Brevet FR2067234A1 — publié le 19710820

La présente invention concerne des dispositifs permettant de conjuguer en un lieu où l'eau est rare, l'aquiculture en circuit fermé avec la culture de végétaux en économie d'eau. L'aquiculture, élevage d'etres vivants aquatiques, peut s'aocomoder selon le cas, d'eaux douces ou de certaines eaux salées. Les techniques d'aquiculture sont connues pour 11 élevage dtun certain nombre d'espèces vivantes. Toutes les techniques d'aquiculture nécessitent une aération de l'eau et l'éli etion des déchets résultant de l'activité biologique par une filtration convenable, ou par un renouvellement de 11 eau. D'autre part, diverses techniques de culture de végétaux en économie d'eau sont connues. La plupart d'entre elles nécessitent pour les végétaux, un substrat tel que du sable ou du gravier contenu dans des bacs conçus pour que l'eau d'irrigation ou les solutions nutritives puissent titre récupérées. La culture est pratiquée sous un abri qui, d'une part, freine la dissipation de l'eau par évaporation tout en assurant un certain renouvellement de l'air et, d'autre part, permet le passage d'une quantité suffisante de lumière solaire. L'abri peut aussi étire opaque et la lumière est alors fournie par un système d'écalai rage artificiel approprié. L'irrigation peut se faire avec des solutions nutritives spéciales employées seules, ou bien en alternance avec des arrosage à l'eau douce. Dans certains cas, l'arrosage peut se faire avec de l'eau salée, de salinité modérée. Les solutions nutritives peuvent parfois, aussi, être supprimées. Les phases d'irrigation pendant lesquelles le substrat est imbibé d'eau, alternent avec des périodes de drainage pendant lesquelles l'air pénètre dans les interstices du substrat. Dans l'état actuel de la technique, la culture de végétaux en économie d'eau et l'aquiculture, sont deux activités indépendantes qui nécessitent chacune, leurs investissements propres. Tout au plus, sont-elles parfois occacionnsellement jur- taposées sans que la pratique de l'une, n'apporte d'amélioration sensible å la pratique de l'autre. La presente invention a pour but d'intégrer complètement les deux activités afin que chacune d'elles puisse bénéficier efficacement de la pratique de l'autre, tant sur le plan biologique que sur le plan économique. Le dispositif combiné de culture et d'aquiculture remplit trois fonctions fondamentales: a) I1 permet de pratiquer l'aquiculture dans des bassins dont les eau: sont puri fiées à travers des matériaux pouvant titre utilisés pour certains procédés de cultu- re. b) Il permet de pratiquer des cultures végétales en strictes économie d'eau en assurant su simultanément une purification des eaux utilisées pour l'aquiculture. G) Il assura la circulation des gaz (air, vapeur d'eau, gaz carbonique), et des liquides (eaux, solutions salines) de façon à réduire au maximum les pertes en eau de l'ensemble du système. Le dispositif dont le schèma de principe est représenté par la fig.I, Planche I comprend trois parties : a) Compartiment de culture t un compartiment bien éclairé (I) est destiné aux cultures. Sa surface au sol est occupée en majeure partie, par des bacs (2) remplis de matériaux peuvent servir de susbtrats à des cultures en économie d'eau. Ces bacs (2) sont munis d'un dispositif d'arrosage périodique (3)0 D'autres bacs (4) plus réduits, remplis d'une substance poreuse convenable (sable par exemple) jouent essentiellement le raie des filtres mais peuvent éventuellement recevoir des cultures acceptant une irrigation plus ou moins continue. Les bacs (4) recouverts de caillebotispeuvent aussi servir de zones de circulation pour le personnel. b) Compartiment d'élevage e un compartiment (5) dont l'éclairage est indifférent estdestiné aux élevages. Sa surface au sol est occupez dans sa plus grande partie par un ou plusieurs bassins (6) convenablement aménagés pour l'aquiculture envisa- géie, et servant en même temps, de réserve principale eau Ces bassins (6) sont recouverus de plaques amovibles (7), éventuellement translucides, qui forment avec les parois latérales des bassins, des couloirs d'humidification (8) dans lesquels l'air extérieur supposé sec (zone aride), admis par l'orifice (9), circule au contact de l'eau en s'humidifiant.Cet air vient par le conduit (IO) renouveler sans la dessécher, l'atmosphère de la partie claire (I) où se pratiquent les cultures. Le taux d'humidité de cet air pourrait autre réglé par l'admission en (10) d'air exté- rieur additionnel. c) Annexes afin d'assurer le renouvellement de l'atmosphere, un conduit d'évacuation (II) autorise une sortie mesurée de l'air du compartiment de culture(I) La circulation se fait naturellement ou bien grâce à des dispositifs statiques ou à des ventilateurs (13). Un échangeur de chialeur (12) peut ttre placé dans le conduit (II) pour récupérer une partie de l'humidité contenue dans l'air évacué.L'eau circule des bassins (6) vers les réservoirs distributeurs (3). Ces distributeurs sont des réservoirs alimentés en permanence par l'eau des bassins d'élevage (6) et dont la contenance est égale à la quantité d'eau nécessaire à un arrosage correct des bacs de culture (2) correspondants. Un dispositif (I4), automatique ou non, permet de vider rapidement à une heure choisie, les réservoirs distributeurs (3) dans des réservoirs accessoires (I5) dtoù l'eau su écoule vers les bacs de culture (2) qu'elle irrigue. Ces réservoirs (3) sont remplis à nouveau par l'eau venue de (6). Dès qu'ils sont pleins, l'eau qui continue à arriver de (6) s'écoule directement dans les bacs (4) où elle se filtre.Les eaux qui ont traversé (2) ou (4) sont récupérées par des collecteurs (I6) qui les conduisent vers les bassins (6), l'oxygénation pouvant etre assurée au passage par un dispositif convenable (I7) - par effet de trompe à eau par exemple -. Toutes les eaux de condensation (I8) et de pluie (I9) sont également recueillies et dirigées vers les bassins (6). La circulation des eaux entre les bassins (6), les distributeurs (3) et les bacs (2) et (4) fait nécessairement intervenir au moins, une pompe. Cette pompe (20) peut etre quelconque, à marche continue ou périodique selon la force motrice disponible I1 peut Qtre envisagé d'utiliser une pompe mue par l'énergie éolienne (23 Fig. 2). Ses variations aléatoires de débit sont naturellement, amorties par les réservoirs distributeurs (3). I1 peut autre interessant pour la construction de combiner le support de l'éolienne avec le conduit d'aération (il). Enfin, il est généralement utile de disposer d'autres réservoirs (21) permettant d'irriguer à certaines périodes, les bacs de culture (2) avec des solutions nutritives équilibrées (technique connue). Ces solutions sont répandues lorsque toute l'eau d'irrigation imprégnant le contenu des bacs (2) s'est écoulée par les collecteurs (I6). Elles sont alors récupérées par une canalisation de dérivation branchée sur (I6) et munie des vannes nécessaires (22). L'ensemble des installations dont le principe, objet de l'invention, vient entre décrit, fonctionne avantageusement avec de l'eau douce, mais peut fonctionnerdans des cas déterminés avec de l'eau salée, marine ou saumâtre. Des techniques d'aquiculture en eau salée sont connues pour certaines especes vivantes. D'autre part, il est connu que certaines cultures pratiquées sur des substrats appropriés tels que le sable ou le gravier, peuvent Qtre irriguées avec de l'eau sauzatre. Pour un certain choix des espèces vivantes, objets des cultures et des élevages, l'invention peut dont etre mise en oeuvre en utilisant de l'eau saumâtre. Une adaptation particulièrement intéressante, consiste à construire, dans une meme enceinte ou dans des enceintes contigus, deux ensembles selon l'invention, complets et indépendants, l'un fonctionnant à l'eau salée, l'autre à l'eau douce le tout étant associé à une installation de dessalement d'eau. Les bassins d'éleva ge en eau salée constituent alors, la réserve de matière première pour ltiastalla- tion de dessalement dont le produit est recueilli avec ous sans rectification (aération, ect..) dans les bassins délevage en eau douce, ou utilisé pour préparer les solutions nutritives.L'installation de dessalement et les pompes peuvent utiliser des énergies naturelles telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne. L'inven- tion permet alors de produire des végétaux comestibles et des protéines d'origine animale dans des lieux arides, sans aucune énergie fossile ou sickée, et dont les seules ressources aqueuses pourraient etre l'eau de la ner ou un point d'eau saumâtre à débit limité. L'invention peut être réalisée de plusieurs façons selon les productions recherchées, les conditions locales et les moyens disponibles. Trois principaux types ont été conçus en fonction des niveaux relatifs des bassins d'6levage et des bacs de culture et sont représentés par les figures 2 à 7 (Pl. et II) : a) Bassins d'élevage et bacs de culture approximativement au même niveau :Cette disposition, représentée par les figures 2 et 3, se prtte particulièrezent bien à des réalisations peu onéreuses, avec des terrassements réduits et des structures légères faisant largement appel aux matières plastiques agricoles usuelles, tant en ce qui concerne l'espace de culture (adaptation de serres de modèles existants) que les bacs et les bassins (nappes de plastique posées sur le sol, par exemple)0 Les parties nécessairement surélevées (réservoirs 3, conduit II) sont avantageusement groupées en une petite construction qui peut servir de support à une éolienne (23) si cette forme d'énergie est employée. L'orientation par rapport au soleil est quelconque. b) Bassins d1élevage plus bas que les bacs de culture : Le mode de réalisation préféré est représenté en coupes par les figures 4 et 5 (Pl. II)? Il nécessite une structure et des terrassements relativement importants mais permet une très bonne occupation du sol. n concerne plutôt des installations de grandes dimensions. Une construction centrale abrite les réservoirs d'irrigation (3, 21) les conduits d'aération (9, II) et les pompes. Une ou plusieurs ailes ayant l'aspect extérieur de serres et dont la section est donnée par la figure 5, rayonnent à partir de cette construction centrale. Les bacs de culture (2) sont proches du niveau du sol extérieur Les bassins d'élevage sont placés en sous-sol et échappent de ce fait, à de trop grands écarts thermiques entre le jour et la nuit. L'orientation par rapport au soleil est quelconque. c) Bassins d'élevage plus hauts que les bacs de culture : Cette disposition peut titre commode par exeple, lorsque le terrain est en forte pente, mais l'orientation par rapport au soleil est pas indifférente. Dans l'exemple représenté par la fi gure (6) - en coupe - et la figure (7) - en plan -, une cuve accessoire de reprise des eaux (24) facilite le pompage. Le compartiment des cultures (I) est nécessairement tourné vers le Sud (dans l'hémisphère Nord) et la face oppsoée se prote bien à l'emploi de dispositifs (25) de refroidissement par rayonnement sur l'espace. L'échangeur de chaleur (I2) permettant de récupérer une partie de l'humidité de l'air expulsé hors de 1 'enceinte, peut être ici, un circuit de tubes plats se refroidissant par rayonnement et dans lequel l'air circule lentement grâce à un ventilateur ( Le dispositif de culture et d'aquiculture combinéss objet de l'invention peut titre utilisé dans les régions arides, sur les tles et dans de nombreux lieux pauvres en ressources alimentaires où il est important d'obtenir localement à la fois, des produits d'origine anale et des produits d'origine végétale. D'autre part, dans les exploitations de cultures de végétaux en économie d'eau, l'invention peut être utilisée pour augmenter la rentabilité des bassins de stockage des eaux. REVENDICATIONS o I/- Dispositif pour la culture de végétaux en économie d'eau caractérisé par le fait que l'air admis dans la partie du dispositif où se pratique la culture est humidifié par passage sur des bassins contenant de l'eau douce ou salée. 2/- Dispositif suivant la revendication I caractérisé par le fait que les bassins sur lesquels l'air s'humidifie sont utilisables pour la pratique d'une certaine forme d'aquiculture. 3/- Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé par le fait que l'eau des bassins où se pratique l'aquiculture et les produits résultant du métabolisme des titres vivants qui y sont élevas sont amenés an contact des racines des végétaux cultivés. 4/- Dispositif pour la culture de végétaux en économie d'eau caractérisé par le fait qu'il comporte sur le circuit de renouvellement de l'atmosphère entourant les vdg6- taux un moyen destiné à condenser une partie de la vapeur d'eau contenus dans lair évacué hors de l'enceinte0 5/- Dispositif pour l'aquiculture en circuit fermé caractérisé par le fait que la filtration des eaux est assurée par leur passage sur ou à travers des matériaux pouvant servir en mame temps de substrat pour des cultures en économie d'eau. 6/- Dispositif combiné pour la culture des végétaux en économie d'eau et pour l'aquiculture caractérisé par le fait qu'il est constitué par une enceinte partiel- lement enterrée, comportant au voisinage du niveau du sol un plancher supportant le substrat des cultures et protégeant de trop grande écarts thermiques la partie inférieure de l'enceinte occupée par les bassine d'aquiculture. 7/- Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé par le fait que la condensation de la vapeur d'eau de l'air évacué est obtenue par circulation de l'air entre deux parois parallèles, en matériaux fortement émissifs dans le spectre infrarouge constituant 17uDe des faces de l'enceinte.