Brevet FR3129567A1 — publié le 20230602

L’invention présente une installation d’aquaculture d’une première espèce animale consommant des protéines et produisant des rejets contenant de l’urée et des boues azotées, comportant : Une écloserie comportant au moins un bassin de ponte en eau claire, au moins un bassin d’éclosion en eau claire, et au moins un bassin larvaire en eau claire Au moins un bassin de pré-maturation et de maturation en eau claire, avec des moyens d’apport d’aliments protéïnés Au moins un bassin d’élevage contenant de l’eau et du biofloc contenant des bactéries assurant la nitrification desdits rejets La dite installation comporte en outre : Au moins un bassin d’élevage d’une deuxième espèce animale ayant une activité de biofiltres de produits azotés, des moyens de transfert des boues azotée accumulées dans lesdits bassins d’élevage dans lesdits bacs d’élevage des moyens pour transformer les espèces de la deuxième espèce en protéines d’alimentation et de transfert dans lesdits bassins de pré-maturation et de maturation. Installation d’aquaculture d’une première espèce animale Domaine de l’invention La présente invention concerne le domaine des systèmes de production aquacole intégrée, notamment pour la production de crevettes. L’aquaculture multitrophique intégrée est une façon durable de produire des aliments d’origine aquatique. Cette technique consiste à inclure dans son système les bases d’un réseau trophique naturel permettant d’assurer une meilleure conservation de l’environnement tout en assurant une production alimentaire intense. Il s’agit d’une façon plus durable de cultiver des organismes aquatiques comme des poissons, des mollusques ainsi que des plantes marines dans le but de les consommer. Les organismes sont choisis afin que chacune des espèces présentes entraine au minimum un avantage pour une autre espèce recréant ainsi artificiellement un système présent dans la nature soit un réseau trophique. Etat de la technique On connait dans l’état de la technique la demande de brevet WO2019040787A1 qui concerne un système d'aquaculture multitrophique intégrée (IMTA) comprenant un réservoir ou un bassin allongé, un volume d'eau enfermé en son sein, une ou plusieurs cages dans le volume d'eau, au moins une espèce d'animaux attachés en surface (SAA) à l'intérieur des cages et, une espèce unique d'animaux nageant librement (FSA) dans le réservoir à l'extérieur des cages. Le procédé d'aquaculture multitrophique intégrée décrit dans ce document de l’art antérieur comprend une culture conjointe au moins une espèce d'animaux attachés en surface et une espèce d'animaux nageant librement dans un même volume d'eau, les animaux attachés en surface étant cultivés dans une ou plusieurs cages immergées dans le volume d'eau. On connaît aussi le brevet WO2015105523A1 décrivant un système d'aquaponie automatisé à haut rendement qui réunit les techniques de culture classiques et l'aquaculture multitrophique intégrée hybride avec la culture aéroponique, mettant en œuvre un système de production à bioréacteur à micro-algues et à réacteur à organismes. Dans cette solution connue, on utilise des biomesures et des mesures adaptatives ainsi qu’à une analyse par imagerie thermique, pour la surveillance et la commande par automatisation robotisée) à l'aide d'un système de commande intelligent. Le système de commande assure un écosystème environnemental symbiotique piloté. On connaît encore la demande de brevet EP3005866A4 décrivant un système de culture de bio-flocon à l'aide de type urbain aquaponique. Ce système de culture de bio-flocon de type urbain aquaponique est doté d'une structure dans laquelle l'eau de culture drainée depuis un réservoir d'eau de culture à l'aide de bio-flocons est combinée avec un système de culture de plantes, permettant ainsi d'utiliser des matériaux organiques, qui n'ont pas encore été décomposés par des micro-organismes dans le réservoir d'eau de culture, dans la culture de plantes, et à nouveau de réutiliser l'eau de culture dans le réservoir d'eau de culture après augmentation de l'efficacité de la purification de l'eau de culture, conduisant à la circulation interne de l'eau de culture, et ainsi, des organismes marins et des plantes agricoles peuvent être produites sans ajout d'eau de culture séparée, ce qui permet de réduire les coûts de production et de maximiser l'efficacité de production. Inconvénients de l’art antérieur Les solutions de l’art antérieur ne permettent pas de réaliser une installation de production aquacole totalement maîtrisée produisant un minimum de rejet et fonctionnant de manière stable et reproductible sur un site unique, à une échelle industrielle. Solution apportée par l’invention Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale une installation d’aquaculture d’une première espèce animale consommant des protéines et produisant des rejets contenant de l’urée et des boues azotées, comportant : Une écloserie comportant au moins un bassin de ponte en eau claire, au moins un bassin d’éclosion en eau claire, et au moins un bassin larvaire en eau claire Au moins un bassin de pré-maturation et de maturation en eau claire, avec des moyens d’apport d’aliments protéinés. Au moins un bassin d’élevage contenant de l’eau et du biofloc contenant des bactéries assurant la nitrification desdits rejets caractérisée en ce que ladite installation comporte en outre : Au moins un bac d’élevage d’une deuxième espèce animale ayant une activité de biofiltres de produits azotés, Au moins d’une écloserie d’une deuxième espèce animale ayant une activité de biofiltres de produits azotés, comportant au moins un bassin de ponte en eau claire, au moins un bassin d’éclosion en eau claire, et au moins un bassin larvaire en eau claire Au moins un bac de pré-maturation et de maturation en eau claire d’une deuxième espèce animale ayant une activité de biofiltres de produits azotés, avec des moyens d’apport d’aliments protéinés. des moyens de transfert des boues azotée accumulées dans lesdits bassins d’élevage dans lesdits bacs d’élevage des moyens pour transformer les espèces de la deuxième espèce en protéine d’alimentation et de transfert dans lesdits bassins de pré-maturation et de maturation. On entend par « installation » au sens du présent brevet un site de production unique, par exemple un bâtiment, regroupant les bassins d’élevage de la première espèce animale de grossissement et les bassins d’élevage de la deuxième espèce animale . L’installation peut par exemple inclure les écloseries de gambas et de vers, ou inclure seulement les équipements de grossissement de gambas et d’invertébrés, les écloseries étant installées dans un autre site séparéde l’installation et alimentant l’installation en larves de gambas et de vers. De préférence, l’installation comporte une cuve de décantation pour le traitement des liquides desdits bassins d’élevage pour séparer : le surnageant riche en azote, transféré dans une cuve de biofiltre contenant des bactéries assurant la nitrification, la sortie du biofiltre comportant une vanne à trois voies : une première voie raccordée à un dénitrificateur dont la sortie est raccordée à ladite cuve de décantation une deuxième voie raccordée audit bassin d’élevage. Une troisième voie permettant les opérations de vidange et nettoyage Les boues (riches en azote) transférées dans lesdits bacs d’élevage. Selon une variante avantageuse, l’installation comporte une cuve de recueil séquentiels et de sédimentation de fractions des liquides contenus dans lesdits bassins et bacs d’écloserie, de pré-maturation et de maturation, et de séparation de la phase liquide et de la phase solide, présentant une vanne pour l’évacuation de la phase solide, puis de transfert de la phase liquide résiduelle pour la réinjection dans lesdits bassins d’élevage et/ou lesdits bacs d’élevage Selon une autre variante, l’installation comporte en outre des moyens de traitement de ladite phase liquide, comprenant un filtre mécanique, un filtre biologique et un filtre UV, ainsi qu’une cuve tampon raccordée auxdits bassins d’élevage et/ou lesdits bacs d’élevage. Description détaillée d’un exemple non limitatif de réalisation D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, se référant aux dessins annexés sur lesquels : la représente l’architecture fonctionnelle d’une installation selon l’invention La est une représentation schématique du processus de traitement du surnageant de la cuve de décantation issu des bassins d’élevage. La est une représentation schématique du processus de traitement du surnageant de la cuve de décantation issu des bacs d’élevage. La est une représentation schématique du processus de valorisation des boues de gambas La est une représentation schématique du processus de stockage et valorisation des eaux de process La est une représentation du cycle de vie des gambas Principe général de l’invention La représente une vue schématique d’une installation d’élevage de gambas selon l’invention en site propre, destinée à produire des gambas en milieu artificiel recréant les conditions d’élevage dans des mangroves, en réduisant strictement les effluents, par la co-culture de plusieurs espèces consommant les déjections d’autres espèces de l’installation pour produire des matières servant de nourritures à d’autres espèces de l’écosystème fermé ainsi créé. Le but est de réduire les intrants ainsi que les effluents d’une telle installation, notamment l’eau provenant d’un réseau d’eau de ville (1) ou d’un forage. Le circuit d’eau du site est alimenté périodiquement par le réseau d’eau de ville (1) ou d’un forage pour compléter le volume d’eau circulant, avec un débit piloté par l’intermédiaire d’une servovanne (2) dont la sortie est raccordée à un système de traitement d’eau douce et salée (3) assurant une permanence des caractéristiques de l’eau douce et salée circulant dans l’installation. La servovanne (2) est commandée pour rétablir le volume d’eau et compenser les pertes par évaporation par exemple. Le circuit d’eau issu du système de traitement d’eau douce et salée (3) alimente une première série d’installations comprenant une écloserie de gambas (20) et une écloserie d’invertébrés formant des biofiltres (30). L’eau de process est récupérée (15), retraitée est réintroduite dans les installations d’écloserie de gambas (20), d’écloserie d’invertébrés (30), les bassins d’élevage des gambas (4) et bacs des invertébrés (X). L’installation comprend un premier bassin (4) pour l’élevage des gambas. Ce bassin (4) contient de l’eau salée et des flocs bactériens. La technique floc a pour but d’optimiser la qualité des reproducteurs d’élevage tout en limitant la pression sur l’environnement par une utilisation réduite de l’eau et donc des rejets d’élevage sous forme de déchets vers l’extérieur. De plus, le floc apporte un complément alimentaire aux gambas et permet une réduction de la part alimentaire ajoutée. Le floc est constitué principalement d’éléments bactériens, notamment des bactéries nitrifiantes, et de micro-algues. Le bassin (4) est soumis à une agitation mécanique permanente pour assurer l’aération et l’oxygénation, la remise en circulation du floc et la bonne répartition du floc dans l’ensemble du bassin. Typiquement le bassin contient environ 300 g de biomasse floculée par m 3 . Le bassin peut être équipé de moyens de contrôle de l’éclairage et/ou de l’ombrage pour ajuster l’énergie lumineuse en fonction des besoins de photosynthèse des micro-algues et éviter la prolifération excessive entraînant un appauvrissement en oxygène. L’élevage de gambas génère des effluents sous forme solide ou soluble. Les rejets, sont pour l’essentiel constitués d’aliments non consommés, de fèces (part non digestible de l’aliment) et des produits d’excrétion (produits finaux de l’utilisation métabolique de la part digestible des nutriments ingérés). Le volume des rejets est significatif, de l’ordre de 150 kg de matières sèches dont 50 kg d’azote et 8 kg de phosphore pour une tonne de gambas produites. Le bassin (20) fonctionne en eau claire. ; il peut être composé de plusieurs cuves destinés à l’élevage séparé des reproducteurs, à l’éclosion et la maturation de gambas. L’eau contenue dans le bassin (4) est traitée en continu par une boucle de traitement (40). Cette boucle de traitement (40) contient le décanteur (5), le biofiltre (6) et le dénitrificateur (7). Comme illustré par la , l’eau contenu dans le bassin (4) est traitée en continue par prélèvement d’une partie du contenu qui fait l’objet d’une séparation des particules lourdes et du liquide dans un décanteur (5). Le surnageant riche en nitrite, contenant la matière azotée est transférées dans un biofiltre (6) assurant une transformation des matières azotées. L’eau riche en nitrate est traitée par un dénitrificateur (7) qui acidifie l’eau avant réinjection dans le décanteur (5). Les boues riches en azote et phosphore sont séchées et désinfectées pour servir d’aliments pour les invertébrés contenus dans le bassin (8). Les déchets (fecèsfèces, reste de nourriture…) sont dégradés progressivement par des micro-organismes présents dans le floc, contenant différentes bactéries aérobies métabolisant l’azote organique en azote ammoniacal (minérales) et divers métabolites azotés. L’azote ammoniacal est ensuite transformé en nitrite par les bactéries autotrophes du genre Nitrosomonas , notamment Nitrosomonas europeae . Les nitrites sont ensuite transformés en nitrates par des bactéries Nitrobacter dans le biofiltre (6) fixées sur un support bactérien tel que des médias de biofiltration de type curler, de la pouzzolane concassée, ou de la céramique poreuse. On procède ensuite à une dénitrification par des bactéries telles que Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Achromobacter, Escherichia, Micrococcus, … utilisant une enzyme Nitrate réductase A pour transformer les nitrates en diazote, qui est ensuite transféré dans le décanteur (5). Les boues issues du décanteur alimentent un bassin d’alimentation d’invertébrés, par exemple des vers, qui sont élevés dans un bac (8) pour servir à la préparation d’aliments pour les gambas élevés dans l’écloserie (20). Si nécessaire, un ajout d’eau douce est apporté au bassin (8) d’élevage des invertébrés. Les invertébrés sont nourris en continu par les boues séchées provenant du décanteur (5). Traitement du surnageant du bassin d’élevage de gambas La illustre la boucle de traitement des gambas. Le liquide venant du bassin d’élevage de gambas (4) est transféré dans le décanteur (5) qui reçoit ces effluents pauvres en nitrate et alcalines. Le surnageant riche en nitrite et est transféré dans un biofiltre (6) alors que les eaux pauvres en minéraux sont rejetées pour être traitées par une station d'épuration des eaux usées. Traitement du surnageant des bacs d’élevage biofiltres La illustre la boucle de traitement des invertébrés. Le liquide venant du bac d’élevage biofiltres (8) est transféré dans le décanteur (9) qui reçoit ces effluents pauvres en nitrate et alcalines. Le surnageant riche en nitrite et est transféré dans un biofiltre (10) alors que les eaux pauvres en minéraux sont rejetées pour être traitées par une station d'épuration des eaux usées (12). Valorisation des boues de gambas La illustre le processus de valorisation des boues de gambas issues du décanteur (5). Ces boues contiennent 90% d’eau et des matières solides riches en azote et phosphore particulaires. Elles sont soumises à une étape de séchage et de désinfection pour produire une matière sèche, contenant environ 30% d’humidité résiduelle riche en azote et phosphore particulaires, constituant la base nutritive des invertébrés dans le bassin d’élevage (8). On procède périodiquement à la récupération des boues d’invertébrés et les eaux résiduelles pauvres en azote et phosphore particulaires dans le bassin d’élevage (8), avant de procéder à l’extraction et traitement externe des boues. Stockage et valorisation des eaux de process La illustre le processus de stockage et valorisation des eaux de process provenant d’une écloserie de gambas (20) et d’une écloserie d’invertébrés (30) d’autre part. L’eau en provenance des deux cuves est récupérée par un conduit (15) débouchant dans un bassin de sédimentation (16). Ce surnageant débouche sur une cuve soumise à une agitation (18), et les boues sont traitées dans une station (17). Les eaux résiduelles font l’objet d’une première filtration mécanique, d’un traitement biologique dans un biofiltre (21 ) suivi d’un traitement par rayonnements ultraviolet dans un poste (19)) pour alimenter ensuite le bassin d’élevage de gambas (4),d’invertébrés (8), l’écloserie de gambas et l’écloserie d’invertébrés. Croissance des gambas La illustre le cycle de production des gambas, qui peut se dérouler par passage dans une succession de bassins alimentés par l’eau du site. Le cycle comprend une étape de nurserie, de pré-grossissement, de grossissement (50), de préconditionnement (51), de prématuration (52), de maturation (53), de ponte (54), d’éclosion (55) et de croissance des larves (56) qui sont ensuite mise en phase de nurserie (50). Les eaux des différentes cuves sont récupérées pour faire l’objet d’un traitement de sédimentation, d’extraction et de traitement des boues, de filtration comme décrit précédemment. - Installation d’aquaculture d’une première espèce animale consommant des protéines et produisant des rejets contenant de l’urée et des boues azotées, comportant : Une écloserie comportant au moins un bassin de ponte en eau claire, au moins un bassin d’éclosion en eau claire, et au moins un bassin larvaire en eau claire Au moins un bassin de pré-maturation et de maturation en eau claire, avec des moyens d’apport d’aliments protéïnés Au moins un bassin d’élevage contenant de l’eau et du biofloc contenant des bactéries assurant la nitrification desdits rejets caractérisée en ce que ladite installation comporte en outre : Au moins un bassin d’élevage d’une deuxième espèce animale ayant une activité de biofiltres de produits azotés, des moyens de transfert des boues azotée accumulées dans lesdits bassins d’élevage dans des bacs d’élevage des moyens pour transformer les espèces de la deuxième espèce en protéines d’alimentation et de transfert dans lesdits bassins de pré-maturation et de maturation. - Installation d’aquaculture selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte une cuve de décantation pour le traitement des liquides desdits bassins d’élevage pour séparer : le surnageant (riche en azote), transféré dans une cuve de biofiltre contenant des bactéries assurant la nitrification, la sortie du biofiltre comportant une vanne à trois voies : une première voie raccordée à un dénitrificateur dont la sortie est raccordée à ladite cuve de décantation une deuxième voie raccordée audit bassin d’élevage. une troisième voie permettant les opérations de vidange et nettoyage les boues (riches en azote) étant transférées dans lesdits bacs d’élevage. - Installation d’aquaculture selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte une cuve de recueil séquentiels et de sédimentation de fractions des liquides contenus dans lesdits bassins de d’écloserie, de pré-maturation et de maturation, et d’élevage, et de séparation de la phase liquide et de la phase solide, présentant une vanne pour l’évacuation de la phase solide, puis de transfert de la phase liquide résiduelle pour la réinjection dans lesdits bassins d’élevage et/ou lesdits bacs d’élevage. - Installation d’aquaculture selon la revendication précédente caractérisée en ce qu’elle comporte en outre des moyens de traitement de ladite phase liquide, comprenant un filtre mécanique, un filtre UV et un filtre biologique, ainsi qu’une cuve tampon raccordée auxdits bassins d’élevage et/ou lesdits bacs d’élevage.