Hackuaponie V2 - module aquaponique de la MYNE

Le ProtoHackuaponie V2 est le deuxième module aquaponique vertical réalisé à la MYNE (Villeurbanne). Il est créé en 6 jours et avec un maximum de matériaux de récupération, grâce à l'intervention d'experts et de néophytes de disciplines variées dans le cadre du SummerCamp 2015 de la Paillasse Saône.

Contexte

Genèse et historique

L'aquaponie est une technique qui permet de répondre à plusieurs problématiques de culture alimentaire dans les milieux urbains denses. Dans le cadre d'un projet V1 enclenché par une petite équipe à la MYNE (cf ProtoHackuaponie V1) et suite à l'opportunité de faire venir des experts de l'aquaponie pour accélérer un prototype, le summer camp a pour objectifs de co-designer, concevoir, construire et documenter un module aquaponique complet à la MYNE pendant 6 jours.

L'équipe

Pour la réalisation de ce prototype, une équipe multidisciplinaire et d'horizon divers est mise en place pendant 6 jours. Pour la suite, les participants ont principalement été lyonnais.

* Adrien Lemardeley : biologiste, Lyon
* Charlotte Rizzo : urbaniste, ingénieur en procédés environnement, Lyon
* Eric D'argent : fondateur de bioopérative et fournisseur de zipGrow, Lyon
* Yannick Duprat : Hydrobiologiste, Lyon
* Norbert Chenais : Développeur, Lyon
* Léa Jarry : étudiante en mécanique des fluides et procédés environnementaux, Lyon
* Marion - étudiante en microbilogie Lyon 1, Lyon
* Philippe Gattegno : expert de l'aquaponie, Paris
* Bruno Vitasse : fondateur de Zone AH & Zébu, agriculture urbaine, aquaponie et design, Paris
* Clémence : psychologue, Paris 
* Pierre : designer industriel, Paris
* Quitterie Largetteau: biologiste, médiatrice scientifique et journaliste, Paris
* Yoann Gruson Daniel : ingénieur et expert des sciences participatives, Paris
* Elodie Coffre : Anthropologue, Paris
* Michka Melo:  Enzyme & Co, FoAM , bioingénieur chez ESTEE, Lausanne
* Alexandra : ingénieure environnement (ESTEE). Traitement de l'eau. Lausanne
* Yann Heurtau: co-fondateur d'Hackuarium, engagé dans l'animation d'UniverCité. Lausanne

(en support documentation et communication : Nicolas Loubet, Rieul Techer et Yvain Berthiot, Anthony Cotte)

Inspirations

A travers l'intervention de divers experts, le module s'inspire de plusieurs design existants :

• MicrofarmLab à la Paillasse Paris
• Modules du projet Zone-AH! à Paris
• Modules développés à Hackuarium à Lausanne

Les objectifs

Les objectifs de ce prototype sont les suivants :

• Créer un démonstrateur à la MYNE (TILIOS):
• Se réapproprier les techniques de l'aquaponie en tant que citoyen (hydraulique, culture et aquaculture, bricolage, récupération)
• Démontrer la possibilité de réaliser un module à bas coût grâce à l'interdisciplinarité
• Transmettre les techniques aux visiteurs de la myne
• Coupler le module à d'autres modules expérimentaux de la Myne (notamment Open MicroMetha)
• Tester des innovations et expérimentations diverses sur les différents aspects de l'aquaponie :

   - design
   - substrat
   - système de filtration
   - systèmes de raccordement des bacs
   - Autonomie énergétique

Description

Rappel sur l'aquaponie

L'aquaponie est un système de production alimentaire symbiotique et fermé couplant aquaculture et culture végétale. Le procédé est basé sur la transformation bactérienne de l'ammoniac produit par les poissons en nitrites puis nitrates assimilables par les plantes cultivées hors sol. Pour plus d'information sur l'aquaponie, diverses ressources peuvent être utiles :

• décroissons.org
• aquaponie pratique
• aquaponie.org

Description succincte du module développé

Le système est un module vertical développé en extérieur. Il se compose de 4 parties principales (de bas en haut) :

• deux bacs enterrés pour les poissons
• un filtre à particules
• deux bacs de culture à marée
• un bac à écoulement

Ces éléments sont soutenus par une structure en métal et bambous, et le système hydraulique assuré par des tuyaux en PVC souples et solides.

Matériels mobilisés et coûts de fabrication

Le matériel suivants ont été mobilisés :

Général (commun LPS):

• colle superglue - 5,60€ (mutualisée pour tous les projets)
• colle PVC en pot - 5,90€ (mutualisée pour tous les projets)
• 50 colliers de fixation - 2,90€ (mutualisée pour tous les projets)
• Silicone sanitaire - 2,30€ (mutualisée pour tous les projets)
• chambre à air usagées (récupération)
• téflon 1,43
• fil métallique environ 3 euros
• corde environ 2 euros
• feutres indélébiles 1 euro
• cutter 3 euros
• carton

Hydraulique :

• 2 coudes 87-30 degré diamètre 32 - 0,98€+0,98euros
• 1 TE 87-30 ° D32 - 1,40€
• 1 tuyau polyethylène noir 16 bar bleu D25mm (10m) - 12,95€
• 1 tube PVC D32mm (2m) - 5,05€
• 2 passe paroi PVC gris foncé (union PVC sphero conique - 26x34mm - 6,15€+4euros
• tuyau rigide 20mm (7m) - 7,56-0,84€
• Pompe platinium 1600L M3H - 20,80€
• 8L d'eau de rivière, de pluie ou de lac (ici eau du Rhône)

Bacs à poisson :

• 2 bidons alimentaire 60L (récupérés, gratuitement, valorisés à 20euros)
• 1 kit de jumelage (pour raccord des 2 bacs à poisson) pvc beige- 9,35€

Bac à écoulement :

• Tuyau de descente PVC Leroy Merlin 90x56 (32,50 euros le m) : matériel non disponible chez Leroy Merlin.
• pots de culture 10x35mm de diamètre - 1,20€
• pots de culture 10x70mm de diamètre -5,60€

Bacs à marée :

• 2 bidons alimentaire 60L (récupérés gratuitement, valorisés à 20euros))
• Billes d'argile 50L - 18e-0,06€
• grillage fin (récupéré, valorisé à 1euros)

Filtre :

• un bidon ou saut de 20L (valorisé à 5euros)
• pierres neutres
• mousses

Structure :

• une structure de bureau métallique (valorisé 5 euros)
• du bambou
• plusieurs planches de bois inutilisés

Outils :

• scie sauteus
• scie circulaire (le cas échéant une scie dremel)
• scie à cloche
• scie à trépan
• marteau
• perceuse

Fabrication étape par étape

Construction des bacs à poissons

Dans le cas d'un module en extérieur, les bacs à poissons doivent respecter quelques principes simples :

• ils doivent être isolés du froid car les poissons supportent difficilement les changements de température rapide.
• plus le volume d'eau est important, plus le nombre de poisson pourra être important et aussi, plus le système sera équilibré.

Disposant de 2 bidons alimentaires de 60L récupérés, nous couplerons ce deux bacs pour obtenir un volume d'eau équivalent d'environ 100L (perte de volume due à l'ouverture). Ce système en 2 volumes a l'avantage de permettre de cultiver deux types de poissons différents. Il a l'inconvénient d'impliquer un besoin de raccordement supplémentaire.

1- Assurer l'étanchéité des bidons

Dans le cas de matériel de récupération, il est indispensable de vérifier l'étanchéité du bidon en amont de toute autre opération. En plaçant le couvercle sur le bidon et en appliquant une pression importante, aucune goutte d'eau ne doit s'échapper. Si l 'étanchéité n'est pas parfaite, quelques mesures préventives peuvent être testées :

• placer quelques chambres à air usagées au niveau du couvercle pour augmenter la surface de contact entre le bidon et le couvercle
• mettre une couche de silicone sanitaire pour remplacer le joint du couvercle
• cercler le couvercle avec de la corde et/ou de la ficelle

Si un goutte à goutte persiste, ne pas hésiter à changer le contenant.

(Attention : Dans notre cas, cette étape a été réalisée au milieu du montage et les test non concluant nous ont obligés à changer de bidon, soit à perdre un temps précieux).

2- ouvrir les bidons sur le haut

Pour permettre de laisser passer la lumière, l'oxygène et l'eau pour les poissons, les bidons sont ouverts dans le sens de la longueur. Une ouverture optimale consiste à obtenir une largeur suffisante pour la lumière des poissons, ainsi que pour assurer un volume d'eau d'au moins 50L/60. Les dimensions d'ouverture sont les suivantes : Dimensions du gabarit : Lxl = 41,5 x 21cm

NB:longueur du bidon bleu = 58 cm (sous couvercle) Pour obtenir des dimensions identiques sur chaque bac, un gabarit en carton est réalisé et permet de tracer la ligne à découper. Les mesures sont prises de façon précautionneuse pour assurer la symétrie et l'esthétique du module.

En l'absence de scie circulaire, les bidons seront découpés à la scie dremel. Après une première prise en main, les bacs sont découpés en 5 minutes. (attention lors de cette étape à assurer la sécurité : lunettes, gants et masques sont indispensables)

Pour assurer la sécurité des poissons la nuit (contre les chats par exemple), les couvercles seront conservés et fixés sur chaque bac. Pour fixer les couvercles, on percera leurs extremités pour passer un fil de fer en spirale (idée réalisée avec les enfants participants) (diamètre 5mm, 10 trous à 7 cm d'écart, éloignés de 3cm du bord). Une poignée en fil de fer est également apposée au milieu du couvercle pour faciliter l'ouverture et la prise en main.

3- Raccorder les bidons

Pour raccorder les bidons, un kit d'assemblage acheté chez Leroy Merlin est utilisé. Avant de percer les bidons utilisés pour le module, il est important de réaliser des test d'étanchéité. Notamment dans notre cas, nous disposons uniquement d'une scie à cloche d'un diamètre de 25mm. Le kit est quant à lui par chance de 25mm. Pour réaliser le test, un vieux bidon de platre est utilisé. Le trou est percé et le raccordement réalisé. Pour s'assurer de la résistance du plastique des bidons au perçage, le couvercle d'un des bacs à marée est utilisé (attention à ne pas utiliser les couvercles des bacs à poissons qui servent de couvercle).

Pour raccorder les bacs au bon endroit, quelques principes doivent être respectés :

• le raccordement se fera le plus bas possible au niveau du sol
• il se fera à l'arrière des bidons (et non pas au niveau du couvercle)
• la hauteur des deux entrées doit être à niveau.

Pour ce faire, des mesures prises assurent un raccordement à 5cm du bas du bac. Si l'étanchéité n'est pas assurée, il est possible d'ajouter une « juppe » en caoutchouc. Pour ce faire, une chambre à air peut être utilisée. (cf partie hydraulique).

4- Enterrer les bacs

Pour isoler les bacs de tous changement de température brusque, il est choisi de les enterrer dans le sol. L'emplacement du module est aussi important (du soleil mais pas trop non plus). Il est donc choisi de le placer selon une orientation Selon l'état de la terre cette étape peut prendre un certaine temps

Construction du filtre

La construction du filtre n'est pas une priorité mais la filtration de l'eau des cultures est importante pour assurer une longue vie aux poissons. Il existe différents types de filtre. Le filtre à percolation est un filtre mécanique pour arrêter les différentes particules. Il peut se positionner à différents endroits du système.

   *     Mousse large
   *     Mousse fine
   *     Pierres neutres aux aspérités importantes

Le filtre a percolation est efficace car l'eau passe plusieurs fois dans les différentes parties du filtre :

Le filtre développé ici est un filtre à percolation. Il permet d'assurer 3 niveaux de filtration et est constitué

   * d'une couche de cailloux
   *     une couche de mousse fine
   *     une couche de mousse grossière
   *     une couche de matériaux grattoir (du type de celui qu'il y a sur certaines éponges)
   *     une couche de cailloux

1- Préparation des matériaux

le bidon de 5L est récupéré Les mousses ont été récupérées dans de vieux coussins et les pierres ont été tamisées dans les terres excavées

2-Préparation de l'évacuation d'eau

Pour évacuer l'eau, un système en T est réalisé. Le bidon est ouvert sur le dessus. Un trou au trépan 25mm est réalisé sur le coté le moins large, et le plus haut possible. Un passe paroi 25mm est ajouté, puis un tube 25mm rigide est fixé au passe paroi, puis au T qui se trouve à l'intérieur du bidon.

Si ce filtre peut être fonctionnel, il n'est adapté que pour la sortie d'un bac à marée. Les calculs de dimensionnement réalisés pour les 2 bacs impliquent une amélioration :

• pour un contenant plus grand capable de gérer le débit d'eau à la sortie d'un bac à marée (les deux bacs a marée étant en plus actionnés l'un après l'autre
• pour rétablir le gradient de porosité dans les strates choisies (cailloux -> éponges -> mousses)

NB: des cailloux sont ajoutés sur le dessus pour maintenir les mousses en place.

Un seau de 10 L est utilisé, percé et les mousses sont ajoutées.

Construction des bacs à écoulement

En l'état actuel du prototype, les bacs à écoulement n'ont pas encore été construits. Des descentes de gouttière PVC sont en train d'être récupérées pour réaliser cet élément du module

Résultats

En l'état actuel du prototypage, le module comprend tous les éléments décrits mis à part le bac à écoulement

Le système hydraulique a été mis en route en septembre 2015.

Evaluation et perspectives

Pour réaliser une courte évaluation, les données suivantes

   * temps de réalisation : 6 jours
   * nombre de participants : 20 personnes
   * cout du module : environ 150euros (crowdfundé)
   * valeur du module (avec couts des matériaux récupérés et pris dans le commun LPS : ) 300 euros environ

Quelques erreurs à ne pas reproduire :

 * tester l'étanchéité des bacs en amont de toute opération
 * organiser le temps de manière plus rythmée