Brevet FR2986132A1 — publié le 20130802

"Installation pour la culture de plantes au moyen d'eau de mer" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne une installation pour la culture de plantes au moyen d'eau de mer ou analogue, notamment en pays chauds disposant d'une source d'eau de mer ou analogue. ETAT DE LA TECHNIQUE On connaît de nombreuses solutions et procédés pour promouvoir la culture de plantes dans des pays chauds, désertiques, et/ou ne disposant pas de sources d'eau douce suffisantes, mais disposant par contre d'eau de mer ou d'un approvisionnement en eau de mer. Ces solutions se fondent toutes sur le principe de la désalinisation ou dessalement de l'eau de mer selon différentes techniques connues. Ainsi, il est connu d'installer des unités de production d'eau douce mais, au regard des investissements et des coûts de fonctionnement, cette eau douce produite, par exemple par osmose inverse, est prioritairement réservée à l'usage des personnes physiques. Pour disposer d'eau douce, produite à base d'eau de mer à faible coût, on a déjà proposé des installations de distillation de l'eau de mer et d'irrigation faisant appel au principe de la serre telles que par exemple celles décrites dans le document EP-A1-0.745.321. Une telle solution nécessite néanmoins des investissements importants en matière de construction en vue de réaliser la serre proprement dite de distillation et ceci à proximité des terres de culture. On connaît aussi du document JP-A-2011160787, une installation pour la culture de plantes au moyen d'eau de mer du type comportant : - au moins un bac de culture qui est ouvert à sa face supérieure et qui est divisé, par une paroi perméable à l'air, en une partie supérieure remplie d'un matériau de culture, tel que de la terre, qui est destiné à recevoir les plantes à cultiver, et en une partie inférieure qui est alimentée en air humidifié en eau douce ; - et des moyens de production dudit air humidifié en eau douce à partir d'eau de mer. Toutefois, bien qu'elle permette une amélioration de l'efficacité de la culture et une réduction des coûts, cette installation ne s'avère pas entièrement satisfaisante, notamment dans la mesure où l'humidification de la terre de culture n'est pas suffisante. BREF RESUME DE L'INVENTION Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention propose une installation du type mentionnée ci-dessus, caractérisée en ce que les moyens de production de l'air humidifié comportent : - au moins une cuve fermée dont la partie basse est alimentée en eau de mer et dont la partie haute comporte un orifice de sortie dudit air humidifié ; - au moins un générateur de bulles qui est immergé dans l'eau de mer contenue dans la partie basse de la cuve ; - une source d'air ambiant sous pression qui est reliée audit générateur de bulles pour l'alimenter en air ambiant sous pression ; - et au moins une canalisation reliant l'orifice de sortie de la cuve à au moins un orifice de la partie inférieure du bac de culture pour son alimentation en air humidifié en eau douce. Grâce à la réalisation des moyens de production de l'air humidifié sous la forme d'une unité de production indépendante du bac de culture, on peut alimenter la partie inférieure du bac de culture de manière régulière avec une quantité importante d'air sous pression préalablement humidifié en eau douce. Une telle unité de production autonome d'air ambiant sous pression humidifiée en eau douce permet d'alimenter une série de bacs de culture indépendants avec les plus grandes facilités pour l'agencement géographique respectif de l'unité de production, ou des unités de production analogues, et du ou des bacs de culture. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le bac de culture comporte des moyens pour le drainage de l'eau douce, condensée dans le fond de la partie inférieure du bac de culture, vers ledit matériau de culture ; - les moyens de drainage comprennent une série de mèches dont chacune s'étend verticalement depuis le fond de la partie inférieure du bac de culture et à travers ladite paroi perméable, pour l'irrigation dudit matériau de culture en eau douce condensée ; - l'installation comporte au moins un module thermoélectrique, dit module Peltier, de refroidissement de l'air humidifié en eau douce qui est associé au bac de culture de manière que sa face froide soit au contact de l'air humidifié en eau douce pour favoriser une condensation partielle d'eau douce dans le fond de la partie inférieure du bac de culture ; - l'installation comporte une source d'énergie électrique comprenant des panneaux solaires photovoltaïques pour l'alimentation en énergie électrique de moyens de production d'air ambiant sous pression et/ou du au moins un module thermoélectrique ; - la face supérieure ouverte du bac de culture est couverte par un film étanche ou quasi étanche qui est traversé par les plantes cultivées et qui limite l'évaporation naturelle de l'humidité contenue dans le matériau de culture. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages et l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un bac de culture appartenant à une installation selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une unité de production d'air ambiant sous pression humidifié en eau douce pour l'alimentation du bac de la figure 1 ; et - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'une variante de réalisation du bac de culture de la figure 1. Dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, les composants identiques analogues ou similaires seront désignés par les mêmes chiffres de référence. On a représenté à la figure 1 un bac de culture 10 qui est réalisé en matériau étanche convenable, et qui est par exemple de forme parallélépipédique rectangle. Le bac 10 est ouvert verticalement vers le haut à sa face supérieure et il est divisé en deux parties supérieure 12 et inférieure 14 par une cloison intermédiaire sensiblement horizontale 16. La partie supérieure 12 constitue la zone de culture proprement dite et elle est remplie à cet effet d'un matériau de culture 18 tel que par exemple de la terre de culture. La terre de culture 18 reçoit une série de plantes à cultiver 20 dont chacune comporte un bloc ou groupe de racines 22 planté dans la terre 18. La cloison intermédiaire 16 est suffisamment rigide pour supporter le poids de la terre 18 et des plantes 20, et elle est perméable à l'air afin, comme cela sera expliquer plus avant, de permettre le passage d'air humidifié à travers la cloison 16 pour l'humidification de la terre de culture 18. Le bac 10 est aussi équipé de moyens d'irrigation de la terre 18 par drainage d'eau douce condensée qui sont ici constitués par une série de mèches 24 dont chacune s'étend sensiblement verticalement depuis le fond 26 de la partie inférieure 14 vers le haut de telle manière que le tronçon d'extrémité supérieure 28 de chaque mèche 24 passe à travers un orifice prévu à cet effet dans la cloison intermédiaire 16 et s'étende à travers la terre 18. Chaque mèche 24 permet ainsi le drainage de l'eau douce condensée 30 présente dans le fond de la partie inférieure 14 du bac de culture 10. Conformément à l'invention, la partie inférieure 14 est alimentée en air ambiant sous pression humidifié en eau douce par une canalisation d'alimentation 32 qui pénètre ici latéralement dans la partie inférieure 14. A proximité du fond 26, la partie inférieure 14 est aussi équipée d'une canalisation 34, munie d'une vanne de fermeture, pour l'évacuation éventuelle des condensats présents dans le fond de la partie inférieure 14. Afin d'éviter un phénomène d'évaporation naturelle de l'humidité présente dans la terre 18 qui y est apportée par l'air sous pression humidifié qui traverse la cloison 16 et par irrigation au moyen des mèches 24 de drainage, la face supérieure de la terre 18 peut être recouverte par un film étanche ou quasi étanche 36, par exemple sous la forme d'une feuille en matière plastique, qui comporte des ouvertures ou passages adéquats pour sa traversée par les plantes cultivées 20. Enfin, comme on l'a représenté de manière schématique à la figure 3, en partie supérieure, le bac de culture 10 peut être recouvert par un autre film formant une tente de protection 38 procurant un effet de serre et permettant lui aussi une récupération partielle de l'humidité évaporée. On a représenté à la figure 2, un exemple de réalisation d'une unité de production d'air humidifié en eau douce à partir d'eau de mer. Cette unité 40 comporte une cuve fermée 42 qui est ici représentée schématiquement de forme parallélépipédique rectangle. La cuve 42 est munie d'une canalisation latérale 44 pour son alimentation en eau de mer 46 de telle manière que la partie basse de la cuve 42 soit en permanence remplie d'eau de mer 46. Au voisinage du fond 48 de la cuve 42, celle-ci est équipée latéralement d'une canalisation 50 munie d'une vanne de fermeture pour l'évacuation régulière et progressive de la 20 saumure d'eau de mer concentrée en sel. Le sel contenu peut être récupéré, par exemple par évaporation naturelle au soleil, pour tous usages appropriés et notamment pour l'alimentation humaine ou animale. A sa partie basse remplie d'eau de mer 46, la cuve 42 est 25 équipée d'un générateur 52 destiné à produire en très grande quantité des bulles d'air 54 qui traversent l'eau de mer 46 pour former à la partie haute 56 de la cuve 42 un volume d'air ambiant sous pression humidifié en eau douce, ou au moins en eau à teneur réduite en sel. 30 A cet effet, le générateur de bulles 52 est alimenté en air ambiant sous pression par une canalisation d'alimentation 58 qui est reliée elle-même à une source 60 d'alimentation en air sous pression de tout type adapté, par exemple telle qu'un com presseur. La source 60 est elle-même alimentée en air ambiant par une canalisation 62. La partie haute 56 de la cuve 42 est reliée à la canalisation 32 d'alimentation du bac de culture 10. Selon une variante non représentée, le bac de culture 10 peut être équipé d'un ou plusieurs modules Peltier afin de promouvoir une condensation partielle de l'eau douce contenue dans l'air sous pression humidifié qui pénètre dans la partie inférieure 14 du bac de culture 10, cette eau condensée 30 étant ensuite transmise par les mèches 24 pour irriguer la terre de culture 18. Chaque module, ou cellule, Peltier est agencé de manière que sa face dite face froide est en contact de l'air humidifié en eau douce. Il est connu que pour produire de l'air saturé avec une hygrométrie à 100% à 30°C, il faut utiliser 30g d'eau par m3 d'air, tandis que cette saturation ne nécessite que 17g d'eau par m3 d'air à 20°C. Ainsi, il est intéressant de pourvoir abaisser la température dans la partie inférieure de la cuve 10, par exemple de 10°C, en permettant ainsi de véhiculer 17g d'eau sous forme d'air humidifié saturé, et 13g d'eau sous forme liquide. Pour réaliser cette diminution de la température, l'utilisation d'une ou plusieurs cellules Peltier est particulièrement avantageuse dans la mesure où chaque face froide d'une cellule Peltier au contact de l'air provoque une chute de sa température et une condensation de l'eau récupérée en partie inférieure du bac, puis utilisée pour irriguer la terre 18 au moyen des mèches 34 ; la face chaude étant au contact de l'air atmosphérique ambiant. L'installation selon l'invention peut encore comporter une source d'énergie électrique, non représentée, réalisée sous la forme de panneaux solaires photovoltaïques pour l'alimentation en énergie électrique des différents composants de l'installation, par exemple associés à des batteries d'accumulateurs « tampon » de stockage de l'énergie électrique ainsi produite. Une telle source d'énergie électrique est particulièrement avantageuse dans les pays à fort ensoleillement. Grâce à l'installation selon l'invention, les plantes 20 sont "arrosées", c'est-à-dire alimentées en eau douce de manière contrôlée par les plantes elles-mêmes en fonction de leurs besoins et avec de l'eau douce élaborée à partir d'eau de mer ; par exemple en utilisant des capteurs pour la mesure du taux d'humidité de la terre de culture. Les racines 22 des plantes 20 sont en permanence dans un environnement humide et elles "pompent" naturellement leur besoin en eau dans la terre 18 humidifiée et irriguée. Les plantes 20, en pompant l'eau nécessaire à leur croissance, assèchent progressivement leur environnement qui est automatiquement renouvelé en humidité. L'évaporation excessive est évitée. La présence du film 36 et de la feuille 38 dépendent des plantes cultivées. On notera que l'air résiduel saturé en eau présente dans la tente 38 est obligé, après condensation - par exemple par condensation nocturne due au refroidissement thermique ambiant - de passer par les orifices pour le passage des plantes 20 et ainsi pour irriguer à nouveau les racines 22 ou pied de chaque plante 20. Les différentes alimentations en eau de mer de la cuve 40, d'évacuation des condensats ou saumures de la cuve 40, d'alimentation en air ambiant sous pression de la cuve 40 et/ou d'alimentation en air ambiant sous pression humidifié en eau douce du bac 10 sont contrôlées et régulées. La conception selon l'invention permet de relier, en série et/ou en parallèle plusieurs bacs de culture à une ou plusieurs cuves de production d'air humidifié. Les bacs, qui ne sont pas alimentés en eau de mer, peuvent être de très grandes dimensions, et notamment de grandes longueurs et alimentés en air humidifié en grande quantité, produit par exemple au moyen d'un compresseur io industriel comme source d'air ambiant sous pression. REVENDICATIONS1. Installation pour la culture de plantes (20) au moyen d'eau de mer comportant : - au moins un bac de culture (10) qui est ouvert à sa face supérieure (12) et qui est divisé, par une paroi (16) perméable à l'air, en une partie supérieure remplie d'un matériau de culture (18), tel que de la terre, qui est destiné à recevoir les plantes (20, 22) à cultiver, et en une partie inférieure (14) qui est alimentée en air humidifié en eau douce ; - et des moyens de production dudit air humidifié en eau douce à partir d'eau de mer, caractérisée en ce que lesdits moyens (40) de production de l'air humidifié comportent : - au moins une cuve (42) fermée dont la partie basse est 15 alimentée en eau de mer et dont la partie haute comporte un orifice de sortie dudit air humidifié ; - au moins un générateur (52) de bulles (46) qui est immergé dans l'eau de mer (46) contenue dans la partie basse de la cuve (42) ; 20 - une source (60) d'air ambiant sous pression qui est reliée audit générateur de bulles (52) pour l'alimenter en air ambiant sous pression ; - et au moins une canalisation (32) reliant l'orifice de sortie de la cuve (42) à au moins un orifice de la partie inférieure (14) 25 du bac de culture (10) pour son alimentation en air humidifié en eau douce. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bac de culture (10) comporte des moyens (34) pour le drainage de l'eau douce (30), condensée dans le fond de la partie 30 inférieure (14) du bac de culture (10), vers ledit matériau de culture (18). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de drainage comprennent une série demèches (34) dont chacune s'étend verticalement depuis le fond (26) de la partie inférieure (14) du bac de culture (10) et (28) à travers ladite paroi perméable (16), pour l'irrigation dudit matériau de culture (18) en eau douce condensée (30). 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un module thermoélectrique, dit module Peltier, de refroidissement de l'air humidifié en eau douce qui est associé au bac de culture (10) de manière que sa face froide soit au contact de l'air humidifié en eau douce pour io favoriser une condensation d'eau douce dans le fond de la partie inférieure du bac de culture (10). 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une source d'énergie électrique comprenant des panneaux solaires 15 photovoltaïques pour l'alimentation en énergie électrique de moyens de production d'air ambiant sous pression et/ou dudit au moins un module thermoélectrique. 6. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face supérieure ouverte du bac de culture (10) est couverte 20 par un film étanche ou quasi étanche (36) qui est traversé par les plantes cultivées (20) et qui limite l'évaporation naturelle de l'humidité contenue dans le matériau de culture (18).