Brevet FR2168363A1 — publié le 19730831

L'invention est relative à un procédé pour la culture d'algues, notamment utilisées comme aliments de complément pour des bestiaux, et à un dispositif pour la mise en oeuvre e ce procédé. Pour l'alimentation en grande série, notamment e bestiaux vivant en étable, ltexpérience a montré que les amenas utilisés, par suite de leur temps de stockage et de transport souvent longs subissent des modifications d'ordre microbiologique qui ont pour conséquence que les bestiaux souffrent de carences. En outre depuis déjà longtemps on a besoin de préparer le fumier de telle manière qu'il ne dégage pas d'odeur. On connatt déjà des procédés de préparation satisfaisant à cette condition. L'invention a donc pour but de fournir un procédé et un dispositif pour la culture d'algues, notamment destinées à servir d'aliments de complément pour bestiaux. Ce problème est résolu par un procédé caractérisé en ce que l'on réalise une décomposition de purin en présence d'oxygène et de bactéries aérobies et en ce que l'on met ensuite ce purin en contact avec une culture d'algues pour lui servir de solution nutritive. L'invention permet donc de préparer, pratiquement en circuit fermé, un aliment de complément de haute valeur pour les animaux à partir de leurs excréments. On peut ainsi directement pendant la stabulation préparer le purin de telle manière que, d'une part, il devient inodorant, ce qui I'empêche d'empester, comme ce serait le cas autrement, l'atmosphère environnante et que, d'autre part, il ne se pose pratiquement plus de problème de transport pour l'évacuation du purin, touten donnant lieu en meme temps à la production d'un aliment de complément de haute valeur qui peut être donné aux bestiaux pour compenser les carences dont ils souffrent et qui constitue un aliment albumi noise de grande valeur.D'une manière avantageuse, le gaz carbonique qui se dégage au cours de la décomposition du purin est amené à la culture d'algues, ce qui améliore d'une manière considérable la prolifération des algues. I1 s'est révélé avantageux que le gaz carbonique dégagé au cours de la décomposition soit amené en mélange avec de l'air à la culture d'algues, la proportion de gaz carbonique dans ce mélange gazeux étant d'environ 5% en volume. D'une manière avantageuse, le liquide qui prend naissance au cours de la décomposition du purin est dilué avec environ 4 parties d'eau claire. D'une part, selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention la chaleur dégagée au cours de la décomposition peut être utillsée pourmaintenir en température la culture d'algues à une valeur tempérée. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit cidessus est, conformément à l'invention, constitué de telle manière qu'à la suite d'un réservoir destiné à la décomposition aérobie du purin est monté un bassin de culture d'algues. L'association avec l'ensemble du réservoir et du bassin de culture d'algues d'échangeurs the-rmiques accouplés en circuit fermé au point de vue thermique, d'un thermostat pour régler la température dans le bassin de culture d'algues et par conséquent pour agir sur le flux calorifique du réservoir au bassin de culture d'algues permet la réalisation, d'une manière simple, d'un transfert thermique du réservoir au bassin de culture d'algues. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention le réservoir est recouvert d'un couvercle translucide et il est prévu une canalisation pour amener au bassin de culture d'algues le gaz carbonique dégagé au cours de la décomposition. En outre il peut être avantageux qu'à la suite du bassin de cultures d'algues soit montée une installation pour extraire du bain d'algues les substances qui n'ont pas été absorbées par les algues. Une centrifugeuse convient, par exemples très bien à cet effet. Pour maintenir des températures suffisantes dans le réservoir de décomposition et dans le bassin de culture d'algues il est avantageux que ces éléments soient isolés thermiquement. Le liquide produit au cours de la décomposition du purin peut, conformément à l'invention, également être utilisé comme solution nutritive de levures qui peuvent être utilisées comme aliment de complément riche en protéines pour bestiaux. Ici encore le liquide produit au cours de la décomposition du purin est dilué avec environ 4 parties d'eau claire et les levures sont cultivées, selon des procédés par immersion avec agitation constante à des températures situées entre 25 et 300C, opération pour laquelle on n'amène pas toutefois de gaz carbonique. mais uniquement de l'air frais. Le processus de fermentation des levures. contrairement à la culture des algues, n'a pas be soin de s'effectuer à la lumière, mais peut aussi s'effectuer dans l'obscurité. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la description ci-après d'un de ses modes de réalisation. pris à titre illustratif mais nullement limitatif effectuée en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement une installation complète pour la culture d'algues et - la figure 2 est une coupe longitudinale de cette installation. Dune étable 1 > les excréments produits par des bestiaux sont amenés. avec addition d'eau > à travers un ou plusieurs canaux à purin 2, sous forme de purin à un bassin collecteur 3 qui est normalement disposé en dehors de l'étable 1 et qui peut être encastré dans -le sol. L'air de l'étable est aspiré de celle-ci et est épuré. également à l'aide d'eau. dans un dispositif de lavage 4 où les substances en suspension dans cet air sont captées par cette eau. L'air épuré est rejeté dans l'atmosphère et l'eau de lavage peut également être amenée par une canalisation 5 au bassin collecteur. Du bassin collecteur fermé 3 une pompe 6 envoie le purin par une canalisation 7. à un réservoir 8. Ce réservoir est essentiellement fermé de toutes parts et comporte un agitateur 9 > équipé d'un moteur d'entraînement 9' > au moyen duquel l'air aspiré par un ventilateur 10 prévu dans le couvercle du réservoir est introduit au sein du purin. L'amenée d'air est avantageusement effectuée par un arbre 11, réalisé sous forme creuse > de l'agitateur 9 > de sorte que l'air aspiré est envoyé directement dans le purin liquide sans qu'il séjourne auparavant dans l'espace libre situé au-dessus de la surface libre du purin. Sous l'action de l'oxygène de l'air et des bactéries aérobies contenues dans l'air. le purin se décompose avec essentiellement dégagement de C02 > H20, N03 > S04 et P04. D'autre part > il se produit un dégagement de chaleur et une prolifération des bactéries aérobies. A la suite du réservoir 8 est monté un bassin de culture d'algues 12. Dans ce bassin > le liquide pratiquement sans odeurs, qui prend naissance au cours de la décomposition aérobie du pu rin. est amené par une canalisation 13. D'autre part. de l'eau claire est amenée au bassin d'algues 12 par une canalisation 13a, de sorte que le liquide provenant du réservoir 8 est dilué à environ 20% de sa concentration précédente.En outre > le mélange d'air et d'environ 5% de C02 > lequel est disponible comme produit de décomposition. est amené, par une canalisation 14, de l'espace situé en dessus de la surface libre du purin liquide à l'intérieur du réservoir 8, jusqu'au bassin de culture d'al gues > cette canalisation 14 étant avantageusement disposée le long du fond du bassin de culture d'algues > dè sorte que le mélange gazeux d'air et de C02 peut se répartir régulièrement, à travers une multitude de trous ménagés dans cette canalisation, au sein du liquide contenu dans le bassin de cultures d'algues. Dans le réservoir 8, à l'intérieur de l'espace occupé par le purin à décomposer, est disposé en outre un échangeur thermique 15 > dans lequel la chaleur dégagée au cours de la décomposition du fumier est transférée dans un fluide caloporteur. par exemple de l'eau. Dans le bassin de culture d'algues ou à praximité de celui-ci est disposé un second échangeur thermique 17, également réalisé par exemple sous forme de serpentin accouplé au premier par l'intermédiaire de deux canalisations 16, 16', lequel second échangeur maintient le liquide contenu dans le bassin de cultures d'algues à une température optimale pour la prolifération de l'espèce d'algues considérée. Pour l'espèce d'algue Chlorella, une température d'environ 20 C s'est révélée avantageuse.La commande du circuit thermique est assuree par un thermostat 18 disposé à l'intérieur du bassin de culture d'algues. Le thermostat 18 est utilisé pour commander une soupape à trois voies 19 permettant. selon la température qui règne dans le bassin de culture d'algues. le réglage de la quantité de chaleur transférée du réservoir 8 au bassin de culture d'algues 12 ou à travers une canalisation de dérivation. à un échangeur thermique 20 disposé à l'extérieur. Pour la circulation des fluides à travers les canalisations 13, 14, 16, 16' sont prévues des pompes appropriées 13', 14', 16" Afin que, même par temps froid, un transfert de chaleur suffisant soit assuré du réservoir 8 au bassin de culture d'algues 12, le réservoir 8 et le bassin de culture d'algues 12 sont avantageusement munis d'isolations thermiques 8' et 12'. I1 s'ensuit en outre la possibilite d'établir dans le réservoir 8 une température suffisamment élevée > car l'activité des bactéries est maximale pour des températures d'environ 60 à 70"C, ce qui permet la réalisation du processus de décomposition dans les conditions de température les plus favorables. Le liquide dans le bassin contient des cultures 'algues 12, notamment des algues vertes de l'espèce Chlorella et bzonedesmus qui se sont révélées particulièrement appropriées, du fait de leur résistance particulière aux conditions climatiquei le nos régions. Les algues se reproduisent en absorbant une grande partie des substances contenues dans le purin préparé, notamment les substances minérales. l'addition de C02 produisent une augmentation considérable de leur prolifération. De plus on peut prévoir des installations d'éclairage dans le couvercle 12 > ', réalisé en un matériau translucide. par exemple en verre. du bassin de culture d'algues et assurer un éclairage suffisant les jours où la lumière solaire est insuffisante.Dans les conditions nor males > il suffit que le bassin de culture d'algues soit ouvert à sa partie supérieure ou soit muni d'un couvercle translucide. Il peut être avantageux de recouvrir le bassin de culture d'algues 12 à l'aide d'un couvercle 12't pour empêcher le C02 de s'échapper trop rapidement. Le fonctionnement du bassin de culture d'algues 12 peut s'effectuer d'une manière continue > lorsque le bassin est suffisamment grand pour assurer un temps de séjour suffisant. Dans le cas de bassins relativement petits il est recommandé de prévoir un fonctionnement semi-continu. Le temps de séjour > dans le procédé conforme à l'invention, est d'environ 48 heures. tandis que dans les conditions ambiantes normales il est d'au moins 20 jours.Le bain d'algues est constamment remué dans le réservoir 12 au moyen d'un agitateur 24, par exemple au moyen d'un agitateur à vis d'Archimède, qui est entrarné par un moteur 25 afin en particulier que les algues soient soumises d'une manière uniforme à la lumière tombant par en dessus dans le bain traité au C02. A la suite du bassin de culture d'algues on peut monter une installation de centrifugation 26 pour séparer du liquide les substances éventUellement non absorbées par les algues. Ceci est effectué par la centrifugation d'une partie de l'eau du bain d'algues qui contient en dissolution les substances non absorbées par les algues. qui sont constituées essentiellement de carbonate de potassium > de sulfates et de phosphates. La composition des substances non absorbées par les algues dépend essentiellement du genre de purin > c'est-à-dire des animaux dont il provient et de la nourriture donnée à ces animaux > ainsi que du degré de décomposition dans le récipient 8. En outre la centrifugation d'une partie de l'eau produit un épaississement avantageux du bain d'algues. qui est souhaitable pour son utilisation comme aliment. Par ailleurs le bain d'algues est ensuite envoyé par une pompe 21 et une canalisation 22 à l'étable 1 où il est introduit comme aliment supplémentaire de grande valeur dans les mangeoires 23. Toutes les parties de l'installation telles que les pompes, les canalisations tubulaires, les agitateurs, le thermostat. les centrifugeuses, la soupape à trois voies etc sont des éléments usuels du commerce de sorte qu'on ne les décrira pas plus en détail. Le procédé et aussi essentiellement le dispositif confor-- mes à l'invention permettent, à partir d'une solution nutritive constituée par les produits de décomposition. décrits ci-dessus > du purin. de cultiver aussi des levures comme complément riche en protéines d'aliments pour bestiaux. Des levures particulièrement appropriées à cet effet sont des levures de l'espèce Torula ou Candida. Ici encore le liquide issu du réservoir 8 et provenant de la décomposition du purin est dilué > à l'aide d'eau des canalisations de distribution normale. à environ 20% de sa concentration initiale. La culture des levures s'effectue dans le bassin 12 sous une agitation intense au moyen de l'agitateur 24 et sous une forte admission d'air. Une adjonction de CO2 à cet air n'est pas souhaitable.Aussi sur la figure 2 > at-on représenté sur la canalisation 14 > une soupape à trois voies 14a, qui peut être manoeuvrée de manière à permettre une aspiration d'air par une canalisation 14b dessinée en trait interrompu et son admission dans le bassin 12. Pour cette culture de levures la température à l'intérieur du bassin 12 est maintenue à environ 25 à 30 C. D'autre part, au liquide nutritif. contenu dans le bassin 12, se composant d'environ 20% de liquide de décomposition provenant du réservoir 8 et d'environ 80% d'eau on ajoute 0,1 à 0,2 g/l de phosphatest 0 > 5 à 0,8 g/l de KClet environ 1 g/l de sulfate de magnésium. Le temps de séjour des levures dans le bassin 12 est d'environ 4 heures. Afin d'empêcher la croissance de bactéries étrangères. le pH de la solution contenue dans le bassin 12 est réglé à une valeur de 4 à 5, ce qu'on obtient par addition d'acide phosphorique ou chlorhydrique. Au bout d'un temps de séjour d'environ s heures la solution de levures est utilisée soit directement. soit après épaississement par centrifugation dans la centrifugeuse 26 ou après épaississement par sédimentation. c'est-à-dire après décantation des levures > comme aliment de complément. Les levures obtenues. qui contiennent environ 55% en poids de protéines, constituent également un aliment de complément de grande valeur. Il est particulièrement avantageux de cultiver, dans deux installations montées en parallèle. dans l'une des algues et dans l'autre des levures > à l'aide de purin et d'ajouter ensuite les levures et les algues aux aliments des bestiaux. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède. l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse > au -ontraire > toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la culture d'algues, notamment destinées à servir d'aliments de compléments pour bestiaux, caractérisé en ce que l'on réalise une décomposition de purin en présence d'oxygène et de bactéries aérobies et en ce que l'on met ensuite ce purin en contact avec une culture d'algues pour lui servir de solution nutritive. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz carbonique qui se dégage au cours de la décomposition du purin est amené à la culture d'algues. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz carbonique dégagé au cours de la décomposition est amené en mélange avec de l'air à la culture d'algues, la proportion de gaz carbonique dans ce mélange gazeux étant d'environ 5% en volume. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 > caractérisé en ce que la chaleur dégagée au cours de la décomposition est utilisée pour maintenir en température la culture d'algues à une valeur tempérée. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide qui prend naissance au cours de la décomposition du purin est dilué avec environ 4 parties d'eau claire. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que à la suite d'un réservoir (8) destiné à la décomposition aérobie du purin est monté un bassin (12) de culture d'algues. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le réservoir (8) et le bassin de culture d'algues cornportent des échangeurs thermiques (15, 17) accouplés en circuit fermé du point de vue thermiquet un thermostat (18) et des moyens. commandés par le thermostat. de réglage du flux calorifique transféré du réservoir (8) au bassin de culture d'algues, pour maintenir la température dans le bassin de culture d'algues à la valeur désirée. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7. caractérisé en ce que le récipient (8) et le bassin de culture d'algues (12) sont isolés thermiquement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8. caractérisé en ce que le réservoir (8) est recouvert et il est prévu une canalisation (14) pour amener au bassin (12) de culture d'algues le gaz carbonique dégagé au cours de la décompo sition. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications a 9, caractérisé en ce que à la suite du bassin (12) de cultures d'algues est montée une installation (z5) pour extraire au ra n d'algues les substances qui n'ont pas été absorbées pa les algues. 11. Procédé pour la culture de levures > notamment pour servir d 'aliment de complément pour bestiaux. caractérisé en ce que le purin est décomposé en présence d'oxygène et de bactéries aérobies et est amené ensuite à une culture de levures pour lui servir de solution nutritive.