Les tours de refroidissement sont largement utilisées dans l’industrie pour abaisser la température de certaines matières à moindre coût. Le procédé est-il applicable en aquaponie professionnelle ou chez les particuliers?
Poursuivre la lectureCatégorie : Eau-qualité
L’eau est la composante essentielle du projet. Son origine détermine la qualité chimique initiale. Les équipements du site doivent permettre de conserver une qualité de l’eau irréprochable pour le bien-être des truites.
Le « cyclage » d’une installation aquaponique correspond à l’installation des populations bactériennes nitrifiantes nécessaires au bon fonctionnement de l’installation. Ce qui peut être réalisé de deux façons majeures. Soit en présence des poissons, tel que le pratique Timothée Saurel (T’Air Eau), ou encore Guillaume Beucher ( Aquaponia). Soit sans les poissons, avec de l’ammoniaque du commerce.
Article enrichi des expériences de cyclage rapportées par Guillaume Beucher, Timothée Saurel, Chris Pagns, Louvert Louvert et Jean-Paul Andrade
Cyclage avec poissons
Le cyclage avec les poissons consiste à n’introduire que peu de poissons par m3, introduire un stock de départ de bactéries et faire grandir ces populations avec un très faible apport de nourriture les 40 premiers jours. L’excrétion de N(NH3-NH4) est faible, voisine de 0.05 g de N(NH3-NH4) au départ. Cette très faible dose d’azote ammoniacal sera contrôlée par les bactéries déjà installées. C’est la méthode qu’utilise Timothée Saurel lors de l’installation des kits aquaponiques qu’il commercialise. Avec 100% de réussite lorsque les recommandations sont respectées à la lettre. Elle a l’immense avantage de rendre l’aquaponie simple et facile à maîtriser, sans s’embarrasser de mesures et tests et sans forcément entrer dans la chimie de l’eau.
Pour une cuve de 500 litres et un biofiltre profond de 500 litres:
# Installation de 2 kg de salmonidés. Salage de l’eau à 0,5 g de sel par litre d’eau.
# Installation de populations bactériennes diversifiées:
– Installation des billes d’argile, dont une partie provient d’un système déjà cyclé.
– Ajout de 75 cc de jus de lombricompost, prélevé le jour même et conservé au frais.
– Ajout de 250 g de vers de compost
# Croissance des populations de bactéries:
– Jeûne complet la première semaine. L’excrétion de N(NH3-NH4) est faible, voisine de 0.05 g de N(NH3-NH4). Elle permet de commencer à stimuler les populations de bactéries qui nous intéressent.
– 1 cuillère à café d’aliment par jour en semaine 2. (environ 5g pour 0.17 g de N(NH4-NH3))
– 2 cuillères à café d’aliment par jour en semaine 3. (environ 10g pour 0.34 g de N(NH4-NH3))
– 3 cuillères à café d’aliment par jour en semaine 4. (environ 15g pour 0.5 g de N(NH4-NH3))
– 4 cuillères à café d’aliment par jour en semaine 5. (environ 20g pour 0.7 g de N(NH4-NH3))
– Puis poursuivre sur la base de 1% du poids vif des poissons au fur et à mesure de leur croissance.
Cyclage avec ammoniaque 13%
Le cyclage avec apport régulier d’ammoniaque est sensé se dérouler selon le schéma théorique suivant .
Or la réalité est souvent différente! Décryptage d’un test réalisé début 2023 avec ajout d’ammoniaque.
Contexte :
- Installation avec bassin aquaponique de 600 litres.
- Circulation de l’eau par airlift . Débit 1000 litres par heure. Niveau constant.
- Biofiltre de 200 litres, constitué de graviers non calcaires de 6/10 mm.
- Oxygène: 3 mg par litre du démarrage au 15 mai. Puis 7 mg/l à compter du 15 mai.
- Eau provenant d’une nappe calcaire. pH de 7.8 KH voisin de 8.
- Nitrates de l’eau de la nappe : 20 mg de NO3/l
- Cyclage au printemps, du 15 mars au 10 juillet (eau de 10° à 17° C)
Suivi des nitrites
15 mars 2023 : construction achevée et démarrage de la mise en place bactérienne. Sur les 200 litres de graviers, 5% proviennent d’une installation aquaponique déjà cyclée. Nitrites inférieurs à 0.1 mg/l. Eau à 10°. Apport journalier de 40 cc d’ammoniaque du commerce dosée à 13% d’azote ammoniacal (50 cc par m3 d’eau, ce qui correspond à 150 g d’aliment à 42% de protéines). Cet apport s’est avéré trop élevé. 6 cc par m3 et par jour suffisent.
– 50 g ammoniaque 13% donne 50 x 0.13/18 x 14 g = 5 g N(NH3-NH4)
– 25 Kg de truites/m3 nourries à 1% dans un bassin de 600 litres :
25 x 0.6 x 0.01 = 150 g de nourriture /J
150 x 42% protéines x 0.16 = 10 g d’Azote
avec 50% rejetés sous forme de N ammoniacal soit 5 g N(NH3-NH4)
01 avril 2023. Le système ne réagit pas jusqu’au 01/04. Puis les nitrites commencent à grimper, signe de l’installation progressive des bactéries dont le nom commence par le préfixe « nitroso » (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosovibrio ,… ), probablement accélérée par l’ajout de graviers cyclés.
30 avril 2023. Le taux de nitrite monte jusqu’à 80 mg par litre au 30 avril avec une eau à 12°. L’eau devient laiteuse et le biofiltre recouvre toutes les parois. Apport de 20 g de sucre par jour à partir du 15 avril par précaution. Apport probablement inutile avec un KH à 8 . En revanche l’eau est froide et ne favorise pas les bactéries dont le nom commence par le préfixe « nitro » (Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira,…)
01 mai 2023. Arrêt d’apport d’ammoniaque au 01/05. La concentration en nitrites va chuter progressivement à 0.1 mg/l en une douzaine de jours, jusqu’au 12 mai. Car les bactéries nitritantes n’ont plus rien à se mettre sous la dent et les bactéries nitratantes boulotent le stock de nitrites. A ce stade compte tenu de la présence de 50mg/l de nitrates, la tentation est grande d’introduire des poissons. Ce qui serait une erreur.
14 mai 2023. Reprise des apports d’ammoniaque 13% sur une base de 6 g /m3 (5 g pour le système de 800 litres). Avec deux interruptions de 3 jours, puis 7 jours. Remontée des nitrites jusqu’à 10 mg/l jusqu’au 30 mai.
30 mai 2023. A partir du 30 mai la température de l’eau remonte entre 17 et 17.5°, favorisant l’installation des bactéries « Nitro ». Egalement dopées par la présence de beaucoup de nitrites.
Au 29 juin 2023 , les nitrites se stabilisent en dessous de 0.3 mg/l. Et ce, sous un régime d’apport régulier de 5 g d’ammoniaque 13% par jour. Il est donc possible d’introduire 2 kg de truites dans le bassin de 600 litres et de commencer à nourrir pour maintenir l’apport d’azote ammoniacal.
– 5 g ammoniaque 13% donne 5 x 0.13/18 x 14 = 0.5 g N(NH3-NH4)
– 3 Kg de truites/m3 nourries à 0.8% dans un bassin de 600 litres :
3 x 0.6 x 0.008= 15 g de nourriture /J
15 x 42% protéines x 0.16= 1 g d’Azote
avec 50% rejetés sous forme de N ammoniacal soit 0.5 g N(NH3-NH4)
Le passage de 3 kg/m3 à 20 kg par m3 devra être très progressif pour laisser le temps aux populations bactériennes de s’ajuster à la nouvelle offre alimentaire. L’ajout de poisson sera compensé par une diminution ponctuelle de l’alimentation de façon à lisser l’augmentation de l’azote ammoniacal à traiter par les bactéries.
A retenir
Quelle que soit la méthode employée, le cyclage consiste à installer des populations de bactéries nitrifiantes en équilibre avec un volume d’azote ammoniacal à traiter, et donc en équilibre avec le volume d’aliment distribué. Toute modification brutale de cet équilibre (aliment plus riche en protéines, plus de poissons, plus d’aliment, nettoyage des filtres mal réalisé, traitement au percarbonate de sodium mal maîtrisé,…) peut conduire à un pic de nitrites et une mortalité de poissons.
La conception de systèmes aquaponiques organisés autour d’une unique pompe à air augmente l’exigence de fiabilité sur cet organe vital. Pour un système avec deux bassins de 1000 litres, la référence reste la Fujimac 40 qui délivre 50 litres par minute à 0.75 m de profondeur. Mais d’autres modèles peuvent présenter un intérêt. Suite à la présentation d’un exemplaire avec batterie par Guillaume Beucher, dans le cadre de la formation Aquaponia, voici l’analyse du potentiel de ce nouveau compresseur à air.
Poursuivre la lectureUn lombrifiltre immergé presque en totalité, inséré dans une installation aquaponique, permet de supprimer la corvée de nettoyage du filtre. Il contribue également à augmenter la quantité de minéraux (notamment le phosphore) disponible pour les plantes.
Poursuivre la lectureParmi les nombreux points clés en aquaponie, la maîtrise thermique est certainement l’un des plus importants. Elle repose essentiellement sur la conception du système. Une bonne isolation, un niveau constant, un ensemble compact, et ponctuellement, un groupe froid et une résistance chauffante constituent le niveau de base « passe partout » permettant d’élever les salmonidés dans son jardin toute l’année. Pour réduire l’utilisation du groupe froid et de la résistance chauffante, voire les supprimer complètement, des aménagements du système sont possibles. Voici un retour d’expérience à partir d’un test sur un bassin de 500 litres (TA-500) en 2021.
Poursuivre la lectureLa comparaison du comportement thermique des deux systèmes aquaponiques TA_2400 et TA_500 nécessite un enregistrement des températures. La surveillance porte sur 6 points de mesure. Or la collecte manuelle de ces données est astreignante et insuffisante en fréquence. D’où l’intérêt d’utiliser un enregistreur de données automatique. Car la compréhension, puis la maîtrise, des échanges thermiques constitue la clé pour un élevage réussi de la truite. Cette collecte d’informations permettra également d’automatiser le maintien de la température de l’eau autour d’une température de consigne. Ceci grâce à une électrovanne pilotée par un programme. Laquelle permettra de profiter au maximum des moments ensoleillés d’hiver lorsqu’il faut maintenir l’eau à 10°C. Et également, des nuits claires estivales permettant le refroidissement radiatif passif de l’eau.
Poursuivre la lectureCet article expose le contexte d’observation du comportement thermique de deux systèmes aquaponiques avec truites. Et la mise en place d’un protocole de mesure du refroidissement nocturne.
Poursuivre la lectureLe système « truites aquaponiques » est un projet réussi, bien équilibré. Où la production de 55 kg de truites et 110 kg de légumes variés sur un an est au rendez-vous chaque année. Et où les périodes de canicules sont bien contrôlées par le refroidissement par géothermie, avec une faible consommation énergétique. Mais la géothermie n’est pas possible en tout lieu. Or une innovation thermique permettrait « en théorie » de gérer les températures trop chaudes ou trop froides, à peu près partout. Elle mérite donc d’être testée sur un cas concret grandeur nature en 2021. Tour d’horizon des caractéristiques du nouveau projet.
Poursuivre la lectureLe choix de la pompe à air en aquaponie domestique dépend du contexte d’utilisation et des résultats attendus. Savoir décoder les spécifications du matériel s’impose lors de la conception d’un nouveau système.
Poursuivre la lectureLe froid radiatif passif est un phénomène physique facile à expérimenter. Mais son utilisation en aquaponie nécessite quelques ajustements et reste incertaine en période caniculaire. Une mise en oeuvre sur un cas concret permettra d’en apprécier les limites.
Poursuivre la lectureLe refroidissement radiatif passif produit du froid par rayonnement de la chaleur dans l’espace lointain, sans utiliser d’énergie. Par exemple, une plaque métallique posée dans une caisse en polystyrène aux bords évasés et recouverte d’un film en polyéthylène va rayonner des infrarouges vers le ciel et abaisser la température à l’intérieur de la boîte. Ce principe physique est potentiellement applicable en aquaponie pour refroidir les bassins à truites. Ce premier article présente l’étude de la faisabilité en aquaponie. Un second article présente un projet d’application
Poursuivre la lectureLa saturation permanente de l’eau en oxygène – ou dioxygène pour les puristes – est la clé pour un bon fonctionnement des systèmes aquaponiques avec truites. Un bilan entre les consommations et les apports, bien que très approximatif, permet de mieux apprécier les limites et le potentiel du système. Il est prudent de disposer d’une marge de 20% supplémentaires par rapport aux calculs théoriques.
Poursuivre la lectureL’aquaponie en France métropolitaine valorise bien la truite arc en ciel : poisson facile à trouver, à croissance rapide, à chair fine et appréciée. Mais la montée en température de l’eau des bassins dès fin mai, début juin, conduit beaucoup d’aquaponistes à opter pour d’autres poissons, ou bien limiter l’élevage de la truite pendant les mois frais de septembre à mai. Les truites sont ensuites remplacées par des poissons plus tolérants de juin à août. Un aquaponiste professionnel a même décidé de se passer de poissons en été en minéralisant les boues des filtres collectées en hiver et stockées pour une valorisation en été. L’idéal reste de pouvoir produire de la truite toute l’année dans une eau de qualité maitrisée. Contenir la montée en température ou refroidir l’eau des bassins en été est le problème majeur à résoudre. Il y a quatre méthodes qui peuvent être utilisées seules ou combinées sur des installations bien conçues au départ.
Poursuivre la lectureLes filtres en aquaponie sont très divers. Cela va du « zéro filtre » aux filtres à tambour, en passant par les filtres sous pression avec mousses filtrantes, les filtres à tourbillons, et bien d’autres systèmes. Deux questions ont orienté les choix réalisés pour le système « truites aquaponiques ». Quelles sont les exigences en matière de filtration? Quels sont les systèmes les moins coûteux et les plus faciles à entretenir qui répondent à ces besoins?
Poursuivre la lectureLorsque l’on choisit de maîtiser la température de l’eau des bassins à truites dans une installation d’aquaponie à l’aide de la géothermie, se pose alors la question du dimensionnement du serpentin. Voici les calculs théoriques utilisés pour le dispositif « truites aquaponiques » .
Poursuivre la lectureLa géothermie par échange direct, sans recours à une pompe à chaleur, est une solution peu onéreuse pour contenir la température de l’eau des bassins à truites dans une fourchette 8 °C – 20 °C. Il suffit de faire circuler dans un tuyau de cuivre, une eau à température constante, voisine de 13 °C- 15°C, lorsque les conditions météorologiques l’exigent. Avec un serpentin correctement dimensionné au regard des calories à échanger, il est possible de maintenir un élevage de truites toute l’année avec des croissances correctes pour les poissons, y compris en été. Exite t-il une toxicité du cuivre lors de cet usage ?
Poursuivre la lectureAjout du 26/03/2020 : le système « truites aquaponiques » tourne depuis trois ans avec 12 m de tuyau de cuivre immergés dans les bassins, à demeure. Le renouvellement d’eau neuve est très faible voisin de 0.7% par jour. Aucun problème sur les truites. La qualité de l’eau permet même de conduire l’incubation d’oeufs de truites et le démarrage des jeunes alevins. L’expérience confirme donc les propos ci-dessous.
Un des défis en aquaponie : éviter les dépôts à l’intérieur du bassin à poissons. Les bassins rectangulaires posent particulièrement problème. Au cours de l’année écoulée , des dépôts de fèces dans le système « truites aquaponiques » ont dû être régulièrement enlevés sous peine de voir les truites perdre l’appétit. Voici donc quelques points d’amélioration prévus pour tendre vers un bassin auto-nettoyant.
Poursuivre la lectureChoisir d’élever des truites en aquaponie nécessite une eau fraîche et oxygénée. La surveillance de la température de l’eau avec un thermomètre est facile et peu onéreuse. Mesurer l’oxygène de l’eau est une autre affaire. Il existe des sondes permettant des relevés en continu mais elles sont chères (>300 €). Les tests chimiques permettant une cinquantaine de mesures sont beaucoup moins chers (environ 15 €), mais imprécis. Or, l’appréciation sur une échelle colorimétrique peut être améliorée en utilisant un smartphone et un applicatif d’analyse des couleurs.
Poursuivre la lectureLa disponibilité en oxygène pour un élevage de truites en aquaponie est un indicateur majeur à surveiller à l’aide de tests chimiques affinés avec un smartphone. C’est donc par les mesures et par l’observation du comportement des truites qu’il va falloir mettre au point le dispositif pour conserver une bonne qualité de l’eau. Voici l’histoire des échecs et des réussites dans la maîtrise de l’oxygénation de l’eau pour le projet « truites aquaponiques ».
Poursuivre la lectureParmi les caractéristiques de l’eau, les systèmes aquaponiques sont régulièrement mis en avant pour leur économie d’eau évaluée par de nombreux sites à 90 -95 %. Que recouvre ce chiffre? Quelle valeur retenir pour le projet « truites aquaponiques »?
Mis à jour le 25/07/2022
Poursuivre la lectureLa vague de froid de fin février 2018, offre une opportunité pour étudier la résilience du module aquaponique face au gel, ainsi que l’efficacité de l’installation de géothermie pour la régulation de la température, élément essentiel de la qualité de l’eau pour les truites.
Poursuivre la lectureLes truites élevées en aquaponie sont très exigeantes sur la qualité de l’eau des bassins. Un airlift peut, à moindre coût de construction et de fonctionnement, améliorer le taux d’oxygène et la turbidité.
Poursuivre la lecturePlus les truites sont jeunes, moins elles supportent une eau trouble. Et dans tous les cas cela crée un léger stress qui peut favoriser l’apparition de mycoses. Estimer cette turbidité dans les bassins conduits en aquaponie est un premier pas avant d’intervenir si besoin pour améliorer la qualité de l’eau.
Poursuivre la lectureLa géothermie utilisée pour stabiliser la température de l’eau dans le système des truites aquaponiques nécessite deux puits. Le second puits de 4.50 mètres a été creusé à la main avec une technique largement utilisée en Afrique : le forage à percussion.
La technique du marteau actionné à bras d’homme est très ancienne. Elle m’a été confiée par un ancien, il y 25 ans. Elle permet de creuser un forage dans de la roche tendre comme le calcaire. Puis d’y descendre une pompe immergée.
Poursuivre la lecturePour élever des truites en aquaponie toute l’année en Vendée, avec une croissance soutenue, il faut pouvoir refroidir l’eau en été en deçà de 20°. La géothermie est la solution retenue pour maîtriser cet aspect de la qualité de l’eau. Il est également possible de réchauffer l’eau en hiver en période de gel pour une meilleure croissance des truites et des légumes.
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