FR3116413A1 - Système de culture végétale hors sol - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un système de culture végétale hors sol. Le système comprend plusieurs modules (50) formant chacun un premier corps creux longitudinal débouchant sur au moins une extrémité, le premier corps creux ayant une paroi dont une section en coupe transversale est de forme hexagonale régulière. Le système comprend également une pluralité de compartiments étanches configurés pour recevoir de l’eau, au moins un compartiment étanche (51) étant arrangé à l’intérieur d’au moins un module (50). Le système comprend également un système de circulation d’eau reliant plusieurs compartiments étanches entre eux au moyen d’au moins une boucle de circulation de l’eau. Figure pour l’abrégé : Figure 5
Description
L’invention concerne un système de culture végétale hors sol, plus particulièrement un système de culture basé sur l’hydroponie ou l’aquaponie. L’invention concerne également un procédé de fabrication et/ou de montage d’un ou plusieurs modules formant le système de culture végétale hors sol.
Arrière-plan technologique
Les systèmes de culture de végétaux basés sur l’hydroponie ou l’aquaponie se sont développées pour la culture végétale hors sol, tels que des légumes ou autres plantes. L’hydroponie et l’aquaponie utilisent généralement une quantité d’eau bien inférieure à celle nécessaire dans le cas des cultures traditionnelles en pleine terre.
Dans un système hydroponique, les végétaux sont cultivés directement dans une solution nutritive comprenant de l’eau à laquelle est ajoutée de l’engrais chimique ou organique contenant tous les éléments nutritifs, minéraux et oligo-éléments nécessaires à la croissance des végétaux cultivés.
L’aquaponie correspond à l’association de l’aquaculture et de l’hydroponie et résulte en la combinaison de l’élevage d’animaux aquatiques et la culture de végétaux hors sol. Un système aquaponique traditionnel comprend un bassin contenant de l’eau dans laquelle évolue les animaux aquatiques, un bac de culture dans lequel sont cultivés les végétaux hors sol et un système de circulation de l’eau faisant circuler l’eau selon une boucle de circulation de l’eau entre le bassin et le bac de culture. L’aquaponie permet le recyclage des déchets azotés générés par les animaux aquatiques en engrais pour les végétaux cultivés sur le principe de l’hydroponie. Les déchets azotés, chargés en ammoniaque, sont transportés par l’eau du bassin puis transformés par des bactéries en nitrite puis en nitrate, élément minéral absorbé par les végétaux pour assurer leur croissance. Les bactéries présentes dans le système transforment les « polluants » organiques issus des animaux aquatiques en minéraux assimilables par les plantes, les plantes prélevant ces minéraux dissous purifient l’eau pour les animaux aquatiques en conservant les concentrations en éléments dissous dans les limites acceptables. L’aquaponie correspond ainsi à un mode de production vertueux, combinant élevage d’animaux aquatiques et culture de plantes, dont les besoins en eau, en énergie et en produits chimiques sont réduits par rapport aux modes de production traditionnels.
L’aquaponie fait ainsi partie des solutions d’avenir permettant de répondre aux besoins alimentaires d’une population en augmentation tout en limitant la pollution de l’environnement générée par l’élevage des animaux et la culture des plantes nécessaires à l’alimentation de la population.
Avec une population urbaine de plus en plus importantes et des surfaces de culture qui se réduisent, il devient primordial de réduire l’espace occupé par les cultures tout en maintenant un volume de production optimal. Le besoin se fait sentir de systèmes nécessitant le moins d’espace possible et pouvant être installés au plus près des populations, par exemple au sein même des villes.
Un objet de la présente invention est de réduire l’encombrement d’un système de culture végétale basé sur l’hydroponie et/ou l’aquaponie.
Un autre objet de la présente invention est d’optimiser les rendements d’un système de culture végétale basé sur l’hydroponie et/ou l’aquaponie.
Selon un premier aspect, l’invention concerne un système de culture végétale hors sol, le système comprenant :
- une pluralité de modules, chaque module de la pluralité de modules formant un premier corps creux longitudinal débouchant sur au moins une extrémité, le premier corps creux ayant une paroi dont une section en coupe transversale est de forme hexagonale régulière, chaque module de la pluralité de modules comprenant un ensemble de pièces assemblées entre elles pour former la paroi ;
- une pluralité de compartiments étanches configurés pour recevoir de l’eau, au moins un compartiment étanche de la pluralité de compartiments étanches étant arrangé à l’intérieur d’au moins un module de la pluralité de modules ;
- un système de circulation d’eau reliant la pluralité de compartiments étanches entre eux au moyen d’au moins une boucle de circulation de l’eau.
Selon une variante, au moins un premier compartiment étanche de la pluralité est configuré pour recevoir un élevage d’au moins une espèce animale aquatique et au moins un deuxième compartiment de la pluralité est configuré pour recevoir une zone de culture végétale, le au moins premier compartiment étanche et le au moins un deuxième compartiment étanche étant reliés par une boucle de circulation de l’eau du système de circulation d’eau.
Selon une variante supplémentaire, la circulation d’eau du au moins un deuxième compartiment vers le au moins un premier compartiment est obtenue par action de la gravité seulement.
Selon encore une variante, au moins un troisième compartiment étanche comprend des moyens de filtration mécaniques de particules en suspension dans l’eau provenant du au moins un premier compartiment étanche.
Selon une variante additionnelle, au moins un quatrième compartiment étanche comprend des moyens de filtration biologiques de composés organiques compris dans l’eau provenant du au moins un premier compartiment étanche.
Selon encore une variante, au moins un cinquième compartiment étanche correspond à un minéralisateur des boues issue de l’élevage d’au moins une espèce animale aquatique, le au moins un cinquième compartiment étanche étant relié à au moins un autre compartiment étanche de la pluralité via une première vanne uniquement, le au moins un cinquième compartiment étanche comprenant une deuxième vanne configurée pour sortir au moins une partie des boues du cinquième compartiment étanche par gravité uniquement.
Selon une autre variante, le au moins un compartiment étanche forme un deuxième corps creux longitudinal débouchant sur une extrémité supérieure, le deuxième corps creux ayant une paroi dont une section en coupe transversale est de forme hexagonale régulière avec angles arrondis, le deuxième corps creux étant arrangé à l’intérieur du premier corps creux, une extrémité inférieure du deuxième corps creux formant un fond du deuxième corps creux, le fond étant incliné pour converger vers un point le plus bas au niveau duquel est arrangé un collecteur.
Selon encore une variante, la paroi du au moins un compartiment étanche est évasée depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure du au moins un compartiment étanche, le au moins un compartiment étanche comprenant une bord formé sur l’extrémité supérieure et s’étendant vers l’extérieur du au moins un compartiment étanche de manière à s’insérer dans une rainure formée dans le premier corps creux recevant le au moins un compartiment étanche.
Selon une variante supplémentaire, le deuxième corps creux comprend au moins une paroi étanche configurée pour diviser un volume intérieur défini par le deuxième corps creux en une pluralité de sous-volumes étanches les uns par rapport aux autres.
Selon une autre variante, le système de circulation de l’eau comprend au moins une pompe à air configurée pour entrainer de l’eau en circulation depuis un premier compartiment étanche vers au moins un deuxième compartiment étanche de la pluralité.
Selon une variante additionnelle, la paroi du premier corps creux est formé d’un empilement d’une pluralité de couches, chaque couche comprenant une pluralité de pièces élémentaires.
Selon encore une variante, les pièces élémentaires sont identiques et correspondent chacune à un prisme droit à bases trapézoïdales.
Selon une variante supplémentaire, chaque pièce élémentaire d’une couche supérieure de l’empilement comprend une rainure s’étendant parallèlement et à une distance déterminée d’un bord supérieur intérieur de la pièce élémentaire, la rainure ayant une longueur inférieure à une longueur de la pièce élémentaire.
Selon une autre variante, chaque module comprend une pluralité de pieds réglables en hauteur, une couche inférieure de l’empilement reposant sur la pluralité de pieds.
Selon une variante additionnelle, au moins un compartiment étanche de la pluralité comprend un système d’oxygénation configuré pour oxygéner l’eau contenue dans le au moins un compartiment étanche, le système d’oxygénation comprenant une pompe à air associée à un conduit configuré pour faire circuler l’eau du au moins compartiment étanche depuis le fond du compartiment étanche vers la surface du compartiment étanche, le conduit comprenant une partie conique tronquée sur son extrémité supérieure et un tube s’élevant vers la surface, l’extrémité supérieure de la partie conique tronquée étant reliée à une extrémité inférieure du tube, une base de la partie conique reposant au-dessus d’une sortie d’air de la pompe à air.
Selon encore une variante, le conduit comprend en outre :
- une plaque comprenant un trou traversé par une extrémité supérieure du tube ;
- une pluralité de tuyaux arrangés en périphérie de la plaque de manière à distribuer l’eau sortant de l’extrémité supérieure du tube et s’écoulant sur la plaque vers le au moins un compartiment étanche au travers de la pluralité de tuyaux.
Selon une autre variante, le système comprend en outre une pluralité de cales arrangées entre deux modules adjacents de la pluralité, la pluralité de cales étant configurées pour maintenir les deux modules adjacents à une distance déterminée l’un de l’autre.
Selon un deuxième aspect, l’invention concerne un procédé d’installation ou de montage d’un ou plusieurs éléments du système tel que décrit ci-dessus selon le premier aspect de l’invention, un élément du système comprenant un module et optionnellement un ou plusieurs compartiments étanches.
Brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description des modes de réalisation non limitatifs de l’invention ci-après, en référence aux figures 1 à 13 annexées, sur lesquelles :
Un système de culture végétale hors-sol et un procédé de fabrication, d’installation ou montage d’un ou plusieurs éléments constituants un tel système vont maintenant être décrit dans ce qui va suivre en référence conjointement aux figures 1 à 13. Des mêmes éléments sont identifiés avec des mêmes signes de référence tout au long de la description qui va suivre.
Selon un exemple particulier et non limitatif de réalisation de l’invention, un système de culture végétale hors sol comprend plusieurs modules élémentaires, c’est-à-dire au moins deux modules élémentaires, chaque module formant un premier corps creux longitudinal débouchant sur au moins une de ses extrémités, par exemple sur l’extrémité supérieure et sur l’extrémité inférieure. Le premier corps creux possède une paroi ayant une section en coupe transversale de forme hexagonale régulière. Chaque module formé par un premier corps creux correspond par exemple à un conduit ou à un tube dont l’enveloppe formant la paroi du conduit ou du tube est de forme hexagonale régulière, avec une épaisseur de paroi déterminée. La paroi de chaque premier corps creux formant un module est avantageusement formé d’un assemblage de pièces. Le système de culture végétale hors sol comprend également plusieurs compartiments étanches configurés pour recevoir de l’eau, au moins un des modules du système recevant un ou plusieurs de ces compartiments étanches à l’intérieur du premier corps creux formant le module considéré. Le système de culture végétale comprend aussi un système de circulation d’eau reliant les compartiments étanches entre eux au moyen d’une ou plusieurs boucles de circulation de l’eau. Une boucle de circulation de l’eau part d’un premier compartiment étanche pour alimenter un ou plusieurs autres deuxièmes compartiments étanches en série pour revenir dans le premier compartiment étanche de départ.
Un tel système a l’avantage d’être modulaire, c’est-à-dire qu’il se compose d’un ensemble de modules identiques qui peuvent être associés les uns aux autres sans limite de nombre. La modularité du système permet ainsi d’adapter le nombre de modules qui le composent à l’espace disponible pour l’implantation du système.
La forme hexagonale régulière de chaque module permet d’optimiser le nombre de modules qu’il est possible d’arranger sur une surface donnée, la forme hexagonale permettant une imbrication des modules les uns avec les autres et ainsi une optimisation de l’occupation de l’espace disponible pour un tel système, ce qui s’avère particulièrement avantageux en espace urbain par exemple. La forme hexagonale offre une bonne ergonomie permettant à la ou les personnes en charge du système d’accéder facilement en tout point du module, notamment en tout point de la surface supérieure du module, par exemple pour l’entretien des cultures végétales ou l’élevage des animaux aquatiques.
Chaque module est adapté pour recevoir un ou plusieurs compartiments étanches, et/ou une ou plusieurs unités techniques ne nécessitant pas de compartiment étanche. Une telle modularité permet d’utiliser le système à des fins multiples, par exemple en focalisant l’accent sur la production de plantes et/ou d’animaux aquatiques, selon les souhaits des consommateurs ou utilisateurs finaux, en adaptant la destination finale des modules constituant le système, comme cela apparaîtra à la lecture de la description.
La illustre le système 1 selon une vue de dessus. Selon l’exemple non limitatif de la , le système de culture végétale 1 comprend deux modules 10 et 11 arrangés l’un à côté de l’autre, chaque module ayant une forme hexagonale régulière selon une section transversale, c’est-à-dire que les 6 côtés sont de même longueur. Les deux modules 10 et 11 ont avantageusement des dimensions identiques, c’est-à-dire une même hauteur avec une base hexagonale de même surface et des parois de même largeur.
Selon une variante de réalisation, les modules sont de dimensions différentes, par exemple sont de hauteurs différentes et/ou possèdent des bases hexagonales de surfaces différentes et/ou des parois de largeurs différentes.
Les deux modules 10 et 11 sont par exemple arrangés à une distance déterminée l’un de l’autre via une ou plusieurs cales ayant pour épaisseur la distance déterminée (par exemple 5, 10 ou 20 cm). Un tel espacement permet par exemple le passage de gaines techniques ou canalisations entre les modules 10 et 11. Un parement est par exemple prévu pour masquer l’espace depuis l’extérieur, un tel parement étant par exemple fixé au système 1 via la ou les cales.
Selon un premier exemple de mise en œuvre, le système 1 correspond à un système hydroponique, chaque module 10 et 11 recevant un ou plusieurs compartiments étanches s’insérant à l’intérieur de l’enveloppe de chaque module 10, 11 formée par les parois hexagonales des modules 10, 11. Chaque compartiment étanche reçoit par exemple des plantes dont les racines baignent dans une solution nutritive comprenant de l’eau enrichie en nutriments nécessaires à la croissance des plantes. Le type de culture végétale varie par exemple d’un compartiment étanche à un autre ou bien le type de culture végétale est le même pour chaque compartiment et est choisi par exemple parmi les types de culture végétale suivants :
- culture sur gravière à marée ;
- culture sur gravière à niveau constant ;
- culture sur radeaux ou système DWC (de l’anglais « Deep Water Culture » ou en français « Culture en eau profonde ») ;
- culture sur gouttière ou système NFT (de l’anglais « Nutrient Film Technique » ou en français « Technique à film nutritif ») ;
- culture verticale.
Selon une variante de réalisation, au moins un des compartiments étanches sert de puisard, c’est-à-dire de réserve d’eau sans culture végétale dans lequel sont introduits des engrais chimiques ou organiques (par exemple sous forme liquide) nécessaires à la croissance des plantes. Un tel puisard comprend par exemple une pompe configurée pour faire circuler l’eau du puisard vers les autres compartiments étanches via une ou plusieurs boucles de circulations de l’eau. La pompe correspond par exemple à une pompe à air, par exemple électrique, dont la sortie est reliée à un tuyau partant du puisard vers un deuxième compartiment étanche, l’air pulsé dans le tuyau poussant l’eau qu’il contient vers le deuxième compartiment étanche dans lequel le tuyau débouche. Ce deuxième compartiment étanche est par exemple relié à un troisième compartiment étanche via un autre tuyau, lequel est relié au puisard via un autre tuyau, formant ainsi une boucle de circulation de l’eau commençant et finissant dans le puisard, en passant par un ou plusieurs autres compartiments étanches de manière à former une boucle de circulation de l’eau. Selon un autre exemple, le deuxième compartiment étanche comprend un premier tuyau le reliant au troisième compartiment et un deuxième tuyau le reliant à un quatrième compartiment étanche. Selon cet autre exemple, deux boucles de circulation existent, ayant le deuxième compartiment étanche en commun mais retournant chacune au puisard de manière à former deux boucles.
A l’état initial, le niveau d’eau est identique dans tous les compartiments étanches, c’est-à-dire que la surface de l’eau dans tous les compartiments étanches forme un même plan horizontal. A l’état initial, les tuyaux formant la ou les boucles de circulation de l’eau sont remplis d’eau. Lors de la mise en route de la pompe, de l’eau est évacuée du puisard vers le les autres compartiments, générant un déséquilibre, le niveau de l’eau dans le puisard étant inférieur au niveau de l’eau dans chacun des autres compartiments étanches. Les compartiments étanches étant reliés entre eux via une ou plusieurs boucles de circulation de l’eau, l’eau entre en circulation entre les différents compartiments étanches reliés par les tuyaux via le principe dit des vases communiquant, le système cherchant à retourner à l’équilibre de manière à ce que le niveau d’eau redevienne identique dans tous les compartiments étanches, y compris dans le puisard. Lorsque la pompe s’arrête, la circulation d’eau s’arrête également lorsque les niveaux d’eau dans chacun des compartiments étanches sont les mêmes. Selon un tel principe dit des vases communiquant, l’eau retourne par gravité du compartiment étanche dont le niveau d’eau est le plus élevé vers le compartiment étanche auquel il est relié par un tuyau rempli d’eau dont le niveau d’eau est le plus faible, jusqu’à équilibre.
Selon une variante de réalisation, la pompe correspond à une pompe à eau, par exemple électrique.
Selon une autre variante de réalisation, le système ne comprend pas de puisard en tant que tel, un des compartiments étanches recevant des plantes comprenant une ou plusieurs pompes et correspondant au compartiments étanches de départ et d’arrivée de la ou les boucles de circulation de l’eau, les engrais étant introduits dans ce compartiment étanche pour une distribution vers les autres compartiments étanches via la ou les boucles de circulation de l’eau.
Selon un deuxième exemple de mise en œuvre, le système 1 correspond à un système aquaponique, c’est-à-dire un système combinant aquaculture et hydroponie. Selon ce deuxième exemple de mise en œuvre, un ou plusieurs des compartiments étanches du système 1 tel que décrit ci-dessus en regard du premier exemple de mise en œuvre contient une ou plusieurs espèces animales aquatiques, par exemple des poissons et/ou des écrevisses. Par exemple, le puisard décrit ci-dessus correspond au compartiment étanche du système 1 comprenant une ou plusieurs espèces animales aquatiques. Dans un système aquaponique, les effluents issus de l’aquaculture (c’est-à-dire les excréments des espèces animales aquatiques), riches en matière organique et en azote, sont utilisés pour la fertilisation des cultures hors sol et remplacent les engrais chimiques ou organiques apportés en aquaculture pour nourrir les cultures hors-sols. Ainsi, dans un tel système aquaponique, les animaux aquatiques sont nourris par l’homme par apport de nourriture adaptée et produisent des déchets organiques. Des bactéries transforment les déchets organiques en nutriments minéraux via leur métabolisme, par exemple via nitrification. Enfin, les plantes absorbent les nutriments ainsi générés et réduisent les concentrations en minéraux dissous dans l’eau qui pourraient être toxiques pour les animaux aquatiques. L’eau peut alors retourner dans le ou les compartiments étanches comprenant les animaux aquatiques.
Bien entendu, le nombre de modules composant le système 1 n’est pas limité à 2 modules 10, 11 mais s’étend à tout nombre, par exemple 3, 5, 7, 10, 15, 20, 30, 50 ou plus de modules, selon l’espace disponible pour l’implantation du système et/ou selon les objectifs en termes de volume de production de plantes et/ou d’animaux aquatiques.
La illustre le système 2 selon une vue de dessus. Selon l’exemple non limitatif de la , le système de culture végétale 2 comprend 7 modules 20 à 26 arrangés selon une disposition particulière non limitative. Les modules 20 à 26 sont arrangés les uns à côté des autres, chaque module ayant au moins un autre module adjacent. Chaque module 20 à 26 possède une forme hexagonale régulière selon une section transversale, c’est-à-dire que les 6 côtés formant les parois de chaque module 20 à 26 sont de même longueur. Selon l’exemple particulier illustré en , Les 7 modules 20 à 26 ont avantageusement des dimensions identiques, c’est-à-dire une même hauteur avec une base hexagonale de même surface et des parois de même largeur.
Selon une variante optionnelle, un premier bloc de modules est formé avec les modules 20 à 21 et un deuxième bloc de module est formé avec les modules 23 à 26. Les deux blocs sont par exemple écartés l’un de l’autre d’une distance égale à par exemple 1, 2, 5 ou 10 mètres, par exemple si la topologie de l’espace recevant le système 2 l’impose. Les deux blocs sont par exemple reliés l’un à l’autre via une ou plusieurs gaines techniques et/ou des canalisations transportant de l’eau en circulation entre un ou plusieurs modules du premier bloc et un ou plusieurs modules du deuxième bloc.
Selon une variante de réalisation, les modules sont de dimensions différentes, par exemple possède des bases hexagonales de surfaces différentes. A titre d’exemple non limitatif, les modules 20 à 22 sont identiques et forment un premier ensemble de modules avec des dimensions identiques et les modules 23 à 26 sont identiques et forment un deuxième ensemble de modules avec des dimensions identiques mais différentes des dimensions du premier ensemble.
2 modules adjacents sont par exemple arrangés à une distance déterminée l’un de l’autre via une ou plusieurs cales.
Le système 2 correspond à un système hydroponique ou à un système aquaponique. La description ci-dessous sera faite en référence à un système aquaponique sans cependant s’y limiter.
Le système 2 comprend par exemple 2 modules 20 et 21 recevant chacun un compartiment étanche configuré pour contenir chacun une ou plusieurs espèces animales aquatiques.
Le système 2 comprend par exemple un module 22 dit technique ne comprenant aucun compartiment étanche. Un tel module 22 comprend par exemple une ou plusieurs pompes émergées, un système de purification par ultra-violets ou par ozone, un filtre mécanique, un système de modification de la température, un système de contrôle et/ou d’alarme, et/ou un système de correction automatique de pH.
Le système 2 comprend par exemple 4 modules 23 à 26 recevant chacun un ou plusieurs compartiments étanches dédiés à la culture de plantes selon un ou plusieurs types de culture végétale parmi les types de culture suivants :
- culture sur gravière à marée ou à niveau constant, aussi appelée lit de culture à substrat ou MBT (de l’anglais « Media Bed Technique » ou en français « Technique de lit à substrat ») ;
- culture sur radeaux ou système DWC (de l’anglais « Deep Water Culture » ou en français « Culture en eau profonde ») ;
- culture sur gouttière ou système NFT (de l’anglais « Nutrient Film Technique » ou en français « Technique à film nutritif ») ;
- culture verticale.
Le module 23 reçoit par exemple un compartiment de culture DWC et est dénommé puisard. De manière générale, un puisard correspond à un compartiment dans lequel le niveau d’eau varie, notamment en raison de la présence d’une ou plusieurs pompes (à eau et/ou à air) utilisées pour entrainer l’eau en circulation dans la ou les boucles de circulations. Le puisard correspond par exemple à un compartiment étanche dédié, à un compartiment étanche technique de traitement de l’eau, à un compartiment de culture de plantes ou un à un compartiment recevant des animaux aquatiques. Ainsi, le puisard 23 comprend avantageusement une pompe permettant de faire circuler l’eau du puisard vers les autres compartiments étanches, par exemple ceux dédiés à la culture de plantes, via une ou plusieurs boucles de circulation de l’eau. Selon une variante de réalisation, le puisard ne comprend pas de pompe, la ou les pompes utilisées pour faire circuler l’eau depuis le puisard vers les autres compartiments étanches étant arrangées dans le module 22. Par exemple une unique pompe est installée à l’intérieur du module 22 et entraine en circulation l’eau contenue dans le puisard du module 23 vers un ou plusieurs autres modules 20, 21 et 24 à 26.
Par exemple un premier tuyau part du puisard du module 23 pour rejoindre un compartiment étanche compris dans le module 20. Puis un deuxième tuyau part du compartiment étanche compris dans le module 20 pour rejoindre un compartiment étanche compris dans le module 24. Puis un troisième tuyau part du compartiment étanche compris dans le module 24 pour rejoindre le puisard compris dans le module 23. Les premier, deuxième et troisième tuyaux forment ainsi une première boucle de circulation commençant et se finissant dans le puisard du module 23.
Selon un autre exemple, un quatrième tuyau part du puisard du module 23 pour rejoindre un compartiment étanche compris dans le module 21. Puis un cinquième tuyau part du compartiment étanche compris dans le module 21 pour rejoindre un compartiment étanche compris dans le module 26. Puis un sixième tuyau part du compartiment étanche compris dans le module 26 pour rejoindre un compartiment étanche compris dans le module 25. Puis un septième tuyau part du compartiment étanche compris dans le module 25 pour rejoindre le puisard compris dans le module 23. Les quatrième, cinquième, sixième et septième tuyaux forment ainsi une deuxième boucle de circulation commençant et se finissant dans le puisard du module 23.
Bien entendu, le nombre de boucles de circulation n’est pas limité à deux et le schéma de circulation de ces boucles n’est pas limité à celui décrit ci-dessus.
Selon un exemple particulier de réalisation, le système 2 comprend un ou plusieurs compartiments étanches comprenant des moyens remplissant une ou plusieurs des fonctions suivantes, selon toute combinaison possible :
- filtre mécanique des particules en suspension dans l’eau en circulation et provenant de l’élevage de la ou les espèces animales aquatiques ;
- filtre biologique des composés organiques (aussi appelé bio-filtre ou bioréacteur) compris dans l’eau en circulation et provenant de l’élevage de la ou les espèces animales aquatiques ;
- minéralisateur configuré pour transformer les boues issues de l’élevage de la ou les espèces animales aquatiques en minéraux (après filtration mécanique et/ou action biologique et/ou directement issues du ou des compartiments étanches contenant la ou les espèces animales aquatiques), c’est-à-dire pour décomposer la matière organique des boues en minéraux comprenant des macronutriments tels que le potassium, le calcium, le sulfate, le phosphore, le magnésium et des micro-nutriments tels que le fer, le cuivre, le molybdène et le zinc ;
- traitement de l’eau, par exemple traitement par exposition de l’eau aux ultra-violets ;
- contrôle de paramètre du système, par exemple contrôle et régulation du pH ;
- suivi et système d’alarme, par exemple avec une ou plusieurs sondes de hauteur d’eau et/ou de température ;
- action de régulation de la température du système, par exemple pompe à chaleur.
Selon une première variante, un même compartiment étanche remplit les fonctions de filtre mécanique et filtre biologique, par exemple en plus de la fonction de culture végétale. Par exemple, un ou plusieurs des compartiments étanches 24 à 26 dédiés à la culture de plante correspond(ent) à une culture sur gravière, ce ou ces compartiments étanches assurant la filtration mécanique des particules en suspension dans l’eau par l’intermédiaire d’un substrat servant de support pour les plantes (pour soutenir les racines des plantes), de filtre mécanique (pour retenir les particules les plus grosses) et de filtre biologique (pour fixer les bactéries transformant les composés organiques provenant de l’élevage des espèces animales aquatiques en éléments nutritifs absorbables par les plantes tels que les nitrates). Un tel substrat (aussi appelé gravier) correspond par exemple à des billes d’argile expansé ou à des billes de schiste expansés.
Selon une deuxième variante, le système 2 comprend un ou plusieurs compartiments étanches ayant pour unique fonction la fonction de filtre mécanique. Une telle variante est particulièrement avantageuse lorsque l’élevage d’espèces animales est important et que le volume de déchets organiques issus de l’élevage est important. Une telle variante est également avantageuse lorsque la culture des plantes est sur radeau, gouttière ou verticale. Le filtre mécanique correspond par exemple à :
- un filtre dit à tourbillon, radial ou cyclonique (de l’anglais « swirl filter ») ; et/ou
- un filtre comprenant une ou plusieurs structures filtrantes, telles que par exemple des mousses de densités ou textures différentes et de capacités de filtration associées différentes.
Cette deuxième variante est par exemple combinée avec la première variante, c’est-à-dire que le système 2 comprend un ou plusieurs compartiments étanches ayant pour unique fonction la fonction de filtre mécanique et un ou plusieurs compartiments étanches de culture végétale à gravière.
Selon une troisième variante, le système 2 comprend un ou plusieurs compartiments étanches ayant pour unique fonction la fonction de filtre biologique (aussi appelé bio-filtre ou bioréacteur). Une telle variante est particulièrement avantageuse lorsque l’élevage d’espèces animales est important et que le volume de déchets organiques issus de l’élevage est important. Une telle variante est également avantageuse lorsque la culture des plantes est sur radeau, gouttière ou verticale, c’est-à-dire lorsque les bactéries nécessaires à la transformation des composés organiques provenant de l’élevage des espèces animales aquatiques en éléments nutritifs absorbables par les plantes tels que les nitrates ne disposent pas de support adapté pour s’y fixer en nombre suffisant. Un filtre biologique correspond ainsi à un compartiment étanche recevant l’eau depuis le ou les compartiments contenant les espèces animales aquatiques dans lequel un substrat servant de support aux bactéries est intégré pour augmenter la surface sur laquelle les bactéries peuvent se développer. Un tel filtre biologique comprend également en option des moyens d’oxygénation de l’eau (par exemple un bulleur) contenue dans le filtre biologique, notamment les bactéries adaptées à la transformation de l’ammoniac NH3 (provenant des déjections des animaux aquatiques et des restes de nourriture de ces animaux) en nitrites puis en nitrates sont des bactéries aérobies. Une meilleure oxygénation de l’eau permet d’améliorer les rendements de transformation de l’ammoniac en nitrates. Cette troisième variante est combinable avec la première et/ou la deuxième variante. Par exemple, le filtre biologique est arrangé en sortie du filtre mécanique, lui-même arrangé en sortie du ou des compartiments contenant les animaux aquatiques.
Selon une quatrième variante, le système 2 comprend un ou plusieurs compartiments étanches ayant pour unique fonction la fonction de minéralisateur. Une telle variante est particulièrement avantageuse lorsque l’élevage d’espèces animales est important et que le volume de déchets organiques issus de l’élevage est important. Le minéralisateur est par exemple relié à un ou plusieurs compartiments étanches dans lesquels se déposent des boues issues de l’élevage des animaux aquatiques. Ce ou ces compartiments étanches correspondent par exemple au(x) filtre(s) mécanique(s) et/ou au(x) filtre(s) biologique(s) et/ou au(x) compartiment(s) contenant les animaux aquatiques.
La illustre le minéralisateur 30 dans une première phase correspondant au remplissage du minéralisateur 30 en eaux chargées en boues depuis par exemple un compartiment étanche 31 correspondant à un filtre mécanique et un compartiment étanche 32 correspondant à un puisard 32.
Le minéralisateur 30 est avantageusement relié au filtre mécanique 31 par un tuyau 301 plongeant au fond du filtre mécanique 31 où se concentrent les boues issues de la filtration mécanique, les boues étant plus denses que l’eau et se déposant naturellement au fond des compartiments par gravitation. Le tuyau 301 est avantageusement muni d’une vanne, par exemple actionnable manuellement.
Le minéralisateur 30 est avantageusement relié au puisard 32 par un tuyau 302 plongeant au fond du puisard 32 où se concentrent les boues résiduelles. Le tuyau 302 est avantageusement muni d’une vanne, par exemple actionnable manuellement.
Lors de cette première phase, le niveau d’eau 300 du minéralisateur est plus bas que le niveau d’eau 310 du filtre mécanique 31 et que le niveau d’eau 320 du puisard 32. Les vannes des tuyaux 301 et 302 sont ouvertes pour que les eaux chargées en boues issues du filtre mécanique 31 et du puisard 32 se déversent dans le minéralisateur 30 selon le principe dit des vases communiquant, jusqu’à ce que les niveaux d’eau 300, 310 et 320 soient identiques. Lorsque le système est à l’équilibre (c’est-à-dire lorsque les niveaux d’eau 300, 310 et 320 sont identiques), les vannes des tuyaux 301 et 302 sont alors fermées. La durée d’ouverture des vannes correspond généralement à une action courte (par exemple égale à quelques secondes) qui est faite par exemple régulièrement pour purger les boues lorsqu’il y en a.
Le minéralisateur 30 est aussi pourvu d’un tuyau 303 équipée d’une vanne, le tuyau 303 ayant une première extrémité dans le fond du minéralisateur 30 et une deuxième extrémité à l’extérieur du minéralisateur 30. Ce tuyau 303 et sa vanne sont configurés pour purger d’éventuelles boues résiduelles se déposant dans le fond du minéralisateur 30 à l’issue du processus de minéralisation, les boues résiduelles étant évacuées via le tuyau 303 par simple gravité lorsque la vanne du tuyau 303 est ouverte. Ces boues résiduelles sont par exemple récupérées pour être traitées, par exemple par des bactéries ad hoc.
Lorsque le minéralisateur est plein et que les vannes des tuyaux 301, 302 et 303 sont fermées, le minéralisateur 30 entre dans un processus de minéralisation où des bactéries aérobies ou anaérobies transforment les boues en minéraux. Le minéralisateur 30 est avantageusement pourvu de moyens d’oxygénation de l’eau (par exemple un ou plusieurs bulleurs), notamment lorsque les bactéries qu’il contient sont aérobies.
A l’issue de la minéralisation (par exemple à l’issue d’une durée temporelle déterminée), les moyens d’oxygénation de l’eau sont arrêtés et le minéralisateur 30 entre dans un processus de séparation des phases permettant aux éventuelles boues résiduelles (c’est-à-dire aux boues n’ayant pas été minéralisées) de se déposer au fond du minéralisateur 30, les eaux plus claires moins chargées en particules restant au-dessus des éventuelles boues résiduelles. Durant cette phase, les vannes des tuyaux 301, 302 et 303 restent fermées.
A l’issue du processus de séparation des phases, le minéralisateur 30 entre dans une deuxième phase au cours de laquelle l’eau du minéralisateur est évacuée vers le puisard 32. Cette deuxième phase est mise en œuvre lorsque le niveau d’eau 320 du puisard est plus bas que le niveau d’eau 300 du minéralisateur 30, puisqu’aucune pompe n’est prévue pour faire circuler l’eau vers le minéralisateur 30 ou depuis ce dernier. Lorsque le niveau d’eau 300 du minéralisateur 30 est supérieur au niveau d’eau 320 du puisard 32, que les processus de minéralisation et de séparation des phases sont achevés, la vanne du tuyau 302 est ouverte pour permettre l’écoulement de l’eau chargée en minéraux depuis le minéralisateur 30 vers le puisard 32, selon le principe dit des vases communiquant, sans assistance d’aucune pompe. Une fois l’équilibre atteint (c’est-à-dire une fois que les niveaux d’eau 300 et 320 sont égaux), la vanne du tuyau 302 est fermée.
Le niveau d’eau 320 du puisard 32 baisse au cours du temps, notamment du fait du processus d’évapotranspiration des plantes présentes dans les zones de culture. A ce phénomène s’ajoutent par exemple :
- l’évaporation d’eau du système ; et/ou
- le pompage de l’eau du puisard 32 vers d’autres compartiments étanches via la ou les boucles de circulation de l’eau alimentant notamment les compartiments dédiés à la culture des plantes, le niveau d’eau 320 devenant plus bas que celui 300 du minéralisateur.
Suite à cette deuxième phase, les éventuelles boues résiduelles sont évacuées ou purgées, au moins en partie, du minéralisateur 30 vers l’extérieur du minéralisateur 30 par ouverture de la vanne du tuyau 303, par simple effet de la gravité sans apport d’énergie pour alimenter de quelconques moyens de pompage qui ne sont pas nécessaires.
Lorsque les éventuelles boues résiduelles ont été purgées, la vanne du tuyau 303 est fermée et le cycle de remplissage du minéralisateur 30 et de minéralisation tel que décrit en regard des figures 3 et 4 peut recommencer.
L’élément 5 du système 1 ou 2 est illustré dans une position verticale sur la . La position verticale correspond à une situation où le module 50 et le compartiment 51, le cas échéant, formant l’élément 5 du système 1 ou 2 reposent tous les deux sur un plan horizontal XY et pour lequel l’axe longitudinal 500 du module 50 et du compartiment 51 s’étend selon un axe Z d’un repère orthonormé XYZ. Les termes ‘supérieur’, ‘inférieur’, ‘haut’ et ‘bas’ utilisés dans toute la description sont à interpréter en référence à la position verticale de chacun des éléments formant le système 1 ou 2 reposant sur le sol, tel qu’illustré sur la ou 2.
L’élément 5 du système 1 ou 2 correspond à un module hexagonal 50 à l’intérieur duquel est arrangé un compartiment étanche 51, lui aussi de forme hexagonale.
Tel que décrit ci-dessous en regard des figures 8 et 9, le module 50 comprend un empilement de couches 501 à 506 comprenant chacune plusieurs pièces élémentaires, par exemple 6 pièces élémentaires pour chaque couche 501 à 506, chaque pièce correspondant à un côté de l’hexagone. Chaque couche s’étend dans le plan transversal du module 50 selon le plan horizontal XY. L’empilement des couches 501 à 506 forme les parois, formant une enveloppe de forme hexagonale selon une section en coupe transversale dans le plan XY, du module 50. Ces parois possèdent une épaisseur correspondant à l’épaisseur des pièces élémentaires formant les parois du module 50. Le module 50 forme ainsi un corps creux, l’espace creux étant délimité par les parois du module 50 et formé selon l’axe longitudinal 500, cet espace creux longitudinal débouchant au niveau de son extrémité inférieure et de son extrémité supérieure selon l’exemple de la . L’extrémité inférieure correspond à celle située en regard du sol sur lequel repose le module 50 et l’extrémité supérieure correspond à celle opposée à l’extrémité inférieure.
Le module 50 est par exemple formé de pièces élémentaires en bois, par exemple en bois de classe 4 (par exemple du bois non traité tel que le robinier, le châtaignier ou du pin autoclave). Selon une variante, le module 50 est fabriqué en matériau polymère, par exemple recyclé, ou en bois composite.
Selon un mode de réalisation particulier, un ensemble de pieds 520, par exemple réglables en hauteur, sont prévus pour être fixés sous la couche inférieure 506 et soutenir le module 50. De tels pieds 520 permettent d’éviter que la couche inférieure 506 ne soit en contact avec le sol. L’utilisation de pieds réglables en hauteur permet d’obtenir une couche inférieure 506 parfaitement horizontale même si le sol n’est lui pas parfaitement plan.
Tel que décrit ci-dessous en regard des figures 6 et 7, le compartiment étanche 51 est disposé à l’intérieur de l’espace creux formé entre les parois du module 50 obtenues par l’empilement des couches 501 à 506. Le compartiment étanche 51 est avantageusement de forme hexagonale régulière selon une coupe transversale de ce compartiment étanche 51. Le fond 511 du compartiment étanche repose sur un ou plusieurs pieds 514, 515, ces pieds étant par exemple réglable en hauteur et permettant d’isoler le compartiment étanche 51 du sol. Le fond 511 forme par exemple une surface inclinée selon une pente déterminée, un collecteur 513 étant formée à l’endroit le plus bas du fond 511. Selon une variante, le fond 511 est formé d’une pluralité de surfaces, par exemple de pentes et de directions différentes, toutes inclinées et convergeant vers un point le plus bas où est arrangé le collecteur 513. Le collecteur 513 est avantageusement fermé de manière étanche via par exemple une trappe qui permet d’éviter que l’eau ne s’écoule du compartiment étanche 51. La trappe est prévue pour laisser apparaître une ouverture vers l’extérieur du compartiment étanche 51, par exemple pour vider le compartiment étanche de l’eau et/ou des résidus issus de l’élevage et/ou de la culture des plantes qu’il contient, en cas de besoin. Une plaque 512 est avantageusement prévue entre les pieds 514, 515 et le fond 511 pour renforcer le fond du compartiment 51, la plaque 512 étant par exemple en un matériau différent (par exemple en bois) du matériau formant les parois du compartiment étanche 51.
Selon une variante, le fond 511 est plat dans le plan horizontal XY et sans inclinaison. Selon une autre variante, combinable avec la variante précédente, le fond ne comprend pas de collecteur 513 (l’eau contenue dans le compartiment étanche 51 pouvant être évacuée par exemple par le moyen d’une pompe).
Le compartiment étanche 51 possède avantageusement une forme générale évasée depuis l’extrémité inférieure du compartiment vers l’extrémité supérieur du compartiment, le compartiment étant plus large au niveau de son extrémité supérieure qu’au niveau de son extrémité inférieure. Un tel évasement permet d’avoir des parois formant une pente depuis le haut du compartiment 51 vers le bas du compartiment 51, permettant un écoulement naturel des particules et autres sédiments contenus dans l’eau vers le fond 511 du compartiment 51. Un ou plusieurs renforts latéraux 516 sont prévus sur les parois du compartiment étanche 51 pour assurer une rigidité plus élevée de ces parois et soutenir le poids de l’eau contenue dans le compartiment 51. Un tel renfort 516 prend par exemple la forme d’une plaque d’une épaisseur plus importante que l’épaisseur de la paroi du compartiment et/ou formée dans un matériau différent de celui de la paroi et plus rigide que celui de la paroi qu’il renforce. Un tel renfort 516 est par exemple prévu sur chaque paroi ou sur une partie des parois seulement, par exemple sur une paroi sur deux. L’ajout de tels renforts 516 dépend par exemple des dimensions du compartiment étanche 51, notamment de sa hauteur. Lorsque le compartiment étanche 51 possède une hauteur supérieure à un seuil, par exemple supérieur à la moitié de la hauteur du module 50, alors de tels renforts 516 sont prévus.
Selon une variante optionnelle de réalisation, un bord ou collerette 517 formé autour de l’extrémité supérieure du compartiment étanche 51, vers l’extérieur du compartiment étanche 51, est prévu. Ce bord 517 est avantageusement prévu pour s’insérer dans une rainure de forme complémentaire formée dans les pièces formant la couche supérieure 501 du module 50. L’insertion du bord 51 dans les rainures permet d’assurer un assemblage compact et solidaire du module 50 et du compartiment étanche 51, évitant par exemple un désalignement du module 50 et du compartiment 51, le module 50 et le compartiment étant assemblés avantageusement de manière coaxiale selon l’axe longitudinal 500.
Le compartiment étanche 51 est formé dans un ou plusieurs matériaux assurant une parfaite étanchéité à l’eau et de qualité alimentaire (par exemple conforme au règlement CE 1935/2004). Le compartiment étanche 51 est par exemple fabriqué en polyester renforcé en fibre de verre, par exemple par moulage. Selon d’autres exemples, le compartiment 51 est fabriqué en plastique, par exemple en PEHD (Polyéthylène Haute Densité), PEBD (Polyéthylène Basse Densité) ou PP (Polypropylène). Selon encore un exemple, le compartiment étanche 51 est fabriqué en béton traité. De tels matériaux permettent d’avoir un compartiment étanche :
- résistant d’un point de vue mécanique aux contraintes associées au volume d’eau qu’il contient ;
- garantissant une isolation thermique, nécessaire notamment lorsque le compartiment 51 contient des animaux aquatiques ;
- résistant dans le temps à l’humidité ;
- parfaitement étanche à l’eau ;
- de qualité alimentaire ;
- ayant une finition intérieure lisse facilitant l’écoulement de l’eau et limitant le fouling tout en simplifiant le nettoyage ; et/ou
- de finition offrant un aspect visuel esthétique.
Selon une variante, le compartiment étanche est formé d’une membrane souple étanche, par exemple une bâche en caoutchouc EPDM (Ethylène-Propylène-Diène Monomère), appliquée sur une structure ayant la forme hexagonale requise ou directement sur l’intérieur de l’enveloppe formée par les parois du module 50. Selon une variante, un feutre imputrescible (type géotextile) est mis en place entre les parois de la structure ou du module 50 et la membrane. Un tel feutre permet de protéger la membrane contre les éventuels risques de poinçonnement lié à la présence d’une aspérité et/ou de protéger l’intérieur du module 50 d’une présence d’humidité trop importante associée à la présence de la membrane. La membrane est avantageusement arrangée de manière à épouser parfaitement la forme de la structure ou du module 50, soit en faisant des plis dans les angles soit en procédant à des découpes et collages pour ajuster la forme de la membrane.
Le ou les tuyaux pénétrant dans le compartiment étanche 51 sont assemblés au compartiment étanche 51 de manière à assurer une parfaite étanchéité de l’ensemble, notamment au niveau de l’espace où le tuyau pénètre le compartiment étanche. Une colle de qualité alimentaire est par exemple utilisée pour assurer une parfaite étanchéité entre la surface extérieure du tuyau et la paroi du compartiment étanche 51 à l’endroit de l’introduction du tuyau dans la paroi et/ou par l’utilisation d’un passe paroi ad hoc.
Les dimensions du module 50 et du compartiment étanche 51 sont quelconques et s’adaptent par exemple aux contraintes d’espace disponible pour installer le système 2. A titre d’exemple particulier et non limitatif, le module 50 a une largeur égale à 120 cm et hauteur comprise entre 80 cm et 100 cm, le compartiment étanche ayant une largeur égale à 90 ou 100 cm et une hauteur comprise entre 70 et 90 cm.
Selon une variante optionnelle, l’extrémité supérieure du compartiment étanche 51 est recouverte, au moins en partie, par un couvercle. Un tel couvercle permet par exemple de protéger le contenu du compartiment 51, le couvercle reposant par exemple sur le bord 517 à l’intérieur de l’enveloppe formée par les couches 501 à 510. Un tel couvercle est par exemple posé sur le bord 517 de manière à ce que la face supérieure du couvercle soit dans le même plan que la face supérieure de la couche 501, avec par exemple une tolérance de quelques millimètres. Un tel couvercle est par exemple sur un compartiment étanche ayant pour fonction :
- l’élevage d’animaux aquatiques pour éviter tout risque de prédation, de vol, de fuite des animaux, et/ou pour protéger les animaux contre le soleil et les intempéries ;
- filtre biologique ou mécanique pour réduire les risques de vol, de maladresse des utilisateurs, empêcher l’accès à l’intérieur du compartiment aux personnes non autorisées, et/ou pour protéger le contenu du soleil et des intempéries ;
- compartiment technique divers pour réduire les risques de vol, de maladresse des utilisateurs, empêcher l’accès à l’intérieur du compartiment aux personnes non autorisées, et/ou pour protéger le contenu du soleil et des intempéries.
Le couvercle est par exemple réalisé en aluminium, inox, acier, polyester renforcé en fibres de verre ou tout matériau ayant des caractéristiques similaires de résistance mécanique et de résistance à la déformation.
Le couvercle est par exemple composé d’une ou plusieurs plaques découpées et pliées sur les bords pour venir s’encastrer dans le module 50, par exemple deux plaques demi-hexagonales disposées de manière adjacente. Les plis des bords ajoutent de la raideur nécessaire au maintien du couvercle en place, permettent un écoulement des gouttes d’eau sur la face inférieure du couvercle (ce qui est important lorsqu’un bulleur équipe le compartiment étanche recouvert par le couvercle) et évitent une accumulation de l’eau sur la face supérieure du couvercle.
Le couvercle est plein ou perforé (par poinçonnage, fraisage, découpe laser ou selon toute méthode connue de l’homme du métier), un dessin déterminé, par exemple un logo, étant par exemple réalisé par découpe de la plaque formant le couvercle.
La illustre le compartiment étanche 51 selon une vue tridimensionnelle (3D) sur laquelle apparaissent les 6 parois 61 à 66 formant l’enveloppe externe du compartiment étanche, le bord 517, le fond 511, les renforts latéraux 516 et le collecteur 513.
La jonction entre deux parois adjacentes est faite de telle manière qu’un arrondi soit formé à l’intérieur et à l’extérieur de l’enveloppe. Par exemple, la jonction 610 entre les parois adjacentes 61 et 62 forment un arrondi à l’intérieur du compartiment étanche 51 sur toute la hauteur du compartiment 51 et la jonction 640 entre les parois adjacentes 64 et 65 forment un arrondi à l’extérieur du compartiment étanche 51 sur toute la hauteur du compartiment 51. Un tel arrondi facilite la circulation de l’eau à l’intérieur du compartiment étanche 51.
La illustre un élément 7 du système 1 ou 2 comprenant un module hexagonal à l’intérieur duquel est intégré un compartiment étanche tel que décrit en regard de la .
Le compartiment étanche de la comprend un mur (aussi appelé cloison) de refente 70 reliant deux parois du compartiment étanche pour former deux sous-compartiments 70 et 71 distincts et étanche l’un vis-à-vis de l’autre.
Le nombre de murs de refente n’est pas limité à 1 mais s’étend par exemple à 2, 3 ou 4 pour former un nombre plus important de sous-compartiments étanches.
Selon l’exemple de la , le mur de refente 70 est essentiellement droit. Selon une variante, le mur de refente forme un arc de cercle pour séparer l’espace à l’intérieur du compartiment étanche en plusieurs sous-compartiments étanches.
Cela permet par exemple de disposer de plusieurs compartiments étanches à l’intérieur d’un seul module hexagonal en optimisant l’espace disponible à l’intérieur du module hexagonal, avec des fonctions associées à ces sous-compartiments différentes l’une de l’autre par exemple (par exemple un sous-compartiment dédié à l’élevage d’animaux aquatiques et un sous-compartiment dédié à la culture de plantes).
La et la illustrent chacune le module hexagonal 50 de la . La illustre le module 50 selon une vue éclatée, par exemple avant assemblage des couches 501 à 506 formant le module 50 et la illustre le même module 50 une fois assemblé.
Le module 50 est composé d’un ensemble de couches 501 à 506, soit 6 couches selon l’exemple des figures 8 et 9, dont le nombre varie en fonction de la hauteur souhaitée pour le module 50 une fois monté ou assemblé.
Chaque couche 501 à 506 est avantageusement composée d’un ensemble de pièces élémentaires 910 à 912, par exemple au nombre de 6 par couche, disposées les unes à côté des autres pour former chaque couche et obtenir une couche de forme hexagonale. Selon un exemple particulier de réalisation, une ou plusieurs couches sont ajourées au niveau d’un côté ou de plusieurs côtés, tels que par exemple les couches 502 et 505 selon l’exemple particulier des figures 8 et 9. Le nombre de couches ajourées dépend avantageusement de chaque module considéré, ce nombre allant de 0 jour formé dans un module à un ou plusieurs (par exemple 2, 3, 4, 5 ou 10) jours 91, 92 formés dans une ou plusieurs couches. Ce ou ces jours 91, 92 servent notamment à faire passer le ou les tuyaux d’un module (ou le compartiment étanche qu’il contient) à un autre (ou au compartiment étanche qu’il contient) pour la circulation de l’eau entre les compartiments étanches. Ce ou ces jours 91, 92 servent de manière plus générale à faire passer toute canalisation ou lignes électriques entre les modules, en cas de besoin.
Les pièces 910 à 912 formant les couches 501 à 506 sont par exemple identiques, tant dans leur forme que dans leurs dimensions.
Selon une variante, une ou plusieurs couches sont composées de pièces différentes. Par exemple la ou les couches 502, 505 comprenant un ou plusieurs jours 91, 92 sont composées de 2 ou 3 types de pièces différents. Par exemple, un côté comprenant un jour est formé de 2 pièces alors qu’un côté sans jour est formé d’une seule pièce. Selon un autre exemple, la couche supérieure 501 est formée d’un ensemble de pièces rainurées alors que les autres couches 502 à 506 sont formées de pièces non rainurées. La rainure formée dans chaque pièce de la couche supérieure 501 est prévue pour recevoir le bord ou la collerette d’un compartiment étanche. Cette rainure est avantageusement formée sur une partie seulement de la longueur de chaque pièce pour éviter que la rainure ne se voit depuis l’extérieur du module 50. La rainure est ainsi par exemple formée depuis une extrémité de la pièce sans aller jusqu’à l’extrémité opposée.
Une pièce élémentaire 910 à 912 correspond avantageusement à un prisme droit à bases trapézoïdales. Une telle forme permet de former une couche de forme hexagonale avec 6 pièces identiques, avec 1 pièce par côté de l’hexagone.
Selon un mode de réalisation particulier, les couches allant de la couche inférieure 506 à la couche 502 située en dessous de la couche supérieure 501 sont assemblées les unes aux autres via un ensemble de tiges 820 traversant les couches 502 à 506. Ces tiges sont par exemple filetées aux moins à leurs extrémités pour serrer un boulon à chaque extrémité et ainsi assurer un serrage des couches 502 à 506. A titre d’exemple, 1 tige est prévu par pièce élémentaire, l’ensemble comprenant 6 tiges. Selon cet exemple, les pièces traversées par ces tiges 820 comprennent un trou prévu pour laisser la tige traverser la pièce. La couche supérieure 501 venant sur la couche 502 permet de masquer les têtes et boulons des tiges filetées 820, améliorant l’esthétisme de l’ensemble.
Selon une variante de réalisation, des vis 810 sont prévues pour assembler deux couches superposées l’une à l’autre. Les couches 502 à 506 traversées et solidarisées par les tiges 820 sont par exemple vissées les unes aux autres via une vis par pièce, chaque pièce d’une couche étant alors fixée à la pièce située en dessous via une tige et une vis. Selon cette variante, chaque pièce élémentaire 911 à 912 de la couche supérieure 502 est par exemple fixée à la pièce située juste en dessous de la couche 502 via deux vis ou plus. Des trous sont par exemple préformés dans les pièces pour faciliter le vissage de deux pièces superposées ensemble.
Selon un mode de réalisation particulier, le montage des pièces élémentaires formant chacune des couches 501 à 506 est fait de manière à éviter que la jonction de deux pièces élémentaires d’une couche ne coïncide avec la jonction des deux pièces élémentaires situées juste en dessous, c’est-à-dire que la jonction de deux pièces élémentaires d’une couche ne se retrouve juste au-dessus de la jonction des deux pièces élémentaires situées juste en dessous. Ceci permet d’assurer un montage plus résistant du module 50.
La illustre les moyens d’oxygénation 103 de l’eau arrangés dans un compartiment étanche 1000, tel que par exemple un compartiment étanche recevant des plantes, des animaux aquatiques ou un filtre biologique.
La illustre les moyens d’oxygénation 103 de manière détaillée, hors du compartiment étanche, selon une vue en coupe.
La illustre les moyens d’oxygénation 103 selon une vue de dessus.
Le compartiment étanche 1000 illustré sur la correspond par exemple à un compartiment de culture de plante sur gravière. Le compartiment 1000 comprend 1 ensemble de moyens d’oxygénation de l’eau comprenant un bulleur 101 associé à une pompe à air et les moyens d’oxygénation de l’eau 103. Selon une variante de réalisation, le compartiment étanche 1000 comprend plusieurs ensembles d’oxygénation, le nombre d’ensembles d’oxygénation dépendant par exemple des dimensions du compartiment 1000 et du volume d’eau qu’il contient et/ou du type de culture et/ou du nombre d’animaux aquatiques et/ou de la puissance de la pompe à air associée au bulleur 101.
Un tel ensemble d’oxygénation permet la mise en place d’une colonne de bullage 102 qui traverse l’épaisseur d’eau (par exemple de la gravière lorsque le compartiment 1000 correspond à une gravière), depuis le fond du compartiment jusqu’à la surface de l’eau. Un courant d’eau du bas vers le haut du compartiment 1000 est généré sous l’action de la remontée des bulles d’air. La colonne 102 correspond par exemple à un cylindre dont la paroi est percée pour permettre la circulation de l’eau. La colonne possède avantageusement une largeur suffisante pour pouvoir y placer la main d’un utilisateur, par exemple pour retirer des racines qui viendraient se loger dans les orifices de la colonne de bullage 102.
Un bulleur 101 est avantageusement installé dans la colonne de bullage 102, sur le fond du compartiment 1000. Les moyens d’oxygénation 103 sont avantageusement arrangés au-dessus du bulleur 101. Les moyens d’oxygénation 103 sont maintenus en place par exemple par fixation à la colonne de bullage 102, par exemple via un ou plusieurs clips configurés pour attacher/détacher les moyens 103 à la colonne 102.
Les moyens d’oxygénation 103 comprennent avantageusement un conduit adapté pour guider les bulles d’air du bulleur et l’eau entrainée par ces bulles d’air dans le conduit depuis le bas du conduit vers le haut du conduit. Un tel conduit comprend avantageusement une partie inférieure 111 de forme conique tronquée (ou en forme d’entonnoir), la base de la partie conique étant au-dessus du bulleur 101 et l’extrémité la plus étroite de la partie conique tronquée 111 étant reliée à un tube 112 s’élevant vers le haut du compartiment 1000. La forme du conduit permet une accélération des bulles d’air dans la partie conique 111 qui entrainent l’eau en circulation à l’intérieur du tube 112. La partie conique 111 et le tube 112 sont par exemple fixés l’un à l’autre par emboitement, ce qui permet un démontage aisé de ces deux pièces pour par exemple les nettoyer si besoin. Le tube possède une longueur prévue pour que l’extrémité supérieure du tube 112 émergent au-dessus du niveau de l’eau du compartiment 1000.
Selon une variante de réalisation, les moyens d’oxygénation 103 comprennent en outre une plaque 113, par exemple en forme de disque, au milieu de laquelle débouche l’extrémité supérieure du tube 112 via un perçage prévu à cet effet dans la plaque 113. Un ou plusieurs tuyaux 114 sont prévus en périphérie de la plaque, une extrémité de chaque tuyau 113 étant reliée à la plaque de manière à ce que l’eau chargée en oxygène sortant du tube 112 s’écoule sur la plaque 113 puis pénètre dans chaque tuyau 114. La longueur de chaque tuyau est prévue pour emmener l’eau pénétrant dans chaque tuyau à une distance déterminée de la plaque 113 et oxygéner l’eau du compartiment en plusieurs points du compartiment 1000. Le conduit formé de la partie conique 111 et du tube 112 ainsi que la plaque 113 sont par exemple fabriqués en matière plastique de qualité alimentaire. Les tuyaux 114 sont par exemple fabriqués en matière plastique souple ou en caoutchouc de manière que les tuyaux puissent être répartis en surface de l’eau contenue dans le compartiment 1000 pour amener et répartir l’eau oxygénée via les moyens d’oxygénation 103 en plusieurs points de la surface du compartiment 1000, assurant ainsi une bonne oxygénation de l’eau du compartiment 1000.
Un bord 115 vertical est avantageusement pourvu à la périphérie de la plaque 113 pour arrêter l’eau s’écoulant sur la plaque 113 et guider l’eau dans les tuyaux 114. Des moyens d’étanchéité 116 sont prévus en option entre l’extrémité des tuyaux 114 et la plaque 113.
Selon une variante de réalisation additionnelle, un capuchon 104 est prévu au-dessus de la plaque 113, un tel capuchon empêchant que l’eau guidée dans le tube 112 et la colonne 102 n’entre en contact direct avec la lumière du jour, empêchant ainsi la prolifération des algues dans l’eau. Un tel capuchon repose par exemple sur le bord 115 ou sur les parois formant la colonne 102.
Un tel ensemble assure une double circulation de l’eau dans le compartiment : une première circulation, avec un mouvement de convection lente à l’intérieur du volume formé par le compartiment 1000 à l’intérieur de la colonne 102 et sous la plaque 113 et les tuyaux 114, et une deuxième circulation dans le conduit 111, 112 et les tuyaux 114 qui offre une circulation plus ciblée en certains points du compartiment 1000.
Dans une première étape 131, la couche inférieure 506, dite aussi première couche, est installé par l’assemblage des 6 pièces élémentaires formant cette première couche 506, chaque pièce élémentaire correspondant à un côté de l’hexagone, les 6 pièces étant mises bout à bout pour obtenir un hexagone régulier. L’horizontalité de la première couche est obtenue par le réglage en hauteur des pieds 520 arrangés en dessous de la couche inférieure 506. Les pieds 520 reposent sur le sol et une extrémité supérieure de chaque pied pénètre par exemple dans un perçage effectué dans chaque pièce formant la première couche en regard de chaque pied. Selon une variante, chaque pied est fixé par vissage à une pièce de la couche inférieure 506, deux pieds étant par exemple disposés sous chaque pièce.
Selon une variante optionnelle, les tiges filetées 820 sont insérées dans chaque pièce avant mise en place de chaque pièce, chaque tige filetée étant par exemple rendue solidaire à une pièce par vissage d’un écrou sur l’extrémité inférieure débouchant sur la surface inférieure de chaque pièce.
La première étape 131 comprend également, selon une variante avantageuse de réalisation, une sous-étape de vérification de l’horizontalité de la couche inférieure 506 et de la régularité de l’hexagone. Pour ce faire, un gabarit ayant la forme de l’hexagone régulier à obtenir est utilisé. Un tel gabarit correspond par exemple en une pièce rigide (par exemple en métal ou en plastique ou en matériau polymère) prenant appui via une première surface sur la face supérieure de la couche inférieure 506 et prenant appui sur la face interne de chaque pièce de la couche inférieure 506 via une deuxième surface formée perpendiculairement à la première surface. La largeur du gabarit correspond avantageusement à la largeur du creux formé à l’intérieur de la première couche 506. Un niveau à bulle est par exemple utilisé pour vérifier la parfaite horizontalité de la première couche 506, le réglage en hauteur des pieds soutenant la première couche permettant d’ajuster l’horizontalité si nécessaire.
Dans une deuxième étape 132, la deuxième couche 505 est mise en place sur la première couche. Les pièces formant la deuxième couche 505 sont avantageusement mises en place de manière que la jonction entre deux pièces adjacentes soit décalée par rapport à la jonction des deux pièces adjacentes de la première couche 506 situées juste en dessous des deux pièces adjacentes de la deuxième couche 505.
La deuxième étape comprend également, selon une variante avantageuse de réalisation, une sous-étape de vérification de l’horizontalité de la deuxième inférieure 505 et de la régularité de l’hexagone par l’utilisation du gabarit utilisé pour vérifier l’horizontalité et la régularité de l’hexagone de la deuxième couche 505.
Une fois vérifié que l’horizontalité est correcte et que la forme de l’hexagone régulier est correcte, la deuxième couche 505 est fixée à la première couche, par exemple par vissage des vis 810.
La deuxième étape est réitérée pour chacune des troisième couche 504 et quatrième couche 503. Le nombre de réitération de cette deuxième étape dépend du nombre de couches intermédiaires composant le module 50.
Dans une troisième étape 133, l’avant dernière couche 502 (c’est-à-dire celle arrangée juste en dessous de la couche supérieure 501) est mise en place sur la couche située en dessous, c’est-à-dire la quatrième couche 503 selon l’exemple particulier du module 50. Les pièces formant cette avant dernière couche 502 sont avantageusement mises en place de manière que la jonction entre deux pièces adjacentes soit décalée par rapport à la jonction des deux pièces adjacentes de la quatrième couche 503 situées juste en dessous des deux pièces adjacentes de l’avant dernière couche 502.
La troisième étape comprend également, selon une variante avantageuse de réalisation, une sous-étape de vérification de l’horizontalité de l’avant dernière couche 502 et de la régularité de l’hexagone par l’utilisation du gabarit utilisé pour vérifier l’horizontalité et la régularité de l’hexagone de l’avant dernière couche 502.
Une fois l’horizontalité vérifiée et correcte et une fois la régularité de l’hexagone vérifiée et correcte, l’avant dernière couche 502 est fixée à la quatrième couche 503, par exemple par vissage des vis 810.
Lorsque les tiges filetées ont été mises en place avec la première couche, un boulon est vissé sur l’extrémité supérieure de chaque tige filetée pour resserrer et assembler l’ensemble des couches 506 à 502 de manière solidaire.
Selon une variante, les tiges filetées ne sont pas mises en place lors de l’installation de la première couche 506 mais introduite une fois l’avant dernière couche 502 mise en place, par introduction par le dessus. Une telle variante nécessite cependant un parfait alignement des perçages effectués dans les pièces de chaque couche 506 à 502 pour l’introduction des tiges filetées dans ces pièces. Des boulons sont ensuite vissés à chaque extrémité de chaque tige pour resserrer les couches par vissage de ces boulons sur les tiges.
Dans une quatrième étape 134 optionnelle, un compartiment étanche 51 est introduit à l’intérieur du creux formé à l’intérieur de l’assemblage des couches 506 à 502.
Selon une variante, le compartiment étanche 51 est introduit consécutivement à la première étape, ou consécutivement à la deuxième étape.
Dans une cinquième étape 135, la couche supérieure 501 est mise en place sur l’avant dernière couche 502 en insérant le bord 517 du compartiment étanche 51 dans les rainures formées à cette fin dans les pièces formant la couche supérieure 501. Les pièces formant cette couche supérieure 501 sont avantageusement mises en place de manière que la jonction entre deux pièces adjacentes soit décalée par rapport à la jonction des deux pièces adjacentes de l’avant dernière couche 502 situées juste en dessous des deux pièces adjacentes de la couche supérieure 501.
La cinquième étape comprend également, selon une variante avantageuse de réalisation, une sous-étape de vérification de l’horizontalité de la couche supérieure 501 et de la régularité de l’hexagone par l’utilisation du gabarit utilisé pour vérifier l’horizontalité et la régularité de l’hexagone de la couche supérieure 501.
Une fois l’horizontalité vérifiée et correcte et une fois la régularité de l’hexagone vérifiée et correcte, la couche supérieure 501 est fixée à l’avant dernière couche 502, par exemple par vissage des vis 810.
Dans une sixième étape optionnelle, un ou plusieurs perçages sont effectuées dans le compartiment étanche 51 à l’endroit du ou des tuyaux prévus pour assurer la circulation de l’eau d’un compartiment à l’autre.
Les étapes décrites ci-dessus sont avantageusement réitérées pour l’assemblage d’un élément du système 1 ou 2 adjacent à l’élément déjà assemblé, après mise en place d’une ou plusieurs cales assurant un écartement déterminé entre les deux éléments adjacents.
Les étapes ci-dessus sont réitérées jusqu’à assemblage de tous les éléments formant le système 1 ou 2.
Bien entendu, l’invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant mais s’étend à système à hydroponie et/ou à un système à aquaponie. L’invention s’étend également à un système d’élevage d’une ou plusieurs espèces aquatiques animales.
Claims (17)
- Système (1 ; 2) de culture végétale hors sol, ledit système (1 ; 2) comprenant :
- une pluralité de modules (50), chaque module de ladite pluralité de modules formant un premier corps creux longitudinal débouchant sur au moins une extrémité, ledit premier corps creux ayant une paroi dont une section en coupe transversale est de forme hexagonale régulière, chaque module (50) de ladite pluralité de modules comprenant un ensemble de pièces (910, 911, 912) assemblées entre elles pour former ladite paroi ;
- une pluralité de compartiments étanches configurés pour recevoir de l’eau, au moins un compartiment étanche (51) de ladite pluralité de compartiments étanches étant arrangé à l’intérieur d’au moins un module (50) de ladite pluralité de modules ;
- un système de circulation d’eau reliant ladite pluralité de compartiments étanches entre eux au moyen d’au moins une boucle de circulation de l’eau. - Système selon la revendication 1, pour lequel au moins un premier compartiment étanche de ladite pluralité est configuré pour recevoir un élevage d’au moins une espèce animale aquatique et au moins un deuxième compartiment de ladite pluralité est configuré pour recevoir une zone de culture végétale, ledit au moins premier compartiment étanche et ledit au moins un deuxième compartiment étanche étant reliés par une boucle de circulation de l’eau dudit système de circulation d’eau.
- Système selon la revendication 2, pour lequel la circulation d’eau du au moins un deuxième compartiment vers ledit au moins un premier compartiment est obtenue par action de la gravité seulement.
- Système selon la revendication 2 ou 3, pour lequel au moins un troisième compartiment étanche comprend des moyens de filtration mécaniques de particules en suspension dans l’eau provenant dudit au moins un premier compartiment étanche.
- Système selon l’une quelconque des revendication 2 à 4, pour lequel au moins un quatrième compartiment étanche comprend des moyens de filtration biologiques de composés organiques compris dans l’eau provenant dudit au moins un premier compartiment étanche.
- Système selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, pour lequel au moins un cinquième compartiment étanche correspond à un minéralisateur (30) des boues issue dudit élevage d’au moins une espèce animale aquatique, ledit au moins un cinquième compartiment étanche étant relié à au moins un autre compartiment étanche de ladite pluralité via une première vanne uniquement, ledit au moins un cinquième compartiment étanche comprenant une deuxième vanne configurée pour sortir au moins une partie desdites boues dudit cinquième compartiment étanche par gravité uniquement.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, pour lequel ledit au moins un compartiment étanche forme un deuxième corps creux longitudinal débouchant sur une extrémité supérieure, ledit deuxième corps creux ayant une paroi dont une section en coupe transversale est de forme hexagonale régulière avec angles arrondis, ledit deuxième corps creux étant arrangé à l’intérieur dudit premier corps creux, une extrémité inférieure dudit deuxième corps creux formant un fond (511) dudit deuxième corps creux, ledit fond (511) étant incliné pour converger vers un point le plus bas au niveau duquel est arrangé un collecteur (513).
- Système selon la revendication 7, pour lequel ladite paroi dudit au moins un compartiment étanche est évasée depuis l’extrémité inférieure vers l’extrémité supérieure dudit au moins un compartiment étanche (51), ledit au moins un compartiment étanche (51) comprenant une bord (517) formé sur ladite extrémité supérieure et s’étendant vers l’extérieur dudit au moins un compartiment étanche de manière à s’insérer dans une rainure formée dans ledit premier corps creux recevant ledit au moins un compartiment étanche (51).
- Système selon la revendication 7 ou 8, pour lequel ledit deuxième corps creux comprend au moins une paroi étanche (70) configurée pour diviser un volume intérieur défini par ledit deuxième corps creux en une pluralité de sous-volumes (71, 72) étanches les uns par rapport aux autres.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, pour lequel ledit système de circulation de l’eau comprend au moins une pompe à air configurée pour entrainer de l’eau en circulation depuis un premier compartiment étanche vers au moins un deuxième compartiment étanche de ladite pluralité.
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, pour lequel ladite paroi dudit premier corps creux est formé d’un empilement d’une pluralité de couches (501 à 506), chaque couche comprenant une pluralité de pièces élémentaires (910, 911, 912).
- Système selon la revendication 11, pour lequel lesdites pièces élémentaires (910, 911, 912) sont identiques et correspondent chacune à un prisme droit à bases trapézoïdales.
- Système selon l’une quelconque des revendications 11 à 12, pour lequel chaque pièce élémentaire d’une couche supérieure (501) dudit empilement comprend une rainure s’étendant parallèlement et à une distance déterminée d’un bord supérieur intérieur de ladite pièce élémentaire, ladite rainure ayant une longueur inférieure à une longueur de ladite pièce élémentaire.
- Système selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, pour lequel ledit chaque module (50) comprend une pluralité de pieds (520) réglables en hauteur, une couche inférieure (506) dudit empilement reposant sur ladite pluralité de pieds (520).
- Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, pour lequel au moins un compartiment étanche de ladite pluralité comprend un système d’oxygénation (103) configuré pour oxygéner l’eau contenue dans ledit au moins un compartiment étanche, ledit système d’oxygénation (103) comprenant une pompe à air associée à un conduit configuré pour faire circuler l’eau dudit au moins compartiment étanche depuis le fond dudit compartiment étanche vers la surface dudit compartiment étanche, ledit conduit comprenant une partie conique tronquée (111) sur son extrémité supérieure et un tube (112) s’élevant vers ladite surface, ladite extrémité supérieure de la partie conique tronquée (111) étant reliée à une extrémité inférieure dudit tube (112), une base de ladite partie conique reposant au-dessus d’une sortie d’air (101) de ladite pompe à air.
- Système selon la revendication 15, pour lequel ledit conduit comprend en outre :
- une plaque (113) comprenant un trou traversé par une extrémité supérieure dudit tube (112) ;
- une pluralité de tuyaux (115) arrangés en périphérie de ladite plaque (113) de manière à distribuer l’eau sortant de ladite extrémité supérieure dudit tube (112) et s’écoulant sur ladite plaque (113) vers ledit au moins un compartiment étanche au travers de ladite pluralité de tuyaux (115). - Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 16, comprenant en outre une pluralité de cales arrangées entre deux modules adjacents de ladite pluralité, ladite pluralité de cales étant configurées pour maintenir lesdits deux modules adjacents à une distance déterminée l’un de l’autre.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB2392175A (en) * | 2002-08-23 | 2004-02-25 | David John Talmer | Construction kit comprising adjacent blocks releasably secured together with J-shaped clamp |
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| WO2016110859A1 (fr) * | 2015-01-11 | 2016-07-14 | Living Box Ltd. | Système d'hydroculture |
| WO2020194161A1 (fr) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | The Dunya Project Inc. | Enceinte hexagonale modulaire et appareil de couplage pour celle-ci |
-
2020
- 2020-11-23 FR FR2012023A patent/FR3116413B1/fr active Active
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