FR3117478A1 - Procédé et système pour le traitement de produits animaux - Google Patents

Abstract

Procédé et système pour le traitement de produits animaux COMMISSARIAT A L’ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Il est décrit un procédé pour le traitement de produits animaux, en particulier de produits issus d’un élevage de volailles, comprenant les étapes suivantes : a) traitement chimique par mise en contact des déchets collectés avec un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 8,b) traitement thermique du matériau obtenu à l’étape a), par chauffage en milieu humide dudit matériau à une température d’au moins 70°C, c) séparation des matières organiques et des matières minérales en présence d’eau du matériau obtenu à l’étape b) puis collection séparée (i) de la fraction liquide comprenant les matières minérales et (ii) de la fraction solide comprenant les matières organiques, etd) ajout de la fraction liquide obtenue à l’étape c(ii), comprenant les matières minérales, dans un bassin empli d’eau maintenue de manière contrôlée à une température de consigne allant de 20°C à 42°C, de préférence 28°C à 35°C dans lequel est cultivé un végétal riche en protéines, en particulier des cyanobactéries ou des micro-algues, de préférence de la spiruline. Il est aussi décrit un système pour la mise en œuvre de ce procédé PAS DE FIGURE D’ABREGE

Description

Procédé et système pour le traitement de produits animaux

La présente description a trait au domaine du traitement des produits animaux, en particulier des produits générés par la pratique de l’élevage d’animaux, notamment des volailles, selon des techniques permettant un respect de l’environnement, compatibles avec un développement durable.

Le développement des activités industrielles agroalimentaires à l’échelle industrielle a connu un essor considérable au cours des dernières années. En particulier, l’augmentation de la production de volaille, due à une demande croissante de viande de volaille et d'ovoproduits, entraîne des déchets résiduels qui soulève plusieurs difficultés. En effet, un des problèmes majeurs auquel est confronté le secteur de la volaille est l'accumulation à grande échelle de ces déchets et soulève ainsi des soucis d'élimination et de pollution (Bolanet al. World's Poultry Science Journal, 2010).

Les procédés actuels de traitement des déchets organiques générés, tels que les carcasses, les excréments, les plumes, la litière pour les volailles, sont des méthodes traditionnelles telles que l'enfouissement, l'incinération, l'équarrissage et le compostage. Ces méthodes engendrent des problèmes environnementaux, de biosécurité, sociaux et économiques (Baba et al. 2017J Dairy Vet Anim Res).

Par ailleurs, l’élevage de ces volailles génère une importante quantité d’ammonium et de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère, qui est un sérieux problème pour la santé des animaux (irritation de la trachée, lésions oculaires, diminution de l'efficacité alimentaire et mortalité) et des employés présents (problèmes respiratoires) ainsi que pour l’environnement (Pereira et al.Environ Sci Pollut Res Int. 2019).

Il est donc urgent de développer des nouvelles technologies de traitement de ces déchets de gestion durable sur le plan environnemental et économique.

Une pluralité de procédés pour le recyclage des déchets générés par la pratique de l’élevage des animaux ont été décrits dans l’art antérieur.

Le document Babaet al.(Int.J.Curr.Microbiol.App.Sci(2018)) propose l'utilisation de processus de fermentation pour le recyclage et la transformation des déchets. La fermentation lactique contribue à la décontamination des carcasses et permet l'utilisation ultérieure du produit final comme aliment fermenté, pour d'autres animaux.

Le document Brandelliet al.(Food Research International(2015)) propose l’utilisation d’enzymes afin de transformer les sous-produits de volaille en produits utiles. Néanmoins, ces solutions ne permettent pas de traiter efficacement et durablement tous les déchets engendrés par ces élevages à grande échelle.

Il existe donc un besoin de développer un procédé de transformation des déchets d’animaux plus respectueux de l’environnement, et d’une compatibilité accrue avec un objectif de développement durable, et qui soit le cas échéant d’un coût de revient modéré.

En particulier, il serait souhaitable de concevoir de nouveaux procédés permettant l’utilisation de déchets de matières organique et minérale afin d’obtenir des produits qui peuvent être recyclés, notamment sous la forme de produits pour l’alimentation humaine ou animale.

Le besoin pour des procédés de ce type, qui permettraient un faible apport d’énergie extérieure, voire qui disposeraient d’un bilan carbone neutre ou même négatif, est très important dans des régions qui sont structurellement peu adaptées à une exploitation agricole intensive notamment du fait de leur aridité, telles que certaines régions du Moyen-Orient et de l’Afrique.

Il existe un besoin de nouveaux procédés permettant la transformation en nourriture de déchets d’animaux dans un environnement hostile, en particulier aride.

La présente description concerne un procédé le traitement de produits animaux, en particulier de produits issus d’un élevage de volailles, comprenant les étapes suivantes :
a) traitement chimique par mise en contact des déchets collectés avec un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 8,
b) traitement thermique du matériau obtenu à l’étape a), par chauffage en milieu humide dudit matériau à une température d’au moins 70°C,
c) séparation des matières organiques et des matières minérales en présence d’eau du matériau obtenu à l’étape b) puis collection séparée (i) de la fraction liquide comprenant les matières minérales et (ii) de la fraction solide comprenant les matières organiques, et
d) ajout de la fraction liquide obtenue à l’étape c(ii), comprenant les matières minérales, dans un bassin empli d’eau maintenue de manière contrôlée à une température de consigne allant de 20°C à 42°C, de préférence allant de 28°C à 35°C, dans lequel est cultivé un végétal riche en protéines, en particulier des micro-algues et des cyanobactéries, de préférence de la spiruline.

Dans certains modes de réalisation du procédé, le bassin mis en œuvre à l’étape d) :
- est contenu dans une enceinte sensiblement étanche aux fluides liquides et gazeux de l’environnement extérieur, ladite enceinte comportant un toit au moins partiellement transparent à la lumière du jour, ledit toit étant équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules photovoltaïques de Graetzel, et/ou
- est équipé d’une dispositif de brassage de l’eau et de récupération du végétal riche en protéines,
- est alimenté en énergie lumineuse, et/ou
- est équipé d’un dispositif de thermorégulation de l’eau contenue dans le bassin.

Selon certains modes de réalisation du procédé, le dispositif de thermorégulation étant, pour le chauffage de l’eau contenue dans le bassin, en communication fluidique avec une tubulure de sortie de l’eau chaude provenant d’un appareil de désalinisation par évapo-concentration

Selon certains modes de réalisation du procédé, le dispositif échangeur de chaleur, pour le refroidissement de l’eau, comprenant un dispositif échangeur géothermique.

Selon certains modes de réalisation du procédé, ledit bassin est muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau salée d’un dispositif de désalinisation de l’eau par évapo-concentration.

Selon certains modes de réalisation du procédé, l’étape c) étant suivie d’une étape c1) de digestion du matériau obtenu à l’étape c) par mise en contact dudit matériau avec (i) des larves d’insecte, de préférence de larves d’insectes de l’espèceHermetia illucenset/ou (ii) un champignon lignivore comestible.

La présente description est également relative à un système pour le traitement des produits animaux, ledit système comprenant :
- un réacteur pour le traitement chimique et thermique desdits produits animaux,
- un dispositif extrudeur équipé d’un système contrôlé de chauffage, lequel peut être en communication fluidique avec ledit réacteur, la sortie du dispositif extrudeur étant équipée d’un séparateur liquide/solide,
- une enceinte fermée comprenant un bassin surmonté d’un toit constitué d’un matériau sensiblement transparent à la lumière, ledit bassin pouvant être empli d’eau et destiné à la culture d’un végétal, en particulier d’un végétal riche en protéines comme des micro-algues riches en protéines ou des cyanobactéries riches en protéines,
- un système de désalinisation de l’eau par évapo-concentration comprenant (i) une tubulure d’alimentation en eau salée, une tubulure d’évacuation de l’eau non désalinisée et une tubulure de sortie de l’eau désalinisée,
étant spécifié que :
- optionnellement, ledit réacteur est en communication fluidique avec le dispositif extrudeur,
- ledit bassin étant muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau salée provenant du système de désalinisation.

Dans certains modes de réalisation, le système comprend de plus un dispositif de serre bioclimatique comprenant :
- une enceinte fermée comprenant un plancher et un toit, le plancher étant situé au-dessous du niveau du sol terrestre,
- ledit toit étant substantiellement transparent à la lumière, sur la paroi duquel sont disposées une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules de Graetzel,
- ladite enceinte étant munie d’un dispositif de déshumidification de l’atmosphère interne de l’enceinte,
- ladite enceinte étant thermorégulée,
- un substrat approprié pour la culture de végétaux étant disposé sur la surface dudit plancher, ledit substrat étant, au moins en partie, constitué de la fraction solide du produit du traitement de déchets animaux dans, successivement, le réacteur puis le dispositif extrudeur.

Dans certains modes de réalisation du système, le dispositif de thermorégulation de l’enceinte du dispositif de serre bioclimatique comprenant un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le système de désalinisation de l’eau.

Dans certains modes de réalisation, le système comprend de plus un arrangement agroforestier comprenant :
- une surface plantée d’arbres générateurs d’ombre disposés en rangées espacées de manière appropriée pour disposer une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, entre deux rangées desdits arbres,
- une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, disposée(s) entre deux rangées d’arbres, et
- un système d’irrigation des arbres, et le cas échéant un système d’irrigation des plantes susceptibles d’être cultivées dans la ou les serre(s) tunnel, ledit système d’irrigation étant en communication fluidique avec la sortie d’eau désalinisée du système de désalinisation de l’eau par évapo-condensation.

représente un schéma général du système de traitement des produits animaux.

Description détaillée

La présente description est relative à un procédé et un système de traitement de produits animaux, en particulier de traitement de produits générés par la pratique de l’élevage de volailles, le procédé et le système étant conçus pour (i) engendrer une consommation réduite d’eau et d’énergie, (ii) permettre une utilisation optimale des matières organiques et minérales contenues dans ces produits animaux, dans l’objectif d’une pratique d’élevage animal compatible avec un développement durable, dans le respect de l’environnement.

Au sens de la présente description, un « produit animal » comprend, ou est constitué de, tout ou partie d’un cadavre animal ainsi que des matières sécrétées ou excrétées par un animal.

De préférence, le produit animal est un sous-produit animal.

Par « sous-produit animal », on entend un produit animal, propre ou impropre à la consommation humaine, mais non destiné à la consommation humaine, que ce soit en vertu du respect d’une législation ou pour des raisons commerciales. A titre d’exemple, un sous-produit animal au sens de la description comprend, ou consiste en, du muscle, des viscères, de la peau, des sabots, des cornes, des plumes, des os, des coquilles, des cretons, du sang, du lait, des ovules, des embryons, su sperme, de la biomasse, du lisier, des résidus de méthanisation ou encore des mélanges de ceux-ci.

Les animaux dont sont issus les produits ou sous-produits animaux, au sens de la description, peuvent être des animaux de rente, tels que les bovins, les ovins, les caprins, les porcins, les lapins et les lièvres, les oiseaux ou encore les poissons, ou d’autres animaux, tels que les chevaux, les animaux de compagnie, les arthropodes, notamment les insectes et les crustacés, les reptiles ou les mollusques. Les animaux englobent tout spécialement les oiseaux de rente, en particulier les volailles tels que les oies, les dindes, les canards, les poules et poulets, les pintades, les chapons, les cailles, les faisans et les pigeons.

Procédé selon la présente description

La présente description a trait à un procédé pour le traitement de produits animaux, en particulier de produits issus d’un élevage de volailles, comprenant les étapes suivantes :
a) traitement chimique par mise en contact des déchets collectés avec un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 8,
b) traitement thermique du matériau obtenu à l’étape a), par chauffage en milieu humide dudit matériau à une température d’au moins 70°C,
c) séparation des matières organiques et des matières minérales en présence d’eau du matériau obtenu à l’étape b) puis collection séparée (i) de la fraction liquide comprenant les matières minérales et (ii) de la fraction solide comprenant les matières organiques, et
d) ajout de la fraction liquide obtenue à l’étape c(ii), comprenant les matières minérales, dans un bassin empli d’eau maintenue de manière contrôlée à une température de consigne allant de 20°C à 42°C, de préférence de 28°C à 35°C, dans lequel est cultivé un végétal riche en protéines, en particulier des micro-algues ou des cyanobactéries, de préférence de la spiruline.

Au sens de la présente description, les cyanobactéries englobent principalement, voire exclusivement, des cyanobactéries non toxiques pour l’homme et les animaux.

Dans certains modes de réalisation, le produit animal est broyé préalablement à mise en œuvre des étapes du procédé ci-dessus, aux fins d’obtenir un produit granulaire avec une taille de particules, ou granulométrie, moyenne, avantageusement d’au plus 20 mm, préférentiellement d’au plus 10 mm, et de manière tout à fait préférée d’au plus 5 mm.

Etape a) : t raitement chimique

A l’étape a) du procédé, le produit animal est soumis à un traitement chimique avec un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 8.

De manière avantageuse, le produit animal se présente sous la forme de pièces de faible taille, de manière à optimiser son traitement au travers des différentes étapes du procédé. Typiquement, le produit animal à traiter se présente sous la forme de pièces dont la plus grande dimension varie de quelques millimètres à quelques centimètres.

De préférence, on utilise une solution aqueuse d’ammoniaque.

La quantité de solution d’ammoniaque par rapport au poids de produit animal peut être déterminée de manière optimale par l’homme du métier, notamment en fonction de l’ordre de grandeur du contenu en eau du produit animal à traiter.

A titre illustratif, on peut utiliser 5 mL d’une solution aqueuse à 0,67 % w/w d’ammoniaque pour 15 grammes de produit animal à traiter.

Le traitement chimique avec une solution aqueuse d’ammoniaque réduit la perte en eau du produit animal au cours de l’étape suivante de traitement thermique.

Le traitement chimique permet de réduire substantiellement l’éventuelle contamination du produit animal par des agents pathogènes, en particulier par des virus, des bactéries et des champignons pathogènes.

Dans certains modes de réalisation, la solution aqueuse d’ammoniaque comprend également du citrate. Dans ces modes de réalisation, l’étape de traitement chimique permet une réduction accrue d’une éventuelle contamination par des agents pathogènes, y compris des agents pathogènes non conventionnels comme les protéines pathogènes de type prion.

Selon autre avantage, l’étape a) de traitement chimique évite le phénomène de rétractation du produit animal qui se produit lors d’un traitement thermique. Ainsi, grâce au traitement chimique réalisé à l’étape a), le produit animal ne se rétracte pas lorsqu’il est ensuite soumis à l’étape b) de traitement thermique qui est décrite plus loin.

Dans certains modes de réalisation, on utilise un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 9.

L’utilisation d’un tampon à base d’ammoniaque, au pH choisi, évite d’introduire du sodium dans le produit animal ainsi traité chimiquement, comme cela aurait été le cas si un tampon de carbonate de sodium et/ou de bicarbonate de sodium avait été utilisé pour le traitement chimique.

L’étape a) de traitement chimique peut par exemple être réalisée par simple mise en contact du produit animal avec la solution d’ammoniaque puis imprégnation du produit animal avec cette solution, par simple diffusion passive.

L’étape a) de traitement chimique peut aussi être réalisée par mise en contact du produit animal avec la solution d’ammoniaque puis malaxage du mélange liquide/solide aux fins de favoriser la diffusion rapide du liquide au cœur des morceaux du produit animal à traiter.

De préférence, l’étape a) du procédé est réalisée à température ambiante, c’est-à dire à une température inférieure à 45°C, par exemple à une température allant de 15°C à 25°C.

Etape b) : traitement thermique

A l’étape b), le matériau issu du traitement chimique du produit animal, qui est obtenu à la fin de l’étape a), est soumis à un traitement thermique par chauffage en milieu humide, aussi appelé « chauffage humide ».

De manière générale, il est connu qu’un traitement d’un produit par de la chaleur humide permet un effet accru de stérilisation vis-à-vis d’une diversité de micro-organismes, par comparaison à un traitement thermique par chaleur sèche, à la même température.

De manière générale, pour l’étape de chauffage en milieu humide, l’humidité provient de l’eau contenue dans le produit animal, c’est-à-dire de l’eau qui était initialement contenue dans le produit animal avant l’étape a) de traitement chimique et l’eau provenant de la composition aqueuse d’ammoniaque qui a diffusé au cœur du produit animal lors de l’étape a) de traitement chimique.

De préférence, l’étape b) de traitement thermique est réalisée dans une atmosphère ayant un pourcentage d’humidité du matériau à traiter est d’au moins 80%

Par « pourcentage d’humidité », on entend la quantité d’eau contenue dans le matériau à traiter. Le pourcentage d’humidité du matériau à traiter est aisément déterminable par l’homme du métier, par exemple en utilisant la méthode classique comprenant (i) une étape de pesage du matériau à traiter, (ii) une étape d’évaporation par chauffage de l’eau contenue dans le matériau à traiter, par exemple dans une étuve à 100°C à pression atmosphérique, puis (iii) une étape de pesage du matériau après évaporation de l’eau.

L’étape b) de traitement thermique est de préférence réalisée à une température supérieure à 70°C.

Elle peut être inférieure à 100°C, par exemple allant de 70°C à 100°C, tel qu’à une température allant de 75°C à 85°C.

Comme cela est logique, la durée de l’étape b) peut varier de quelques minutes à quelques dizaines de minutes, selon notamment les conditions de température, et le cas échéant de pression, de l’étape de chauffage, ainsi que de la quantité de matériau à traiter. Par exemple, l’étape b) peut avoir une durée allant de 5 minutes à 60 minutes.

A contrario, des temps plus courts de traitement seront compensés par des températures allant de 100°C à 118°C, de préférence de 110°C à 115°C.

Lors de l’étape b) de traitement thermique, l’ammoniaque contenu dans le matériau à traiter s’évapore sous la forme de gaz ammoniac, lequel est ensuite préférentiellement récupéré sous forme d’ammoniaque par mise en contact avec de l’eau, par exemple avec un rideau d’eau qui est interposé dans le courant gazeux. De préférence, on refroidit avec l’eau, ce qui permet à l’ammoniaque de resté piégé dans le courant d’eau.

La composition aqueuse d’ammoniaque qui est ainsi générée est avantageusement récupérée pour être utilisée lors d’une réitération de l’étape a) de traitement chimique pour un produit animal qui doit être ultérieurement traité par le procédé selon la présente description. L’ammoniaque qui est ainsi collectée par dissolution dans un courant d’eau froide, st ensuite recirculé vers le réacteur utilisé pour le traitement chimique.

La durée de l’étape b) peut être aisément adaptée par l’homme du métier, en faisant appel à des connaissances générales, notamment selon les valeurs de température, d’humidité, et les cas échéant de pression, qui ont été choisies.

Le fait que l’étape de traitement thermique est réalisée dans une atmosphère humide permet une réduction substantiellement plus grande d’agents pathogènes variés, y compris des agents pathogènes viraux, bactériens et fongiques. De plus, le demandeur a montré que cette étape de traitement thermique par « chauffage humide » réduit considérablement la présence d’agents pathogènes non conventionnels, telle que la présence de protéines pathogènes de type prion. La réduction de la présence des agents pathogènes, en particulier la réduction de présence des agents pathogènes transmissibles non conventionnels comme la protéine prion pathogène, est encore améliorée en présence de citrate, le mélange ammoniaque/citrate étant particulièrement efficace pour détruire les protéines pathogènes de type prion.

Ainsi, les conditions opératoires de température et d’humidité de l’étape b) de traitement thermique permettent l’obtention d’un matériau, traité chimiquement à l’étape a), puis traité thermiquement à l’étape b), qui est substantiellement exempt, ou même totalement exempt, d’agents pathogènes transmissibles. Ainsi, le matériau obtenu à la fin de l’étape b) comprend des éléments minéraux et des éléments organiques susceptibles d’être subséquemment utilisés, par exemple comme intrants utiles dans le domaine des pratiques agricoles.

Etape c) : séparation des matières organiques et des matières minérales

A l’étape c), les matières organiques et les matières minérales contenues dans le matériau obtenu à la fin de l’étape b) sont séparées.

Plus précisément, le matériau obtenu à la fin de l’étape b) les matières organiques et les matières minérales sont collectées séparément, selon toute technique connue de l’homme du métier, par exemple au niveau de la grille de sortie d’un appareil extrudeur.

Dans certains modes de réalisation du procédé, la totalité des étapes a), b) et c) peuvent être réalisés dans un seul dispositif de traitement industriel. Par exemple, dans ces modes de réalisation, on peut utiliser un dispositif extrudeur, de préférence un extrudeur à vis, ce qui inclut un extrudeur bi-vis.

Dans les modes de réalisation où un dispositif extrudeur est utilisé pour réaliser successivement chacune des étapes a), b) et c) :
- pour l’étape a), les quantités appropriées de produit animal et de composition aqueuse d’ammoniaque sont introduites, ensemble ou séparément, au niveau des organes d’alimentation de l’extrudeur, puis le mélange liquide/solide obtenu est malaxé au sein de l’extrudeur, par exemple simultanément à la progression de ce mélange le long d’une chambre de malaxage de l’extrudeur,
- pour l’étape b), le matériau traité chimiquement à l’étape a) est acheminé vers une chambre de chauffe équipant l’extrudeur, puis le matériau est chauffé simultanément à sa progression dans la chambre de chauffe de l’extrudeur, et
- pour l’étape c), le matériau traité chimiquement, puis thermiquement, est acheminé vers l’orifice de sortie de l’extrudeur où le liquide et le solide sont séparés, par exemple au niveau de la grille de sortie de l’extrudeur. Dans certains modes de réalisation de l’étape c), le matériau est refroidi puis est mis en contact avec une quantité d’eau appropriée avant pressage final au niveau de la grille de sortie du dispositif extrudeur.

Dans ces modes de réalisation, la durée de chacune des étapes a) et b) est aisément contrôlée, par exemple (i) selon la longueur de chacune des chambres de traitement chimique et de traitement thermique et (ii) selon la vitesse choisie pour la progression du matériau en cours de traitement dans chacune des chambres précitées.

Les matières organiques étaient contenues principalement dans la fraction solide du matériau obtenu à la fin de l’étape b) et sont donc retrouvées dans la fraction solide séparée en sortie de l’appareil extrudeur.

Les matières minérales étaient contenues principalement dans la fraction liquide du matériau obtenu à la fin de l’étape b) et sont donc retrouvées dans la fraction liquide séparée en sortie de l’appareil extrudeur.

Du fait de leur caractère substantiellement stérile, ou même totalement stérile, et substantiellement exempt d’agents pathogènes transmissibles, ou même totalement exempt d’agents pathogènes transmissibles, chacune des (i) matière minérale liquide et (ii) matière organique solide obtenue de manière séparée à la fin de l’étape c), peut être ultérieurement utilisée comme matériau d’intrant, utile en agriculture.

Typiquement, la matière minérale liquide épandue dans les champs correspond à un engrais flash liquide lessivable par les pluies entraînant une pollution des nappes phréatiques et les phénomènes d’algues vertes par eutrophisation des cours d’eau. C’est justement ce phénomène d’algues vertes qui est détourné au profit du procédé selon la présente description et qui est maîtrisé du fait de la présence du bassin dans lequel est cultivé le végétal riche en protéines, en particulier les micro-algues ou les cyanobactéries, et tout spécialement la spiruline.

Quant à la matière solide, en agriculture traditionnelle, cette dernière correspond à du fumier à épandre et non pas à de la nourriture pour animaux, ici des insectes au stade larvaire (après une prédigestion par le mycélium de champignons lignivores comestibles qui ici aussi, dans l’agriculture traditionnelle seraient utilisés très différemment, i.e. pour leurs fructifications et pas du tout pour leur mycélium.

Etapes c1) et c2) : pré-traitement des fractions liquide et solide

La fraction liquide et la fraction solide qui sont obtenues de manière séparée à la fin de l’étape c) sont, comme cela sera détaillé plus loin dans la présente description, utilisés pour leur apport respectif physico-chimique et nutritionnel. Toutefois, avant leur utilisation ultérieure, la fraction liquide et la fraction solide sont soumis chacun respectivement à un prétraitement, chacun de ces prétraitements étant détaillé ci-dessous.

Etape c1) : pré-traitement de la fraction liquide

A l’étape c1) la fraction liquide obtenue à la fin de l’étape c) est mise en contact avec un substrat ligneux colonisé par un champignon lignivore comestible, et plus précisément par un substrat ligneux colonisé par du mycélium d’un champignon lignivore comestible.

Le substrat ligneux consiste avantageusement en de la sciure de bois, des copeaux de bois ou des granulés de bois.

Pour la mise en œuvre de l’étape c1) le matériau substrat, par exemple des copeaux ou des granulés de bois, est inoculé par un champignon lignivore comestible dans sa forme mycélium primaire qui peut être notamment choisi parmiPleurotus ostreatus,Pleurotus pulmonarius, pleurote de l’orme (Hypsizygus ulmarius), ou encoreAgaricus blaseietAgaricus breaziliensis. De préférence, il s’agit dePleurotus ostreatus.

Durant la mise en contact avec le bois colonisé par du mycélium d’un champignon lignivore comestible, les métaux lourds et d’autres composés potentiellement toxiques susceptibles d’être contenus dans cette fraction liquide, sont fixés par ce substrat colonisé, ladite fraction liquide étant alors débarrassée de ces composés indésirables, s’ils sont présents.

La fraction liquide débarrassée de ces composés indésirables, peut ensuite être utilisée, à l’étape d) du procédé.

Etape c2) du procédé

La fraction solide obtenue à la fin de l’étape c) du procédé subit avantageusement elle-même également une étape de pré-traitement, laquelle accroit son aptitude à être ensuite utilisée comme intrant nutritif pour des larves d’insecte, aux fins de générer des produits à haute valeur ajoutée comme des protéines et de l’huile, les résidus résultant de la digestion pouvant ensuite être utilisés comme compost.

Ainsi, dans certains modes avantageux de réalisation du procédé, l’étape c) est suivie d’une étape c2) de digestion de la fraction solide obtenue à l’étape b) par mise en contact dudit matériau (i) avec au moins un champignon lignivore comestible., puis le cas échéant (ii) avec des larves d’insecte, de préférence des larves d’insecte de l’espèceHermetia illucens, aussi appelée « mouche soldat ».

L’obtention de compost par digestion de déchets organiques par des larves d’insecte de l’espèceHermetia illucens, est connue en elle-même et fait partie des connaissances générales de l’homme du métier.

Pour la digestion de la fraction solide obtenue à l’étape c) par un champignon lignivore comestible, en combinaison avec la digestion par des larves d’insecte, ledit matériau est inoculé par un champignon lignivore comestible dans sa forme mycélium primaire qui peut être notamment choisi parmiPleurotus ostreatus,Pleurotus pulmonarius, pleurote de l’orme (Hypsizygus ulmarius), ou encoreAgaricus blaseietAgaricus breaziliensis. De préférence, il s’agit dePleurotus ostreatus.

Selon un mode de réalisation et afin de faciliter le démarrage de la première fermentation, le champignon lignivore comestible est pré-cultivé sur un milieu de culture approprié avant d’être ensemencé sur ledit matériau. Les conditions de mise en œuvre de cette préculture sont connues de l’homme du métier. La préculture pourra par exemple être effectuée sur du blé, de la drèche issue de brasserie, du riz ou encore un mélange de riz, paille et/ou bois.

Dans certains modes de réalisation préférés de l’étape c2), le matériau obtenu à l’étape c) est inoculé avec entre 10% et 20% en poids sec, de préférence de l’ordre de 20% en poids sec de la préculture du champignon lignivore comestible et est ensuite maintenu à une température optimale de croissance pour le champignon lignivore comestible utilisé. Par exemple, la température de culture est comprise entre 15°C et 30°C, de préférence de l’ordre de 25°C.

A l’étape c2) une digestion par un champignon lignivore comestible est pratiquée lorsque le matériau à traiter est constitué de la litière d’animaux d’élevage comprenant des déjections animales.

A l’étape c2), on procède en premier lieu à l’inoculation du matériau à traiter avec le champignon lignivore comestible. L’étape de colonisation et de digestion du matériau par le champignon comestible lignivore est typiquement d’une durée d’environ 1 à 5 semaines. A cette étape, dans certains modes de réalisation on ajoute également du miscanthus au matériau à traiter.

La première étape est donc la colonisation complète par le mycélium du champignon lignivore (entre 1 et 5 semaines, préférentiellement 10 jours dans certaines conditions favorables suivie d’une inactivation thermique (typiquement à 70°C) la seconde étape est la mise en contact du substrat avec une quantité adaptée de jeunes larves d’Hermetiapour qu’après une semaine tout le substrat ait été composté par les larves qui seront arrivées à maturité afin d’être récoltées (croissance d’un facteur 500).

La champignon lignivore comestible digère les polymères biologiques en des motifs de taille plus réduite, tels qu’en des monomères, lesquels sont ensuite absorbés par le mycélium. Ils sont ici les principaux acteurs de la décomposition de la cellulose, de la lignine présentes dans les litières pour animaux, ou encore de la kératine constitutive des plumes des oiseaux, y compris des volailles comme les poules et les poulets. Les produits de la digestion par le champignon lignivore comestible sont comestibles par des humains et/ou des animaux.

L’étape de digestion par des larves d’insecte est pratiquée systématiquement, y compris lorsque le matériau à traiter contient de la viande animale, ou consiste en de la viande animale.

Les larves d’insectes et le champignon lignivore comestible peuvent être ensuite tués par traitement thermique.

La croissance du mycélium est arrêtée par traitement thermique modéré.

Les larves d’insecte qui se sont multipliées durant l’étape de digestion peuvent ultérieurement constituer une biomasse qui peut être transformée et contribuer à la fabrication d’une composition alimentaire destinée à nourrir les animaux.

Le compost résultant de la digestion du matériau obtenu à l’étape b) par la combinaison du mycélium de champignon lignivore comestible suivi des larves d’insecte peut être avantageusement utilisé comme fertilisant pour la culture de végétaux.

Il est possible de valoriser les substrats ainsi traités dans de nombreuses filières industrielles, sous réserve d’évolution de la réglementation dans certains pays, typiquement en Europe.

Etape d) : Utilisation de la fraction liquide minérale

La fraction liquide qui est obtenue de manière séparée à la fin de l’étape c), ou mieux à la fin de l’étape c1), contient principalement des matières minérales, auxquelles sont combinées des matières organiques solubles dans l’eau provenant également du matériau traité chimiquement puis thermiquement, tels que par exemple des acides aminés et des sucres. De plus, notamment du fait de la présence d’ammoniaque, cette fraction liquide est alcaline.

A l’étape d) cette fraction liquide est ajoutée dans un bassin dans laquelle est cultivé un végétal riche en protéines, de préférence des microalgues ou des cyanobactéries riches en protéines.

Comme cela sera détaillé ci-après, le bassin mis en œuvre à l’étape d) du procédé
- est contenu dans une enceinte sensiblement étanche aux fluides liquides et gazeux de l’environnement extérieur, ladite enceinte comportant un toit au moins partiellement transparent à la lumière du jour, ledit toit étant équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules photovoltaïques de Graetzel, et/ou
- est équipé d’une dispositif de brassage de l’eau et de récupération du végétal riche en protéines,
- est alimenté en énergie lumineuse, et/ou
- est équipé d’un dispositif de thermorégulation de l’eau contenue dans le bassin.

Les différents nutriments principalement minéraux, mais aussi organiques, contenus dans la fraction liquide obtenue à la fin de l’étape c) constituent un apport nutritionnel contribuant à la croissance dudit végétal riche en protéines, et le cas échéant constituent le seul apport nutritionnel permettant la croissance dudit végétal riche en protéines. Par ailleurs, du fait de sa nature alcaline, l’ajout de cette fraction liquide permet d’alcaliniser le milieu aqueux dans lequel croît le végétal riche en protéines, ce qui favorise sa croissance, en particulier lorsque ledit végétal riche en protéine est une micro-algue, et tout spécialement une micro-algue du genreArthrospira, telle que la spiruline. Dans le même temps, la contamination par des végétaux indésirables, telles que des cyanobactéries toxiques est évitée.

De préférence, les cyanobactéries riches en protéines qui sont cultivées dans ledit bassin sont du genreArthrospira. On utilise de préférence des cyanobactéries des espèces choisies parmiArthrospira platensisetArthrospira maxima. Selon un choix préféré, le végétal riche en protéines est une spiruline.

A l’étape d), le bassin qui est alimenté avec la fraction liquide obtenue à l’étape c) est thermorégulé, la température de l’eau contenue dans le bassin étant maintenue de manière contrôlée à une température de consigne appropriée.

On entend par « température de consigne appropriée », une température permettant les conditions optimales de croissance des micro-algues ou des cyanbobactéries qui sont cultivées dans le bassin, cette température faisant partie des connaissances générales de l’homme du métier.

Pour rappel, la croissance des micro-algues et des cyanobactéries a lieu pendant les moments où celles-ci sont exposées à la lumière du jour. Pendant la période de temps où ces végétaux riches en protéines sont exposés à la lumière du jour, leur croissance est favorisée lorsque la température de l’eau varie de 25°C à 35°C, par exemple de 28°C à 35°C.

Dans tous les cas, la température de l’eau du bassin ne doit pas dépasser 43°C.

En revanche, durant les périodes de temps où ces végétaux riches en protéines ne sont pas exposés à la lumière, une température plus basse du bassin peut être acceptée, dès lors que cette température plus basse n’affecte pas la survie du végétal riche en protéines, par exemple les cyanobactéries ou les microalgues considérées. Très préférentiellement, la température de l’eau du bassin doit être d’au moins 20°C.

Comme cela est détaillé ailleurs dans la présente description, le maintien de la température de l’eau du bassin à la température de consigne choisie peut être assuré par un apport contrôlé de calories ou de frigories, selon les besoins, lesquelles sont générées au sein d’un système, appelé ici système de traitement de produits animaux, dont ledit bassin est l’un des éléments constitutifs, ledit système étant conçu pour opérer un recyclage optimal des flux d’énergie et des éléments chimiques, de manière (i) à utiliser de manière optimale l’énergie et les éléments chimiques générés par la mise en œuvre du procédé dans ledit système et ainsi (ii) réduire drastiquement (ii-a) la nécessité d’énergie et d’intrants chimiques et (ii-b) la production de déchets qui ne peuvent pas être réutilisés.

Ainsi, dans certains modes de réalisation de l’étape d) du procédé, le bassin dans lequel est ajoutée la fraction liquide qui a été obtenue à la fin de l’étape c) comprend une pluralité de caractéristiques techniques contribuant à la conservation de l’énergie et des éléments organiques et minéraux, lesquels peuvent être utilisés par d’autres dispositifs constitutifs d’un système auquel appartient le bassin utilisé à l’étape d).

De préférence, le bassin est de forme circulaire ou ovoïde.

Dans certains modes de réalisation, le bassin est inclus dans une enceinte fermée substantiellement étanche aux échanges de fluides liquides et gazeux.

Ladite enceinte contenant le bassin comporte un toit. Ledit toit est constitué, de préférence sur la totalité de sa surface, d’un matériau de couverture substantiellement transparent à la lumière, ledit toit étant équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques, lesdites cellules photovoltaïques étant de préférence des cellules de Graetzel.

La présence du toit contribue à isoler le contenu aquatique et atmosphérique de l’enceinte dans laquelle est contenu le bassin de l’environnement extérieur et d’ainsi permettre le contrôle de manière choisie des échanges d’énergie, et de fluides gazeux, liquides ou solides entre l’enceinte fermée et l’environnement extérieur, et protège également des contaminations extérieures, par exemple par des algues, des bactéries ou des virus.

De manière préférée, le toit de l’enceinte contenant le bassin est constitué, au moins sur une partie de sa surface, le cas échéant sur la totalité de sa surface, d’un matériau au moins partiellement transparent à la lumière du jour. Il peut être un élément de couverture en verre, ou bien en un matériau polymère transparent à la lumière du jour, tel que des verres naturels ou des verres synthétiques, en particulier des verres en polymère, ou encore du plexiglass. De préférence, l’élément de couverture est réalisé dans un matériau présentant une transparence à la lumière du jour d’au moins 50 %, mieux d’au moins 80%, encore mieux d’au moins 90%, par rapport à la transparence d’un écran de verre d’au moins 6 mm d’épaisseur.

De manière préférée, le toit est équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques. Lesdites cellules photovoltaïques, lorsqu’elles sont exposées à la lumière du jour, génèrent une énergie électrique qui peut être utilisée extemporanément et/ou être stockée en vue de son utilisation ultérieure, par exemple pour actionner d’autres éléments ou dispositifs constitutifs du système de traitement des produits animaux, qui est décrit en détail plus loin dans la présente description.

Avec le système selon la présente description, le stockage, dans des batteries, de l’énergie électrique qui a été produite mais non consommée, n’est pas privilégié, en raison notamment du coût écologique et financier des dispositifs de stockage actuels de l’énergie électrique.

Avec le système selon la présente description, la puissance des éléments générateurs d’énergie électrique, tout spécialement des cellules photovoltaïques, sera déterminée pour être en adéquation avec la demande en énergie électrique de la totalité des autres éléments dudit système.

Toutefois, il peut néanmoins survenir qu’une petite partie de l’énergie électrique produite par le système selon la présente description ne soit pas utilisée. Dans ce cas, l’énergie électrique excédentaire peut-être temporairement distribuée selon un dispositif de type « smart grid », bien connu dans l’état de la technique.

Préférentiellement, on utilise des cellules photovoltaïques dont la présence n’altère pas substantiellement le passage de la lumière du jour à travers le toit transparent, ou partiellement transparent, et ne réduit donc pas substantiellement l’exposition à la lumière du jour du végétal riche en protéines cultivé dans l’eau du bassin. La réduction de la transmission de la lumière du jour provoquée par la présence des cellules photovoltaïques permet d’éviter que le végétal riche en protéines ne soit exposé à une quantité de lumière trop importante qui est source de photo-inactivation, susceptible d’affecter sa survie dans le bassin.

On choisit de préférence des cellules photovoltaïques dites de Graetzel, bien connues de l’homme du métier. Comme cela est connu, dans les cellules photovoltaïques de Graetzel, l’absorption du photon et le transport des charges sont dissociées dans la cellule à colorant. Une cellule de Graetzel est constituée d’une cathode et d’une anode, en verre conducteur, sur laquelle se trouve une couche de dioxyde de titane (IiO2) qui est un semi-conducteur, sur la surface duquel est absorbé un sensibilisateur ou colorant, une solution aqueuse ayant fonction d’électrolyte étant enfermée entre les deux plaques délimitant la cellule photovoltaïque. Les cellules photovoltaïques de Graetzel présentent l’avantage de laisser passer au moins 50% de la lumière, raison pour laquelle ces cellules photovoltaïques sont parfois appelées « cellules transparentes ».

Le nombre de cellules photovoltaïques disposées sur la surface du toit de l’enceinte contenant le bassin peut être aisément déterminé par l’homme du métier, en fonction de la valeur de surface dudit toit et le cas échéant selon la quantité d’énergie électrique nécessitée pour le bon fonctionnement du système de traitement des produits animaux. Dans certains modes de réalisation du système, des cellules photovoltaïques sont disposées sur la totalité de la surface du toit.

Comme cela a déjà été mentionné précédemment, l’absorption d’une partie de la lumière du jour par l’interposition de celles-ci entre la lumière et le végétal riche en protéines cultivé dans le bassin n’entraine pas d’inconvénient. Au contraire, dans de nombreuses situations, une exposition plus modérée du végétal à la lumière solaire est favorable à la croissance de ce végétal, par exemple est favorable à la croissance de certaines cyanobactéries ou micro-algues comme la spiruline.

Dans certains modes de réalisation, le bassin est équipé d’un dispositif de brassage de l’eau et de récupération du végétal riche en protéines, par exemple de la spiruline.

En particulier, dans les modes de réalisation dans lesquels le bassin est circulaire, ou le cas échéant de forme ovoïde, le dispositif de brassage de l’eau peut être un dispositif rotatif comprenant un arbre vertical définissant un axe de rotation, lequel est préférentiellement situé au centre du bassin, ledit dispositif comportant au moins un bras, perpendiculaire à l’axe de rotation et fixé sur l’arbre vertical, le mouvement du bras étant actionné par la rotation de l’arbre, ledit bras étant préférentiellement fixé sur l’arbre à une hauteur correspondant au niveau de l’interface eau/air de l’eau contenue dans ledit bassin. De cette manière le bras, lorsqu’il est en rotation, provoque, par sa surface immergée, des turbulences générant le brassage de l’eau du bassin, le cas échéant permettant de contribuer à l’oxygénation de l’eau du bassin. Par ailleurs, la portion de surface du bras rotatif qui est à l’interface eau/air permet, par raclage de la partie supérieure de l’eau du bassin, de récupérer régulièrement une partie de la masse du végétal riche en protéines en croissance dans ledit bassin, par exemple la spiruline.

Dans certains modes de réalisation, les bras collecteurs sont de forme incurvée, de manière à ce que les végétaux récoltés transitent, du fait du courant d’eau généré par la rotation des bras, de la périphérie du bras vers l’axe central où est localisé l’arbre central. Par ailleurs, l’arbre central comprend de préférence une vis sans fin (vis d’Archimède), vers le pas de laquelle sont dirigés les végétaux qui transitent de la périphérie vers l’axe du dispositif. Ainsi, après avoir transité horizontalement, les végétaux récoltés transitent verticalement le long de l’arbre central, puis sont récupérés à la sortie de la vis sans fin.

Dans certains modes de réalisation du système selon la présente description, en particulier dans les modes de réalisation dans lesquels un bassin de très grand diamètre, par exemple d’une diamètre de plus de 100 mètres, est utilisé, le dispositif de brassage et de récupération comporte une pluralité de bras fixé sur l’arbre central, l’axe horizontal d’un bras donné formant un angle déterminé avec l’axe horizontal du bras précédent ou suivant, la pluralité des bras couvrant collectivement la totalité de l’arbre central, soit 360 degrés. A titre illustratif, pour un mode de réalisation du dispositif de brassage pour lequel 10 bras horizontaux sont fixés sur l’arbre central, un bras donné est préférentiellement orienté selon un angle de 36 degrés, à la fois par rapport au bras précédent et par rapport au bras suivant.

Dans certains modes de réalisation, la hauteur d’eau dans le bassin est faible, de l’ordre de 20 cm à 50 cm, ce qui entraîne que l’exposition à la lumière du jour du végétal riche en protéines est suffisante pour permettre sa croissance.

Dans d’autres modes de réalisation du bassin, la hauteur d’eau est supérieure à 50 cm. Elle peut par exemple aller jusqu’à une hauteur d’eau de 3 mètres. Dans ces modes de réalisation, les conditions pour une bonne croissance du végétal riche en protéines ne sont pas réunies, du fait d’une exposition insuffisante de ce végétal à la lumière du jour, dans la partie profonde du bassin.

Dans certains modes de réalisation du dispositif de brassage, la rotation de ce dernier est assurée par un moteur couplé à l’arbre central.

Dans d’autres modes de réalisation du dispositif de brassage, en particulier dans les modes de réalisation dans lesquels le dispositif de brassage est dimensionné pour équiper un bassin de grand diamètre, par exemple un bassin d’un diamètre de 100 mètres ou plus, on privilégiera un moyen de rotation sous la forme d’une pluralité de moteurs équipant l’extrémité d’une pluralité de bras constitutifs du dispositif de brassage, donc localisés à la périphérie du bassin.

Dans certains modes de réalisation, le bassin peut disposer d’une hauteur d’eau qui n’est pas compatible avec une pousse du végétal riche en protéines, sur toute la hauteur d’eau du bassin, par exemple parce qu’une profondeur excessive ne permet pas une exposition suffisant du végétal riche en protéines à la lumière du jour. Dans ces modes de réalisation du bassin, l’insuffisance d’accès du végétal à la lumière du jour est compensée par la présence sur les parois de la partie immergée du bassin et/ou sur les parois du ou des bras rotatifs, d’une pluralité de sources électroluminescentes, par exemple des LEDs, aptes à apporter une énergie lumineuse au végétal riche en protéines, suffisante pour sa croissance.

Dans ces modes de réalisation, le dispositif de brassage et de récupération peut être équipé d’une pluralité de bras perpendiculaires à l’axe de rotation de l’arbre sur lequel ils sont fixés, dont un premier bras de brassage et de récupération, perpendiculaire à l’axe de rotation, fixé sur l’arbre à une hauteur située au niveau de l’interface eau/air, et au moins un autre bras perpendiculaire à l’axe de rotation fixé sur l’arbre à une hauteur telle que ledit ou lesdits bras sont totalement immergés dans l’eau du bassin et sont équipés chacun d’une pluralité de sources électroluminescentes aptes à émettre de la lumière à au moins une longueur d’onde favorisant la croissance du végétal riche en protéines, par exemple dans le proche ultra-violet.

Selon d’autres modes de réalisation, le bassin dans lequel est ajoutée la fraction liquide, à l’étape d) du procédé, ledit bassin est thermorégulé. Selon ces autres modes de réalisation, le bassin est équipé d’un dispositif de thermorégulation pour le chauffage ou le refroidissement de l’eau du bassin. Le dispositif est régulé par un système de contrôle/commande permettant le maintien de la température de l’eau contenue dans le bassin à la température de consigne choisie.

De manière générale, dans un système selon la présente description, l’eau contenue dans le bassin constitue une masse fournissant une inertie thermique, laquelle masse d’inertie thermique peut contribuer à contrebalancer la production de chaleur par d’autres modules du système, lorsqu’ils sont présents, comme une serre bioclimatique, ou une pluralité de serres bioclimatiques.

Pour le chauffage de l’eau du bassin, le dispositif de thermorégulation comprend de préférence un système échangeur de chaleur qui est en communication fluidique avec la tubulure de sortie d’eau chaude d’un appareil de désalinisation de l’eau par évapo-concentration. De la chaleur peut être également fournie au bassin par les calories susceptibles d’être apportées par la ou les serre(s) bioclimatique(s) constitutive(s) du système selon la présente description.Les dispositifs de désalinisation de l’eau par évapo-concentration sont bien connus dans l’état de la technique. Ce type de dispositif est par exemple décrit dans le certificat d’addition à un brevet d’invention n° 95.887 déposé le 8 novembre 1968 au nom du Commissariat à l’Energie Atomique et délivré le 4 octobre 1971

Pour le refroidissement de l’eau du bassin en été, le dispositif de thermorégulation comprend un système échangeur de chaleur de type géothermique.

Dans certains modes de réalisation, le fond du bassin est équipé d’une plaque métallique qui va réaliser un important échange thermique avec l’eau du bassin, afin de refroidir l’eau du bassin.

Cette plaque sert normalement à retirer des frigories, et donc à apporter des calories (typiquement chauffage à 45°C).

Cela permet de repartir avec un fluide caloriporteur refroidi.

Si la température du bassin a trop tendance à monter, il est intéressant d’avoir la possibilité d’inverser le système et d’utiliser la plaque du fond pour retirer des calories du bassin en les transmettant dans le sous-sol terrestre.

Le système échangeur de chaleur de type géothermique, préférentiellement d’un type connu, comprend une tubulure, ou une pluralité de tubulures, dans laquelle circule un fluide caloriporteur, par exemple de l’eau, la ou les tubulures étant localisées à une profondeur choisie sous la surface du sol, lequel liquide est refroidi avant d’être réintroduit dans l’échangeur de chaleur proprement dit, aux fins de refroidir de manière contrôlée l’eau du bassin.

Selon encore d’autres modes de réalisation, le bassin peut être alimenté en eau, par exemple pour compenser une perte en volume du fait d’une évaporation.

Selon ces autres modes de réalisation, le bassin peut être muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau douce d’un dispositif de désalinisation de l’eau par évapo-concentration.

Le dispositif de désalinisation par évapo-concentration présente l’avantage de fixer le calcium et d’autres sels insolubles sur les membranes polymères contenues dans celui-ci. Ainsi, l’eau désalinisée qui alimente le bassin est sensiblement exempte, ou totalement exempte, de sels de calcium ou d’autres sels insolubles, qui sont indésirables car ils précipiteraient en milieu alcalin et affecteraient la croissance du végétal riche en protéines, en particulier les microalgues ou les cyanobactéries, telles que la spiruline.

Selon encore d’autres modes de réalisation, l’enceinte du bassin peut être alimenté en dioxyde de carbone sous forme de carbonate et en azote sous forme d’ammoniaque, lesquels sont apportés dans l’atmosphère de l’enceinte. Le dioxyde de carbone et l’azote apportés dans l’atmosphère de l’enceinte peuvent consister en des gaz qui sont produits lors des étapes c1) et c2) de digestion du matériau obtenu à l’étape c) par la combinaison de larves d’insecte et le mycélium de champignon lignivore comestible.

Selon encore d’autres modes de réalisation avantageux, des calories provenant de la ou des serre(s) bioclimatiques constitutives du système, lorsqu’elles sont présentes, sont apportées au dispositif de désalinisation par évapo-concentration.

Système selon la présente description

La présente description est aussi relative à un système pour le traitement des produits animaux comprenant une pluralité d’unités de traitement, lequel système est conçu aux fins de constituer un système substantiellement auto-suffisant, c’est-à-dire de constituer un système qui, après sa mise en route, nécessite des apports extérieurs réduits ou absents en énergie et en matières. La mise en œuvre du système selon la présente description, si celle-ci est conduite de manière optimale, peut même conduire à un bilan carbone négatif.

Selon une telle conception, la mise en œuvre du système de traitement des produits animaux selon la présente description est respectueuse de l’environnement et est compatible avec une recherche de développement durable. De plus, du fait des apports extérieurs réduits en énergie et en matières qui sont nécessaires pour sa mise en œuvre, le système de traitement des produits animaux selon la présente description peut être installé dans un environnement disposant de ressources réduites, et tout particulièrement de ressources hydriques réduites. Également, du fait de la possibilité de mettre en œuvre une réutilisation optimale des différentes matières produites, la mise en œuvre du système de traitement génère une quantité réduite de déchets qui ne peuvent être valorisés. Aussi, la mise en œuvre du système de traitement selon la présente description fournit une variété de matières organiques et minérales utiles pour l’alimentation humaine et animale.

La présente description est relative à un système pour le traitement des produits animaux, ledit système comprenant :
- un réacteur pour le traitement chimique et thermique desdits produits animaux,
- un dispositif extrudeur équipé d’un système contrôlé de chauffage, lequel peut être en communication fluidique avec ledit réacteur, la sortie du dispositif extrudeur étant équipée d’un séparateur liquide/solide,
- une enceinte fermée comprenant un bassin surmonté d’un toit constitué d’un matériau sensiblement transparent à la lumière, ledit bassin pouvant être empli d’eau et destiné à la culture d’un végétal, en particulier d’un végétal riche en protéines comme des micro-algues riches en protéines ou des cyanobactéries riches en protéines,
- un système de désalinisation de l’eau par évapo-concentration comprenant (i) une tubulure d’alimentation en eau salée, une tubulure d’évacuation de l’eau non désalinisée et une tubulure de sortie de l’eau désalinisée,
étant spécifié que :
- optionnellement, ledit réacteur est en communication fluidique avec le dispositif extrudeur,
- ledit bassin étant muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau salée provenant du système de désalinisation.

Dans certains modes de réalisation du système, celui-ci comprend de plus une serre bioclimatique. La serre bioclimatique peut être, dans sa généralité, d’un type connu dans l’état de la technique, excepté pour la ou les caractéristiques techniques spécifiées ci-dessous, qui rendent aptes ladite serre bioclimatique à être intégré comme élément du système selon la présente description.

Dans certains modes de réalisation, ledit système comprend de plus un dispositif de serre bioclimatique comprenant :
- une enceinte fermée comprenant un plancher et un toit, le plancher étant situé au-dessous du niveau du sol terrestre,
- ledit toit étant substantiellement transparent à la lumière, sur la paroi duquel sont disposées une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules de Graetzel,
- ladite enceinte étant munie d’un dispositif de déshumidification de l’atmosphère interne de l’enceinte,
- ladite enceinte étant thermorégulée,
- un substrat approprié pour la culture de végétaux étant disposé sur la surface dudit plancher, ledit substrat étant, au moins en partie, constitué de la fraction solide du produit du traitement de déchets animaux dans, successivement, le réacteur puis le dispositif extrudeur.

Un schéma général d’un système de traitement selon la présente description est représenté à la . Sur le schéma de la sont représentés trois cartouches, respectivement sur la partie gauche, sur la partie centrale et sur la partie droite de la figure.

Le cartouche à gauche concerne l’unité de ferme d’élevage d’animaux et figure les différents produits animaux qui sont générés par la pratique de l’élevage.

Le cartouche central représente schématiquement les trois unités principales de traitement, respectivement :
- l’unité de traitement chimique et thermique des produits animaux de départ, laquelle unité peut, dans certains modes de réalisation du système, comprendre une unité de traitement des produits, préalablement traités chimiquement et thermiquement, par digestion par une combinaison de larves deHermetia illucenset d’au moins un champignon lignivore comestible,
- l’enceinte fermée dans laquelle est disposé un bassin apte à permettre la croissance d’un végétal riche en protéines,
- la serre bioclimatique.

Le cartouche de droite représente schématiquement les différents flux de matières qui sont générés par la mise en œuvre du système de traitement des produits animaux. Ces différentes matières peuvent être utilisées pour l’alimentation humaine, pour l’alimentation animale, notamment pour l’alimentation de l’élevage animal constitutif du système, et pour d’autres aspect de la pratique de l’élevage animal, par exemple pour constituer la litière des animaux.

Sur le cartouche de gauche sont représentés les différents aspects liés à l’unité d’élevage des animaux. Sur la partie supérieure gauche est figurée l’unité de ferme d’élevage. Le fonctionnement de l’unité de ferme d’élevage génère des déchets produits par les animaux, principalement des produits constitués de leurs déjections, combinés au mélange de matériaux composant leur litière. L’unité de ferme d’élevage génère aussi du dioxyde de carbone, lequel peut être récupéré et réintroduit (i) dans l’enceinte contenant le bassin adapté à la culture d’un végétal riche en protéines et/ou (ii) dans l’unité de serre bioclimatique, dans lequel le dioxyde de carbone pourra être absorbé par les plantes cultivées dans la serre et ainsi contribuer à la croissance de ces plantes.

Sur la partie inférieure est figurée l’unité de transformation et de production des produits animaux, lesquels sont principalement destinés à l’alimentation humaine. La mise en œuvre de l’unité de transformation génère une variété de produits animaux qui ne sont pas utilisés pour l’alimentation humaine, ce qui inclut (i) les abats, (ii) l’eau usée qui est générée par les différentes étapes de traitement des animaux morts dans l’unité de transformation et (iii) le cas échéant lorsque les animaux d’élevage sont des oiseaux de rente, en particulier les volailles tels que les oies, les dindes, les canards, les poules et poulets, les pintades, les chapons, les cailles, les faisans et les pigeons, également les plumes de ces animaux.

On rappelle que sur le cartouche central sont représentés schématiquement (i) l’unité de traitement chimique et thermique, (ii) l’enceinte fermée comprenant le bassin apte à la culture d’un végétal riche en protéines et (iii) la serre bioclimatique. Sur la partie gauche, il est montré que l’unité de traitement chimique et thermique est alimentée respectivement par (i) les déchets solides générés par le fonctionnement de l’unité de ferme d’élevage, (ii) les solides constitués par les abats provenant du fonctionnement de l’unité de transformation, (iii) le cas échéant les solides constitués par le plumes des animaux d’élevage et (iv) les liquides principalement constitués des eaux usés générées par le fonctionnement de l’unité de transformation. Comme cela a été décrit ailleurs dans la présente description, ces matières solides et liquides sont traités thermiquement et chimiquement aux étapes a) et b) du procédé selon la présente description. Le cas échéant, le matériau qui a été traité chimiquement et thermiquement est ensuite soumis à une étape b1) de digestion par une combinaison de larves de larves d’insecte et de mycélium de champignon lignivore comestible. Comme cela a été décrit plus haut, le matériau obtenu à la fin de l’étape b) du procédé, le cas échéant à la fin de l’étape b1) de digestion, est généré sous la forme d’un matériau comprenant une fraction solide et une fraction liquide, lesquelles sont séparées à l’étape d) du procédé.

La fraction solide est utilisée pour apporter des éléments nutritifs, utiles pour la croissance des plantes, à l’unité de serre bioclimatique, représentée en haut et à gauche du cartouche central de la .

La fraction liquide, qui est un liquide alcalin comprenant des éléments minéraux et des éléments organiques, est utilisée pour apporter des éléments nutritifs, utiles pour la croissance du végétal riche en protéines, par exemple un végétal du genreArthrospiratelle que la spiruline, à l’unité d’enceinte fermée comprenant le bassin dans lequel croît le végétal riche en protéines.

Par ailleurs, les larves issues de la multiplication des larves d’insecte lors de la mise en œuvre de l’étape b1) du procédé, au sein de l’unité de traitement chimique et thermique, peuvent être utilisées comme source de protéines aux fin de fabriquer des compositions alimentaires à destination (i) de l’alimentation humaine et/ou (ii) de l’alimentation animale, et de manière préférée pour l’alimentation des animaux d’élevage au sein de l’unité de ferme d’élevage du système selon la présente description.

Sur le cartouche de droite de la sont représentés schématiquement les différents produits qui sont générés par chacune des unités (i) de traitement chimique et thermique, (ii) la serre bioclimatique et (iii) l’unité d’enceinte fermée comprenant le bassin dans lequel croît le végétal riche en protéines.

Comme on le voit sur la , la serre bioclimatique est utilisée pour la culture végétale vivrière, de légumes et/ou de fruits, à destination principalement de l’alimentation humaine. Le cas échéant certaines parties des végétaux, non utilisées pour l’alimentation humaine, peuvent être utilisées (i) pour nourrir les animaux, ou encore (ii) pour fournir un matériau constitutif de la litière des animaux.

Comme on le voit également sur le schéma de la , le fonctionnement de l’unité de bassin génère une masse végétale constitué du végétal riche en protéines qui a été collecté, par exemple en temps réel au fur et à mesure de sa croissance, lequel végétal riche en protéines peut être utilisé comme constituant pour l’alimentation humaine ou l’alimentation animale, par exemple pour nourrir les animaux élevés dans l’unité de ferme d’élevage du système selon la présente description. De plus, l’eau contenue dans le bassin, qui a été filtrée et purifiée par le végétal riche en protéines peut être ensuite être apportée (i) à l’unité de ferme d’élevage et/ou (ii) à l’unité de transformation, car elle est utile au bon fonctionnement de chacune de ces unités du système selon la présente description.

Dans certains modes de réalisation du système, ledit bassin :

- est un bassin couvert, de préférence sur la totalité de sa surface supérieure, par un élément de couverture transparent à la lumière équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques, lesdites cellules photovoltaïques étant de préférence des cellules de Graetzel, et/ou
- est équipé d’un dispositif de brassage de l’eau et de récupération de la spiruline, et/ou
- étant alimenté en énergie lumineuse, (i) d’une part, par la lumière naturelle transmise par l’élément de couverture et (ii) d’autre part, par de la lumière émise par une pluralité de sources électroluminescentes disposées sur les parois du bassin et/ou sur les parois du dispositif de brassage de l’eau et de récupération de la spiruline, et/ou
- est équipé d’un dispositif échangeur de chaleur pour le chauffage et/ou le refroidissement de l’eau ledit dispositif étant régulé par un système de contrôle/commande pour le maintien de la température de l’eau contenue dans ledit bassin à la température de consigne.

Dans certains modes de réalisation dudit système, le dispositif de thermorégulation de l’enceinte comprenant un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le système de désalinisation de l’eau.

Dans certains modes de réalisation, ledit système comprend de plus un arrangement agroforestier comprenant :
- une surface plantée d’arbres générateurs d’ombre disposés en rangées espacées de manière appropriée pour disposer une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, entre deux rangées desdits arbres,
- une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, disposée(s) entre deux rangées d’arbres, et
- un système d’irrigation des arbres, et le cas échéant un système d’irrigation des plantes susceptibles d’être cultivées dans la ou les serre(s) tunnel, ledit système d’irrigation étant en communication fluidique avec la sortie d’eau désalinisée du système de désalinisation de l’eau par évapo-condensation.

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Claims (10)

1. Procédé pour le traitement de produits animaux, en particulier de produits issus d’un élevage de volailles, comprenant les étapes suivantes :
   a) traitement chimique par mise en contact des déchets collectés avec un tampon à base d’ammoniaque à un pH d’au moins 8,
   b) traitement thermique du matériau obtenu à l’étape a), par chauffage en milieu humide dudit matériau à une température d’au moins 70°C,
   c) séparation des matières organiques et des matières minérales en présence d’eau du matériau obtenu à l’étape b) puis collection séparée (i) de la fraction liquide comprenant les matières minérales et (ii) de la fraction solide comprenant les matières organiques, et
   d) ajout de la fraction liquide obtenue à l’étape c(ii), comprenant les matières minérales, dans un bassin empli d’eau maintenue de manière contrôlée à une température de consigne allant de 20°C à 42°C, de préférence de 28°C à 35°C dans lequel est cultivé un végétal riche en protéines, en particulier des micro-algues ou des cyanobactéries, de préférence de la spiruline.
2. Procédé selon la revendication 1, le bassin mis en œuvre à l’étape d) :
   - est contenu dans une enceinte sensiblement étanche aux fluides liquides et gazeux de l’environnement extérieur, ladite enceinte comportant un toit au moins partiellement transparent à la lumière du jour, ledit toit étant équipé d’une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules photovoltaïques de Graetzel, et/ou
   - est équipé d’une dispositif de brassage de l’eau et de récupération du végétal riche en protéines,
   - est alimenté en énergie lumineuse, et/ou
   - est équipé d’un dispositif de thermorégulation de l’eau contenue dans le bassin.
3. Procédé selon la revendication 2, le dispositif de thermorégulation étant, pour le chauffage de l’eau contenue dans le bassin, en communication fluidique avec une tubulure de sortie de l’eau chaude provenant d’un appareil de désalinisation par évapo-concentration
4. Procédé selon l’une des revendications 2 ou 3, le dispositif échangeur de chaleur, pour le refroidissement de l’eau, comprenant un dispositif échangeur géothermique.
5. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, ledit bassin étant muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau salée d’un dispositif de désalinisation de l’eau par évapo-concentration.
6. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, l’étape c) étant suivie d’une étape c1) de digestion du matériau obtenu à l’étape c) par mise en contact dudit matériau avec (i) des larves d’insecte, de préférence de larves d’insectes de l’espèceHermetia illucenset/ou (ii) un champignon lignivore comestible.
7. Système pour le traitement des produits animaux, ledit système comprenant :
   - un réacteur pour le traitement chimique et thermique desdits produits animaux,
   - un dispositif extrudeur équipé d’un système contrôlé de chauffage, lequel peut être en communication fluidique avec ledit réacteur, la sortie du dispositif extrudeur étant équipée d’un séparateur liquide/solide,
   - une enceinte fermée comprenant un bassin surmonté d’un toit constitué d’un matériau sensiblement transparent à la lumière, ledit bassin pouvant être empli d’eau et destiné à la culture d’un végétal, en particulier d’un végétal riche en protéines comme des cyanobactéries riches en protéines ou des micro-algues riches en protéines,
   - un système de désalinisation de l’eau par évapo-concentration comprenant (i) une tubulure d’alimentation en eau salée, une tubulure d’évacuation de l’eau non désalinisée et une tubulure de sortie de l’eau désalinisée,
   étant spécifié que :
   - optionnellement, ledit réacteur est en communication fluidique avec le dispositif extrudeur,
   - ledit bassin étant muni d’un dispositif contrôlable d’alimentation en eau, ledit dispositif d’alimentation en eau étant en communication fluidique avec une tubulure de sortie d’eau salée provenant du système de désalinisation.
8. Système selon la revendication 7, comprenant de plus un dispositif de serre bioclimatique comprenant :
   - une enceinte fermée comprenant un plancher et un toit, le plancher étant situé au-dessous du niveau du sol terrestre,
   - ledit toit étant substantiellement transparent à la lumière, sur la paroi duquel sont disposées une pluralité de cellules photovoltaïques, de préférence des cellules de Graetzel,
   - ladite enceinte étant munie d’un dispositif de déshumidification de l’atmosphère interne de l’enceinte,
   - ladite enceinte étant thermorégulée,
   - un substrat approprié pour la culture de végétaux étant disposé sur la surface dudit plancher, ledit substrat étant, au moins en partie, constitué de la fraction solide du produit du traitement de déchets animaux dans, successivement, le réacteur puis le dispositif extrudeur.
9. Système selon la revendication 8, le dispositif de thermorégulation de l’enceinte du dispositif de serre bioclimatique comprenant un échangeur de chaleur en communication fluidique avec le système de désalinisation de l’eau.
10. Système selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant de plus un arrangement agroforestier comprenant :
    - une surface plantée d’arbres générateurs d’ombre disposés en rangées espacées de manière appropriée pour disposer une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, entre deux rangées desdits arbres,
    - une serre tunnel, ou une pluralité de serres tunnel, disposée(s) entre deux rangées d’arbres, et
    - un système d’irrigation des arbres, et le cas échéant un système d’irrigation des plantes susceptibles d’être cultivées dans la ou les serre(s) tunnel, ledit système d’irrigation étant en communication fluidique avec la sortie d’eau désalinisée du système de désalinisation de l’eau par évapo-condensation.