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Système aquaponique

Ce projet porte sur la construction d'un système aquaponique dans un environnements intérieur et sans fenêtre.

Ceux qui ont mit leur grains de sel: Annie Ferlatte, Carlos, David Alcazar, Loic Le Goueff, Luis Dominguez, Michel Ferlatte, Monique Chartrand, Thomas Cortinas

Origine du projet

But du projet

Améliorer notre contact avec la nature dans notre quotidien

Problématique

L’homme a évolué au sein de la nature et au fils des siècles s’en est tranquillement éloigné. Des tests scientifiques prouve qu'une exposition régulière à de la végétation permet de réduire de manière considérable le stress. http://www.nationalgeographic.com/magazine/2016/01/call-to-wild/ De plus, la présence de végétation dans un environnement bâtit permet d’avoir une meilleure qualité d’air, réduit les particules volatiles, diminue les risques de grippe 30% et régule le taux d’humidité ambiant. Sa présence extérieur rafraîchie l’environnement, retient l’eau ainsi que le sol et contribue à la biodiversité végétale et animale. Selon « Health Canada » le canadien moyen passerait 90% de son temps à l’intérieur, c’est pourquoi il est très important d’y introduire un taux plus élevé de végétation.

Catégories de plantes à prendre en considération

1-Plantes tropicale -Meilleurs catégorie de plante pour améliorer la qualité de l’air
2-Plantes comestible -Contribue à diminuer ses « foodmiles »
-La récolte des plantes comestible est une valeur ajouté au système
-Motive l’observation des plantes lors de leur changement de phase ( floraison, fruit )
3-Plantes esthétique -Contribue au dynamisme de l’espace ( couleurs, texture, variété )
-Motive l’observation des plantes lors de leur changement de phase ( floraison )
4-Plantes volumineuses -Plante de plus gros volume ( petit arbre intérieur, plantes en hauteurs ( tomates, plantes grimpantes, grand cactus)
Temporalité des installations

Pour voir l’évolution complète d’une plante, il faut commencer à la graine et finir à la récolte des graines de la plante produite. Voici l’évolution des plantes reliée aux étapes du projet.

Étape de croissance de la plante Étape relier au projet
1-Germination Pouponnière à plante
2-Croissance de la plante Système aquaponique (Condition 1 de croissance des feuilles)
3-Apparition des fruits ou monter en fleur Système aquaponique (Condition 2 de croissance des fruits)
4-Récolte des fruits et ou des graines Travail manuelle, entreposage des semances
Décision de la ligne directrice du projet

La culture des plantes comestibles local est un moyen efficace de diminuer considérablement ses impacts environnementaux personnel. C’est LE type de plante que j’ai priorisé pour ce projet. L'option de l’hydroponie est très intéressant pour cultiver des plantes comestibles. Les racines des plantes sont immergés dans un bassin d'eau mélanger avec une dose de nutriment optimal pour les plante. Ce mode de culture accélère la croissance des plantes cultivés ce qui est très avantageux pour les plantes comestible. Par contre, les nutriments ajoutés sont généralement de nature minière ou chimique qui sont associés à des problématiques environnementales.

Par exemple dans ce cocktail de nutriments nous retrouvons le phosphore sous forme minérale. Le phosphore se retrouve sous forme organique (dans les excréments) ou sous forme minérale (dans des mines). Elle se retrouve aussi dans la terre, mais est lié au fer ou à l’aluminium donc n’est généralement pas absorbé par la plante. Cependant, le phosphore est un élément essentiel pour l’activité cellulaires. Déjà dans les années 2000 nous exploitions 20 millions de tonnes de phosphore minérale pour créer les fertilisants pour notre agriculture intensive. De plus, en agriculture conventionnel seulement 15% de ce précieux phosphore est absorbé par la plante et 75% est rejeté dans la nature. La courbe d’exploitation du phosphore est maintenant en déclin. On prédit que cette ressources non renouvelable sera en important déclin en 2040 et 2050. Qu’allons-nous faire par la suite si nous ne pouvons pas remplacer cette éléments? http://ici.radio-canada.ca/nouvelles/science/2016/03/18/001-phosphore-engrais-agriculture-situation.shtml

Je me suis alors tournée vers l’aquaponie qui permet de créer une symbiose entre plante, poissons et bactéries pour bénéficier chacun des parties cultivé. C’est un peu comme prendre une partie d’un écosystème de la nature et l’amener dans sa maison. C’est fascinant comment la nature fait bien les choses, il n’y a pas de déchet et tout le monde s’entraide. De plus, le fait de créer un écosystème c'est assez excitant, mais qu'il y est des poissons en plus…c'est vraiment disjonctant!


S'initier à l'aquaponie

Historique de l’aquaponie

Il y a 600 ans l’aquaponie était déjà pratiqué par les Azthèques sur des “ Chinampas ” (îles flottantes). Cette technologie à permit de passé de 4 récoltes à 6 récoltes sur de tout petit territoire et ainsi permettre à des villes de se transformer en mégapole. Pour fabriquer les Chinampas les aztèques faisaient un enclos remplie de feuilles morte et de lit de rivière qu’ils construisaient en eau peu profonde. Des arbres aux pourtour des îles étaient plantés pour solidifier les l’îlots et les fruits et légumes au centre. L’eau s’infiltre dans la structure jusqu’au dessus et les plantes ont ainsi accès à une irrigation constante et à d’importante substance fertilisante. Lorsque de les espagnoles sont arrivées ce style d’agriculture a tranquillement changer pour devenir l’agricultures moderne qui est moins intensif. À notre époque plusieurs culture se font dans l'eau, nous avons: l' hydroponie aquaculture pour donner de l’aquaponie. Aquaculture: “Toutes activités de production animale ou végétale en milieu aquatique” http://www.futura-sciences.com/planete/definitions/developpement-durable-aquaculture-13317/

Comment ça fonctionne?

Le principe de base de l’aquaponie est très simple, c’est l’équilibre de l’écosystème liant des animaux marins à de la végétation. En sommes nous fertilisons les plantes avec les détritus des poissons et en retour les plantes nettoient l’eau pour les poissons, c’est du donnant donnant comme dans la nature. La clé du système réside dans les précieuses bactéries qui transformer l’ammoniaque en nitrite puis ensuite en nitrate. Contrairement à l’hydroponie, l’aquaponie chérie et encourage la vie ce qui fait que les systèmes aquaponique sont sensible aux changement, sont complexe à gérer, mais qui peuvent offrirent des solutions durable, biologique, local et très éducative.

Les systèmes

Il existe 3 principales technologies qui ont tous leur avantages et défauts. Lorsque vous débutez en aquaponie vous choisirez une technologie ou vous ferez une hybridation selon vos besoins, votre espaces et votre expertise. De manière générale il y a toujours un espace spécifique pour les poissons, un biofiltre (espace qui permet aux bactéries d'habiter et de se multiplier) et un espace pour la culture des plantes. En grande production ou dans certains systèmes un contenant intermédiaire est prévue pour absorber les variations de niveau d'eau et permettre le traitement d'eau sans perturber les poissons. Voici un TRÈS bref résumé des techniques.

Eau profonde (Voir photo au dessus: système à gauche)

Un peu comme pour la laitue Boston, on cultive les plantes sur des radeaux déposé sur un basin d'eau d'environ 20 à 30 cm de profondeur. Ce basin, généralement oxygéner est quelques fois aussi celui des poissons mais peut aussi être séparé. Le biofiltre quand à lui est situé dans un contenant à extérieur à celui des poissons ou des plantes. C'est un système volumineux mais très rapide au niveau du temps de récoltes.

Le Média (Voir photo au dessus: système au centre)

Cette technologie est une des plus utilisés. Tel que l'indique l'image, l'eau de l'aquarium (en dessous) est pompé dans le Grow bead (au dessus) et celui-ci se déverse par la suite dans l'aquarium. L'espace pour les plante est remplit d'un média de type hydroton (petites roches poreuse de pH neutre (roche de lave, argile, argile expansé,…)). Ce média agit comme biofiltre pour les bactéries et permet aux plantes de s'encrer. C'est un système lourd, facile à entretenir et peu couteux.

NFT (Nutriement film technic) (Voir photo au dessus: système à droite)

Le NFT consiste à faire écouler un mince film d'eau de nutriments dans des tuyaux qui acceuille les plantes. Ce film provient d'un filtre mécanique pour enlever tout détritus solide et ensuite du biofiltre qui à gorger l'eau de nitrate. L'avantage de ce système c'est qu'il est extrêmement léger et peu volumineux, mais il est très important que les plantes choisi soient petites et ne créent pas un important réseau racinaire. Dans le cas contraire, les racines bloquerons le tuyau et la plante ne possède pas assez d'encrage pour tenir par elle même.

Pour chacun des systèmes il faut faire attention:

1- Aux poches anaérobique: Les espaces anaérobique sont des espaces où il y a peu d'oxygène et s'il y a dégradation de quoi que ce soie en anaérobie cela peut mener des problèmes au niveau de la qualité de l'eau et à la santé des poissons.

Par exemple: L’hydroton a tendance à se compresser une fois mélangé aux racines. Si une poche anaérobique s'y crée quelques racines peuvent s'y désagréger et créer des problèmes. Pour ce cas précis nous pouvons ajouter des verres de terre pour éviter au média de se compresser.

2- À l'oxygénation: Les poissons tout comme les plantes ont besoins d'une bonne oxygénation pour croître confortablement. Les poissons en poussé de croissance arrêterons même de manger dans certain cas. Le taux d'oxygénation de l'eau est en corrélation directe avec sa température. Plus l'eau est chaude, moins il y a d'oxygène.

3- La neutralité des matériaux: Le pH de l'eau est l'un des facteurs qui influence beaucoup la qualité de l'environnement des organismes marins. Une variation trop grande ou trop rapide peut être fatale pour vos poissons. On peu toujours ajouter certains produits qui influencera le pH provisoirement, mais la source restera toujours présente.

Le projet

OK tout le monde est excité d'avoir des poissons et de faire pousser de la salade, mais par où doit-on commencer?

Les besoins
Questionnement Réflexion
Où sera le système aquaponique? Combien d'espace je dispose? L'espace choisie est un mur en coins au dessus d'un évier. L'évier est sur un grand comptoir en bois, parfait pour accueillir un aquarium. Le comptoir est utilisé aléatoirement pour déposer des choses, le système ne doit donc pas prendre trop de place en largeur. Voir photo ci-bas.
Y a-t-il une source de lumière naturelle? Il n'y a aucune lumière naturelle qui s'y rend, mais deux néons sont au dessus. Il faudra probablement prévoir l'installation lumière mieux adapter.
Que veut-on faire pousser? Le but est de faire des expérimentations et d'essayer plusieurs catégories de plantes. Des fruits, de la verdure, des épices et même des légumes racines!
Combien de temps par semaine je veux alloué à mon système? (Entretient, récoltes) Le moins possible.

Emplacement

Tableau décisionnel - Résumé des besoins

Entretient Moins possible
Type de plante Divers (fruits, légumes, épices, etc.)
Espace alloué au système Système mural avec aquarium en dessous
Éclairage disponible Aucune lumière naturel, système de lumière doit être installé
Niveau de complexité Faible, système résilient, le but est de s'approprier la technologie

Choix du système pour le projet. Pour chacune des catégories, quel système est le plus approprié

Catégories Eaux profondes Médias NFT
Entretient X X -
Type de plante - X -
Espace alloué au système - - X
Éclairage disponible X X X
Niveau de complexité - X -

Je vais donc aller vers l'élaboration d'un système par média. Cependant la créativité est votre meilleure amie, ne vous empêchez pas de créer ou de mélanger les systèmes pour créer quelques choses de plus adapté à vos besoins.

Un projet de trop grande envergure peut aussi être décourageant. Ne vous laissé pas berné par les apparences, il arrive TOUJOURS des imprévues dans un projet et en aquaponie c'est imprévues sont long à solutionner et à ajuster. Il faut premièrement décelées les signes problématiques que le système montrera soit par le comportement des poissons ou des plantes ou par l'analyse de l'eau et de ses bactéries. Ensuite, il faut découvrir pourquoi que c'est ainsi et tout comme la nature, il y a toujours multiples raisons et facteurs qui peuvent influencer. Pour finir, souvent après quelques expérimentations ou recherches nous pouvons réfléchir à résoudre le problème. Plus nous maîtrisons la matière en amont, moins ce type de situation se produit. Pour éviter le découragement vous pouvez subdiviser le projet par phases et permettez-vous du temps en surplus pour gérer ses imprévues. La nature prend du temps pour s'équilibrer et l'aquaponie est tout aussi complexe.


Phase du projet

Phase 1-Système aquaponique de base Construire un système par média sous forme mural dans un espace avec aucune lumière naturel. Composé de trois séries de contenant les uns sur les autres le système devra avoir certain mécanisme de sécurité dans l'éventualité de perte de courant, de dysfonctionnement de la pompe et d'entretient dans les bacs.

Phase 2-Intégration d’un système d’éclairage Les plantes ont besoins d’un spectre lumineux précis pour pouvoir grandir et produire leurs fruits. La lumière blanche imite bien le rayonnement du soleil en plein jour. La lumière bleu favorise la croissance des feuilles vertes. La lumière rouge favoriser la croissance des fruits. Dans un système où la majorité des plantes seront comestible, il est préférable d’avoir une bonne proportion de lumière bleu, rouge et blanche.

Phase 3-Extension du système vers l'infinie et plus loin encore Le système aquaponique doit être relativement stable. Il doit y avoir une bonne proportion entre le nombre de poisson, le volume du biofiltre, le nombre de plante et le débit de l’eau. Afin de conserver cette équilibre et de maximiser l’espace du système aquaponique pour les plantes comestible, nous pouvons installer un système d’irrigation et de monitorage pour les plantes qui nécessite moins d’attention comme les plantes tropicales, esthétique ou de plus gros volume.


Phase 1-Système aquaponique de base

Recherche

Souvent une personnes pratiquera l'aquaponie pour cultiver des plantes d'abord et ensuite avoir des poissons. Par contre, il est plus facile de pensé de manière inverse:«Nous voulons d'abord avoir des poissons et bien les connaître pour ensuite avoir des plantes.». En réfléchissant ainsi nous comprenons que se sont les poissons le moteur du système. Certes, l'équilibre entre tout les joueurs doit être équivalent mais en premier lieu c'est le poisson qui nourrit tout le système. Le choix du type de poisson est donc l'élément principal qui déterminera les conditions d'eau, le volume de l'aquarium et donc indirectement le nombre et le type de poissons et la superficie de culture de plantes.

Type de poisson

Chaque sorte de poisson est différent et requière différente petites attentions. L'un préfère des pH plus acide, l'autre veut de la nourriture qui flotte et pour finir, le dernier est sensible à la qualité de l'eau. Pour réussir un projet en aquaponie, il faut acquérir de l'expérience et des connaissances dans le domaine des animaux marins et de leur bien-être. Dans le domaine de l'aquaponie, plusieurs expériences ont été fait pour ressortir des types de poissons plus ou moins enclin à ce type de culture. En première position, le plus résistant, robuste et coriace des poissons, j'ai nommé…le poisson rouge! De la famille de la carpe, ce poisson produit énormément de déchet d'ammoniac et y est aussi très résistant (ce qui est très pratique lorsque nous n'avons pas d'expérience en la matière).Le défaut du poisson rouge c'est qu'il est petit et donc difficilement mangeable. Dans le cas où vous voudriez manger les poissons que vous élevé, je vous suggère Le tilapia qui vient en deuxième position. Cette espèce est l'un des poissons les plus commun en aquaponie, seulement faite attention ils sont cannibales. Lorsqu'ils sont petits ils mélange leur confrères à de la nourriture, faite en sorte que l'eau soit trouble le problème sera diminué. Suite à ces deux type de poissons, nous pouvons explorer des sortes plus exotic ou capricieuse, il faut seulement être créatif.

La symbiose d'animaux marins peuvent aussi être intéressant et diminuer le temps d'entretiens du système. Par exemple, ajouter des crevettes et elles diminueront le taux de déjection solide dans votre eaux. Ajouter des escargots et elles vous débarassera des algues et des surplus de nourriture de poissons. De plus elles vous fournira des magnifiques hors-d'oeuvre lors de vos réception dù à leur haut taux de reproduction. Les limites sont infinies, il n'y a pas de solution exacte.

L'emplacement du système nous limite dans la grosseur de l'aquarium et pour des raisons pédagogiques et esthétiques nous voulions que l'aquarium soit transparent et esthétique. Les poissons rouges est donc approprié à notre situation. Des escargots est aussi très intéressant pour nettoyer les grandes vitres de l'aquarium. L'eau sera remplie de bactéries et avec la lumière qui passera au travers des vitres de celui-ci, des algues auront tendances à grandir. Pour contrôler la reproduction d'escargot le choix de la sorte sera primordiale.

Fiches résumé de la section poisson

Élément Réponse
Type d'animaux marins Poissons rouge et escargots pomme
Grosseur d'aquarium 36“x12,5”x18,75“ = 138Litres / 30 Gallons
Type d'eau Eau douce
Température de l'eau entre 15 et 25

La section plantes

Volume des plantes

De manière générale, le volume du lit à média doit équivaloir, en mètre cube, au volume de l'aquarium en mètre cube. Cette règle du pouce nous aide à estimer grossièrement le ratio entre le nombre de poissons et de plantes mais des ajustements seront à prévoir au niveau de la quantité de plantes produites versus le kg de nourriture que les poissons ingéreront. La quantité de nourriture à poisson est intimement relier au nombre d'amoniac qu'ils produiront.

L'aquarium que nous avons trouver est de 36”x 12,5“x 18,75” = 0,9744m x 0,3175m x 0,4762m = 0,13825 mètre cube. Il nous faut donc un minimum de 0,13825 mètre cube de lit à média dédier au plantes selon cette prochaine source.

Profondeur

En générale, les lits de média sont environ 30 cm de profondeur. Les 5 cm du fond est toujours submergé (permet aussi aux billes d'argile de conserver leurs humidité), les 20 cm au centre sont pour les racines et les verres de terre, puis les 5 cm à la surface ne doivent jamais être inondé pour évité que la base de la plante ne pourrisse. Par contre, la compagnie Éau à fait plusieurs tests concluant à 20 cm de profondeur au lieu de 30cm. Je me dit que http://www.japan-aquaponics.com/growbed-guide.html

Aspect

De plus, l'espace physique dédier au projet ne nous permet pas de faire un lit de média horizontal. Un système mural est plus logique et évitera de cannibaliser l'espace de vie. Nous allons expérimenter une variante du système à média. Nous allons créer des boîtes à média muraux qui se fixeront aux murs. Par contre, une prise de courant 30A et des tuyaux de plomberies circulent dans le mur du lavabo. Je planifie donc de fixer les boîtes à média sur un contreplaqué et fixer celui-ci sur le mur par la suite. Conclusion, si nos boîtes à média fond 20 cm de profondeur et que le contreplaqué fait 4' de haut, nous pouvons avoir seulement 3 boîtes.

SKETCH DISTANCE

Fiches résumé de la section plantes

Élément Réponse
Type de plantes Varié
Volume de l'espace des plante 36“x12,5”x18,75“ = 138Litres =0,13825 mètre cube
Profondeur 20cm
Nombre de boîte de haut 3

Le design et la construction

Le design et la construction en même temps …Whattt?? Et oui j'ai décidé d'y aller en mode “Fast track ” comme les architectes disent si bien. Vu que je n'ai aucune expérience en aquaponie, en plomberie, en électronique, en animaux marins et en plantes, il y aura beaucoup d'expérimentation, je devrai donc tester certaines choses avant d'aller à la prochaine étape. En somme, je vais construire en même temps que la conception. (OMG je vais construitre des choses de mes mains 8-O !)

La forme

SKETCH DISTANCE

Le système, une fois construit, aura un impact sur l'ambiance. Il est central à échoFab et est visible de la porte d'entrée. Il doit être esthétique, inspirant et qui respecte le nombre de mètre cube minimum de l'aquarium. J'ai fais des sketchs et des maquettes de volume pour visualisé l'espace que le système prendra. J'aurais pu aussi faire une modélisation mais ma perception des volumes avec des maquettes physique est meilleur. La forme est très simple et a été obtenue par la contrainte de hauteur. Si j'avais pris une boîte carré, les plantes n'aurais pas pu grandir. La pente permet aux plantes d'avoir plus de liberté au niveau de la hauteur. De plus, selon Émile Vadboncoeur, gérant de ferme à Éau, il affirme qu'il est quasiement certain qu'il y aurait des fuites au commensement. Basé sur ma non-expérimence et mes talents de makers limité j'ai tendance le croire sur parole. Pour limiter les dégâts je préfère réduire au maximum le nombre de jonction étanche qu'il peut y avoir. Il y aura donc 3 grands et 3 petits bacs muraux.

SKETCH des bacs

Les matériaux Maintenant que j'ai la forme, dans quel matériaux je peux construire les bacs? Je suis allée par élimination. Il me fallait un matériel qui soit imperméable, économique et qui puisse soutenir une charge très lourde. Une monocoque en plastique aurait été l'idéale, mais nous n'avons pas les équipements pour travailler des pièces aussi grande. Par contre le plastique reste un excellent matériaux pour l'imperméabilié. J'ai sketché plusieurs solutions intéressantes mélangeant métal, bois et plastique. Celle que j'ai sélectionné possède, à mon amis, le meilleur ratio entre économique, esthétique, durable et réalisable à l'écoFab par tous. Je planifie faire la structure des bacs en contre-plaqué et une pellicule de plastique recouvriera l'intérieurs pour faire l'étanchéité. De cette manière je limite m'a consommation de plastique en ayant le même résultat.

La construction des bacs

SCHÉMA DE CONSTRUCTION SCHÉMA DE SURFACE POUR CONTREPLAQUÉ

Le jour J est arrivé, nous allons construire les bacs. J'ai calculé mes surfaces et je suis allée chercher 3 planches de contreplaqué et une retaille. Si vous ne le saviez pas, Rona vend des retailles de coupes de contreplaqué pour des peanuts! Avant d'amener les morceaux à échoFab, nous avons précoupé ceux-ci. J'ai la chance d'avoir un père qui ce passionne pour le bois et qui possède un banc de scie. Pour manipuler des 4'X8', c'est l'idéale. Sinon j'imagine que la scie sauteuse ou la scie à ruban fait la job comme ont dit. Attention, pour la coupe en angle il faut bien y penser. Un gros merci à Michel Ferlatte pour l'aide.

PHOTOS

img_0632jpg Le défault du contreplaqué c'est qu'une fois coupé il se courbe…et jamais dans la direction voulu. L'assemblage des pièces est donc plus difficile car il faut viser, coller et contrainte le bois en même temps. La surface du devant du bac est aussi en angle et il n'est pas évident de tenir celle-ci en place avec des serres-joints. Suite à plusieurs essaies, Carlos a couper des blos de bois dans le même angle que la planche et à permis au serres-joints de bien tenir les morceaux enssemble.

photo ancrage et photo boite ancrage

La planche support a été fixé avec des encrages au 4 coins du panneau et le plus grand panneau possède 2 renfords surplus. Il faut se dire que les bas seront remplie d'eau et de média d'argile. Le poids est considérable.

L'étanchéité des bac à plantes

Comme mentionner dans la section design, le plan est d'étanchéifier les bacs en bois en le recouvrant d'une pellicule plastique. J'ai chercher plusieurs matériaux et méthode comme le revêtement d'étant de jardins ou même thermoformer une pellicules de plastique, mais c'était sois trop dispendieux, sois que je n'avais pas accès aux équipements à faible coût. J'ai opté pour le pare-vapeur. Ce film plastique est très abordable et son épaisseur est très intéressante. Il faut visé un matériaux qui ne percera pas facilement au fil du temps. De plus, les angles des bacs recouvert d'une pellicule de plastique rend probable les poches anaérobique, il faut donc faire attention à la manière dont le plastique sera plié.

J'ai commencé par mettre la pellicule plastique dans un des bac pour me faire un patron schématique de comment j'allais plier celui-ci. De fils en aiguille je l'ai peaufiné avec des mesures plus exacte et des plis plus contrôlé. J'ai effectué beaucoup d'essaie physique et j'ai améliorer mon patron.

Afin de prévoir les imprévues et de donner un peu de flexibilité aux pièces qui connecteront les bacs les uns les autres j'ai prévue 1/4” de plus en longueur et largeur par rapport à la base puis aux extrémités qui resorte du bac. Les rabats des quatre coins sont repliés vers l'intérieur pour permettre de facilité l'entretient des bacs. Pour évité la formation de poches en anaérobie, il faudra à l'occasion venir nettoyer l'arrière de ceux-ci. Dans le pire des cas, si l'entretient ne suffit pas, nous pourrons toujours mettre les rabats à 45 degrés.

Avant de couper le plastique pour chaqu'un des bacs, nous avons mis au test le concept. Est-ce que la colle va faire fondre la pellicule plastique? Est-ce que de la condensation va se faire entre le plastique et le bois? Est-ce qu'il y a des petits trous dans le plastique? L'eau va-t-elle sortir par capillarité?

Après 12 heures les résultats sont concluants donc un 2e test est fait mais cette fois avec l'hydroton! Nous avons découvert que l'hydroton absorbe beaucoup d'eau et le poids final est assez lourd. On peu le voir sur la dernière photo, l'argile absorbe tranquillement l'eau jusqu'à la surface même si le niveau de l'eau est 5 cm plus bas.

Oups 1: PHOTOS Ces pochettes de plastique peuvent être transpercées, donc ne pas les laisser pas où des outils peuvent tomber dessus et perforer chacune des parois. m(

Oups 2: PHOTOS Lorsque j'ai plié les coins, j'ai apuyé tout au long de l'arrête. Cependant, ou tout les plies se rencontre, il y a l'équivalent de 3 plies au même endroit. Après 12 heures d'immersion, on peu observer des fuites. J'ai refait les coquilles de plastique et mis du “duck tape” aux coins pour empêcher les coins de plier. Depuis, tout va bien!

La plomberie

Le circuit de l'eau L'eau doit partir de l'aquarium, aller dans tout les bacs de plantes et redescendre tranquillement vers l'aquarium. De plus, l'eau des bacs doivent varier de hauteur pour permettre aux verres de terres des bacs de respirer et de circuler. Basé sur ces faits de bases il y a plusieurs option qui s'offre.

Au niveau de l'approvisionnement en eau des bacs, on peut les alimenter en série ou en parallèle.

Type Avantage Défault
Série La variation de l'eau de l'aquarium est plus petite qu'une alimentation d'eau en parallèle. L'eau des premiers bacs auront plus de nutriements que ceux en dessous
Parallèle Toute les bacs ont un apport égale en nutriements La variation de l'eau de l'aquarium est beacoup plus importante qu'une approvisionnement en séries.

Pour le système est connecté en série à des fins de simplicité. Dans un future, j'aimerais programmer des valves pours permettre d'alimenter un à la suite de l'autre les différents bacs. De cette manières, chaque bacs auront un apport égale en nutriements sans avoir une trop grande variation de l'eau de l'aquarium.

Les coquilles de plastique

Je prévoie que cette partie sera délicates. Les coquilles de plastique doivent être racorder à des tuyaux permettant à l'eau de s'écouler plus bas. J'ai trouvé sur internet un pièce de quincaillerie incroyable qui solutionne tout les souçis (ma nouvelle pièces de quincaillerie favorite!!) C'est un “bulkhead fitting”. Comme l'indique la photo c'est l'équivalent d'une grande vis avec un “O-ring” en caoutchouc. Une fois bien installé, il crée l'étanchéité entre l'intérieur de la coquille et l'extérieur. Carlos a eu la brillante idée d'aiguiser un bout de tuyau avec le bon diamètre du “bulkhead fitting” et l'utiliser comme emporte pièce pour faire un trou rond et régulier. Une fois faite on insère le “bulkhead fitting”, on met un peu de silicone et on sert bien fort avec clé. Comme vous voyez nous avons fait quelques test et aucune fuite a été observé.

Dans cette photo on peut voir les différentes pièces que nous assemblerons pour permettre à l'eau de bien s'évacuer des bacs. Le tube gris est une pièce de plomberie acheter chez Home Depot que j'ai coupé en deux et fait ensuite 4 trous sur la longueur pour laisser l'eau séchaper lentement afin que les plantes puissent filtrer l'eau. Celui-ci est ensuite visé dans le “bulkhead fitting”. La longueur du tube gris équivault à la grandeur maximal que l'eau peut atteindre. Si la pompe décide un jour ou l'autre de ne jamais arrêter, l'eau s'écoulera par l'embout et le bacs ne débordera jamais. De l'autre coté, nous avons visé un adaptateur à tuyau flexible. Les tuyaux flexible qui y seront connecté acheminera l'eau par gravité jusqu'à l'aquarium. On test le système.

Oups 3:

Toute mes bacs fuient. m( Après observationle rebord de l'adapteur du tuyau flexible est irrégulier. Nous avons donc sablé le rebord de l'adaptateur pour améliorer la jonction du tube gris et de l'adaptateur. On re-test le système.

Oups 4:

Toute mes bacs fuient. m( J'ai appris qu'en plomberie, nous cherchons que les surfaces durs soient jointes à des surfaces moles pour déformer celles-ci. Conclusion le tuyau gris et l'adaptateur fesait une jonction dur et dur (mauvais) J'ai ajouté des “washer” comme on dit si bien pour mettre entre les deux. On re-test le système.

Oups 5:

Quelques bacs fuient encore. J'ai appris qu'en plomberie, les pièces visé en plastique sont souvent cônique pour réussir à créer l'étanchéité. Les tolérances des pièces en plastique sont souvent trop grande pour permettre l'étanchéité. Après observation aucune de mes pièces ne sont cônique. J'en déduit que l'eau s'infiltre entre le tube gris et le “bulkhead fitting” et que les fillets ne sont pas étanche. On m'a alors parlé du ruban de tefflon. On en a mis sur le tube gris et sur l'adaptateur du tuyaux flexible. On re-test le système.

Oups 6:

Deux bacs fuient toujours. Les tubes grise de ces deux bacs sont visés plus profondément. Le premier trou du tube gris est a mis chemin dans le “bulkhead fitting”. La fuite est apparue mais seulement après 24h. Nous les avons retiré le tube gris pour découvrire que nous n'avions peut-être pas assez mis de ruban de tefflon. On re-test le système.

L'acheminement de l'eau au bacs

Pour acheminer l'eau de l'aquarium aux premiers bacs du haut, une pompe relier à un tuyau flexible a été installé dans le coin et le connecteur en T permet de distribuer simultanément l'eau dans les bacs à gauche et à droite.

Les tuyaux qui amènent l'eau seront connecté à des tuyaux de PVC perforé. Cest tuyaux permettent un aport en eau en surface tout au long du bac. Les jeunes plantes ou racines plus en surface seront donc tout de même épargné.

Cycler le système

Réussir à cycler un système est LE défis que nous ne pouvons pas échouer. C'est ce cycle d'azotification qui mettra vie au système et permettra une symbiose parfaite entre poissons et végétation. Pour apprendre et me préparer à cycler le système j'ai décider de l'expérimenter à petite échelle.

Un beau jour de novembre, je suis allée dans une animalerie pour m'informer sur les poissons rouge et les escargots. Ce qu'il faut savoir, c'est que les poissons rouges en animalerie sont principalement de la nourriture à d'autre animaux. Lorsque que j'ai observer les aquariums de ceux-ci, plusieurs était faible ou avec un peu de mousse blanche. Vous ne voulez pas de ces poissons, vous en voulez des énergiques et immaculé de champignons. Pour les escargots, l'animalier m'a conseiller d'y aller avec les escargots pomme. Cette espèce est très résistante et contrairement à d'autre, ils ne sont pas hermaphrodite. De plus la pondaison se fait hors eau et est très facile à détecter. De plus, ceux-ci ont besoins de beaucoup de calcium pour regénérer leurs coquilles, vous pouvez leur donner 1Xsemaine des épinards ou des feuille de céleries. http://applesnail.net/content/multi_languages/french.htm]] Je vous présente sans plus tardé Steeve le poisson rouge énergique et Martha l'escargot en or!

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J'avais à la maison un petit aquarium que j'ai aménagé avec des pierres et des coquillages. Voici ce qui c'est passé:

Date PH Ammoniaque (ppm) Nitrite (ppm) Nitrate (ppm) Commentaire
25/10/4 - 7,4 0 0 0 État initiale de l'aquarium, eau en bouteille
26/10/16 - 7,4 0,5 0 0 Après 9h sans nourriture, Steeve frappe Martha
27/10/16 - 7,4 1 0 0
28/10/16 - 7,4 1,5 0,25 0 Martha est fermer au fond, coquille décalcifié, eau trouble, Steeve va bien. Préparation pour un changement d'eau, l'eau du robinet est à PH 8 que je laisse sur le comptoire pour 24h (évaporation du chlore) J'ai mis Martha dans un comptenant séparé avec des feuille d'épinard
29/10/16 0 7,4 2 0,25 0 Steeve est au fond et ne nage pas. Aménagement d'une nouvelle maison plus grande (32,5 tasse d'eau) et ajout d'une pompe à air
30/10/16 PH Ammoniaque Nitrite Nitrate Commentaire
Date - 7,4 0,25 0 0 Le changement d'eau éliminé toute bactérie, on recommence. Steeve nage beaucoup plus. Selon internet, les poissons rouge ont besoins d'un cycle nocturne et diurne de 8 h.
31/10/16 - 7,8 0,5 0 0 Les taches noir de Steeve ont disparue. Je commence à lui donner de la nourriture.
31/10/16 20 8 1 0 0 Installation d'un filtre au carbonne et changement d'eau
Date PH Ammoniaque Nitrite Nitrate Commentaire
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Phase 2- Lighting system

The following aspects were taken into consideration for the design of the placement of the lights and installation:

  • An area of 3.6497 square feet for large size pots. (Multiplied by 3 in total).
  • An area of 1.07639 square feet for small size pots. (Multiplied by 3 in total).
  • The design of the system must be as aesthetic as possible since it is in full view in a work area.
  • Its necessity of planting variety of plants (fruits, vegetables, spices, etc.)

According to the research, the light has to be (10-15 cm) away from the plant making necessary required the installation of light for each pot, it will be not possible to make a general installation for the whole system itself, but each pot will have its own source of light.

There are a few different types of grow light that can be use, each with their own advantages and disadvantages, but to understand the purpose of a grow light, you need to take a look at its light spectrum. Here’s a graph detailing that.



Having

What does this colorful diagram mean?

  • White Light - This is directly in the middle between 500 to 600 nm. This represents the sun in what is known as solar light, and is what’s considered to be a full spectrum.
  • Blue Light - Necessary for your plant’s green foliage stage.
  • Red Light - Necessary for when your plants begin fruiting.
  • Visible Light - This is what we as human beings can actually see, in what is also known as “PAR” (Photosynthetic Active Radiation). PAR is the most important section on the light spectrum chart because this is what the plants need.

It’s better to use a grow light that aims for the PAR light spectrum since you’re likely going to be growing a variety of different plants, as opposed to using blue or red spectrum bulbs that are suited for specific plants at certain stages of growth.

According to McEachern, Travis (2016) after realizing an experimental design consisted of four aquaponic systems, each of which contained a total of six water tanks: a 110 gallon fish tank, a 55 gallon clarifier tank for filtering out large solids, a 45 gallon biofilter, two 120 gallon plant tanks, and a small sump tank, each section was grown under a different type of grow light: induction (IND), metal halide (MH), fluorescent (FL), or light emitting diode (LED). Thus the order of lights in each system varied and each light appeared in each section once. This was done because plants at the front of the tanks (section one) had access to higher concentrations of nutrients, while plants towards the tank exit (section four) had access to fewer nutrients due to continual absorption as water moved through the tank.

Light intensity readings for each section were taken at the level of the highest leaves from each section’s tallest plants. These measurements were taken twice per week using a Photosynthetically Active Radiation (PAR) meter. PAR meters measure the intensity of light within light spectrum that plants primarily use for photosynthesis. PAR was measured to make sure that the plants under every light were receiving the same amount of light, ensuring that some plants would not have advantages over others due to more light intensity. Light heights were adjusted twice per week in order to maintain a PAR reading of 200 +/- 5 umol/m2 /s over each section.

Some of his results are represented in the next charts:

LEDs ha}}ve been shown to be an extremely efficient light source in multiple studies. Martineau et al (2012), found that Boston Lettuce grown under LED lights were on average the same size and weight as lettuce grown under High-Pressure Sodium (HPS) light sources, although LEDs applied only about half the amount of supplemental light as the HPSs. Their analysis showed no significant differences in the concentrations of most important pigments between plants grown under the different light sources. In terms of energy, they found that LED lamps provided an energy savings of at least 33.8% (Martineau et al. 2012).

This study suggest the use of induction and LED lighting in indoor aquaponics systems to encourage maximum plant growth and a reduction of energy costs. Increased light efficiency could significantly reduce the long-term energy costs associated with aquaponics systems, thus making aquaponics operations more economically sustainable and alleviating one of the challenges facing the implementation of these enterprises. (McEachern, 2016)

A FOCUS ON LEDS

Rapid development and dropping costs give LEDs a clear advantage over other lighting types in most indoor growing scenarios. Since more and more growers are choosing LEDs to light their farms, and more manufacturers are entering the LED space, a guide to understanding LEDs will benefit growers.

A light-emitting diode is a device which emits light at one specific wavelength when energy passes through it. Two types of materials, each a different kind of semiconductor, are joined, creating a diode. Each of the semiconductors in the diode has a different charge- one semiconductor is negative, and one is positive. When energy passes through the combined semiconductors, the electrons in the negative semiconductor and the “holes” (positively charged carriers) in the positive semiconductor are activated. The negatively charged electrons in one semiconductor slam into “holes” (which are positively charged) in the other semiconductor. Since the positive and negative charges aren’t perfectly equal, they cannot perfectly cancel each other out. The excess energy has no place to go, and it is emitted as photons of light.

Efficiency in lighting refers to the ratio of light energy to heat energy produced from a specific energy input. All energy that goes into the light source produces either light energy or heat energy.

The primary reason for the popularity of LEDs is their high efficiency. With traditional lighting types, a lot of energy is lost as heat. Many LED lights, on the other hand, boast 50% less energy use per mol of photons produced compared to traditional HID.

A second outstanding benefit of LEDs for farming is that LEDs can deliver light in a specific wavelength. This makes the majority of light produced usable, where other lighting types produce useless wavelengths alongside useful wavelengths. Production of useless wavelengths still consume energy but do not result in photosynthesis.

While traditional lighting types such as HID and fluorescents still have purposes within certain growing scenarios, improved and more cost-friendly LED technology has driven this lighting type to the front of the pack. Benefits of LEDs include versatility in their form and specificity in the wavelength of light delivered. However, criticisms of LEDs highlight their room for improvement, and can make decisions between similar products difficult.

We had to take care about the question, which color of light are we going to use with the LEDs? We tried to include both blue and red lights in our system at FabLab but it was not going to work because it has to be something nice for the public view and also that normally for those lights, the plants need a lot of shadow as well to simulate night. The space that we have isn’t enough big to install them all.

The following links were part of my investigation and helped us to decide which light we were going to buy. https://www.youtube.com/watch?v=HawgP5SXPko / https://www.youtube.com/watch?v=EtRWbltewB0

Both videos from two different sources, shown us that beside the plant we want to germinate and to grow, the light is a direct factor, in which the white worked better. As I said before, we looked for red/blue LED’s but they were beside of expensive, they didn't fit in our model system for their dimensions and requires.

After the research and have had asked specialists we ended up buying LED Fixtures with nano reflectors and they said it was the best of the market, in order to germinate seeds and to grow plants such as lettuce, roquette, romaine and so on, 6400° K simulates the necessary daylight for the plants. The nano reflectors help to direct the lumens in a specific area; without them, the light of the tube will radiate the entire 360° around the tube but if we take that amount of lumens and point them in one director it will have even more power and lumens per square foot.

Specifications on the LED bought for this special project:

24” LED full spectrum strip light - 6400° Kelvin

  • Light Output - 2,550 Lumens
  • Power Consumption - 24 Watts
  • Number of LED Diodes - 48
  • Lumens per Watt - 106
  • Rated Life - 50,000 Hours
  • Nominal Length - 572 mm
  • Nominal Width - 46 mm
  • Nominal Height - 36 mm

48” LED full spectrum strip light - 6400° Kelvin

  • Light Output - 5,150 Lumens
  • Power Consumption - 48 Watts
  • Number of LED Diodes - 96
  • Lumens per Watt - 107
  • Rated Life - 50,000 Hours
  • Nominal Length - 1169 mm
  • Nominal Width - 46 mm
  • Nominal Height - 36 mm

The installation of an ultraviolet light was in our plan and we taught it was necessary for the fish tank, in a way that it could remove excess algae and harmful bacteria to the system but we realize that the light could also have affected the bacterias that were needed for the system, so we will begin without UV light to see how it works.

Having said that, the lighting system for our system must be fragile, aesthetic, removable, and that it has to look good in its surrounding.

Below shows the initial proposal for the placement of the lighting system, with a 120 cm length T5 fluorescent lights and LED lights in red for the section of the small pots that is intended for fruits.

This proposal was really good but it was difficult to reach red LED lights that were powerful enough to grow the plants that we want, the three small pots on the right side would be just for fruiting period. The T5 fluorescent lights were our first option to install for the system. We knew that they were going to be doing almost the exact same job as the LEDs but only for 10,00 life hours instead of 50,000 and because that fact, we didn’t want to be changing the light system every 5 years; the efficiency that the LEDs give is pleasant and comfortable, the place wanted something environmental friendly so we decided to change our T5 fluorescent light to the LEDs fixture, even though the budget got a bit higher.

Because we are a FabLab an idea was also to buy the materials of the T5 Fluorescent lights by separate and to assemble it. That way the people will get more knowledge on how the light works and also the budget decreases considerably.

Process to assemble a fluorescent light by your own:

Schematic of the electric circuit of a fluorescent lamp of 20 watt of power: 1. Input of the. alternating current. 2. Priming. 3. Tungsten filaments. 4. Fluorescent light discharge tube. 5. Ballast or inductance. 6. Capacitor or filter.

Two light Parallel Circuit

It is recommended to connect the tubes in parallel in case any of one fails.

Getting back to the new system of LEDs, this is the following materials that the system needs:

  • 3x SunBlaster LED 48“ 6400K
  • 3x SunBlaster LED 24” 6400K
  • Screws
  • Wood

The new system will consist of 6 LED fixtures that will be connected in parallel, the 2 of the top will be together, the 2 in the second floor will be also and both at the bottom. They are going to be connected with a special 30 cm cable. The final result is that every connection ended up in the same light extension.

The cables will be covered by plastic circular material stuck to the wall. The system has to have a electric fan for two reasons, the first one is because the lighting can overheat and it could produce a cut, and the second is for the plants that have to grow in “natural conditions” so it simulates wind and it helps the central stick to be stronger.

After 4 days, germinating lettuce was simpler with a light on it. We can appreciate that is growing health and strong.

How to integrate the lights on the pots?

I produce a simple design that works just fine, in form of a “L” shape, it consist of basic wood attached with screws and really carefully installed taking care of the plastic cover that maintains the water inside the pots.

The supports at the top pots were painted white for esthetic purposes . They were situated as far for the wall as the ones beyond them. They were stock to the wall with screws.

After the supports were installed correctly the lighting was installed as well. The plants have grown since the 04/04/2017 (a month and a half ago) and they seem healthy, as far as they grow even more, they will be transferred to the pots so we start the process.

The Final views of the system with lights looks like this:

Sources:

McEachern, Travis, “Determining the Most Efficient Type of Growth Light for an Aquaponics System using Yellow Lantern Chilies (Capsicum chinense)” (2016). Undergraduate Theses. Paper 9. PDF: http://scholarworks.bellarmine.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1006&context=ugrad_theses https://info.brightagrotech.com/hubfs/Downloadable_Guides/The_Modern_Farmers_Guide_to_Indoor_Lighting/The_Modern_Farmers_Guide_to_Indoor_Lighting.pdf?hsCtaTracking=e5b94b0f-98ba-48a6-b2ae-d47e21700127%7Cdfde2e3d-1d9c-4636-9441-7cc79a6118fa http://www.grozine.com/2014/08/08/aquaponic-induction-lighting/ http://nemesis.lonestar.org/reference/electricity/fluorescent/lamps.html https://www.youtube.com/watch?v=z55566ep0Hg

Phase 2.1- Plumbing and extra pot design for seeds

Since the Lighting is settle, we have to figure it out how the pumping will work. Right now there is just one water pump that reach to pump water up to the highest level, but just providing two water outlets and equally distributed. The small pots will have to filtrate the same amount of water at the same time lapse as the bigger pots, that is why we handle to provide almost as twice as water quantity for the bigger pots.

Our plan is to get two more water pumps that will also prive water but one for each level; in that way, the bacteria and mineral for the fish can reach the plants equally at every level of the system.

The pumping lapse to fill all pots at the maximum level is ten minutes. In the first five minutes the pots at the top full filled completely so the pump needs to run four minutes to feed the roots of the plant and not itself. The second pump will have to run three minutes just after the first pump stop and also de third pump for the pots at the bottom will run just for three minutes. In that way, the necessary amount of water will run throw the plants and will go back directly into the fish tank.

The level of the water changing so dramatically can affect the fish on their emotions and will cause them irritation and we don’t want that. In that case, a black container could be use, it is situated right next to the fish tank and there is where the water pumps should go to absorbe water. A little air pump will play a nice role to contribute to the system, pumping water for the tank to the container in a fluent way that won’t disturb fish; it has to be constant and enough to deposit the exact amount of water that the pots need.

The next video shows how it is supposed to work: https://www.youtube.com/watch?v=RSbUTX0qyzs