Brevet FR3091144A1 — publié le 20200703

Description Titre de l'invention : MODULE DE CULTURE HORS SOL Domaine de l'invention [0001] La présente invention concerne le domaine de la culture hors sol, notamment de végétaux présentant à maturité une partie caulinairc volumineuse, notamment de forme sphérique ou de forme de faible hauteur mais étendue dans une direction transversale, telles que les laitues ou les choux fleurs. [0002] La culture hors sol, par hydroponic ou aéroponie, permet de maîtriser très pré- cisément les apports nutritifs par trempage du système racinairc dans des bacs contenant une solution nutritive pour la culture en hydroponie, ou par brumisation du système racinairc par une solution nutritif pulvérisée. Les avantages sont multiples : - C'est une culture plus propre, qui réduit la présence des insectes et le risque de maladies, particulièrement en aéroponie du fait de l'absence de contact des racines entre elles. - Les végétaux ne sont pas en contact avec la terre ou le terreau niais avec de l'eau et des éléments nutritifs concentrés. - La culture peut être largement automatisée. - Les plantes poussent plus rapidement car toute l'énergie de croissance est dirigée vers le feuillage. Par conséquent, le faible développement du système radiculaire permet une concentration beaucoup plus grande de plantes dans un espace de culture restreint. - Le contrôle de la fertilisation est plus simple et plus précis. L'apport en éléments nutritifs est parfait, la croissance est rapide et le rendement optimal. - L'irrigation peut facilement être automatisée à l'aide d'une pompe. Etat de la technique [0003] On connaît dans l'état de la technique le brevet français FR2202639 dont une variante de réalisation propose un procédé de culture de plantes consistant à implanter une graine de plante dans un support dc forme poreux et perméable aux racines, à mettre en place le support sur une structure inclinée selon l'une des variantes, et d'application d'une solution nutritive hydroponique et d'application d'une radiation actinique. [0004] On connaît aussi la demande internationale W02017134473A1 décrit un système de culture aéroponique pour cultiver des plantes sur tout leur cycle de vie, depuis le semis jusqu'à la récolte et les cultures multiples par système avec une intervention humaine minimale. Il est constitué par une structure prismatique dans laquelle sont logés les substrats de culture. 2 [0005] Le brevet américain US6000173 ainsi que le brevet US4965962, ou le brevet russe RU2083086 décrivent d'autres exemples de structure prismatique pour la culture de plantes hors sols, avec des colonnes de logements pour recevoir des substrats de culture. [0006] On connaît aussi la demande internationale W02005025299 concernant un autre exemple de support sur pieds de culture hydroponique pouvant être utilisé dans un environnement commercial ou domestique. Ce support fournit des nutriments à des plantes cultivées de manière hydroponique, telles que des laitues ou des herbes, de sorte à accroître leur durée de conservation et à les maintenir dans un état frais, pendant une période plus longue, avant qu'elles soient vendues ou consommées. [0007] La demande de brevet internationale W02012156710 décrit un système de culture aéroponique pour la culture de plants, constitué de deux structures terminales, d'un premier élément de support situé entre les deux structures terminales, et d'une feuille sensiblement opaque supportant les plants à cultiver. La feuille opaque est suspendue au premier élément de support et forme au moins une paroi latérale d'une chambre entre les deux structures pour les racines des plants supportés sur la feuille opaque. [0008] Le modèle d'utilité chinois CN207491749 ou CN106605588 présentent d'autre solution de l'art antérieur. [0009] Inconvénients de l'art antérieur [0010] Les solutions de l'art antérieur mettant en oeuvre des structures en pente visent à améliorer l'exposition à l'ensoleillement naturel et prévoient de ce fait une pente calculée en fonction de la hauteur zénithal du soleil, de l'ordre de 48° en France, voire une pente verticale. [0011] Un tel angle n'est pas bien adapté à la culture de plantes à végétation volumineuse comme des laitues, ou d'autres variétés de salades (scarole, frisée, ...) qui occupent un rayon important à proximité du substrat de culture. [0012] La solution, pour l'homme du métier, consiste à une culture sur des supports plans horizontaux, qui permettent d'espacer suffisamment les supports de culture afin de réserver un espace de croissance. L'inconvénient est alors la faible densité de culture, nécessitant des serres de grande dimension. Pour palier à ce problème, on a également proposé des supports de culture horizontaux avec un mécanisme permettant d'augmenter progressivement l'espacement, avec des supports rapprochés au départ, et un écartement croissant au fur et au mesure de la croissance de la salade. 11 s'agit toutefois de réalisations complexes et couteuses car les mécanismes doivent être conçus pour permettre un fonctionnement robuste et sans défaillance 24H sur 24 et 7 jours sur 7, dans des environnements défavorables en raison de l'humidité ambiante dans la partie inférieure de l'installation. [0013] Solution apportée par l'invention 3 [0014] Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un module de culture hors sol constitué par un support présentant deux panneaux inclinés reliés par une arête transversale caractérisé en ce que les plans médians desdits panneaux forment avec le plan horizontal un angle compris entre 30 et 40' et de préférence un angle de 36° ± 1°, et en ce que lesdits panneaux constituent une barrière étanche entre l'espace racinairc et l'espace caulinaire, et sont traversés par une pluralité d'ouvertures pour le maintien d'un support de culture ou d'un bouchon de fermeture des ouvertures non occupées par un support de culture. [0015] Selon des variantes non exclusives : - chacun des panneaux présente une pluralité de rangées d'ouvertures et les ouvertures de deux rangées consécutives sont décalées latéralement d'un demi-pas - lesdits panneaux présentent une forme en escalier ou gradin - lesdits panneaux sont prolongés à leur arête inférieure par un bordure plane horizontale - lesdites bordures planes horizontales présentent des zones d'assemblage complémentaires. [0016] Dans un mode de réalisation particulier l'invention se rapporte à un module de culture hors sol et son/ses support(s) de culture caractérisé en ce que lesdits panneaux (6,7) présentent des découpes pour l'insertion de supports de culture caractérisée en ce que lesdits supports de culture présentent un logement dont le fond présente une lumière de largeur croissante depuis le centre vers la périphérie, et en ce que chacun desdits supports de culture est mobile par rapport à la découpe dans laquelle il est inséré, selon une direction correspondant à l'axe longitudinal médian de ladite lumière entre une position d'obturation de ladite lumière et une position d'ouverture. [0017] Dans un autre mode de réalisation particulier, l'invention se rapporte à un module de culture hors sol selon la et son/ses support(s) de culture caractérisé en ce ledit support de culture est une pièce moulée présentant une lame plane d'une section supérieure à la section de la découpe de la zone de réception, ladite lame présentant une ouverture sous laquelle ladite lame est prolongée par un logement présentant ladite lumière de largeur croissante, ladite lame plane et ledit logement définissant un espace creux dont la hauteur correspond à l'épaisseur de ladite zone de réception. [0018] L'invention concerne aussi une installation de culture hors sol comprenant une pluralité de module de culture hors sol constitué par un support présentant deux panneaux inclinés reliés par une arête transversale dont les plans médians forment avec le plan horizontal un angle compris entre 30 et 400 et en ce que lesdits panneaux constituent une barrière étanche entre l'espace racinaire et l'espace caulinaire, et sont traversés par une pluralité d'ouvertures pour le maintien d'un support de culture ou d'un bouchon de fermeture des ouvertures non occupées par un support de culture, lesdits modules étant juxtaposés pour former une surface ondulée séparant l'espace racinairc de l'espace caulinairc, ladite installation comprenant en outre un moyen d'alimentation en fluide nutritif de la zone racinairc. [0019] Avantageusement, l'installation comprend une juxtaposition d'un ensemble formé par un bac et par un module de support. [0020] Selon une variante, lesdits bac reposent sur des rails longitudinaux et présentent des moyens de raccordement pour le passage du fluide nutritif d'un bac à un autre. [0021] L'invention concerne aussi un ensemble de culture hors sol constitué par un support présentant deux panneaux inclinés reliés par une arête transversale caractérisé en ce que les plans médians desdits panneaux forment avec le plan horizontal un angle compris entre 30 et 40' et en ce que lesdits panneaux constituent une barrière étanche entre l'espace racinaire et l'espace caulinairc, et sont traversés par une pluralité d'ouvertures pour le maintien d'un support de culture ou d'un bouchon de fermeture des ouvertures non occupées par un support de culture et par un ensemble de support de culture formé par une pièce discale présentant une zone fendue définissant des pétales déformables pour recevoir une graine et permettre le passage des racines vers la partie inférieure dudit support. [0022] Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation [0023] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant des exemples non limitatifs de réalisation illustrés par les figures annexées où : [0024] [fig.1]La figure 1 représente une vue en perspective d'une installation selon l'invention [0025] [fig.2]La figure 2 représente une vue agrandie en perspective d'un module selon un exemple de réalisation de l'invention [0026] [fig.3]La figure 3 représente une vue en perspective d'une variante de réalisation d'une installation selon l'invention [0027] [fig.4] [0028] [fig.5]Les figures 4 et 5 représentent des vues en perspective de support de semence et bouchon selon l'invention. [0029] Description générale de l'installation [0030] La figure 1 représente une vue générale d'une installation selon un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention. [0031] L'installation comprend un bâti (1) destiné à surélever la zone de culture à une hauteur facilitant les manipulations par un opérateur debout, et dégageant un espace inférieur pour la circulation de robots de brumisation, dans le cas de culture en aéroponie. [0032] La culture est réalisée sur des modules (2 à 5) de forme prismatique, présentant chacun un panneau incliné avant (6) et un panneau incliné arrière (7) et des faces latérales de fermeture (8). [0033] Ces panneaux (6, 7) sont dans l'exemple décrit à titre non limitatif plan et présente des lumières circulaires pour l'insertion de supports de culture d'une salade, ou un bouchon de fermeture pour les lumières non utilisées, afin d'assurer une barrière entre l'espace inférieure, soumis à une brumisation des racines, et l'espace supérieur, soumis à un apport d'énergie lumineuse naturelle et/ou artificielle. [0034] Les modules (2 à 5) être en matière peuvent être réalisée par thermoformage ou pliage d'une feuille de matière plastique ou par pliage d'une tôle métallique, par exemple une tôle d'aluminium. [0035] Les lumières pour l'insertion des supports de culture sont alignées horizontalement avec un pas constant correspondant à la section nominale d'une salade à maturité. [0036] Les lignes consécutives sont décalées d'un demi-pas pour former une matrice de lumières disposées en quiconque, permettant d'optimiser l'espace disponible pour le développement du feuillage des variétés mises en culture et la densité de culture. La distance optimale entre des salades est comprise entre 20 et 32 cm. Elle peut descendre jusqu'à 10 cm pour des plantes aromatiques, médicinales, ou certains fruits et légumes. [0037] Les deux panneaux (6, 7) forment chacun avec le plan horizontal un angle de 36', respectivement +36' et -36', et un angle au sommet de 1080 . [0038] Les modules sont préparés dans une zone de préparation amont (10) où ils sont déposés pour être chargés avec les supports de culture, ou déjà chargés avec les supports de culture. [0039] Ils sont ensuite repoussés contre le module précédent par un vérin entraînant des griffes (11) exerçant une poussée contre la bordure transversale avant (12) module amont. Cette poussée entraîne l'avancement de la série de modules de la même ligne, le module le plus aval aboutissant dans une zone de récolte similaire à la zone de préparation amont (10). Il existe d'autres systèmes de poussée, par exemple avec des vis sans fin, ou des systèmes de convoyeurs de grande taille adaptés à ces modules. [0040] Pour des salades telles que la laitue, des plantes aromatiques et médicinales, certains fruits et légumes, les facteurs déterminants pour la production sont notamment la température et la radiation, et l'intensité de l'éclairage. La sensibilité de la laitue à l'acidité constitue un facteur important. Il est donc essentiel de réguler et contrôler le taux d'acidité de la solution nutritive. [0041] Généralement une laitue romaine met entre 40 et 100 jours pour atteindre sa taille idéale après plantation, et la culture en hydroponie ou aéroponie permet de de réduire cette durée entre 25 et 50 jours. La solution nutritive est maintenue à une température comprise entre 18 et 20°C et soumise à un éclairage naturel complété par un éclairage 6 artificiel, par exemple par des lcds, assurant un photopériodisme avec un éclairage durant 12 à 16h. L'intensité est comprise entre 80 et 300 micromol/m2/s. [0042] L'apport nutritif par brumisation ou par trempage des racines dans une réserve présente un PH optimum de 5,2 à 6,4), et une salinité avec résistivité comprise entre 700 et 2200 o/cm/cm2. Ce niveau d'acidité peut s'obtenir en ajoutant de l'acide nitrique (ou de l'acide phosphorique) par petites quantités dans la solution nutritive, jusqu'à arriver au niveau de pH désiré. [0043] Les minéraux que la plante consomme en grande quantité comprennent l'azote, le phosphore, le potassium, le calcium. Les végétaux ont besoin d'autres éléments minéraux niais en quantité nettement plus faible. Il s'agit des oligo-éléments (du grec oligos, petit, peu nombreux) composés du fer, du magnésium, du soufre, du manganèse, du zinc, du bore, du cuivre, du molybdène, du chlore et du nickel. [0044] Les laitues sont connues pour être des légumes ayant besoin d'eau niais pas énormément de nutriments. Un exemple de solution nutritive est constituée par (en mol ni 3) 12 molécules de nitrate (NO3-N), 1.3 molécules de phosphore (P), 8.7 molécules potassium ( K+) 5 molécules de Calcium (Ca++) 1.7 molécules (Mg++) 5 molécules de sodium (Na+) 5 molécules de Chlore (Cl ) 0.04 molécules de Fer (Fe++) [0045] Description détaillée d'une variante de réalisation du module [0046] La figure 2 représente une vue schématique en perspective et en coupe partielle d'une autre forme de module. [0047] Le module est constitué par une forme thermoformée présentant deux panneaux (6, 7) inclinés formant au sommet un angle d'environ 108°. [0048] Ces panneaux présentent des protubérances creuses (14. 15. 18) surélevant les lumières (24, 25) destinées à recevoir le support de culture afin de permettre aux salades (représentées sur la figure 2 de manière schématique avec une forme ovoïde) de pousser avec une tige verticale et une expansion horizontale du feuillage. [0049] Les ouvertures (24. 25) sont ainsi positionnées en gradin et en quinconce pour optimiser la densité horizontale et l'espace disponible pour la croissance de la salade. [0050] Le panneaux thermoformés (6, 7) sont prolongés par une bande horizontale (16, 17) présentant des trous (20, 21) de fixation. [0051] Variante de réalisation [0052] La figure 3 représente une variante de réalisation où chaque module de culture (2, 3, 4. 5) est formé par une coque à quatre pans inclinés, dont deux faces principales (6. 7) et deux faces latérales (26. 27) également inclinées avec des lumières pour recevoir les supports de plans. [0053] Chaque module de culture (2. 3. 4. 5) repose sur un bac (30) creux, présentant un fond (31) bombé pour former deux rigoles latérales (32. 33). Ce bac contient le liquide nutritif qui est brumisé par une buse placée dans la cuve. Les bacs reposent sur des 7 rails longitudinaux (34, 35) posés sur le sol, qui de ce fait ne nécessite pas de terrassement. Les bacs (30) présentent des raccordements de fluide sur les faces avant et arrière pour permettre la transmission du fluide nutritif sur toute la série de bacs alignés. [0054] Support de plan et bouchon [0055] Les figures 4 et 5 représentent respectivement un support de plan et un bouchon. Le support de plan est constitué par un disque (40) d'une section supérieure à la section des lumières formés sur le module récepteur, avec des pattes flexibles (41 à 46) permettant un clipsage dans les lumières destinées à recevoir les supports de végétaux. [0056] La partie centrale présente des incisions radiales (49) définissant des pétales flexibles convergeant vers un puit central (48) destinée à recevoir une graine dans une zone en creux (47). Lors de la germination, les racines se déploient vers le bas et la tige provoque l'écartement des pétales qui continuent à assurer une étanchéité entre la partie radiculaire et la partie caulinairc. 8