Brevet FR3021841A1 — publié le 20151211

Ligne et installation de culture aéroponique Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la culture aéroponique. En aéroponie, les fonctions de support et d'approvisionnement en eau et en éléments nutritifs, habituellement remplies par le sol, x sont assurées par des « supports de plantes », généralement un bloc poreux en matière plastique, et par des vaporisations permanentes sur les racines, sous forme de brouillard de solutions nutritives à base de sels minéraux tournant en circuit fermé au moyen d'une pompe. On a donc à la fois 100 % de disponibilité en eau et 100 % de disponibilité en air, d'où les performances de croissance. Cette technique est comparable à son ancêtre, l'hydroponie, à la différence que les plantes en hydroponie sont sur un substrat inerte (de type are, pouzzolane ou pierre-ponce), irrigué à intervalles réguliers et dans lequel l'alimentation se fait par apport régulier d'une solution nutritive. En aéroponie, il devient possible de maîtriser tous les paramètres du milieu nutritif (concentration des éléments nutritifs et de leur proportion respective, pH, température, etc.) afin d'obtenir les meilleurs résultats de culture. Appliquée rationnellement, cette technique permet d'obtenir un accroissement quantitatif et qualitatif substantiel de la productivité, une diminution sensible de la main d'oeuvre, des fertilisants et de l'eau, et surtout, une réduction importante de la consommation d'énergie des cultures en serre. Etat de la technique On connaît dans l'état de la technique, différentes solutions pour la réalisation d'installation de culture aéroponique. Le brevet EP2644025 décrit un exemple d'unité de croissance aéroponique mobile pour la croissance de plantes et système amélioré de culture de plantes aéroponique. Le brevet W02013136014 décrit un autre exemple d'Uri 5 équipement de culture aéroponique comprenant une pluralité de blocs de substrat destinés à recevoir au moins une semence et à assurer le maintien du végétal pendant la totalité de sa croissance. Les dimensions du bloc de substrat sont fixes et déterminées de façon à permettre la croissance de la végétation d'un côté et des racines 10 de l'autre et la section transversale dudit bloc de substrat étant comprise entre 1,2 et 10 fois la section nominale du collet du végétal adulte. Des supports mobiles présentent des logements pour recevoir des blocs de substrat mobiles par un déplacement transversal, ledit équipement comportant des moyens pour modifier 15 l'espacement des blocs de substrat consécutifs au cours de la croissance du végétal. Ces logements sont ouverts à la partie supérieure pour laisser le passage de la végétation et à la partie inférieure pour laisser le passage aux racines. Un autre exemple d'installation de culture aéroponique de 20 semences de pommes de terre est décrit dans le brevet CN202773643. Ce brevet décrit un dispositif de commande temporisée de pulvérisation comprenant un système de circulation de la solution nutritive et une pluralité de lits de culture, dans lequel chaque lit de culture comprend un réservoir d'eau, un panneau de lit 25 oblique. Le système de circulation de la solution nutritive comprend une boîte à eau, une canalisation d'alimentation en eau et une canalisation de retour d'eau, une pompe de circulation commandée par le contrôleur de pulvérisation temporisé est montée sur la canalisation d'alimentation en eau et des chambres 30 d'atomisation. Inconvénients des solutions de l'art antérieur Ces différentes solutions sont généralement adaptées à des variétés végétales à croissance rapide, tels que des germes de pommes de terre, permettant des cycles de productions de quelques jours et un renouvellement fréquent des lancements de production. Pour des cultures nécessitant des durées plus longues, par exemple des salades dont le cycle de croissance est de quelques semaines (environ 7 semaines), ces solutions sont mal adaptées. En effet, le coût de la fabrication, de l'installation et du fonctionnement de ces installations est relativement élevé, et pour être correctement amorti, il est souhaitable de concentrer l'utilisation dans le temps et dans l'espace. Pour des cultures plus lentes, l'installation est immobilisée pendant une longue durée. De plus, certaines espèces comme les salades produisent une végétation folliculaire foisonnante, occupant un grand volume, ce qui oblige à espacer fortement deux supports de culture consécutifs, au moins à l'approche de la maturité. Une autre solution est proposée par la demande de brevet américain US2009293357 proposant un dispositif et un procédé pour délivrer fine pulvérisation d'air et de liquide riche en éléments 20 nutritifs vers la zone de racine du développement de plantes avec une extrémité de buse de forme pour commander et faire varier les dimensions et la forme du brouillard délivré, et capable de fournir en dessous de 5 microns. Ce brevet US2009293357 explique que pas 25 des gouttelettes en taille de gouttelettes comprise une entre 30 et 80 micromètre et dessous de 30 microns contiennent peu d'eau et doivent être fournies en telle quantité qu'elles saturent l'air en eau et ne permettent pas une oxygénation adéquate bien qu'en aéroponie. Il explique aussi que des gouttelettes supérieures à 100 microns 30 restent trop longtemps sur la plante et empêchent également une oxygénation optimale, et que dans ce cas les systèmes doivent régulièrement être éteints et allumés, ce qui est mauvais pour les pompes. Solution apportée par l'invention Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention concerne selon son acception la plus générale une ligne de culture aéroponique comprenant une surface de séparation de l'espace folliculaire et de l'espace radiculaire, munie d'ouvertures pour recevoir des supports de culture poreux et des moyens de pulvérisation situés du coté radiculaire de ladite surface caractérisé en ce que lesdits moyens de pulvérisation sont configurés pour produire une aire de pulvérisation inférieure à 10% de l'aire totale de ladite surface de séparation, lesdits moyens de pulvérisation étant montés sur un chariot apte à se déplacer parallèlement à ladite surface de séparation, du coté radiculaire, afin de balayer périodiquement l'ensemble de l'aire de ladite surface équipée de supports de culture. Le fait que le chariot se déplace et n'arrose une certaine plante que pendant moins d'un dixième du temps, sans pour autant nécessiter d'éteindre et d'allumer très souvent la pompe, résout notamment le problème soulevé dans le brevet US2009293357, tout en gardant une souplesse plus importante sur le calibrage des gouttelettes. Avantageusement, ladite surface de séparation est formée par une bande présentant une pluralité d'ouvertures pour le 25 positionnement de blocs de culture individuels. De préférence, ladite surface de séparation est mobile pour assurer le déplacement des ouvertures recevant les moyens de culture entre une extrémité de chargement et une extrémité de récolte. 30 De préférence, lesdits moyens de culture sont constitués par des blocs en matériau poreux. Selon un mode de réalisation avantageux, ladite surface de séparation est horizontale et s'étend longitudinalement au-dessus de rail de guidage d'un chariot se déplaçant longitudinalement, les moyens de pulvérisation équipant ledit chariot étant alimentés par un conduit reliant une source de liquide nutritif audit chariot. Avantageusement, ladite surface de séparation est horizontale et s'étend longitudinalement au-dessus de rail de guidage d'un chariot se déplaçant longitudinalement et comportant un réservoir de liquide nutritif. De préférence, la surface de séparation et le point d'éjection de la buse est compris entre 5 et 60 centimètres. Avantageusement, la ligne comprend un système de 10 pulvérisation aéroponique constitué par un générateur de solution nutritive liquide sous une pression comprise entre 2 et 30 bars et de préférence de 6 à 30 bars, et des buses de pulvérisation produisant des gouttelettes dont la section est comprise entre 30 et 120 microns et de préférence de 30 à 80 microns. 15 Avantageusement, la ligne comprend également un moyen de substituer automatiquement à la solution nutritive pressurisée, de l'eau de ville à la pression du réseau (environ 2 bars), dans les mêmes buses de pulvérisation produisant alors des gouttelettes dont la section est d'environ 120 microns. Ce système de secours assure 20 une irrigation quasi permanente même en cas de problème de pompe, ou de manque de constituants pour la solution nutritive. Avantageusement, l'ordinateur de contrôle du chariot d'irrigation obtient des informations de divers capteurs, sur le bon fonctionnement des sous-systèmes mécanique et irrigation, et 25 peut notamment détecter le passage en mode dégradé, maintenir un journal d'évènements et de mesures, et envoyer des alarmes par SMS ou internet aux responsables de la surveillance de la serre. Il peut aussi adapter le rythme de passage du chariot et sa vitesse au contexte, par exemple de luminosité. 30 Ainsi une panne nocturne de la station d'irrigation entraine une commutation en eau à basse pression et sans nutriment, et provoque une intervention au matin, mais assure une humidification suffisante des plantes pendant la nuit. Avantageusement, le système objet de l'invention bénéficie d'une grande souplesse dans les paramètres d'irrigation (pression, débit, temps d'exposition d'une plante aux gouttelettes, temps de pause entre deux expositions successives, type de buse, nombre de buses)qui permet d'obtenir facilement un équilibre optimal eau-air pour les radicules, pour une simplicité et un cout de production très compétitifs, et permet même d'avoir des réglages différents pour diverses parties d'une même ligne (par exemple pour des jeunes plants d'un côté et des plants matures de l'autre, ou pour des variétés différentes). L'invention concerne aussi une installation de culture aéroponique caractérisé en ce qu'elle comprend une pluralité de telles lignes de culture orientées parallèlement. Avantageusement, l'installation comprend au moins deux lignes de culture adjacentes orientées en sens opposés, l'extrémité de 15 chargement de l'une desdites lignes adjacentes correspondant à l'extrémité de récolte de l'autre ligne de culture. Selon un mode de réalisation préféré, l'installation comprend au moins deux lignes de culture adjacentes dont les axes longitudinaux sont divergeant entre les extrémités de chargement et 20 les extrémités de récolte de manière à ce que l'écartement entre les axes médians entre lesdites lignes adjacentes augmente entre l'extrémité de chargement et l'extrémité de récolte. Description d'un exemple non limité de réalisation 25 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation détaillé et non limitatif, illustré par les dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue schématique d'une ligne de 30 culture selon l'invention La figure 1 représente une vue schématique d'une ligne de culture comprenant une bande transporteuse (1) sur laquelle sont montés des supports de culture (2 à 6). Ces supports de culture sont constitués par des blocs d'un matériau poreux traversé de minuscules canaux précisément calibrés pour que l'oxygène, l'eau et les particules en suspension y circulent parfaitement. Les dimensions du bloc de substrat sont fixéS et déterminées de façon à permettre la croissance de la végétation d'un côté et des racines de l'autre et la section transversale dudit bloc de substrat étant comprise entre 1,2 et 10 fois la section nominale du collet du végétal adulte. Les blocs sont par exemple réalisés en laine de roche, obtenue par extrusion d'un mélange de basalte, de calcaire et de coke fondus à 1600°C. La coulée est éclatée en une multitude de fibres très fines qui, au refroidissement, sont encollées par une résine urée-formol et enrobées d'un mouillant hydrophile. Ces produits sont spécialement fabriqués en vue de leur utilisation comme substrat de culture hors sol. Les laines de roche sont des matériaux légers, caractérisés par une bonne porosité et une capacité de rétention en eau élevée. Au contact de la solution nutritive, les laines de roche libèrent des ions minéraux (calcium, magnésium, fer et manganèse) et alcalinisent légèrement le milieu. Les supports de culture peuvent aussi être formés par un corps creux contenant des billes d'argile expansée se présente sous forme de granulats obtenus par traitement à haute température de nodules d'argile humide : on obtient ainsi des billes dures et poreuses qui ont gardé la couleur brun rouge du matériau d'origine. Le corps creux peu aussi contenir du sable siliceux d'origine volcanique contenant de l'eau qui est expansé industriellement par un traitement à la chaleur (1200°C). Préàentant une forme de flocons blancs et légers contenant 75% de silice, chimiquement inertes, le sable siliceux est composé de silice, d'alumine, d'oxyde de fer, d'oxyde de titane, de chaux, de magnésie, d'oxyde de sodium et de potasse. Les blocs de culture présentent une section transversale correspondant à la section de lumières pratiques dans la bande transporteuse (1). Ils présentent éventuellement une collerette pour permettre leur calage vertical par rapport à la bande (1). La bande transporteuse (1) se déplace depuis la zone d'alimentation où le substrat (2) contenant la graine de salade est inséré dans la lumière réceptrice de la bande jusqu'à une zone de 5 récolte où la salade atteint un stade mature, dans le substrat (6). La vitesse de déplacement sur la longueur de la ligne est déterminée pour faire progresser un substrat entre l'extrémité d'alimentation (7) et l'extrémité de récolte (8) en un cycle de croissance. Pour une salade, le déplacement s'effectue typiquement 10 en sept semaines. La bande transporteuse (1) est de préférence configurée pour permettre une accélération de la vitesse de déplacement entre l'extrémité d'alimentation (7) et l'extrémité de récolte (8) de façon à provoquer une augmentation de la distance séparant deux 15 substrats consécutives, entre une distance minimale du coté de l'extrémité d'alimentation (7) et une distance maximale, correspondant sensiblement à la section de la végétation de la salade, à l'extrémité de récolte (8). La ligne de culture comprend également des rails (9) 20 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal de la bande transporteuse (1). Sur ce rail se déplace un chariot mobile (10) Les racines poussent dans une chambre à l'abri de la lumière par la bande transporteuse (1). Elles sont irrigués par des 25 asperseurs haute pression (11, 12) permettant de vaporiser une solution composée de microgouttelettes d'une taille variant idéalement entre 20 et 80pm (taille optimale pour l'échange racinaire) par l'intermédiaire d'une pompe à membrane et d'un vase d'expansion. 30 L'objectif consiste à maximiser les échanges racinaires en vaporiser une solution nutritive durant un intervalle de temps très court (de 0,5 à 1 secondes toutes les 2-3 minutes) afin de maintenir la présence d'une fine brume nutritive fortement chargée en oxygène et minéraux dans la chambre racinaire et par conséquent d'optimiser les échanges au niveau des poils absorbants. Le chariot (10) se déplace sur les rails (9) en faisant des allers retours sous la bande transporteuse (1) pour effectuer des cycles de quelques minutes à une heure environ. Le liquide nutritif 5 est fourni par l'intermédiaire d'un conduit flexible (13). Description d'un second exemple non limité de réalisation La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la 10 description d'un second exemple de réalisation détaillé et non limitatif, illustré par le dessin annexé où - la figure 2 représente une vue schématique d'une ligne de culture selon l'invention, équipée de tables mobiles. La figure 2 représente une vue schématique d'une ligne de 15 culture comprenant un chariot d'irrigation (10) roulant en translation sur des rails (9), des tables mobiles (14) constituées d'un cadre (15) contenant des planches percées (16) soutenant les supports (17) contenant les plants, roulant sur des rails (18) parallèles aux rails 9. 20 Ces tables mobiles peuvent être poussées à la main ou de façon robotisée. Il est possible d'adapter des tables mobiles faites selon l'état de l'art pour porter des pots, en perçant des trous dans la planche afin de créer de nouvelles tables mobiles pour culture aéroponique qui n'avaient jamais été imaginées dans 25 l'art antérieur car elles n'ont d'utilité qu'associées au chariot d'irrigation mobile de la présente invention. REVENDICATIONS1 - Ligne de culture aéroponique comprenant une surface de séparation de l'espace folliculaire et de l'espace radiculaire, 5 munie d'ouvertures pour recevoir des supports de culture poreux et des moyens de pulvérisation situés du coté radiculaire de ladite surface caractérisé en ce que lesdits moyens de pulvérisation sont configurés pour produire une aire de pulvérisation inférieure à 10% de l'aire totale de ladite surface de séparation, lesdits moyens de 10 pulvérisation étant montés sur un chariot apte à se déplacer parallèlement à ladite surface de séparation, du coté radiculaire, afin de balayer périodiquement l'ensemble de l'aire de ladite surface équipée de supports de culture. 15 2 - Ligne de culture aéroponique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite surface de séparation est formée par une bande présentant une pluralité d'ouvertures pour le positionnement de blocs de culture individuels. 20 3 - Ligne de culture aêroponique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite surface de séparation est mobile pour assurer le déplacement des ouvertures recevant les moyens de culture entre une extrémité de chargement et une extrémité de récolte. 25 4 - Ligne de culture aéroponique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que lesdits moyens de culture sont constitués par des blocs en matériau poreux. 30 5 - Ligne de culture aéroponique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite surface de séparation est horizontale et s'étend longitudinalement au-dessus de rail de guidage d'un chariot se déplaçant longitudinalement, les moyens de pulvérisation équipant ledit chariot étant alimentés parun conduit reliant une source de liquide nutritif audit chariot. 6 - Ligne de culture aéroponique selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite surface de séparation est horizontale et s'étend longitudinalement au-dessus de rail de guidage d'un chariot se déplaçant longitudinalement et comportant un réservoir de liquide nutritif. 7 - Ligne de culture aéroponique selon la revendication 1 10 caractérisé en ce que la surface de séparation et le point d'éjection de la buse est compris entre 5 et 60 centimètres. 8 - Ligne de culture aéroponique selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle comprend un système de pulvérisation 15 aéroponique constitué par un générateur de solution nutritive liquide sous une pression comprise entre 2 et 30 bars, et des buses de pulvérisation produisant des gouttelettes dont la section est comprise entre 30 et 120 microns. 20 9 - Installation de culture aéroponique caractérisé en ce qu'elle comprend une pluralité de lignes de culture conforme à l'une au moins des revendications précédentes orientées parallèlement. 25 10 - Installation de culture aéroponique caractérisé en ce qu'elle comprend au moins deux lignes de culture adjacentes conforme à l'une au moins des revendications 1 à 8 orientées en sens opposés, l'extrémité de chargement de l'une desdites lignes adjacentes correspondant à l'extrémité de récolte de l'autre ligne 30 de culture. 11 - Installation de culture aéroponique caractérisé en ce qu'elle comprend au moins deux lignes de culture adjacentes conforme à l'une au moins des revendications 1 à 8, les axeslongitudinaux étant divergeant entre les extrémités de chargement et les extrémités de récolte de manière à ce que l'écartement entre les axes médians entre lesdites lignes adjacentes augmente entre l'extrémité de chargement et l'extrémité de récolte.5