Comparaison des trois différents types de systèmes aquaponiques

L’aquaponie est un système intégré de production alimentaire qui combine l’aquaculture et l’hydroponie. Elle a acquis une grande popularité en raison de son efficacité et de sa durabilité. L’aquaponie comprend trois grands systèmes, qui ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients.

Voici les trois principaux systèmes aquaponiques :

1. Lit de culture
2. Technique du film nutritif (NFT)
3. Culture en eau profonde ou radeaux flottants

Nous allons examiner en détail chaque système aquaponique dans la suite de l’article. Penchons-nous sur les caractéristiques, les avantages et les inconvénients de chaque système.

Vue globale d’un système aquaponique

Il y a quelques points à noter avant de parler de ces systèmes aquaponiques. Tous les trois ont des composants et des conceptions uniques. Cependant, un système aquaponique typique comprend les éléments suivants.

Les composants d’un système aquaponique

• Un réservoir à poissons. C’est ici que les poissons seront élevés et logés.
• Un lit de culture/des radeaux flottants et des supports. Il s’agit de la surface où vos plantes vont pousser.
• Des filtres mécaniques. Ce sont des grilles qui tamisent les déchets solides.
• Biofiltre. Les biofiltres contiennent des bactéries qui décomposent les déchets de poissons et les matières végétales en décomposition en solutions riches en nutriments.
• Pompe à eau. Cette pièce fait circuler l’eau dans tout le système et facilite l’aération.
• Siphons et bornes-fontaines. Les siphons drainent l’eau du lit de culture vers l’aquarium

La conception de votre système aquaponique dépendra de plusieurs facteurs, notamment :

• L’espace. La disponibilité de l’espace peut déterminer le type de système que vous devez établir. Elle vous dira également si vous pouvez ou non faire évoluer votre système.
• L’utilisation. Quel est l’objectif de la mise en place de votre système aquaponique ? S’agit-il simplement d’une production alimentaire domestique ou d’un usage commercial ? Avez-vous l’intention de l’utiliser à des fins éducatives ?
• Environnement. L’aquaponie exige un équilibre spécifique des paramètres environnementaux tels que la température et le pH. Vous devez déterminer quelle conception aquaponique conviendra le mieux à votre emplacement.
• Espèces végétales. Quels types de plantes allez-vous intégrer à votre système ? Les exigences d’une plante en matière de nutriments et d’environnement doivent correspondre à celles de vos espèces de poissons dans le système.
• Capacités techniques. Certaines conceptions peuvent exiger plus de compétences que d’autres. Il est donc essentiel de connaître le niveau d’expertise que chaque système aquaponique requiert pour son installation et sa gestion.

Les poissons

En fonction de votre emplacement, vous pouvez élever des poissons d’eau salée ou d’eau douce dans votre système aquaponique.

Le choix de la bonne espèce de poisson pour votre aquarium joue un rôle clé dans la croissance efficace des plantes. Les races de poissons doivent être bien adaptées aux conditions environnementales de votre ferme et compatibles avec les autres espèces que vous incorporerez dans votre unité.

• Tilapia. Ce sont les poissons d’eau douce les plus populaires en aquaponie, car ils sont faciles à garder et à élever. Les tilapias sont robustes et s’adaptent aux conditions environnementales fluctuantes. L’incorporation de cette espèce dans l’agriculture intégrée s’est avérée rentable pour de nombreux agriculteurs.
• Perche jaune. Il s’agit de poissons d’eau douce comestibles et à croissance rapide que l’on trouve généralement dans les climats froids. Cependant, la perche jaune peut s’adapter à des niveaux de pH variables.
• Le poisson-chat. L’une des meilleures races de poissons à avoir si vous êtes un débutant en aquaponie. Ils sont faciles à gérer et ont un taux de croissance rapide. Les poissons-chats peuvent vivre dans des eaux chaudes et ont un pH compris entre 5,0 et 7,0.
• Koï. Les poissons koï sont une race ornementale très recherchée. Outre leur attrait esthétique, les koïs peuvent survivre dans des conditions environnementales variées.
• Truite. Cette race de poissons d’eau froide a besoin de niveaux élevés d’oxygène dissous pour survivre. Les truites sont carnivores et se nourrissent principalement de poissons plus petits. Parce qu’elle nécessite un entretien intensif, l’élevage de la truite ne convient pas aux débutants.

Les différentes races de poissons ont des conditions nutritionnelles et environnementales variables. Assurez-vous toujours qu’ils sont bien nourris et qu’ils vivent dans un environnement favorable. Soyez au courant des lois de votre pays concernant l’importation de poissons si vous envisagez d’avoir des espèces de poissons exotiques dans votre unité.

Le lit de culture à substrat

Également appelé « Flood and Drain », le lit de culture à substrat est un système aquaponique populaire pour la production alimentaire à petite échelle, car il ne nécessite pas beaucoup d’espace. De plus, les débutants préfèrent ce concept en raison de sa simplicité et de sa rentabilité. Donc, si vous envisagez de vous lancer dans l’aquaponie, ce système pourrait être le point de départ idéal.

Caractéristiques

Un système de lit de culture à substrat présente plusieurs caractéristiques fascinantes, notamment le lit de culture, le biofiltre, le mécanisme d’inondation et de drainage, et les siphons automatiques. Il n’est pas surprenant qu’il soit en train de devenir l’un des modèles d’aquaponie les plus recherchés.

Le lit de culture

Dans ce système, les légumes sont plantés dans un lit de culture. Le lit est constitué d’un substrat inerte comme du gravier, des galets d’argile expansée ou de la roche de lave. Il sert de support aux racines (mécanique) de la plante et de substrat microbien.

La présence d’un lit de culture permet à ce système de faire pousser toutes sortes de plantes, y compris des légumes aux racines plus grosses.

Biofiltre

Le lit de culture abrite une colonie de bactéries nitrifiantes qui décomposent les déchets de poisson – composés principalement d’ammoniac – en une forme que les plantes peuvent consommer efficacement.

Avec cette méthode de culture, les bactéries jouent le rôle crucial de biofiltre du système. Comme aucune autre filtration n’est nécessaire, cela permet aux agriculteurs d’économiser sur les coûts d’équipement.

Mécanisme d’inondation et de drainage (flux et reflux)

La plupart des systèmes de lits de culture à substrats utilisent l’inondation et le drainage pour remplir le lit de plantes avec de l’eau remplie de nutriments. Une pompe à eau amène l’eau de l’aquarium dans le lit et l’inonde. Une fois que les plantes ont absorbé tous les nutriments, l’eau est renvoyée dans l’aquarium et le lit de culture est drainé.

Une autre méthode d’alimentation du lit de culture consiste à pomper l’eau en continu sans inonder ni drainer le lit. De cette façon, les plantes auront toujours accès à une eau riche en nutriments. Outre le fait qu’elle nécessite une pompe à eau plus petite, cette méthode permet d’agrandir plus facilement votre lit de culture.

Le gravier ou les cailloux servent également à améliorer la filtration de l’eau. L’eau retourne dans le lit de culture après avoir été purifiée mécaniquement et organiquement. De plus, les espaces entre ce substrat offrent suffisamment d’espace pour que les racines des plantes puissent s’implanter solidement.

Les siphons automatiques

Le système d’inondation et de drainage utilise des siphons automatiques pour évacuer l’eau du lit de culture. Cette conception peut également intégrer une pompe à eau, une minuterie et une vanne d’irrigation indexée pour contrôler la vidange. Le processus de drainage se produit généralement toutes les 20 à 30 minutes d’irrigation, ce qui permet aux racines des plantes de s’oxygéner de manière optimale.

Avantages et inconvénients des lits de culture à substrats

Avantages 👍	Inconvénients 👎
Il s’agit d’une conception simple et rentable, idéale pour les débutants et les petits agriculteurs.	Le système est difficile à mettre à l’échelle, car le substrat n’est pas peu encombrant et nécessite du temps et de la main-d’œuvre. Il n’est certainement pas adapté à une utilisation commerciale.
Il est doté d’un système de biofiltration efficace et de composants de filtration solides.	Il demande beaucoup de travail en raison de ses exigences élevées en matière de maintenance et de nettoyage.
Grâce à son excellente aération, il est compatible avec la plupart des types de plantes, y compris les légumes et les plantes fruitières.	Les supports de haute qualité sont coûteux et le lit de culture nécessite une infrastructure hydroponique lourde.
	La méthode d’inondation et de drainage nécessite un grand bassin de rétention
	Les pores du substrat sont susceptibles de se boucher, ce qui peut conduire à un manque d’oxygène pour les plantes.

Technique du film nutritif

Le NFT est un système aquaponique qui consiste à placer des plantes sur des plans verticaux et des tuyaux horizontaux. Sa grande efficacité en termes d’espace est comparable à celle que l’on peut observer dans de nombreux systèmes hydroponiques. Les systèmes NFT demandent également moins de travail et un entretien minimal.

Caractéristiques

La technique du film nutritif est parfaitement adaptée à une utilisation commerciale. Elle est facilement modulable et permet d’obtenir un rendement plus élevé que les systèmes basés sur les milieux de culture. Ses besoins minimaux en eau en font également le meilleur choix pour l’agriculture durable.

Les tuyaux horizontaux

La technique du film nutritif utilise des canaux ou des gouttières qui sont extrudés à partir de tuyaux en PVC qui sont ensuite placés horizontalement. Leurs dimensions varient en fonction du type de plante, mais les mesures les plus courantes sont d’environ 10 à 23 cm de largeur et 4 à 10 cm de profondeur.

Dans les NFT, une fine pellicule d’eau riche en nutriments circule périodiquement dans ces canaux. Les racines des plantes sont partiellement immergées dans l’eau par les perforations des tuyaux horizontaux, ce qui les expose aux minéraux et aux nutriments présents dans l’eau.

Vous pouvez faire pousser vos plantes dans des gobelets en plastique et les placer ensuite dans les tuyaux perforés. Cependant, le NFT n’est pas idéal pour les plantes à grosses racines, comme les tomates, les concombres ou les poivrons. Elle convient mieux aux légumes à feuilles dont le système racinaire est plus petit, comme les épinards, le basilic, la laitue et le chou frisé.

Le bac à poisson

Comme dans les autres systèmes aquaponiques, l’aquarium est un élément essentiel. Après avoir nourri vos poissons, l’eau contenant leurs restes de nourriture et leurs déchets s’écoule de l’aquarium vers le système hydroponique. La filtration doit avoir lieu avant que l’eau ne quitte le réservoir, et c’est là qu’intervient le composant suivant.

Les éléments de filtration

Dans un système NFT, il est recommandé d’avoir un filtre mécanique et un biofiltre séparés. Comme les plantes ne poussent pas sur un substrat solide comme dans les systèmes à base de médias, il est primordial de filtrer complètement les déchets provenant de l’aquarium.

Le biofiltre est également constitué de pierres à air qui fournissent une riche source d’oxygène. Celles-ci sont généralement emballées dans des filets en nylon ou des bouchons de bouteille. Mais ce qui rend ces pierres à air vitales, c’est qu’elles abritent une colonie de bactéries nitrifiantes. Ces bactéries décomposent les déchets de poisson, les convertissant en une forme d’azote que les plantes peuvent utiliser comme nutriment.

Outre la transformation des déchets de poisson, cette étape supplémentaire de filtration permet également de minimiser l’obstruction des tuyaux. Cela peut néanmoins se produire occasionnellement, surtout si les gouttières sont fines.

Après avoir traversé le biofiltre, l’eau est pompée vers les canaux contenant les plantes.

L’irrigation

Comme nous l’avons expliqué précédemment, la NFT consiste en des tuyaux horizontaux perforés qui alimentent les plantes en eau riche en nutriments. Dans cette disposition, la ligne d’irrigation est constituée de tubes d’environ 5 à 8 pouces (12-20 cm) de diamètre. Toutefois, les mesures spécifiques peuvent varier en fonction de la source d’eau et du milieu de biofiltration du système.

Notez que toute l’eau qui quitte l’aquarium ne se retrouve pas dans les canaux. Après être passée par une filtration mécanique et biologique, une partie de l’eau purifiée retourne dans l’aquarium. La gravité aide l’eau qui s’écoule des canalisations à redescendre.

Comme l’eau circule continuellement dans les systèmes NFT, les plantes sont exposées à un flux constant de nutriments. Lorsqu’elle quitte les gouttières des plantes, l’eau retourne au biofiltre et est ensuite pompée vers l’aquarium. Lorsque l’aquarium déborde, l’eau passe par un tuyau de sortie puis par les filtres mécaniques.

Avantages et inconvénients du film nutritif

La technique du film nutritif est un aménagement aquaponique qui a modernisé l’application de l’hydroponie dans les systèmes intégrés. Ses avantages ont attiré les agriculteurs qui souhaitent augmenter leur rendement tout en occupant le moins d’espace possible.
Pour autant, elle n’est pas aussi populaire que les autres systèmes aquaponiques. La raison principale est que cette technique ne convient qu’à certains types de plantes. Il est possible de l’adapter à d’autres types de cultures, mais cela demande plus d’entretien et, par conséquent, des coûts supplémentaires.

Avantages 👍	Inconvénients 👎
La méthode du film d’eau assure un flux continu d’eau, d’oxygène et de nutriments.	La conception est inappropriée pour les grandes plantes à fruits. Leurs racines massives peuvent être trop lourdes pour les tuyaux.
Le système nécessite de faibles quantités d’eau. C’est un système évolutif. Il est donc applicable à la production alimentaire à grande échelle.	Les tuyaux étroits de cette disposition sont susceptibles d’être bouchés par les déchets organiques. Elle nécessite un nettoyage et un entretien réguliers.
Il est peu encombrant et nécessite peu de matériel pour sa mise en place, ce qui le rend idéal pour les milieux urbains et les utilisations commerciales.	Les racines des plantes sont suspendues dans l’air et n’ont pas autant de contact avec l’eau. Cela peut les exposer à des variations de température drastiques.
Les tuyaux de plantation horizontaux sont transférables et accessibles. La récolte des plantes est donc une tâche facile.	Le NFT n’intègre pas de milieu de plantation (substrat), et une bonne partie des plantes n’est pas exposée à l’air. Le système nécessite donc un biofiltre séparé pour décomposer les déchets azotés.
Il nécessite moins d’entretien.
Il est idéal pour produire des légumes et des herbes plus petits et à croissance rapide, comme les blettes, la laitue et l’origan.

Culture en radeaux flottants

Également appelée technique des radeaux et des flotteurs, la culture en eau profonde est peut-être le système aquaponique le plus stable. Elle consiste à faire pousser des plantes suspendues à des radeaux qui flottent dans une eau riche en nutriments. Elle est très efficace, ce qui la rend adaptée à une utilisation commerciale.

Si vous envisagez de produire des aliments à grande échelle, la culture en eau douce devrait être votre système aquaponique de prédilection. Sa stabilité, sa durabilité et son évolutivité suscitent plus d’intérêt que d’autres types de systèmes. Cependant, elle nécessite une densité de peuplement élevée pour que le système fonctionne.

Caractéristiques

La culture en eau profonde améliore le taux de croissance des plantes ainsi que le rendement des cultures, deux qualités idéales pour un environnement commercial. Sa conception simple et sa fiabilité sont des avantages supplémentaires. Voyons un peu ce qui rend chaque élément de ce système si pratique.

Les radeaux flottants

Les radeaux flottants sont les composants les plus essentiels de ce système aquaponique. Ils peuvent être de différents matériaux, mais l’isolation en polystyrène est généralement le meilleur choix. Les radeaux sont perforés pour permettre aux racines des plantes d’être immergées dans l’eau.

Les radeaux contiennent également des pots en filet, qui agissent comme des gobelets en plastique pour contenir les plantes. Grâce aux récents progrès technologiques, ces récipients sont fabriqués à partir de matériaux de qualité alimentaire. Les radeaux sont faciles à mettre en place, à nettoyer et à transférer.

Le DWC semble ressembler au NFT dans la mesure où ce sont tous deux des systèmes sans milieu. Cependant, il existe des différences essentielles qui les distinguent. Par exemple, la NFT utilise un mince film d’eau, alors que la DWC implique un volume d’eau beaucoup plus important.

Les filtres biologiques et mécaniques

Comme le DWC est une technique sans milieu, les plantes ne disposent pas d’un milieu de biofiltration. Un encadreur devra installer un biofiltre séparé pour convertir les déchets azotés en nutriments favorables aux plantes. Cela fait inévitablement augmenter les coûts.

Vous devrez également inclure un composant de filtration mécanique lors de la mise en place du système. Vous pouvez choisir parmi de nombreux modèles, mais le plus efficace est sans doute de combiner un filtre à tourbillon pour tamiser les gros déchets et un tamis à mailles pour les petits déchets. Après être passé par ce mécanisme, le biofiltre sera en mesure d’agir plus efficacement.

Le réservoir à poisson

Le DWC nécessite un grand aquarium, car le système prospère avec un grand nombre de poissons. Comme la technique implique beaucoup d’eau, vous devez également avoir des ratios d’alimentation des poissons plus élevés. Cela permettra à l’eau de conserver des niveaux de nutriments optimaux.

La dynamique du flux d’eau dans le DWC est similaire à celle du NFT. L’eau contenant les déchets de poissons quitte l’aquarium par gravité et entre dans les filtres mécaniques. Elle atteint ensuite le biofiltre, où elle est pompée dans les deux sens par des valves dans un connecteur en « Y ».

Une partie de l’eau purifiée retourne dans l’aquarium depuis le puisard. Le reste de l’eau s’écoule dans les canaux où sont suspendus les radeaux flottants.

Une fois que les plantes ont pris suffisamment de minéraux, l’eau sort des canaux et retourne dans le puisard. Le cycle recommence alors, car une pompe entraîne l’eau dans les deux sens.

L’eau qui retourne dans l’aquarium provoque un débordement. Un tuyau de sortie permet à l’eau de retourner dans le filtre mécanique. L’inconvénient de cette conception est qu’il est possible que de l’eau contenant des déchets se retrouve dans les tuyaux.

Alimentation en eau

La culture en eau profonde nécessite un volume d’eau élevé pour maintenir sa grande densité de poissons. Comme le système implique également l’immersion des plantes dans une eau riche en nutriments, l’eau qui coule dans les canaux doit être suffisamment profonde pour le faciliter. La profondeur idéale de l’eau varie de 4 pouces à 3 pieds (10-90 cm).

Idéalement, cet écoulement de l’eau devrait être assuré par une conception durable. Les aquaculteurs peuvent choisir différents agencements en fonction de :

• La disponibilité des matériaux de construction
• Les besoins en main-d’œuvre
• La durabilité et la stabilité de la structure
  des coûts de mise en place
• Le volume souhaité pour le système et l’espace disponible.
• La disposition en « cascade » est une installation simple et efficace que les amateurs et les grands exploitants peuvent envisager. Dans cette conception, l’eau est distribuée de telle manière qu’une seule entrée dessert tous les réservoirs. Cela est possible car la sortie d’un réservoir devient l’entrée du réservoir suivant, et ainsi de suite, pour former un flux d’eau continu.

Aération des racines

L’un des inconvénients de la culture en eau profonde est que l’immersion des plantes limite l’aération. Cela rend la demande en oxygène élevée, et encore plus en raison des fortes densités de plantes et de poissons. Les agriculteurs devront peut-être prendre des mesures supplémentaires pour s’assurer que l’eau est correctement oxygénée.

Pour résoudre ce problème, vous pouvez intégrer des dispositifs d’aération des racines dans le système. Ceux-ci minimiseront la stagnation et la privation d’oxygène autour des racines. Les pierres à air diffuseur sont les éléments les plus couramment utilisés dans cette technique. Placez les pierres à air à des intervalles de 1m20 sous les radeaux flottants pour une aération maximale.

Canaux de culture

Contrairement aux systèmes NFT, vous pouvez avoir des canaux de différentes longueurs en DWC. Cependant, il est généralement recommandé d’avoir des canaux plus longs, car le système utilise beaucoup d’eau et les plantes ont besoin d’un apport continu de nutriments. Le fait d’avoir des largeurs standard facilitera également l’écoulement continu de l’eau.

Vous pouvez également décider librement de la largeur de vos canaux. Les canaux larges donnent plus d’espace aux plantes, tandis que les canaux étroits augmentent la vitesse de l’eau et permettent à plus de nutriments d’atteindre les plantes.

Avantages et inconvénients de la culture sur radeaux flottants

La culture en eau profonde est une technique de choix pour de nombreux amateurs d’aquaponie et pour les agriculteurs à grande échelle. Ce système est polyvalent et fiable, tout en étant simple et rentable. Malgré ses avantages, la culture en eau profonde présente quelques inconvénients. Le système est idéal pour une utilisation à grande échelle et commerciale. Il n’est donc pas forcément adapté aux débutants en aquaponie.

convient mieux aux plantes dont les racines sont plus petites, notamment les légumes et les herbes.

Les avantages du système de radeaux flottants

• Il est évolutif, ce qui le rend adapté à la production alimentaire commerciale.
• Il a un volume de rendement alimentaire plus élevé que les autres systèmes.
• Son coût initial est faible.
• Il est facile à nettoyer et à entretenir.
• Les pertes d’eau par évaporation sont minimes.
• Les plantes bénéficient d’un approvisionnement continu en minéraux.
• Les plantes ne sont pas exposées aux fluctuations de température ou à la mauvaise qualité de l’eau.

Les inconvénients des radeaux flottants

• Elle nécessite un grand espace et un volume d’eau élevé.
• Elle est mieux adaptée aux climats chauds, car il est coûteux de chauffer fréquemment le grand volume d’eau.
• Les plantes étant immergées, elles nécessitent généralement des dispositifs d’aération des racines.
• Un bio filtre séparé est nécessaire.
• Une mauvaise conception peut transformer le système en une pépinière de moustiques.
• Le DWC nécessite des structures hydroponiques lourdes pour soutenir toutes les plantes.
• Ce système convient mieux aux plantes dont les racines sont plus petites, notamment les légumes et les herbes.