WO2008113761A2 - Dispositif et procede de culture hors sol - Google Patents

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WO2008113761A2
WO2008113761A2 PCT/EP2008/053091 EP2008053091W WO2008113761A2 WO 2008113761 A2 WO2008113761 A2 WO 2008113761A2 EP 2008053091 W EP2008053091 W EP 2008053091W WO 2008113761 A2 WO2008113761 A2 WO 2008113761A2
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WO
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culture
fluid
support
liquid
irrigation
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PCT/EP2008/053091
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Jean-Pierre Goertz
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Scienovations Inc.
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Definitions

  • the invention relates to an off-soil cultivation device, and in particular an off-soil culture support, an above-ground cultivation method, a device for improving the irradiation of a fluid, a device for disinfecting a liquid. by radiation, and a method of disinfecting a liquid by radiation.
  • the invention relates to an off-soil cultivation device and method for preventing root rot in cultivated plants, in particular for improving their yield, the cultivation time, and the quality of cultivated plants.
  • the invention relates generally to the disinfection of a liquid fluid, in particular an aqueous phase, such as water, containing microorganisms to be destroyed, and in particular the disinfection of a water or a solution nutrient culture for the agricultural field.
  • the present invention relates in particular to a device for such disinfection, and a method of disinfection.
  • the present invention also relates to an installation comprising the devices mentioned above and the implementation of the cultivation and disinfection processes mentioned above.
  • US Patent 4,630,394 describes a tube in which it is necessary to add gravel to support the root center. This device has perforations in the bottom of the support to allow the water to evacuate via these perforations. This evacuation of the water exerts a stress on the roots and a training of the roots towards the perforation. Eventually the problem of plugging this perforation is inevitable since a few microns are enough for the roots to break in. On the other hand such a system is unusable if one wishes to avoid rotting of roots over a long crop or if the culture is carried out in tropical climate. US Patent 5,394,647 has the same disadvantages as the previous patent.
  • US Patent 5,409,510 requires a support means 14 of plants and is not suitable for an industrial culture or a hydroponic culture, especially in tropical climate.
  • various techniques for disinfecting a liquid fluid containing microorganisms are now known, particularly in the agricultural field, for disinfecting nutrient solutions irrigating crops, for example in the off-crop culture system. soil, but also in other areas.
  • these different techniques there are the methods of disinfection by thermal, ozonization, low pressure or high pressure UV.
  • the present invention aims to solve all of the technical problems mentioned below.
  • the present invention aims to solve the technical problem of providing an above-ground cultivation system to reduce root rot rooted plants, the cost of installation, and the rejection of the nutrient solution or solutions used to irrigate the roots in the environment.
  • the present invention also aims to increase the crop yields in soil culture and the quality of the plants obtained, both in terms of flavor, aspects, than life, etc.
  • cultivation above ground the development of plants at all levels is mainly dependent on its root system.
  • the fundamental criterion is to prevent the development of root rot.
  • the present invention aims to provide a device for growing plants by minimizing root rot.
  • the present invention aims to solve the technical problem of providing a device or culture medium and a device for disinfecting a liquid, simple installation, use, and maintenance.
  • This device must be feasible at the lowest cost.
  • This device must use less water, less fertilizer and less pesticides, in the context of use in agriculture.
  • This device must not pollute and must fully respect the environment.
  • this device must advantageously be composed of recyclable elements.
  • This device must also consume very little energy.
  • the culture device must also allow a quick re-culture after a "natural disaster”.
  • the present invention also aims to provide a method for growing plants without the need for soil or large areas of culture.
  • the purpose of the invention is to provide such a culture method in a cost-effective manner for a minimum surface, but also for very large areas.
  • the invention aims in particular to provide such a process independently of the plant used for cultivation, including this process should allow the production of all kinds of fruits and vegetables with excellent yields with a very good quality of fruits and vegetables, including in terms of flavor, appearance, etc.
  • the present invention aims to provide a device and a method for disinfecting a liquid fluid loaded with microorganisms, and possibly other particles.
  • the present invention also aims to provide a device and disinfection method for removing microorganisms, or at least reduce the concentration in a liquid fluid.
  • the present invention is intended in particular to improve the disinfection of nutrient solutions of living beings, such as plants, by the use of UVC.
  • the present invention also aims to provide an agricultural industrial process for disinfecting nutrient culture solutions, recyclable, especially in hydroponic crops.
  • the invention also aims to solve these technical problems without pressurizing the fluid to be disinfected.
  • the object of the present invention is to provide a complete soil-growing device comprising the continuous use of a nutritive solution for the plants to be cultivated, in particular by recycling the nutrient solution and by increasing the life of the plants. grown.
  • FIG. 1 shows plant roots obtainable by the present invention. Note the absence of root rot, but also the presence of many aerial roots.
  • FIG. 2 shows roots of plants obtained by conventional hydroponic culture according to the prior art. We note the presence of root rot.
  • the present invention relates to an above-ground cultivation support comprising perforations for introducing plants to be cultivated, and a bottom substantially opposed to the perforations for introducing the plants, said bottom comprising substantially a means for forcing an irrigation liquid of the plants to be cultivated.
  • cultivate such as a nutrient solution, to be located outside the root center of the plants to be cultivated when irrigation is stopped.
  • the invention also relates to a support for growing above ground of at least one plant, said support comprising perforations for introducing the plant to be cultivated, and a bottom substantially opposite to the perforations for introducing the plant, said bottom being raised facing the plant. center of the root system of the plant grown in relation to the lowest point of the bottom of the growing medium.
  • the invention relates to an above-ground cultivation method comprising the alternation of an irrigation period and a period of stopping irrigation of the cultivated plants, preferably as a function of the potential evapotranspiration ( ETP) cultivated plants, said method implementing a means for flushing water at least from the root center of cultivated plants, and preferably roots.
  • This means for removing water from at least the root center of cultivated plants is not limited, and can be obtained by the inclination of a conventional cylindrical tube of above-ground culture to drive water away from the water. tilt.
  • This means may be the above-ground culture support of the present invention, or any other means.
  • the present invention also relates to a method and an off-soil culture device comprising at least one means for alternately irrigating a nutrient solution of plants to be cultivated in a culture medium, said culture medium comprising a bottom elevated next to the center of the root system of the plant grown relative to the lowest point of the bottom of the culture medium, and a drain to drain the nutrient solution out of the set of roots when irrigation does not take place or not substantially.
  • the alternating irrigation comprises at least two phases, preferably repeated, a first phase of upward flow of the nutrient liquid of the cultures, in particular for expelling air from the culture medium, and a second phase of the downward flow of the nutrient liquid of the cultures in particular to empty the culture support of the water that it includes.
  • the device or method comprises at least one alternating irrigation means for defining an irrigation cycle
  • ABCDEF comprising the following phases:
  • the system is at rest, only a tiny net of nutrient solution remains in the lower part (or bottom) of the form of the culture medium;
  • the growing medium is completely filled with nutritive irrigation solutions, there is no air inside, all the roots are immersed;
  • Phase F The center of the roots under the pivot is released from the nutrient solution which is replaced by air; Phase F:
  • the entire culture medium is emptied of the nutrient solution, which has been replaced by air, and the convection allows air mixing and continuous exchange with the outside.
  • the alternating irrigation means defines an irrigation cycle having a ratio of between 1/1 and 1/10, preferably between 1/2 and 1/6, between the duration of the irrigation and the duration of the judgment.
  • the device or process advantageously comprises a culture support as defined above, said culture support being positioned in such a way that the slope of the culture support is at least 3% between its proximal end of the inlet of the nutrient solution and its distal end out of the nutrient solution.
  • the device or method comprises at least one means for circulating a volume of the nutrient solution sufficient to irrigate the cultivated plants.
  • the flow rate is between 10 and 150 liters per hour, preferably between 20 and 100 liters per hour, and for example from 30 to 90 liters per hour, such as 60 liters per hour.
  • the invention also relates to a culture method comprising the use of a culture device as defined above, wherein the alternating irrigation is a daily sequence comprising a day period, and a night period, the period day and night may be different.
  • the invention also relates to an above-ground cultivation method comprising alternately irrigating a nutrient solution of plants to be cultivated in an above-ground culture support comprising perforations for introducing plants to be cultivated, and a bottom substantially opposed to the perforations for introducing the plants, said bottom comprising substantially a means for forcing an irrigating liquid of the plants to be cultivated, such as a nutrient solution, to be located outside the root center of the plants to be cultivated when the irrigation is stopped.
  • the invention also relates to an above-ground cultivation method comprising alternating irrigation of a nutrient solution of plants to be cultivated within a crop support device comprising a raised bottom facing the root system center of the plant grown relative to the lowest point of the bottom of the culture medium, and a drain for draining the nutrient solution out of the set of roots when irrigation does not take place or not substantially.
  • the invention also relates to a method for disinfecting a liquid fluid comprising: - injecting a gaseous fluid into the liquid fluid to be disinfected in order to form bubbles in the liquid fluid;
  • the present invention relates to the use of a gaseous fluid for creating bubbles in a liquid fluid to be disinfected by a radiation source.
  • the present invention also relates to an above-ground culture installation comprising a disinfection device as defined above, and an above-ground culture support as defined above.
  • this installation comprises an off-soil culture device as defined above.
  • the invention also relates to an aboveground cultivation method comprising the use of an above-ground culture support as defined above and a disinfection device preferably as defined above.
  • the above-ground cultivation method comprises alternately injecting into the soil-less culture support a nutrient solution for plants to be cultivated, said nutrient solution being disinfected in the disinfection device, in a discontinuous or continuous manner. before it is injected into the above-ground culture medium, said nutrient solution preferably being recovered after circulation in the above-ground culture medium to be disinfected, discontinuously or continuously, in the disinfection device, and then re-injected into the support of culture above ground.
  • Nutrient solution means a liquid that allows a plant to live, and preferably to grow.
  • Nutrients include water, optionally comprising, naturally or additionally, one or more ions, and / or one or more plant nutritive compounds.
  • Aboveground culture includes growing plants using water, or a nutrient solution as a culture medium, in which a plant carrier, such as sand, gravel, or compost, may be used.
  • a plant carrier such as sand, gravel, or compost
  • Figure 1 shows a photograph of the different root systems of plants grown by the present invention
  • FIG. 2 represents a photograph of the root system of a plant cultivated according to the prior art in hydroponic culture
  • FIG. 3 represents a graph showing the evolution of the percentage of uncorrupted roots (ordinates) as a function of the shape of the tube (abscissa);
  • Fig. 4 shows a photograph of the culture support tubes according to the present invention
  • FIG. 5 shows an advantageous irrigation cycle according to the present invention
  • Figure 6 shows a cross-section of a particular embodiment of the culture support tube according to the present invention
  • FIGS. 7 and 8 schematically represent the graphical representation of the Fibonacci sequence (s) superimposed on a cross-section of a particular embodiment of the culture support tube according to the present invention, so as to illustrate the calculation of the peripheral shape of the section of the culture support tube according to the present invention
  • FIG. 9 is a comparative diagram of the evolution of the percentage of bacteria present in an identical culture nutrient solution between the system according to the present invention and a conventional NFT system;
  • FIG. 10 represents a diagram of the evolution of the percentage of bacteria present in a culture nutrient solution as a function of the number of disinfection cycles, and illustrating the effect of interrupting and re-implementing the disinfection according to the present invention
  • Figures 11 to 14 show various embodiments of the disinfection device according to the present invention
  • Figure 15 shows a cross section of a particular embodiment of the disinfection device.
  • FIG. 16 represents a longitudinal section of the embodiment according to FIG.
  • the present invention relates to a culture support, a device for disinfecting a liquid, in particular that can be used in the field of agriculture, as well as aboveground cultivation methods using the culture support and / or the disinfection.
  • the present invention particularly relates to the cultivation of plants in above-ground culture systems.
  • cultivation above ground the development of plants at all levels is mainly dependent on its root system.
  • the fundamental criterion is to prevent the development of root rot. From the observations and experiments carried out in the context of the present invention, it has been discovered that the form of the culture medium, as well as the irrigation sequence is very important to prevent the development of root rot in off-crop culture. -ground.
  • the results are quite extraordinary in the context of the present invention, especially when the cultivation is carried out in tropical climate because usually, it is very difficult to cultivate plants in this type of climate.
  • the irrigation water is high and there is a bacterial development and then a rotting of the roots. Above 25 ° C the dissolution of O2 in irrigation water is affected and decreases fertilizer assimilation and root development, which leads to he
  • One type of soil-less culture system is, for example, a system of the NFT, or DFT, or Aeroponic, or hydroponic, type or above-ground cultures with substrates.
  • a hydroponic culture system is used.
  • culture support means the support in which the plants to be cultivated are planted.
  • the culture support provides a support means for the root center, since it is advantageous that the root center is placed on the raised bottom of the culture support. So we can plant a plant at the highest point of the bottom of the growing medium to let the roots grow.
  • the bottom of the culture medium preferably has no perforation allowing the passage of root and / or water.
  • the shape of the culture support must allow convection and renewal of the air inside, to prevent rotting of the roots.
  • the present invention relates to a crop support profile without a bottom horizontal root, advantageously smooth at the roots, and preferably allowing the volume of air in the culture medium to move without constraints by natural convection.
  • FIG. 3 represents a curve representing the evolution of the percentage of uncorrupted roots as a function of the shape (of the cylindrical conduit with a circular base to the cylindrical conduit with a rectangular base). The values were obtained in the same context: identical culture, temperature, solution and programming.
  • the present invention relates to an above-ground cultivation support comprising perforations for introducing plants to be cultivated, and a bottom substantially opposed to the perforations for introducing the plants, said bottom comprising substantially a means for forcing an irrigation liquid of the plants to be cultivated.
  • cultivate such as a nutrient solution, to be located outside the root center of the plants to be cultivated when irrigation is stopped.
  • the root center is defined generally by the part of the roots under the neck of the plant to be cultivated.
  • the means for forcing a residual liquid to be located outside the root center is defined by a height difference, for example the portion of the bottom facing the root center being raised, or parts of the bottom other than the bottom part facing the root center being lowered.
  • the bottom is an arc whose circle is substantially opposite to the root center.
  • the perimeter of the section of the culture support defines consecutively 4 arcs of different circles.
  • the curvature of the arc of the culture background is opposite to other arcs of circle, to raise the center of the bottom of the culture support.
  • the geometry of the culture support is based on the equations of the Fibonacci sequence and a geometric montage has been implemented: as illustrated in FIGS. 7 and 8, an angle alpha of Approximately 37 ° was given to the curve defined by the Fibonacci sequence to realize the curvature of the side slices of the culture support. This form favors convective exchanges between air / oxygen and cultivated plants.
  • the part of the crop support (81) intended to receive the perforations for disposing the plants to be cultivated is advantageously flat to facilitate drilling.
  • the bottom (82) of the culture support is advantageously an arc of a circle whose radius corresponds to approximately three times the length of the vertical segment defined by the intersections (83, 84) of the rectangles in which the first arcs are inscribed. circle of the Fibonacci sequence.
  • thermoforming the tube can be used when the material used is thermoformable.
  • any other material and any other method of manufacture which can only be used here for illustrative purposes can be used.
  • the shaping was carried out by passing through different "mold spaces" which are maintained in temperature by IR frequency radiation.
  • the different "mold spaces” make it possible to use different temperatures to thermoform the culture support according to the parts to be worked.
  • the temperatures are different if the thermoformed portion is the bottom of the culture support, the perforation zone for introducing plants to be cultivated, or the slice of the culture support.
  • the person skilled in the art knows the temperatures that can be used.
  • the root system whatever the cultivated variety and whatever its stage, has the appearance as it can be seen in FIG. 1, in particular in the photograph on the left. A multitude of aerial roots appear, even below the pivot.
  • over-oxygenating irrigation water is not the best way to reduce root rot.
  • the air must be introduced into the roots, and in particular below the pivot, by cutting the irrigation alternately.
  • the water in the roots is evacuated due to a greater slope than in systems whose bottom is substantially horizontal and flat, such as in a system of NFT type, and the volume thus removed is replaced by the outside air.
  • a culture support device which comprises a raised bottom facing the center elevation of the root system of the cultivated plant and an effective drain of all the roots to irrigate the crops of way to obtain a very good oxygenation of the roots.
  • the alternating irrigation comprises at least two phases, a first phase of upward flow of the nutrient liquid of the crops, especially for to expel the air from the culture medium, and a second phase of the descending flow of the nutritive liquid of the cultures, in particular to empty the culture medium of the water which it comprises.
  • the water is thus replaced by air.
  • the irrigation cycle can be defined by the following phases, in particular with reference to FIG. 5;
  • Phase A The system is at rest, only a tiny trickle of water remains in the lower part of the form (or bottom) of the growing medium;
  • the growing medium is completely filled with irrigation water, there is no air inside, all the roots are immersed;
  • Phase F By gravity, complete root washing is done, the lower edges of the culture support (drains) drain the water causing impurities. The center of the roots under the pivot is released from its water which is replaced by air; Phase F:
  • the entire growing medium is drained of its water, which has been replaced by air, and the convection allows a mixing of air and a continuous exchange with the outside.
  • the cycle can start again.
  • irrigation sequence is advantageously defined according to the following parameters:
  • alternating irrigation defines an irrigation cycle having a ratio of between 1/1 and 1/10, preferably between 1/2 and 1/6, between the duration of the irrigation and the duration of the irrigation. 'stop.
  • the cycle includes 1 minute of irrigation, 2 minutes of stop, then starts again. It is also possible to use sequences of 5 minutes of irrigation then 20 minutes of stopping, or 15 minutes of irrigation then 30 minutes of stopping. It is preferred to use repetitive sequences, but this may not be the case.
  • the sequence is daily and includes a day period, and a night period. It is preferred to use an above-ground culture support as defined above in which said culture support is positioned in such a way that the slope of the culture support is at least 3% between its proximal end (41) and its distal end (42) (see Figure 4).
  • the temperature of the nutrient solution is at outdoor temperature, but this temperature may vary depending on the plant to be cultivated. This temperature is preferably between 5 and 30 ° C. It has surprisingly been discovered that it is preferable to heat or cool this solution rather than the entire environment of the plants, the greenhouse in this case, but it is cheaper to provide no means for heating or cooling the nutrient solution.
  • the sequence is daily and comprises a day period which preferably comprises the implementation of the irrigation sequence defined above in a continuous manner, and a night period which preferably comprises the sequence defined above of discontinuously, as for example the implementation of an irrigation sequence every hour.
  • the duration of the night irrigation can be equal to that used during the day,
  • the foreign body must have the particularity of reflecting the radiation used.
  • the present invention thus relates to a device comprising a source of radiation, a fluid in motion comprising a first body (such as a reactant or a pollutant), such as a living body (bacterium, virus, etc.), and a second body (such as the air or an oxygen-containing gas) reflecting at least in part the radiation of the radiation source, said second body being substantially homogeneously distributed in the fluid in particular so as to increase the effectiveness of a radiation on the first body contained in the moving fluid, said device comprising means for exerting a centripetal force on the moving fluid. It exerts a centrifugal force on the fluid by the speed of displacement of the fluid within the device.
  • a first body such as a reactant or a pollutant
  • a living body such as bacterium, virus, etc.
  • a second body such as the air or an oxygen-containing gas
  • the means for exerting a centripetal force on the fluid makes it possible to push the fluid towards the inside of the device, and to create turbulences to expose the whole of the fluid. fluid and essentially all the faces of the first and second bodies to the radiation of the radiation source.
  • the device is preferably positioned vertically so that the moving fluid circulates by gravity and at a rate sufficient to create turbulence of the vortex type.
  • the presence of one or more UV tubes within the device makes it possible to create all the more turbulence.
  • the opacity of the fluid is thus reduced and allows the absence of filtration or a coarse filtration by gravity, to treat fluids not or not very transparent, to use the reflection on the second body to improve the efficiency of the radiation within the whole fluid.
  • the invention can be applied to disinfection as well as to chemical reactions in a reactor in pharmacology or any other field requiring the exposure of a body to radiation.
  • a gaseous fluid in particular a gaseous fluid comprising oxygen such as air, to improve the disinfection by a radiation source, such as a source of UVC applied to a fluid to be disinfected.
  • the invention applies in addition to the field of agriculture where it is necessary to disinfect the nutritive solutions of plants which comprise polluting microorganisms.
  • the scope of the invention applies to any field where liquid fluids are to be disinfected by a radiation source.
  • the scope of the invention applies to any field where a body must be exposed to a radiation source.
  • the disinfection of liquid fluids by a radiation source in particular UVC, is carried out by circulating the liquid fluid in a concentric tube (in the envelope part, the core part being the source of UVC) .
  • This method has the disadvantage that the fluid presented to the radiation source must be as pure as possible so as to correctly disinfect the solution. To achieve this, it is filtering the liquid fluid before this disinfection.
  • To set up a filtration device it is necessary to circulate the liquid fluid under pressure, generally between 6 and 10 bar.
  • the particles retained by the filters must be treated later.
  • a body that reflects radiation into the fluid, it is advantageous to obtain an irradiation of the increased fluid. It has been discovered quite surprisingly that by creating bubbles, in particular provided by a gaseous fluid injected into the liquid fluid to be disinfected, an increased disinfection of the fluid is obtained.
  • the present invention thus relates to a device for disinfecting a liquid fluid comprising:
  • the disinfection is increased if turbulence is created, in particular so as to homogenize the distribution of the bubbles, and all the more so as the size of the bubbles is small. It is preferred to use microbubbles advantageously distributed homogeneously.
  • the injection means of a gaseous fluid creates microbubbles.
  • the disinfection device, and in particular the injection means comprises at least one means for create turbulence, in particular so as to homogenize the distribution of the gas bubbles in the liquid fluid.
  • the invention relates to a disinfection device comprising means for circulating in a conduit a liquid fluid to be disinfected, such as a culture water, waste water, a water loaded with organic matter, a water of circulation of a cooling system by column of water, or a nutrient solution for living beings, such as plants, said liquid fluid comprising undesirable microorganisms, - means for injecting into the liquid fluid to be disinfected a gaseous fluid of to produce gaseous bubbles within the liquid fluid;
  • a liquid fluid to be disinfected such as a culture water, waste water, a water loaded with organic matter, a water of circulation of a cooling system by column of water, or a nutrient solution for living beings, such as plants
  • a source of radiation in particular a source of light radiation such as a source of UVC, for disinfecting the liquid fluid of undesirable microorganisms.
  • any existing system exerting a centripetal force on the fluid can be used.
  • a means for exerting a centripetal force forces the liquid to circulate helically within the device.
  • the helical striations can be replaced by simple strips glued helically to the inside of the tube, at least over a portion, preferably upstream of the tube, to generate turbulences of the gas / liquid mixture fluid.
  • the presence of the gaseous fluid and the formation of a gas / liquid mixture makes it possible to reduce the opacity of the liquid and to improve the disinfection, a priori by improving the penetration of the radiations within the liquid and by the diffusion of the radiations to the liquid. within the liquid.
  • a UVC source is advantageously used which is well known for destroying at least part of the microorganisms in solution.
  • UVC radiation between 200 and 230 nm produce ozone in the presence of oxygen.
  • the present invention uses a UVC source at least partly in radiation included between 200 and 230 nm, in particular to combine the disinfecting effect of UVC with the disinfecting effect of ozone.
  • the irradiation means of the liquid fluid is a UVC source, preferably having a radiation at least partly between 200 and 230 nm.
  • the systems that can be used to disinfect the liquid solution thus generally comprise at least one tube in which circulates the fluid to be disinfected, said tube enclosing a UVC generating tube.
  • the radiation source is placed in the heart of the circulation tube of the solution to be disinfected to form two concentric conduits, one (in the center) being the source of radiation, the other (envelope) that of circulation gas / liquid mixture.
  • the radiation source can also be placed outside the circulation tube of the fluid to be disinfected, in particular by using a transparent conduit to the
  • One or more identical or different sources of radiation may be used.
  • the gaseous fluid that can be used in the present invention
  • any gaseous mixture that is not contraindicated for the intended use can be used.
  • the gaseous fluid is chosen from gaseous mixtures comprising oxygen (O 2 ), and in particular more or less pure oxygen, or air. It is also possible or not to put the gaseous fluid at a pressure greater than atmospheric pressure.
  • air is advantageously used to reduce costs, and for all applications that require the presence of oxygen without the need for purity of the oxygen source. This is for example the case of an agricultural nutrient source for the plants to be cultivated.
  • the disinfection device comprises a pressurizing means greater than the atmospheric pressure of the gaseous fluid.
  • any existing system for the formation of bubbles inside a liquid fluid can be used. It is quite simple and advantageous to use an injection nozzle possibly pressure air, a Venturi tube, a fan, or an aquarium bubbling system, etc.
  • the use of the gaseous fluid injection system is to be adapted according to the application.
  • This peculiarity is related to the fact that on the one hand a large flow of water with a consequent slope and the presence of ozone in the irrigation water which allows in addition a disinfection.
  • UVC with preferably a base of 25 mJ / cm 2 of radiation.
  • a UVC tube is concentrically mounted with a PVC tube with distances that comply with Lambert Beer's laws (see Figures 15 and 16).
  • OD Optical density of a 1 cm solution plate for 254 nm radiation
  • the exposure dose can also be calculated from the T transmission in%:
  • the prior art teaches to filter the solutions to be disinfected to increase its transparency.
  • the disinfection device comprises a UV radiation tube whose radiation is between 200 and 280 mm, and preferably between 200 and 254 mm to allow a maximum ozone formation is concentrically mounted with a PVC tube.
  • FIG. 15 represents a cross-section of a particular embodiment of the disinfection device in which the device comprises a UVC tube (1), an outer sheath (2), the liquid passing between the two and the air bubbles ( 3) reflecting the radiation (4).
  • FIG. 16 represents a longitudinal section of this embodiment in which the device comprises a UVC tube (1), an outer sheath (2), the liquid passing between the two and the air bubbles (3) reflecting the radiation ( 4) and the displacement of the liquid and air bubbles are represented by the arrows (5) from bottom to top.
  • the percentage of ozone may vary. Another possibility if the UVC tube does not generate ozone (with a radiation of 254 nm) is to inject air with ozone taken with a small generator or from a reserve. All the tests were carried out with an infection by
  • Figure 11 shows a first embodiment of the device according to the present invention for disinfecting a liquid fluid.
  • the device according to FIG. 1 comprises:
  • Liquid injector pierced with several orifices.
  • the operating principle of this device is as follows:
  • the liquid to be disinfected which comprises undesirable microorganisms, arrives without pressure by the liquid injection tube 105 and is projected by a multi-hole nozzle 102 into the tubular chamber 103 for mixing the fluid to be disinfected and the gaseous fluid injected, and preferably sprayed on the walls of the tubular chamber 103 which comprise a means 103 'to create a stirring of the liquid fluid, such as helical striations.
  • the tubular chamber 103 fills up to the level of the outlet 108.
  • the liquid begins a vortex type circulation and causes a gaseous fluid, preferably air, arriving by a fan 101.
  • a gaseous fluid preferably air
  • This liquid laden with air bubbles swirls around the irradiating tube 107 which disinfects the liquid of the micro-organisms present.
  • the disinfected liquid exits through the outlet 108 of the disinfection cylinder 9, the walls of which are advantageously covered with helical striations.
  • Figure 12 shows a second embodiment of the device according to the present invention for disinfecting a fluid and liquid.
  • the device according to FIG. 2 comprises:
  • this second embodiment is identical to the first embodiment, however it comprises for example two radiating tubes 127 placed in the first cylinder 123 for mixing the solution to be disinfected and air.
  • the liquid leakage rate is calculated so that the level is sufficiently high and constant in the conduit 123 for mixing the solution to be disinfected and air, the outlet 128 being substantially down the conduit 123 stirring the solution to be disinfected and air.
  • Figure 13 shows a third embodiment of the device according to the present invention for disinfecting a fluid and liquid.
  • the device according to FIG. 3 comprises: 131 Liquid arrival
  • a gas / liquid mixture is obtained at the outlet of the Venturi tube in the first cylinder 133 for mixing the solution to be disinfected and air.
  • An additional mixture of gas / liquid is obtained in the first cylinder 133 for mixing the solution to be disinfected and air.
  • Figure 14 shows a fourth embodiment of the device according to the present invention for disinfecting a fluid and liquid.
  • the device according to Figure 4 comprises; 141 Air Arrivals
  • the principle of this fourth embodiment is identical to the first embodiment, however the flow is from top to bottom, in particular by using a pressurization of the fluid at the inlet, or a depression of the output fluid.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif, un procédé de culture hors-sol, et un dispositif comprenant une source de radiation. Selon un mode de réalisation l'invention concerne un support de culture hors-sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque l'irrigation est arrêtée. Selon un mode de réalisation l'invention concerne dispositif comprenant une source de radiation, notamment pour désinfecter un fluide.

Description

Dispositif et procédé de culture hors-sol
L'invention concerne un dispositif de culture hors-sol, et notamment un support de culture hors-sol, un procédé de culture hors- sol, un dispositif pour améliorer l'irradiation d'un fluide, un dispositif de désinfection d'un liquide par radiation, et un procédé de désinfection d'un liquide par radiation.
L'invention concerne en particulier un dispositif et un procédé de culture hors-sol empêchant le pourrissement racinaire des végétaux cultivés, notamment pour améliorer leur rendement, la durée de culture, et la qualité des végétaux cultivés.
L'invention concerne de manière générale la désinfection d'un fluide liquide, notamment d'une phase aqueuse, telle que l'eau, contenant des micro-organismes à détruire, et en particulier la désinfection d'une eau ou d'une solution nutritive de culture pour le domaine agricole.
La présente invention concerne notamment un dispositif pour une telle désinfection, et un procédé de désinfection.
La présente invention concerne également une installation comprenant les dispositifs mentionnés ci-dessus et la mise en oeuvre des procédés de culture et de désinfection mentionnés ci-dessus.
Etat de l'art
L'homme du métier connaît bien les problèmes liés aux cultures hors-sol. Ces problèmes sont notamment le pourrissement des racines des végétaux cultivés, le coût de l'installation, et le rejet de la ou des solutions nutritives utilisées pour irriguer les racines dans l'environnement ce qui génère un désastre écologique à grande échelle. D'autre part les rendements de culture ne sont pas optimisés, de même que la qualité des végétaux obtenus, tant en termes de saveur, que d'aspects, etc. Entre autres la durée de vie des végétaux cultivés est très limitée.
Le brevet US 4,630,394 décrit un tube dans lequel il est nécessaire de rajouter des graviers pour supporter le centre racinaire. Ce dispositif présente des perforations dans le fond du support pour permettre à l'eau de s'évacuer via ces perforations. Cette évacuation de l'eau exerce un stress sur les racines et un entraînement des racines vers la perforation. A terme le problème du bouchage de cette perforation est inévitable puisque quelques microns suffisent aux racines pour s'introduire. D'autre part un tel système est inutilisable si l'on souhaite éviter le pourrissement des racines sur une longue durée de culture ou si la culture est effectuée en climat tropical. Le brevet US 5,394,647 a les même inconvénients que le brevet précédent.
Le brevet US 5,409,510 nécessite un moyen de support 14 des végétaux et n'est pas adapté à une culture industrielle, ni à une culture hydroponique, en particulier en climat tropical. D'autre part, différentes techniques de désinfection d'un fluide liquide contenant des micro-organismes sont aujourd'hui connues, en particulier dans le domaine agricole, pour désinfecter les solutions nutritives irriguant les cultures, par exemple dans le système de culture hors-sol, mais également dans d'autres domaines. Parmi ces différentes techniques, il existe les méthodes de désinfection par voie thermique, par ozonisation, par UV basse pression ou haute pression.
Une telle méthode est l'objet de la demande de brevet WO
98/41315. Cette demande décrit en effet un système permettant la désinfection d'eaux de piscine et éventuellement d'eaux de culture, mais ce système n'est pas réellement adapté à la désinfection d'une eau de culture qui contient souvent des impuretés comme des débris racinaires ou éléments organiques, ou des particules de terre et nécessite la présence d'un système de filtration de ces impuretés qui diminuent grandement la transparence de la solution.
Ces méthodes sont relativement coûteuses lorsqu'elles sont utilisées de manière industrielle. D'autre part, elles nécessitent la filtration de la solution pour obtenir la désinfection nécessaire.
Le coût de ces techniques est relativement prohibitif pour être utilisées à grande échelle, et notamment dans l'agriculture.
Evidemment, les pays en voie de développement ne peuvent pas utiliser de telles méthodes de désinfection.
En ce qui concerne le domaine agricole, généralement la manière de désinfecter le fluide nutritif est de le jeter pour le remplacer par une nouvelle solution nutritive. Cela crée un coût et évidemment une pollution du sol. A titre d'exemple 15 200 000 m3 de solutions nutritives polluées sont ainsi rejetés en Bretagne, en France, par an. Ceci constitue un désastre écologique irrémédiable, au-delà du coût industriel.
A ce jour aucune technique n'a solutionné ces problèmes.
But de la présente invention
La présente invention a pour but de résoudre l'ensemble des problèmes techniques mentionnés ci-dessous.
Ces problèmes techniques doivent être résolus de manière fiable, reproductible, peu coûteuse, et de manière industrielle, notamment dans le domaine de l'agriculture.
La présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'un système de culture hors-sol permettant de diminuer le pourrissement racinaire des végétaux cultivés, le coût de l'installation, et le rejet de la ou les solutions nutritives utilisées pour irriguer les racines dans l'environnement. D'autre part la présente invention a également pour but d'augmenter les rendements de culture en culture hors-sol ainsi que la qualité des végétaux obtenus, tant en termes de saveur, que d'aspects, que de durée de vie, etc. En culture hors-sol, le développement des plantes à tous les niveaux est tributaire essentiellement de son système racinaire. Le critère fondamental est d'empêcher le développement du pourrissement des racines.
La présente invention pour but de fournir un dispositif pour la culture de végétaux en diminuant au maximum le pourrissement des racines.
La présente invention a pour but de résoudre le problème technique consistant en fourniture d'un dispositif ou support de culture et d'un dispositif de désinfection d'un liquide, simples d'installation, d'utilisation, et d'entretien. Ce dispositif doit être réalisable aux moindres coûts. Ce dispositif doit utiliser moins d'eau, moins d'engrais et moins de pesticides, dans le cadre d'une utilisation dans le domaine agricole. Ce dispositif ne doit pas polluer et doit respecter totalement l'environnement. Notamment, ce dispositif doit avantageusement être composé d'éléments recyclables. Ce dispositif doit également consommer très peu d'énergie. Le dispositif de culture doit également permettre une remise en culture rapide après une « catastrophe naturelle».
La présente invention a également pour but de fournir un procédé pour la culture de végétaux sans avoir besoin de terre, ni de grande surfaces de culture. Ainsi l'invention a pour but de fournir un tel procédé de culture de manière rentable pour une surface minimale, mais également pour de très grandes surfaces.
L'invention a pour but notamment de fournir un tel procédé indépendamment du végétal utilisé pour la culture, notamment ce procédé doit permettre la production de toutes sortes de fruits et légumes avec d'excellents rendements avec une très bonne qualité des fruits et légumes, notamment en termes de saveur, aspect, etc.
De manière plus générale, indépendamment du domaine d'application, la présente invention a pour but de fournir un dispositif et un procédé pour désinfecter un fluide liquide chargé en micro-organismes, et éventuellement d'autres particules.
La présente invention a également pour but de fournir un dispositif et procédé de désinfection pour éliminer les micro-organismes, ou au moins en réduire la concentration au sein d'un fluide liquide. La présente invention a notamment pour but d'améliorer la désinfection de solutions nutritives d'êtres vivants, tels que des plantes, par l'utilisation des UVC.
La présente invention a également pour but de fournir un procédé industriel agricole de désinfection de solutions nutritives de culture, recyclables, notamment dans les cultures hydroponiques.
L'invention a subsidiaîrement pour but de résoudre ces problèmes techniques sans mise à pression du fluide à désinfecter.
Enfin, la présente invention a pour but de fournir un dispositif complet de culture hors-sol comprenant l'utilisation en continue d'une solution nutritive pour les végétaux à cultiver, notamment en recyclant la solution nutritive et en augmentant la durée de vie des végétaux cultivés.
Résumé de la présente invention
La présente invention permet de résoudre l'ensemble des problèmes techniques énoncés ci-dessus. Notamment la figure 1 montre des racines de végétaux que l'on peut obtenir par Ia présente invention. On note l'absence de pourrissement racinaire, mais également Ia présence de nombreuses racines aériennes. En comparaison, Ia figure 2 montre des racines de végétaux obtenus par culture hydroponique classique selon l'art antérieur. On note la présence de pourrissement racinaire.
Ainsi Ia présente invention concerne un support de culture hors- sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque l'irrigation est arrêtée.
L'invention concerna également un support de culture hors-sol d'au moins un végétal, ledit support comprenant des perforations pour introduire Ie végétal à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire le végétal, ledit fond étant surélevé en regard du centre du système racinaire du végétal cultivé par rapport au point Ie plus bas du fond du support de culture.
L'invention concerne un procédé de culture hors-sol comprenant l'alternance d'une période d'irrigation et d'une période d'arrêt de l'irrigation des végétaux cultivés, de préférence en fonction de l'évapo- transpiration potentielle (ETP) des végétaux cultivés, ledit procédé mettant en œuvre un moyen pour chasser l'eau au moins du centre racinaire des végétaux cultivés, et de préférence des racines. Ce moyen pour chasser l'eau au moins du centre racinaire des végétaux cultivés n'est pas limité, et peut être obtenu par l'inclinaison d'un tube cylindrique classique de culture hors-sol pour chasser l'eau du fait de l'inclinaison. Ce moyen peut être le support de culture hors-sol de la présente invention, ou tous autres moyens. La présente invention concerne également un procédé et un dispositif de culture hors-sol comprenant au moins un moyen d'irrigation par alternance d'une solution nutritive de végétaux à cultiver au sein d'un support de culture, ledit support de culture comprenant un fond surélevé en regard du centre du système racinaire du végétal cultivé par rapport au point Ie plus bas du fond du support de culture, et un drain pour drainer la solution nutritive hors de l'ensemble des racines lorsque l'irrigation n'a pas lieu ou sensiblement pas lieu.
Avantageusement, l'irrigation par alternance comprend au moins deux phases, de préférence répétées, une première phase de débit ascendant du liquide nutritif des cultures notamment pour chasser l'air du support de culture, et une seconde phase du débit descendant du liquide nutritif des cultures notamment pour vider le support de culture de l'eau qu'il comprend.
Avantageusement, le dispositif ou procédé comprend au moins un moyen d'irrigation par alternance pour définir un cycle d'irrigation
ABCDEF comprenant les phases suivantes :
Phase A :
Le système est au repos, seul reste un filet de solution nutritive infime dans la partie inférieure (ou fond) de la forme du support de culture ;
Phase B :
L'irrigation démarre, le niveau de la solution nutritive monte dans le support de culture chassant l'ait vers l'extérieur ;
Phase C :
Le support de culture est complètement remplit de solutions nutritives d'irrigation, il n'y a plus d'air à l'intérieur, l'ensemble des racines est immergé ;
Phase P :
Coupure de l'irrigation, le niveau de la solution nutritive redescend dans le support de culture libérant du volume remplacé par de l'air extérieur chargé en oxygène ;
Phase E :
Par gravité, le ressuyage complet des racines se fait, les bordures inférieures du support de culture (ou drains) drainent la solution nutritive entraînant les impuretés.
Le centre des racines sous le pivot est libéré de la solution nutritive qui est remplacée par de l'air ; Phase F:
L'ensemble du support de culture est vidé de Ia solution nutritive, qui a été remplacée par de l'air, et la convection permet un brassage d'air et un échange continue avec l'extérieur.
De préférence, le moyen d'irrigation par alternance défini un cycle d'irrigation ayant rapport compris entre 1/1 et 1/10, de préférence compris entre 1/2 et 1/6, entre la durée de l'irrigation et la durée de l'arrêt. Le dispositif ou procédé comprend avantageusement un support de culture tel que défini précédemment, ledit support de culture étant positionné de manière à ce que la pente du support de culture est au minimum de 3% entre son extrémité proximale d'entrée de la solution nutritive et son extrémité distale de sortie de la solution nutritive. Avantageusement, le dispositif ou procédé comprend au moins un moyen de circulation d'un volume de la solution nutritive suffisant pour irriguer les végétaux cultivés. A titre d'exemple le débit est compris entre 10 et 150 litres par heure, de préférence compris entre 20 et 100 litres par heure, et par exemple de 30 à 90 litres par heure, comme 60 litres par heure.
L'invention concerne également un procédé de culture comprenant la mise en oeuvre d'un dispositif de culture telle que défini précédemment, dans lequel l'irrigation par alternance est une séquence journalière comprenant une période de jour, et une période de nuit, la période de jour et de nuit pouvant être différentes.
L'invention concerne également un procédé de culture hors-sol comprenant l'irrigation par alternance d'une solution nutritive de végétaux à cultiver au sein d'un support de culture hors-sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque l'irrigation est arrêtée. L'invention concerne également un procédé de culture hors-sol comprenant l'irrigation par alternance d'une solution nutritive de végétaux à cultiver au sein d'un dispositif de support de culture comprenant un fond surélevé en regard du centre du système racinaire du végétal cultivé par rapport au point le plus bas du fond du support de culture, et un drain pour drainer la solution nutritive hors de l'ensemble des racines lorsque le irrigation n'a pas lieu ou sensiblement pas lieu.
On préfère irriguer par alternance les cultures de manière obtenir une très bonne oxygénation des racines.
L'invention concerne également un procédé de désinfection d'un fluide liquide comprenant : - l'injection d'un fluide gazeux au sein du fluide liquide à désinfecter pour former des bulles dans le fluide liquide ;
- l'exposition du fluide liquide contenant les bulles du fluide gazeux à une source de radiation.
La présente invention concerne l'utilisation d'un fluide gazeux pour créer des bulles dans un fluide liquide à désinfecter par une source de radiation.
La présente invention concerne également une installation de culture hors-sol comprenant un dispositif de désinfection tel que défini précédemment, et un support de culture hors-sol tel que défini précédemment. Avantageusement, cette installation comprend un dispositif de culture hors-sol tel que défini précédemment.
L'invention concerne encore un procédé de culture hors-sol comprenant la mise en oeuvre d'un support de culture hors-sol tel que défini précédemment et d'un dispositif de désinfection de préférence tel que défini précédemment.
Avantageusement, le procédé de culture hors-sol comprend l'injection par alternance dans le support de culture hors-sol d'une solution nutritive pour des végétaux à cultiver, ladite solution nutritive étant désinfectée dans le dispositif de désinfection, de manière discontinue ou continue, avant son injection dans le support de culture hors-sol, ladite solution nutritive étant de préférence récupérée après circulation dans le support de culture hors-sol pour être désinfectée, de manière discontinue ou continue, dans le dispositif de désinfection, puis éventuellement réinjectée dans le support de culture hors-sol. On entend par solution nutritive, un liquide permettant à un végétal de vivre, et de préférence de se développer. Comme exemple de solutions nutritives, on cite l'eau, éventuellement comprenant, naturellement ou par addition, un ou plusieurs ions, et/ou un ou plusieurs composés nutritifs pour le végétal.
La culture hors-sol comprend la culture de végétaux utilisant de l'eau, ou une solution nutritive comme milieu de culture, dans laquelle un support du végétal, tel que du sable, gravier, ou terreau, peut être utilisé.
Sur les figures ;
La figure 1 représente une photographie des différents systèmes racinaire de végétaux cultivés par la présente invention ;
La figure 2 représente une photographie du système racinaire d'un végétal cultivé selon art antérieur en culture hydroponique ;
La figure 3 représente un graphique montrant l'évolution du pourcentage de racines non corrompues (ordonnées) en fonction de la forme du tube (abscisses) ;
La figure 4 représente une photographie des tubes formant support de culture selon la présente invention ;
La figure 5 représente un cycle d'irrigation avantageux selon la présente invention ; La figure 6 représente une coupe transversale d'un mode de réalisation particulier du tube formant support de culture selon la présente invention ;
Les figure 7 et 8 représentent schématiquement la représentation graphique de la(es) suite(s) de Fibonacci superposée(s) sur une coupe transversale d'un mode de réalisation particulier du tube formant support de culture selon la présente invention, de manière à illustrer le calcul de la forme périphérique de la section du tube formant support de culture selon la présente invention ;
La figure 9 représente un diagramme comparatif de l'évolution du pourcentage de bactéries présentes dans une solution nutritive de culture identiques entre le système selon la présente invention et un système classique NFT ;
La figure 10 représente un diagramme de l'évolution du pourcentage de bactéries présentes dans une solution nutritive de culture en fonction du nombre de cycles de désinfection, et illustrant l'effet de l'interruption et de la remise en œuvre de la désinfection selon la présente invention ;
Les figures Ii à 14 représentent différents modes de réalisation du dispositif de désinfection selon la présente invention ; La figure 15 représente une coupe transversale d'un mode de réalisation particulier du dispositif de désinfection.
La figure 16 représente une coupe longitudinale du mode de réalisation selon la figure 15.
Description détaillée de la présente invention
La présente invention concerne un support de culture, un dispositif de désinfection d'un liquide, notamment utilisables dans le domaine de l'agriculture, ainsi que des procédés de culture hors-sol mettant en oeuvre le support de culture et/ou le dispositif de désinfection.
1/ Support de culture.
La présente invention concerne particulièrement la culture de végétaux dans des systèmes de culture hors-sol. En culture hors-sol, le développement des plantes à tous les niveaux est tributaire essentiellement de son système racinaire. Le critère fondamental est d'empêcher le développement du pourrissement des racines. D'après les observations et les expériences effectuées dans le cadre de la présente invention, il a été découvert que la forme du support de culture, ainsi que la séquence d'irrigation est très importante pour empêcher le développement du pourrissement des racines en culture hors-sol. Les résultats sont tout à fait extraordinaires dans le cadre de la présente invention, en particulier lorsque la culture est effectuée en climat tropical car habituellement, il est très difficile de cultiver des végétaux dans ce type de climat. À température élevée, l'eau d'irrigation est élevée et il y a un développement bactérien puis un pourrissement des racines. Au-delà de 25°C la dissolution d'O2 dans l'eau d'irrigation est affectée et diminue l'assimilation d'engrais et le développement racinaire, ce qui conduit à une il
asphyxie de la plante. Il est possible de refroidir l'eau pour limiter les dégâts mais compte tenu de la longueur du support de culture industriel, elle est vite réchauffée. Le coût est donc important et les résultats peu significatifs dans les autres systèmes. Un type de système de culture hors-sol est par exemple un système du type NFT, ou DFT, ou Âéroponique, ou hydroponique, ou cultures hors-sol avec substrats. Avantageusement on utilise un système de culture hydroponique.
Les comparaisons du comportement racinaire dans les différents supports essayés dans le cadre du développement de la présente invention ont fait apparaître les contraintes de bases imposées au support de culture. On entend par « support de culture » le support dans lequel sont plantés les végétaux à cultiver.
Dans beaucoup de système de type NFT, le fond est ouvragé soit avec des stries ou du « martelage », pour permettre (d'après la publicité) l'accroche de la plante et une meilleure stabilité. Cependant il a été constaté dans le cadre de la présente invention qu'il ne devait de préférence pas y avoir d'angles vifs au niveau des racines.
Ainsi, il a été constaté de manière surprenante que quelque soit les conditions de l'environnement, plus le support des racines est lisse, moins le système racinaire à tendance à se dégrader.
Cela pourrait s'expliquer du fait que le départ du pourrissement a lieu dans les creux du à l'amoncellement de débris et à la création d'un milieu anaérobie favorisant le développement de bactéries. D'autre part, il a été constaté de manière surprenante que le fond du support de culture ne doit pas être plat et horizontal au niveau des racines. Dans un système de culture à fond plat, soit par exemple 100% des fabrications actuelles en système NFT, le pourrissement démarre toujours au dessous du pivot, là où les racines sont les plus abondantes.
Selon un mode de réalisation, le support de culture prévoit un moyen de support du centre racinaire, puisqu'il est avantageux que le centre racinaire soit posé sur le fond surélevé du support de culture. Ainsi on peut poser un plant à l'endroit le plus surélevé du fond du support de culture pour laisser les racines se développer. Selon la présente invention, le fond du support de culture n'a de préférence pas de perforation permettant le passage de racine et/ou d'eau.
Enfin, il a été constaté de manière surprenante que la forme du support de culture doit permettre une convection et un renouvellement de l'air à l'intérieur, pour empêcher le pourrissement des racines.
Ainsi la présente invention concerne un profil de support de culture sans fond horizontal au niveau des racines, avantageusement lisse au niveau des racines, et de préférence permettant au volume d'air dans le support de culture de pouvoir se déplacer sans contraintes par convection naturelle.
Une étude a été réalisée sur un certain nombre de formes pouvant répondre aux exigences précédentes et se trouvant dans la bande de travail définie précédemment. De multiples essais ont été effectués et l'ensemble des données a été enregistré dans un tableau qui a permis de démontrer une plage de « formes » qui permettaient de répondre aux exigences.
La figure 3 représente une courbe représentant l'évolution du pourcentage de racines non corrompues en fonction de la forme (du conduit cylindrique à base circulaire au conduit cylindrique à base rectangulaire). Les valeurs ont été obtenues dans un même contexte : culture, température, solution, et programmation identiques.
Ainsi la présente invention concerne un support de culture hors- sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque l'irrigation est arrêtée.
Le centre racinaire est défini généralement par la partie des racines se trouvant sous le collet du végétale à cultiver.
Avantageusement, le moyen pour forcer un liquide résiduel à être localisé hors du centre racinaire est défini par un dénivelé, par exemple la partie du fond faisant face au centre racinaire étant surélevée, ou les parties du fond autres que Ia partie du fond faisant face au centre racinaire étant abaissées.
De manière très avantageuse le fond est un arc de cercle dont le sommet fait sensiblement face au centre racinaire. Avantageusement, comme illustrée sur la figure 6, Ie périmètre de la section du support de culture défini consécutivement 4 arcs de cercles différents. L'arc de cercle ayant le plus grand rayon formant le fond de culture (61), et les arcs de cercle ayant le plus petit rayon formant les tranches latérales du support de culture (63). La courbure de l'arc de cercle du fond de culture est inverse par rapport aux autres arcs de cercle, pour surélever le centre du fond du support de culture.
Selon un mode de réalisation préféré, la géométrie du support de culture est basée sur les équations de la suite de Fibonacci et d'un montage géométrique a été mis en place : comme l'illustré sur les figures 7 et 8, un angle alpha de 37° environ a été donné à la courbe définie par la suite de Fibonacci pour réaliser la courbure des tranches latérales du support de culture. Par cette forme on favorise les échanges par convection entre l'air/oxygène et les végétaux cultivés.
La partie du support de cultures (81) destinée à recevoir les perforations pour disposer les végétaux à cultiver est avantageusement plate pour faciliter le perçage.
D'autre part le fond (82) du support de culture est avantageusement un arc de cercle dont le rayon correspond environ à trois fois la longueur du segment vertical défini par les intersections (83,84) des rectangles dans lesquels sont inscrits les premiers arcs de cercle de la suite de Fibonacci.
Une fois la forme déterminée, une fabrication en série a été mise en route (voir figure 4). Toute méthode utilisable pour le thermoformage du tube peut être utilisée, lorsque le matériau utilisé est thermoformable. On peut utiliser toutefois tout autre matériau et toute autre méthode de fabrication qui ne sont donnés ici qu'à titre illustratif.
Par exemple à partir de tubes rond du commerce, comme par exemple des tubes de PVC, la mise en forme s'est effectuée en passant dans différents «espaces moules» qui sont maintenus en température par des rayonnements IR en fréquence. Les différents «espaces moules» permettent d'utiliser différentes températures pour thermoformer le support de culture en fonction des parties à travailler. Avantageusement les températures sont différentes si Ia partie thermoformée est Ie fond du support de culture, Ia zone de perforations pour introduire des végétaux à cultiver, ou la tranche du support de culture. L'homme du métier connaît les températures utilisables.
Pour confirmation toute une série de cultures ont été faites avec d'excellents résultats.
Outre Ie problème de pourrissement racinaire qui n'existait pratiquement plus, les plantes ont manifestées une croissance supérieure à tout ce qui avait été fait ou observé à ce jour, et avec d'autres critères forts intéressants.
D'autre part, le système racinaire, et cela quelque soit la variété cultivée et quelque soit son stade présente l'aspect tel qu'il peut se voir sur la figures 1, notamment sur Ia photographie de gauche. Une multitude de racines aériennes apparaissent et cela même en dessous du pivot.
Pour améliorer ce procédé d'irrigation des cultures comprenant ce dispositif ou support de culture, on peut également suroxygéner l'eau d'irrigation, par exemple par apport d'air directement sur les racines, mais cela entraîne un investissement pour mettre en place une production à grande échelle.
Il a été découvert de manière surprenante que suroxygéner l'eau d'irrigation n'est pas la meilleure manière pour diminuer le pourrissement racinaire. Dans le cadre de la présente invention il a été découvert qu'il fallait faire pénétrer l'air dans les racines, et notamment en dessous du pivot, en coupant l'irrigation par alternance.
Ainsi, l'eau se trouvant dans les racines s'évacue du fait d'une pente plus importante que dans les systèmes dont Ie fond est sensiblement horizontal et plat, tels que dans un système de type NFT, et le volume ainsi enlevé est remplacé par l'air extérieur. Ainsi de manière tout à fait avantageuse, on peut utiliser un dispositif de support de culture qui comprend un fond surélevé en regard du centre surélévation du système racinaire du végétal cultivé et un drain efficace de l'ensemble des racines pour irriguer par alternance les cultures de manière obtenir une très bonne oxygénation des racines. Ainsi l'irrigation par alternance comprend au moins deux phases, une première phase de débit ascendant du liquide nutritif des cultures notamment pour chasser l'air du support de culture, et une seconde phase du débit descendant du liquide nutritif des cultures notamment pour vider le support de culture de l'eau qu'il comprend. L'eau est ainsi remplacée par de l'air. En utilisant le dispositif de support de culture défini ci-dessus, il a été constaté que l'eau rejetée dans les parties du fond du support autres que la partie du fond faisant face au centre racinaire, drainait plus efficacement toutes les impuretés.
Les résultats pour certaines cultures ont été «extraordinaires», au niveau racinaïre. On arrive ainsi à obtenir une multitude de racines aériennes qui apparaissent et cela même en dessous du pivot.
De manière avantageuse, on peut définir le cycle d'irrigation par les phases suivantes, notamment en référence à la figure 5 ;
Phase A : Le système est au repos, seul reste un filet d'eau infime dans la partie inférieure de la forme (ou fond) du support de culture ;
Phase B :
L'irrigation démarre, le niveau de l'eau monte dans le support de culture chassant l'air vers l'extérieur ;
Phase C :
Le support de culture est complètement remplit d'eau d'irrigation, il n'y a plus d'air à l'intérieur, l'ensemble des racines est immergé ;
Phase D :
Coupure de l'irrigation, le niveau de l'eau redescend dans le support de culture libérant du volume remplacé par de l'air extérieur chargé en oxygène ;
Phase E :
Par gravité, le ressuyage complet des racines se fait, les bordures inférieures du support de culture (drains) drainent l'eau entraînant les impuretés. Le centre des racines sous le pivot est libéré de son eau qui est remplacée par de l'air ; Phase F:
L'ensemble du support de culture est vidé de son eau, qui a été remplacée par de l'air, et la convection permet un brassage d'air et un échange continue avec l'extérieur.
Le cycle peut recommencer.
D'autre part, la séquence d'irrigation est définie avantageusement d'après les paramètres suivants :
4 La pente 4- Le temps d'irrigation 4 Le temps d'arrêt de l'irrigation 4- Le volume d'irrigation 4 La séquence journalière
Une série d'essais ont permis de déterminer les valeurs avec un compromis entre la pente, le temps d'irrigation et le temps d'arrêt, permettant l'évacuation de l'eau dans les racines, son remplacement par l'air, avec un critère simple :
Le temps pendant lequel les racines sont sans eau ne doit pas détériorer d'une façon irrémédiable les radicelles par un dessèchement.
Cette constatation a permis de prouver que ce temps ne permettait pas de « flétrissement » des feuilles de la plante. (Point de non retour entraînant le pourrissement)
De préférence, l'irrigation par alternance définie un cycle d'irrigation ayant rapport compris entre 1/1 et 1/10, de préférence compris entre 1/2 et 1/6, entre la durée de l'irrigation et la durée de l'arrêt. Par exemple le cycle comprend 1 minute d'irrigation, 2 minutes d'arrêt, puis recommence. On peut également utiliser des séquences de 5 min d'irrigation puis 20mn d'arrêt, ou 15 min d'irrigation puis 30 mn d'arrêt. On préfère utiliser des séquences répétitives, mais cela peut ne pas être le cas.
Selon un mode de réalisation préférée, la séquence est journalière et comprend une période de jour, et une période de nuit. On préfère mettre en oeuvre un support de culture hors-sol tel que défini précédemment dans lequel ledit support de culture est positionné de manière à ce que la pente du support de culture est au minimum de 3% entre son extrémité proximale (41) et son extrémité distale (42) (voir figure 4).
De préférence la température de la solution nutritive est à température extérieure, mais cette température peut varier en fonction du végétale à cultiver. Cette température est de préférence comprise entre 5 et 300C. Il a été découvert de manière surprenante qu'il est préférable de chauffer ou refroidir cette solution plutôt que l'ensemble de l'environnement des plantes, la serre en l'occurrence, mais il est moins coûteux de ne prévoir aucun moyen permettant de chauffer ou refroidir la solution nutritive.
Avantageusement, la séquence est journalière et comprend une période de jour qui comprend de préférence la mise en oeuvre de la séquence d'irrigation définie ci-dessus de manière continue, et une période de nuit qui comprend de préférence la séquence définie ci-dessus de manière discontinue, comme par exemple la mise en oeuvre d'une séquence irrigation toutes les heures. La durée de l'irrigation nocturne peut être égale à celle utilisée dans la journée,
2/ Dispositif d'irradiation, notamment utilisé comme dispositif de désinfection :
II a été découvert de manière tout à fait surprenante que l'on pouvait utiliser un corps étranger mélangé de façon homogène à un fluide gazeux, liquide ou pâteux, pour améliorer de façon surprenante l'efficacité d'une radiation sur ce fluide ou sur les éléments incorporés à ce fluide.
Le corps étranger doit avoir la particularité de réfléchir les radiations utilisées.
Pour être efficace sur une eau de culture, qui est généralement polluée à la fois par des bactéries et des particules de terre ou de terreau, il était important de pallier au problème de l'art antérieur consistant en la nécessité d'avoir un filtre de particules présentes car cette étape de filtration est coûteuse. Dans la demande internationale WO 98/41315, le déplacement du fluide à désinfecter, tel que de l'eau des piscines, s'effectue de manière plane car ce sont des surfaces planes qui conduisent le fluide à désinfecter. Ces surfaces planes sont en forme d'ondulations faisant circuler le fluide dans un déplacement plan autour du tube UV. Ce type de dispositif n'est pas efficace sur une eau de culture contenant des particules diminuant la transparence du fluide, comme des particules de terre ou de terreau, des débris solides, des débris racinaires, ou des éléments organiques. Ainsi un tel dispositif s'il doit être appliqué à la désinfection d'eau de culture nécessite une filtration comme il est classiquement utilisé dans l'art antérieur.
Il a été découvert de manière surprenante qu'il est nécessaire d'effectuer un mélange homogène par l'action d'une force centrifuge et d'une force centripète sur le fluide à désinfecter pour que la désinfection soit efficace. En l'absence d'un tel dispositif, la désinfection n'est pas suffisamment efficace.
La présente invention concerne ainsi un dispositif comprenant une source de radiation, un fluide en mouvement comprenant un premier corps (tel un réactant ou un polluant), tel un corps vivant (bactérie, virus, etc.), et un second corps (tel que l'air ou un gaz contenant de l'oxygène) réfléchissant au moins en partie les radiations de la source de radiation, ledit second corps étant réparti de manière sensiblement homogène dans le fluide notamment de manière à augmenter l'efficacité d'une radiation sur le premier corps contenu dans le fluide en mouvement, ledit dispositif comprenant un moyen pour exercer une force centripète sur le fluide en mouvement. Il s'exerce une force centrifuge sur le fluide de par la vitesse de déplacement du fluide au sein du dispositif. Le moyen pour exercer une force centripète sur le fluide permet de repousser le fluide vers l'intérieur du dispositif, et de créer des turbulences pour exposer l'ensemble du fluide et essentiellement l'ensemble des faces du premier et second corps au radiation de Ia source de radiation.
Le dispositif est positionné de préférence de manière verticale afin de que le fluide en mouvement circule par gravité et à une vitesse suffisante pour créer des turbulences du type vortex. Avantageusement la présence d'un ou plusieurs tubes UV au sein du dispositif permet de créer d'autant plus de turbulences. L'opacité du fluide est ainsi diminuée et permet l'absence de filtration ou une filtration grossière par gravité, de traiter des fluides non ou peu transparents, d'utiliser la réflexion sur le second corps pour améliorer l'efficacité des rayonnements au sein de l'ensemble du fluide.
L'invention peut s'appliquer aussi bien à de la désinfection qu'aux réactions chimiques dans un réacteur en pharmacologie ou tous autres domaines nécessitant l'exposition d'un corps à une radiation. En particulier, on peut utiliser un fluide gazeux, notamment un fluide gazeux comprenant de l'oxygène tel que l'air, pour améliorer la désinfection par une source de radiation, telle qu'une source d'UVC appliquée à un fluide à désinfecter.
L'invention s'applique en autre au domaine de l'agriculture où l'on doit désinfecter les solutions nutritives des végétaux qui comprennent des microorganismes polluants. La portée de l'invention s'applique à tout domaine où des fluides liquides sont à désinfecter par une source de radiation. La portée de l'invention s'applique à tout domaine où on doit exposer un corps à une source de radiation. Habituellement, la désinfection des fluides liquides par une source de radiation notamment d'UVC, s'effectue en faisant circuler le fluide liquide au sein d'un tube concentrique (dans la partie enveloppe, la partie au cœur étant la source d'UVC). Cette méthode a le désavantage que le fluide présenté à la source de radiation doit être le plus pur possible de manière à désinfecter correctement la solution. Pour réaliser cela, il est procédé à la filtration du fluide liquide avant cette désinfection. Pour mettre en place un dispositif de filtration, il faut faire circuler le fluide liquide à pression, généralement comprise entre 6 et 10 bars.
Cette mise à pression a pour conséquence un coût industriel substantiel.
D'autre part les particules retenues par les filtres doivent être traitées postérieurement. Ainsi en introduisant un corps réfléchissant des radiations dans le fluide, on obtient avantageusement une irradiation du fluide accrue. II a été découvert de manière tout à fait surprenante qu'en créant des bulles, notamment apportées par un fluide gazeux injecté dans le fluide liquide à désinfecter, que l'on obtient une désinfection du fluide accrue.
Ce procédé a permis la suppression des filtres en amont du processus de désinfection. De ce fait, l'utilisation de la pression n'est plus indispensable. On peut ainsi choisir de travailler à pression ou sans pression. On utilise avantageusement la gravité pour remplacer la mise à pression.
La présente invention concerne ainsi un dispositif de désinfection d'un fluide liquide comprenant :
-au moins un moyen d'injection d'un fluide gazeux au sein du fluide liquide à désinfecter pour former des bulles dans le fluide liquide ;
- au moins un moyen d'irradiation du fluide liquide contenant les bulles du fluide gazeux par une source de radiation. II a été également identifié que la désinfection est accrue si l'on crée des turbulences, notamment de manière à homogénéiser la répartition des bulles, et cela d'autant plus que la taille des bulles est petite. On préfère utiliser des micro-bulles avantageusement réparties de manière homogène. Avantageusement, le moyen d'injection d'un fluide gazeux créé des micro-bulles. Avantageusement, le dispositif de désinfection, et notamment le moyen d'injection, comprend au moins un moyen pour créer des turbulences, notamment de manière à homogénéiser Ia répartition des bulles gazeuses dans le fluide liquide.
Selon une autre formulation, l'invention concerne un dispositif de désinfection comprenant un moyen pour faire circuler dans un conduit un fluide liquide à désinfecter, tel qu'une eau de culture, une eau usée, une eau chargée de matière organique, une eau de circulation d'un système de refroidissement par colonne d'eau, ou une solution nutritive pour des êtres vivants, tels que de végétaux, ledit fluide liquide comprenant des microorganismes indésirables, - un moyen pour injecter dans le fluide liquide à désinfecter un fluide gazeux de manière à produire des bulles gazeuses au sein du fluide liquide ;
- une source de radiation, notamment une source de radiation lumineuse telle qu'une source d'UVC, pour désinfecter le fluide liquide des microorganismes indésirables.
Pour réaliser l'homogénéisation de la répartition des bulles, on peut utiliser tout système existant exerçant une force centripète sur le fluide. Typiquement un moyen pour exercer une force centripète force le liquide à circuler de manière hélicoïdale au sein du dispositif. On utilise avantageusement des stries hélicoïdales continues ou discontinues, ou des ergots continus ou discontinus disposés de manière hélicoïdale, sur la paroi interne d'un tube pour réaliser le dispositif de l'invention ou un équivalent. De manière équivalente on peut remplacer les stries hélicoïdales par de simples bandes collées de manière hélicoïdale sur l'intérieur du tube, tout au moins sur une partie, de préférence en amont du tube pour générer des turbulences du fluide mélange gaz/liquide.
La présence du fluide gazeux et la formation d'un mélange gaz/ liquide permet de diminuer l'opacité du liquide et d'améliorer la désinfection, a priori par amélioration de la pénétration des radiations au sein du liquide et par la diffusion des radiations au sein du liquide.
Concernant la source de radiation, on utilise avantageusement une source UVC qui est bien connue pour détruire au moins en partie les micro-organismes en solution. D'autre part il est connu que les radiations UVC comprises entre 200 et 230 nm produisent de l'ozone en présence d'oxygène. De manière tout à fait avantageuse, la présente invention utilise une source d'UVC au moins en partie dans des radiations comprises entre 200 et 230 nm, notamment pour combiner l'effet désinfectant des UVC à l'effet désinfectant de l'ozone.
Avantageusement, le moyen d'irradiation du fluide liquide est une source d'UVC, ayant de préférence une radiation au moins en partie comprise entre 200 et 230 nm.
Ce principe de combiner l'effet désinfectant des UVC à l'effet désinfectant de l'ozone est indépendamment brevetable car il apporte une grande simplification et efficacité au procédé.
Les systèmes que l'on peut utiliser pour désinfecter ainsi la solution liquide comprennent généralement au moins un tube dans lequel circule le fluide à désinfecter, ledit tube renfermant un tube générateur d'UVC. Ainsi, par exemple, la source de radiation est placée au cœur du tube de circulation de la solution à désinfecter pour former deux conduits concentratiques, l'un (au centre) étant la source de radiation, l'autre (enveloppe) celui de circulation du mélange gaz/liquide. On peut également placer la source de radiation à l'extérieur du tube de circulation du fluide à désinfecter, notamment en utilisant un conduit transparent aux
UVC.
On peut utiliser une ou plusieurs sources identiques ou différentes de radiations.
Concernant le fluide gazeux que l'on peut utiliser dans la présente invention, on peut utiliser tout mélange gazeux non contre-indiqué pour l'utilisation visée. Avantageusement, le fluide gazeux est choisi parmi les mélanges gazeux comprenant de l'oxygène (O2), et notamment l'oxygène plus ou moins pur, ou l'air. On peut également mettre ou non le fluide gazeux à pression supérieure à la pression atmosphérique. A titre d'exemple on utilise avantageusement l'air pour diminuer les coûts, et pour toutes les applications qui nécessitent la présence de dioxygène sans obligation de pureté de la source de dioxygène. Cela est par exemple le cas d'une source nutritive agricole pour les végétaux à cultiver.
Avantageusement, le dispositif de désinfection comprend un moyen de mise à pression supérieure à la pression atmosphérique du fluide gazeux.
Pour injecter le fluide gazeux, tout système existant pour la formation de bulles à l'intérieur d'un fluide liquide peut être utilisé. On utilise de manière tout à fait simple et avantageuse une buse d'injection d'air éventuellement à pression, un tube Venturi, un ventilateur, ou un système de bullage pour aquarium, etc. L'utilisation du système d'injection du fluide gazeux est à adapter en fonction de l'application.
Dans le cadre du domaine agricole, et notamment pour la culture des végétaux hors-sol, il a été constaté que la pourriture démarre par le centre du système racinaire.
Les observations par « coupes » successives de plusieurs centaines de plants, et cela à plusieurs stades végétatifs et productifs ont permis de déterminer les effets qui engendrent la pourriture. De nombreux éléments issus d'analyses bactériennes ont permis de déterminer la cause principale de cette dégradation.
Un comparatif de l'évolution du nombre de micro-organismes entre deux cultures identiques avec le dispositif de désinfection selon la présente invention, l'une désinfectée et l'autre non. Les résultats sont donnés sur la figure 9 :
On remarque que très rapidement le nombre de microorganismes stagne au niveau de la solution nutritive prise à partir du 3eme plan irrigué dans le système désinfecté.
Si l'on coupe la désinfection, l'eau de récupération qui elle n'est pas désinfectée sature instantanément la solution de micro-organismes, puis une fois remise, le pourcentage régresse rapidement. Cela est illustré par la figure 11.
Cette particularité est liée au fait d'une part du débit d'eau important avec une pente conséquente et de la présence d'ozone dans l'eau d'irrigation qui permet en plus une désinfection.
La désinfection se fait d'une façon particulière avec des tubes
UVC avec de préférence une base de 25 mJ/cm2 de rayonnement. Un tube UVC est monté concentriquement avec un tube PVC avec des distances qui sont conformes aux lois de Lambert Béer (voir figures 15 et 16).
Le calcul de la distance est donné par la formule:
D = P/S*10 (-DO*Lmn
OU : D = Dose d'exposition en micro watt. s/cm2 avec D/1000 : dose d'exposition en mJ/cm2.
P = Puissance germicide de la source UV donc de la lampe en micro watt S = Surface de réception en cm2
DO = Densité optique d'une lame de solution de 1 cm pour un rayonnement de 254 nm Lm = Epaisseur de la lame en cm t = Temps d'exposition d'un élément de volume en secondes.
La dose d'exposition peut également être calculée à partir de la transmission T en % :
D = P/S ÇT/100) LmH
On voit d'après ces calculs l'importance de la transparence de la solution nutritive.
Or en recyclage permanent, et selon une méthode de l'art antérieur, l'opacité de la solution évolue rapidement et doit être changée souvent.
Pour palier à cet inconvénient, l'art antérieur enseigne de filtrer les solutions à désinfecter pour augmenter sa transparence.
Il a été découvert de manière tout à fait surprenante que de rajouter des bulles d'air à la solution nutritive avant le passage à travers le rayonnement UVC permettait d'obtenir une désinfection efficace, et cela avantageusement sans filtration.
Pour apporter des bulles d'air à une solution nutritive, on procède de différentes façons, qui sont par exemple :
r Cascade d'eau, ou r Bullage avec pompe d'air, ou r Injection d'air avec buse de venturi, ou r Tous autres systèmes permettant de rajouter des bulles d'air avec l'eau. En référence aux figures 15 et 16, le dispositif de désinfection comprend un tube UV de rayonnement dont la radiation est comprise entre 200 et 280 mm, et de préférence entre 200 et 254 mm pour permettre un maximum de formation d'ozone est concentrîquement monté avec un tube de PVC.
La figure 15 représente une coupe transversale d'un mode de réalisation particulier du dispositif de désinfection dans lequel le dispositif comporte un tube UVC (1), une gaine extérieure (2), le liquide passant entre les deux et les bulles d'air (3) reflétant les rayonnements (4). La figure 16 représente une coupe longitudinale de ce mode de réalisation dans lequel le dispositif comporte un tube UVC (1), une gaine extérieure (2), le liquide passant entre les deux et les bulles d'air (3) reflétant les rayonnements (4) et le déplacement du liquide et des bulles d'air sont représentés par les flèches (5) de bas en haut.
Suivant la valeur D (dose d'exposition) le pourcentage d'ozone peut varier. Une autre possibilité si le tube UVC ne génère pas d'ozone (avec un rayonnement de 254 nm) est d'injecter de l'air avec de l'ozone prise avec un petit générateur ou à partir d'une réserve. Tous les essais ont étés réalisés avec une infection par
Ralstonia solanacéarum {Pseudomonas) avec les 3 races et les 3 biovariétés sur culture de tomates, et de poivrons.
Le résultat est simple : seule la ligne infectée ne comprenant pas de système de désinfection a été détruite en quelques heures. Par contre l'ensemble de la production, soit plus de 1000 plants, n'a subit aucun dégât lorsque le dispositif de culture comprend la mise en oeuvre du dispositif de désinfection de la présente invention.
La figure 11 représente un premier mode de réalisation du dispositif selon la présente invention pour désinfecter un fluide liquide. Le dispositif selon la figure 1 comprend:
101 Ventilateur
102 Injecteur du liquide percé de plusieurs orifices.
103 Cylindre avec les parois couvertes de stries hélicoïdales permettant un brassage de l'eau et de l'air 104 Réserve d'eau au dessous de Ia sortie du liquide permettant une meilleure uniformisation de bulles.
105 Arrivée du liquide
106 Entrés de l'air puisé par Ie ventilateur 107 Tube rayonnant (Exemple UVC)
108 Sortie du liquide désinfecté et chargé de bulles d'air et d'ozone,
109 Cylindre de désinfection dont les parois sont recouvertes de stries hélicoïdales
110 Montage étanche du tube de rayonnement.
Le principe de fonctionnement de ce dispositif est le suivant : Le liquide à désinfecter, et qui comprend des micro-organismes indésirables, arrive sans pression par Ie tube injection liquide 105 et est projeté par une buse 102 à multi trous dans la chambre tubulaire 103 pour le brassage du fluide à désinfecter et du fluide gazeux injecté, et de préférence projeté sur les parois de la chambre tubulaire 103 qui comprennent un moyen 103' pour créer une agitation du fluide liquide, comme des stries hélicoïdales.
La chambre tubulaire 103 se remplît jusqu'au niveau de Ia sortie 108.
Sous l'effet du débit du liquide à désinfecter et des moyens 103' pour créer une agitation comme des stries hélicoïdales de Ia chambre 103, Ie liquide commence une circulation de type vortex et entraîne un fluide gazeux, de préférence de l'air, arrivant par un ventilateur 101. Ces différents effets engendrent une formation de micro-bulles dans le liquide à désinfecter. L'opacité du liquide diminue.
Ce liquide chargé de bulles d'air passe en tourbillonnant autour du tube irradiant 107 qui désinfecte le liquide des micro-organismes présents. Le liquide désinfecté sort par la sortie 108 du cylindre de désinfection 9 dont les parois sont avantageusement recouvertes de stries hélicoïdales.
La figure 12 représente un second mode de réalisation du dispositif selon la présente invention pour désinfecter un fluide et liquide. Le dispositif selon la figure 2 comprend :
121 Ventilateur
122 Injecteur du liquide percé de plusieurs orifices. 123 Cylindre avec les parois couvertes de stries hélicoïdales permettant un brassage de l'eau et de l'air
124 Réserve d'eau au dessous de la sortie du liquide favorisant une meilleure uniformisation de bulles.
125 Arrivée du liquide 126 Entrés de l'air puisé par le ventilateur
127 Tube rayonnant (Exemple UVC)
128 Sortie du liquide désinfecté et chargé de bulles d'air et d'ozone.
Le principe de ce second mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation, cependant il comprend par exemple deux tubes rayonnants 127 placés dans le premier cylindre 123 de brassage de la solution à désinfecter et de l'air. D'autre part le débit de fuite liquide est calculé de manière à ce que le niveau soit suffisamment haut et constant dans le conduit 123 de brassage de la solution à désinfecter et de l'air, la sortie 128 étant sensiblement en bas du conduit 123 de brassage de la solution à désinfecter et de l'air.
La figure 13 représente un troisième mode de réalisation du dispositif selon la présente invention pour désinfecter un fluide et liquide. Le dispositif selon la figure 3 comprend : 131 Arrivé du liquide
132 Injecteur d'air venturi,
133 Cylindre avec les parois couvertes de stries hélicoïdales permettant un brassage de l'eau et de l'air 134 Réserve d'eau au dessous de la sortie du liquide favorisant une meilleure uniformisation de bulles.
135 Arrivée du liquide
136 Tube rayonnant (Exemple UVC)
137 Sortie du liquide désinfecté et chargé de bulles d'air et d'ozone. 138 Cylindre de désinfection dont les parois sont recouvertes de stries hélicoïdales 139 Montage étanche du tube de rayonnement.
Le principe de ce troisième mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation, cependant l'injection de la solution de fuite liquide est effectuée au sein d'un tube Venturi, qui aspire le fluide gazeux.
Un mélange gaz/liquide est obtenu à la sortie du tube Venturi dans le premier cylindre 133 de brassage de la solution à désinfecter et de l'air.
Un mélange supplémentaire de gaz/liquide est obtenu dans le premier cylindre 133 de brassage de la solution à désinfecter et de l'air.
La figure 14 représente un quatrième mode de réalisation du dispositif selon la présente invention pour désinfecter un fluide et liquide. Le dispositif selon la figure 4 comprend ; 141 Arrivé d'air
142 Injecteur d'air venturi.
143 Arrivée du liquide
144 Sortie du liquide désinfecté et chargé de bulles d'air et d'ozone.
145 Tube rayonnant (Exemple UVC) 146 Cylindre de désinfection dont les parois sont recouvertes de stries hélicoïdales
147 Montage étanche du tube de rayonnement.
Le principe de ce quatrième mode de réalisation est identique au premier mode de réalisation, cependant la circulation se fait de haut en bas, notamment en utilisant une mise à pression du fluide en entrée, ou une dépression du fluide en sortie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Support de culture hors-sol comprenant des perforations pour introduire des végétaux à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire les végétaux, ledit fond comprenant sensiblement un moyen pour forcer un liquide d'irrigation des végétaux à cultiver, telle qu'une solution nutritive, à être localisé hors du centre racinaire des végétaux à cultiver lorsque l'irrigation est arrêtée, ledit support de culture étant incliné.
2. Support de culture, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour forcer un liquide résiduel est un dénivelé, la partie du fond faisant face au centre racinaire étant surélevée, ou les parties du fond autres que la partie du fond faisant face au centre racinaire étant abaissées.
3. Support de culture hors-sol d'au moins un végétal, ledit support comprenant des perforations pour introduire le végétal à cultiver, et un fond sensiblement opposé aux perforations pour introduire le végétal, ledit fond étant surélevé en regard du centre du système racinaire du végétal cultivé par rapport au point le plus bas du fond du support de culture.
4. Support de culture, selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le fond est un arc de cercle dont le sommet fait sensiblement face au centre racinaire.
5. Support de culture, selon la revendication 4, caractérisé en ce que le périmètre de la section du support de culture défini consécutivement 4 arcs de cercles différents, l'arc de cercle ayant le plus grand rayon formant le fond de culture (61), et les arcs de cercle ayant le plus petit rayon formant les tranches latérales du support de culture (63) ; la courbure de l'arc de cercle du fond de culture étant inverse par rapport aux autres arcs de cercle, pour surélever le centre du fond du support de culture.
6. Support de culture, selon la revendication 5, caractérisé en ce que la géométrie du support de culture étant basée sur les équations de la suite de Fibonacci et en ce que le fond (82) du support de culture est un arc de cercle dont le rayon correspond environ à trois fois la longueur du segment vertical défini par les intersections (83,84) des rectangles dans lesquels sont inscrits les premiers arcs de cercle de la suite de Fibonacci
7. Support de culture, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie du support de cultures (81) destinée à recevoir les perforations pour disposer les végétaux à cultiver est plate pour faciliter Ie perçage.
8. Dispositif de culture hors-sol comprenant au moins un moyen d'irrigation par alternance d'une solution nutritive de végétaux à cultiver au sein d'un support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit support de culture étant incliné.
9. Dispositif de culture hors-sol, selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit support de culture comprend un fond surélevé en regard du système racinaire du végétal cultivé par rapport au point le plus bas du fond du support de culture, et un drain pour drainer la solution nutritive hors de l'ensemble des racines lorsque l'irrigation n'a pas lieu ou sensiblement pas lieu.
10. Dispositif de culture, selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'irrigation par alternance comprend au moins deux phases, de préférence répétées, une première phase de débit ascendant du liquide nutritif des cultures notamment pour chasser l'air du support de culture, et une seconde phase du débit descendant du liquide nutritif des cultures notamment pour vider le support de culture de l'eau qu'il comprend.
11. Dispositif de culture, selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen d'irrigation par alternance pour définir un cycle d'irrigation ΛBCDEF comprenant les phases suivantes ; Phase A : Le système est au repos, seul reste un filet de solution nutritive infime dans le fond du support de culture ; Phase B :
L'irrigation démarre, le niveau de la solution nutritive monte dans le support de culture chassant l'air vers l'extérieur ;
Phase C ;
Le support de culture est complètement remplit de solutions nutritives d'irrigation, il n'y a plus d'air à l'intérieur, l'ensemble des racines est immergé ;
Phase P :
Coupure de l'irrigation, le niveau de la solution nutritive redescend dans le support de culture libérant du volume remplacé par de l'air extérieur chargé en oxygène ;
Phase E :
Par gravité, le ressuyage complet des racines se fait, les drains drainent la solution nutritive entraînant les impuretés. Le centre des racines sous le pivot est libéré de la solution nutritive qui est remplacée par de l'air ;
Phase F:
L'ensemble du support de culture est vidé de la solution nutritive, qui a été remplacée par de l'air, et la convection permet un brassage d'air et un échange continue avec l'extérieur.
12, Dispositif de culture, selon quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le moyen d'irrigation par alternance défini un cycle d'irrigation ayant rapport compris entre 1/1 et 1/10, de préférence compris entre 1/2 et 1/6, entre la durée de l'irrigation et la durée de l'arrêt.
13. Dispositif de culture, selon quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend un support de culture selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit support de culture étant positionné de manière à ce que la pente du support de culture est au minimum de 3% entre son extrémité proxïmale d'entrée de la solution nutritive et son extrémité distale de sortie de Ia solution nutritive.
14. Dispositif de culture, selon quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de circulation d'un volume de la solution nutritive suffisant pour irriguer les végétaux cultivés.
15. Procédé de culture caractérisé en ce qu'il comprend la mise en oeuvre d'un dispositif de culture selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, et en ce que l'irrigation par alternance est une séquence journalière comprenant une période de jour, et une période de nuit.
16. Installation de culture hors-sol comprenant un support de culture hors-sol tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7, et éventuellement un dispositif de désinfection d'un fluide liquide, comprenant de préférence :
-au moins un moyen d'injection d'un fluide gazeux au sein du fluide liquide à désinfecter pour former des bulles dans le fluide liquide ;
- au moins un moyen d'irradiation du fluide liquide contenant les bulles du fluide gazeux par une source de radiation.
17. Installation de culture hors-sol, selon la revendication 16, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de culture hors-sol tel que défini l'une quelconque des revendications 8 à 13.
18. Procédé de culture hors-sol comprenant la mise en oeuvre d'un support de culture hors-sol tel que défini à l'une quelconque des revendications 1 à 7 et d'un dispositif de désinfection comprenant de préférence ; -au moins un moyen d'injection d'un fluide gazeux au sein du fluide liquide à désinfecter pour former des bulles dans le fluide liquide ;
- au moins un moyen d'irradiation du fluide liquide contenant les bulles du fluide gazeux par une source de radiation.
19. Procédé de culture hors-sol selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comprend l'injection par alternance dans le support de culture hors-sol d'une solution nutritive pour des végétaux à cultiver, ladite solution nutritive étant désinfectée dans Ie dispositif de désinfection, de manière discontinue ou continue, avant son injection dans le support de culture hors-sol, ladite de solution nutritive étant de préférence récupérée après circulation dans le support de culture hors-sol pour être désinfectée, de manière discontinue ou continue, dans le dispositif de désinfection, et éventuellement ré-injectée dans le support de culture.
20. Dispositif comprenant une source de radiation, un fluide en mouvement comprenant un premier corps (tel un réactant ou un polluant), tel un corps vivant (bactérie, virus, etc.), et un second corps réfléchissant au moins en partie les radiations de la source de radiation, ledit second corps étant réparti de manière sensiblement homogène dans le fluide notamment de manière à augmenter l'efficacité d'une radiation sur le premier corps contenu dans le fluide en mouvement, ledit dispositif comprenant un moyen pour exercer une force centripète sur le fluide en mouvement.
21. Dispositif de désinfection d'un fluide liquide comprenant :
-au moins un moyen d'injection d'un fluide gazeux au sein du fluide liquide à désinfecter pour former des bulles dans Ie fluide liquide ;
- au moins un moyen d'irradiation du fluide liquide contenant les bulles du fluide gazeux par une source de radiation ; - au moins un moyen pour exercer une force centripète sur le fluide en mouvement.
22. Dispositif, selon la revendication 21, caractérisé en ce que le moyen d'injection d'un fluide gazeux créé des micro-bulles.
23. Dispositif, selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen pour créer des turbulences, notamment de manière à homogénéiser la répartition des bulles gazeuses dans le fluide liquide.
24. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que le fluide gazeux est choisi parmi les mélanges gazeux comprenant de l'oxygène (O2), et notamment l'oxygène plus ou moins pur, ou l'air,
25. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 21 à 24, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de mise à pression supérieure à la pression atmosphérique du fluide gazeux.
26. Dispositif, selon l'une quelconque des revendications 21 à 25, caractérisé en ce que la moyen d'irradiation du fluide liquide est une source d'UVC, ayant de préférence une radiation au moins en partie comprise entre 200 et 230 nm.
27. Dispositif de désinfection comprenant un moyen pour faire circuler dans un conduit un fluide liquide à désinfecter, tel qu'une eau de culture, une eau usée, une eau chargée de matière organique, une eau de circulation d'un système de refroidissement par colonne d'eau, ou une solution nutritive pour des êtres vivants, tels que de végétaux, ledit fluide liquide comprenant des microorganismes indésirables,
- un moyen pour injecter dans le fluide liquide à désinfecter un fluide gazeux de manière à produire des bulles gazeuses au sein du fluide liquide ;
- une source de radiation, notamment une source de radiation lumineuse telle qu'une source d'UVC, pour désinfecter le fluide liquide des microorganismes indésirables ;
- un moyen pour exercer une force centripète sur le fluide en mouvement.
28. Installation de culture hors-sol comprenant un dispositif de désinfection tel que défini à l'une quelconque des revendications 21 à 27.
29. Procédé de culture hors-sol comprenant la mise en oeuvre d'un dispositif de désinfection tel que défini à l'une quelconque des revendications 21 à 27.
30. Procédé de culture hors-sol selon Ia revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend l'injection par alternance dans un support de culture hors-sol d'une solution nutritive pour des végétaux à cultiver, ladite solution nutritive étant désinfectée dans le dispositif de désinfection, de manière discontinue ou continue, avant son injection dans Ie support de culture hors-sol, ladite de solution nutritive étant de préférence récupérée après circulation dans le support de culture hors-sol pour être désinfectée, de manière discontinue ou continue, dans Ie dispositif de désinfection, et éventuellement ré-injectée dans le support de culture.
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