur. Il est également possible d’utiliser l’airlift pour faire circuler l’eau dans le système, entre compartiments. Soit par gravité moyennant une élévation initiale (airlift exhausteur). Soit en « poussant l’eau » à plat, sans élévation (airlift pousseur). C’est ce dernier système , utilisé notamment par Sébastien Ladrange à la Réunion, que nous allons présenter dans cet article.

Création d’un prototype d’étude de l’airlift pousseur

Deux bacs de 70 litres vont simuler le bassin à poisson et le bac de culture, en DWC par exemple. Un airlift alimenté par une pompe à air va mettre en circulation l’eau sans élévation initiale par construction, en poussant l’eau à l’horizontal.

Vue d'ensemble du dispositif de test de l'airlift pousseur.
Vue d’ensemble du dispositif de test de l’airlift pousseur.

La mise en oeuvre de ce prototype doit permettre de répondre à plusieurs questions:
– Peut-on utiliser l’outil de dimensionnement d’airlift pour choisir le diamètre du tuyau en fonction du débit d’air et de la profondur du bassin?
– Quel est le débit d’eau ?
– Quelles sont les cotes de niveau d’eau au repos et en fonctionnement ?

Dimensionner un airlift pousseur d’eau

Nous allons utiliser le calculateur proposé au téléchargement dans l’article « dimensionner un airlift ». La hauteur d’eau dans le bac de 70 litres permet l’installation d’un airlift de 22 cm de longueur, avec une émergence d’un seul cm. La pompe à air utilisée délivre 80 litres d’air par heure, au point d’injection. Quel diamètre de tuyau utiliser?

Optimiser un airlift selon les contraintes de hauteur d'eau, émergence et débit d'air.
Optimiser un airlift selon les contraintes de hauteur d’eau, émergence et débit d’air.

Le calculateur oriente vers un tuyau de 32 mm intérieur pour un débit attendu d’environ 500 litres heure.

Construction de l’airlift pousseur

L’airlift est fabriqué simplement en insérant directement le tuyau d’arrivée d’air dans le bas de l’airlift. Donc, la forme des bulles n’est pas optimisée pour le transfert de dioxygène, mais c’est un détail qui pourra être étudié ultérieurement.

Ailift pousseur en 32 mm, 22 cm entre point d'injection d'air et surface de l'eau
Ailift pousseur en 32 mm, 22 cm entre point d’injection d’air et surface de l’eau
Tuyau d'arrivée d'air inséré en bas de l'airlift
Tuyau d’arrivée d’air inséré en bas de l’airlift

Mesure du débit d’air réellement injecté

Un sac plastique de 3 litres permet de mesurer le débit d’air réellement injecté en bas de l’airlift, en chronométrant la durée de remplissage. 3 litres en 135 secondes soit 80 litres par heure.

Sac de 3 litres monté sur entonnoir en caoutchouc permettant de collecter l'air en sortie d'airlift
Sac de 3 litres monté sur entonnoir en caoutchouc permettant de collecter l’air en sortie d’airlift

Mesure du débit d’eau en sortie du bac de culture

La mesure du débit d’eau sur un tuyau immergé à 80% pose des difficultés. Mais l’utilisation d’une jonction sur laquelle est collée une partie de l’ouverture d’un sac plastique permet cette mesure. L’astuce consiste à laisser à l’air, la possibilité de sortir du sac au fur et à meure du remplissage avec l’eau sortant du bac de culture, tout en empêchant l’eau du bassin d’y pénétrer. 2.8 litres en 30 secondes soit 360 litres par heure.

Sac de congélateur attaché sur une jonction  de tuyau en laissant une partie ouverte pour l'évacuation de l'air au fur et à mesure du remplissage.
Sac de congélateur attaché sur une jonction de tuyau en laissant une partie ouverte pour l’évacuation de l’air au fur et à mesure du remplissage.

Analyse des niveaux dynamiques avec airlift pousseur en fonctionnement

Au repos les niveaux d’eau entre bassin et bac de culture sont identiques. Avec l’airlift pousseur en fonctionnement, le niveau d’eau du bassin baisse légèrement de 2 mm tandis que le niveau du bac de culture monte d’autant. La hauteur de l’airlit passe de 22 cm à 21.8 cm. La différence de niveau de 4 mm entre bassin et bac de culture va se comporter comme une élévation. Elle va donc se rajouter au 1 cm de départ, soit 1.4 cm. Avec ces nouvelles données, le calculateur donne un débit de 338 litres. Ce qui est très proche du débit mesuré de 360 litres par heure.

Niveaux mesurés lors du fonctionnement d'un airlift pousseur.
Niveaux mesurés lors du fonctionnement d’un airlift pousseur.

Bilan du test du concept d’airlift pousseur.

360 litres d’eau déplacés par heure avec 80 litres d’air injectés correspond à 5 fois le volume du bassin en 1 heure. La même pompe utilisée avec un airlift exhausteur de 7 cm permet tout juste de faire circuler un bassin par heure. Technologie frustrante ( car on ne visualise pas le débit contrairement à une cascade) mais terriblement efficace.


Sur des systèmes de taille professionnelle, on peut facilement obtenir un débit d’1 m3 par watt de la pompe à air. Par exemple une Fujimac 40, puissance 27 watts, qui délivre 40 litres d’air par minute à 1.25 m de profondeur, permet d’alimenter un airlift d’1,2 m en 150 mm, pour un débit voisin de 30 m3 heure.

Sur un système aquaponique domestique comprenant 1000 litres de bassins, une pompe a air de 16 watts qui délivre 1100 litres d’air à 80 cm de profondeur peut faire face à deux fonctions: mouvoir 1000 litres d’eau par heure avec 100 litres d’air et aérer l’eau avec les 1000 litres d’air restants.

L’airlift pousseur est donc une option intéressante pour l’économie d’énergie et la simplification des systèmes aquaponiques en mode « basse technologie ». En revanche , cette technologie impose l’utilisation de filtres gravitaires et ne tolère aucune perte de charge sur les tuyaux de jonction entre compartiments. Impossible également d’utiliser un refroidisseur sans rajouter une pompe dédiée.

2 Comments

  1. Alain Guerder

    Bonjour, je ne suis pas sûr d’avoir compris si le pousseur est un 3e type d’airlift :
    le vertical pour remonter l’eau par exemple pour la faire passer dans un autre bac plus élevé.
    l’horizontal qui peut servir à faire passer l’eau dans un autre bac de même hauteur.
    le pousseur qui permet de pousser l’eau plus efficacement que les deux types précédents ?

    • jcgoudeau

      On peut classer arbitrairement les airlifts selon leur usage.
      – usage d’aération : on recherche des petites bulles à l’intérieur de l’airlift, et la sortie se fait à mi surface de façon à agiter la surface de l’eau.
      – usage de transport d’eau : les grosses bulles sont plus efficace pour le transport. On distingue trois familles selon les objectifs recherchés:
      – les airlifts immergés, travaillant sous le niveau de l’eau, à très forte efficacité énergétique (gros déplacement d’eau pour peu d’énergie consommée; en gros 1 m3 par watt en système professionnel. Voir Système Sébastien Ladrange à Mafatte à la Réunion)
      – Les airlifts exhausteurs traditionnels, remontant l’eau sur environ 20% de la profondeur immergée. Au delà faible débit et très mauvais rendement énergétique.
      – Les airlifts modifiés de Glenn Martinez qui permettent de remonter l’eau sur plusieurs mètres de hauteur

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