Aéroponie : Tout savoir sur l’aéroponie.

Par Atchi , avril 17, 2013

Plan:

Introduction
1.1. Définition
1.2. Différences entre hydroponie et aéroponie
1.3. Bref historique
Les différents systèmes aéroponiques (page 2)
2.1. Basse pression
2.2. Haute pression
2.3. Haute pression à air comprimé
2.4. Façon haute pression
Le matériel nécessaire pour l'irrigation (page 3)
3.1. Système basse pression
3.2. Système haute pression
3.3. Durée et fréquence d'arrosage
Mener à bien sa culture aéroponique (page 4)
4.1. La solution: le taux d'oxygène
4.2. La solution: EC et pH
4.3. Risque majeur
4.4. Exemples de JDC
Sources (page 5)

1. Introduction

1.1.Définition

Aéroponie signifie étymologiquement "travail dans l'air" (dérivé du terme grec aero - ponos) et correspond à une technique de culture sans substrat.

Les racines de la plante se développent dans l'air et se retrouvent aspergées voir brumisées par une solution nutritive.

1.2. Différences entre hydroponie et aéroponie

A l'inverse de l'hydroponie, les racines ne plongent pas directement dans l'eau et puisent uniquement les nutriments dont la plante a besoin pour se développer dans une solution qui lui est projetée.

De ce fait, un système aéroponique nécessite moins d'eau et donc moins de nutriments. On constate principalement ce phénomène dans les systèmes aéroponiques à haute pression.

D'autre part, la non utilisation de substrat permet de considérer l'aéroponie comme une méthode de culture plus "propre" et plus "écologique".

1.3. Bref historique

L'aéroponie a été développée en 1942 par W.Carter. L'objectif était de faciliter l'examen des racines des plantes.
Entre les années 40' et 50' les scientifiques ont utilisé la culture aéroponique pour faire pousser des tomates, pommes, agrumes, ... Afin d'observer leur structure racinaire et tester leur seuil de résistance à différent types de moisissures résultant d'une irrigation surabondante ou d'une sécheresse prononcée.
En 1983 Richard Stoner (pionnier de l'aéroponie à cette époque là) a développé système commercial nommé "Genesis Rooting System", système inspiré d'un appareil du film Star Trek 2.
Il s’agissait d’un système simple ne requérant qu'une seule alimentation électrique et source d'eau du fait que la projection de la solution soit contrôlée par micro-contrôleur.
L'environnement sans substrat rendit accessible à n'importe quel cultivateur la technique du clonage.

1985, GTi introduisit une seconde génération de matériel dans le système "Genesis Rooting System" et le renomma "Genesis Growing System". Dorénavant le système permet la germination des graines et utilise la solution dans un circuit en boucle fermée.
En 1986, Stoner a été le premier à commercialiser des aliments frais cultivés en aéroponie pour une grande chaîne agronomique nationale.

Les années 90' sont marquées quant à elles par un investissement de la NASA sur la croissance des plantes dans l'espace et l'utilisation de l'aéroponie comme mode de culture.

Le résultat des recherches de la NASA a contribué à un développement rapide des systèmes actuellement utilisés. Les plantes sont lancées à partir de boutures ou de graines, puis suspendues dans l'air dans une chambre dite chambre racinaire. Le système racinaire des plantes se développe dans un espace clos, dans lequel on vaporise régulièrement une solution riche en éléments nutritifs.

Ces systèmes de culture aéroponique permettent d'assurer une production alimentaire propre, rapide et efficace. Les cultures peuvent être plantées et récoltées dans le même système tout au long de l'année et ce sans interruption, ni risque de contamination du sol avec des pesticides et autres résidus pouvant être toxiques. De plus l'utilisation d'un milieu de croissance propre et stérile permet de réduire les risques de propagation de maladies et d'infections.

2.Les différents systèmes aéroponiques

Les différents systèmes aéroponiques se distinguent par la technique utilisée pour pulvériser la solution nutritive sur les racines (pompe et buses d'aspersion) ainsi que les moyens matériels (dimension de la chambre racinaire et matériaux utilisés) mis en place pour pour le développement racinaire.

2.1 L'aéroponie basse pression

Les systèmes aéroponiques basse pression sont les systèmes les plus répandus actuellement, les plus simples à fabriquer et les moins onéreux.

Ceux-ci se caractérisent par le fait que la solution nutritive est pulvérisée au travers de gicleurs par une pompe à eau ayant, généralement, un débit élevé mais délivrant une faible pression. Ils correspondent logiquement à une évolution des systèmes hydroponiques où le système d'irrigation a été remplacé et quelques légères autres modifications apportées, comme le fait d'empêcher les racines de plonger dans la solution.

L'aéroponie basse pression est aussi communément, et à juste titre, appelée « Fake Aero Growing». En effet, son seul point commun avec la "vraie" culture aéroponique réside dans le fait que la culture se fait sans substrat et que son mode de nutrition force la plante à développer un système racinaire possédant un nombre important de radicelles.

Les systèmes aéroponiques basse pression n'offrent pas de résultats vraiment meilleurs qu'en hydroponie, pour observer une différence significative il faut s'orienter vers les systèmes aéroponiques haute pression, aussi appelés "High Pressure Aeroponic".

2.2 L’aéroponie haute pression

Les systèmes aéroponiques haute pression sont des systèmes aéroponiques qui ne se trouvent pas "tout faits" et ce pour deux raisons: le prix et ensuite la culture dans un tel système demande une certaine expérience et une réelle maîtrise de la culture.

Cette culture aéroponique est considérée comme la vraie culture aéroponique ou "True Aero Growing". Contrairement à sa petite sœur, l'aéroponie basse pression, il n'est plus question d'utiliser de simples gicleurs mais il est question de buses.

Le développement d'une plante ainsi que sa productivité restent étroitement liés à la proportion d'eau/nutriments et d'oxygène disponible au niveau de ses racines. En effet, une grande proportion de l'oxygène capté se fait au niveau du système racinaire. Et c'est sur ce point que l'aéroponie haute pression tire son épingle du jeu.

En effet, la haute pression emploie des buses visant à brumiser la solution nutritive sur le système racinaire. Cette brume est considérée comme idéale si elle est composée de gouttelettes ayant une dimension d'environ cinquante microns. Ce chiffre est reconnu pour être la dimension des pores situées sur les racines de nos chères plantes. Ainsi si la brumisation est idéale, la capacité d'assimilation des plantes est maximum et l'échange entre les racines et son milieu de propagation se retrouve optimisé.

2.3 L'aéroponie haute pression à air comprimé

L'aéroponie haute pression à air comprimé, aussi appelée (HPA AA) "High Pressure Aeropononic Air Atomized", utilise des buses spéciales connectées à un compresseur à air comprimé pour atomiser la solution nutritive.

Ce type d'aéroponie permet de maîtriser plusieurs paramètres indépendamment:

La dimension des gouttelettes en jouant sur la pression de l'air
La pénétration de la solution nutritive dans le système racinaire

C'est ce deuxième paramètre qui la distingue de l'aéroponie haute pression hydraulique. En effet, le fait de pousser la solution nutritive sous forme de brume au travers des racines permet d'effectuer un meilleur déplacement de l'air et ainsi d'apporter plus d'oxygène à celles-ci à chaque atomisation.

Il existe trois différents types de buses fonctionnant avec ce genre de systèmes:

La buse fonctionnant avec la gravité: le réservoir de solution nutritive est placé en hauteur, s'écoule grâce à la gravité et l'air comprimé projette la solution au travers de la buse.
La buse siphon: Elle fonction grâce à l'effet venturi: le passage de l'air comprimé au travers de la buse créé une dépression qui entraîne la solution nutritive sur son passage.
La buse fonctionnant avec de l'eau déjà sous pression: la solution nutritive arrive avec une certaine pression et est projetée au travers de la buse avec l'air comprimé.

Cette dernière (N°3) est celle qui permet surement le meilleur contrôle sur les deux paramètres cités précédemment et peut présenter la HPA AA comme une évolution de l'aéroponie haute pression tout en la rendant encore plus onéreuse.

Cette méthode de culture est assez récente et très peu répandue, de ce fait peu d'informations sont disponibles et rien ne permet d'affirmer que celle-ci est efficace pour la culture de nos chères plantes même si en théorie tout cela semble compatible.

2.4 L'aéroponie façon haute pression

L'aéroponie façon haute pression correspond généralement à une amélioration de l'aéroponie basse pression, mais la décrire ainsi serait quand même lui porter préjudice.

Il faudrait plus assimiler l'aéroponie façon haute pression comme une véritable simplification, principalement réalisée au niveau de l'irrigation, d'un système à haute pression.

De ce fait, on classe dans cette méthode de culture tous les systèmes haute pression:

Nécessitant un laps de temps plus ou moins long pour monter en pression
Ne pouvant pas assurer une pression uniforme et constante dans tout le circuit d'irrigation
Ayant des buses de mauvaise qualité

Ces trois points ont une conséquence directe sur la qualité de la pulvérisation de la solution nutritive et donc sur le système racinaire. En effet, le diamètre trop élevé des gouttelettes va faire ruisseler de la solution nutritive sur les racines les plus exposées. Celui-ci provoque le développement de grosses racines, comme en aéroponie basse pression, et va ainsi limiter la capacité d'oxygénation et d'absorption des nutriments.

3. Le matériel nécessaire pour l'irrigation

3.1 Système basse pression

En aéroponie basse pression, le système d'irrigation est assez simple et est constitué de très peu d'éléments:

une pompe à eau
un réservoir
des gicleurs
un filtre en ligne
de la tuyauterie
une chambre racinaire

3.1.1 Le cycle d'irrigation

Un cycle d'irrigation se décompose en trois étapes:

La pompe est placée dans un réservoir contenant la solution nutritive et envoie celle-ci aux asperseurs qui eux sont placés dans la chambre racinaire.
La solution est ainsi directement projetée sur les racines, ce qui alimente la plante.
Le surplus de solution projeté est redirigé vers la cuve

Certains préconisent l'utilisation de bulleurs afin d'oxygéner la solution, mais ceci est plutôt déconseillé. En effet, le bulleur à tendance à faire remonter le pH de la solution ainsi que de la rendre instable.

D'autre part certaines astuces veulent remplacer l'utilisation d'un filtre par des collants, mais vous risquez vraiment de boucher votre irrigation. L'acidité de votre solution allant peu à peu décomposer le collant et certains morceaux iront se loger directement dans les gicleurs.

3.1.2 Description du matériel:

3.1.2.1 La pompe à eau

Dans un système basse pression le choix de la pompe ne se fait pas en fonction de la pression délivrée par celle-ci, mais par rapport à son débit. La pompe à eau doit être adaptée au système dans lequel elle est située, tout en la sur-dimensionnant un peu.

Par exemple si vous avez 10 gicleurs ayant un débit de 3 L/min, il vous faudra une pompe pouvant fournir un débit 1800L/h que l'on sur-dimensionnera à 2000 L/h.

Il faut bien avoir à l'esprit que plus une pompe est puissante, plus elle chauffera et donc, en fonction de la capacité de votre réservoir, elle aura tendance à élever la température de votre solution.

3.1.2.2 Le réservoir

Le réservoir correspond à une cuve contenant la solution nutritive: eau à laquelle sont mélangés les nutriments.Pour une utilisation aisée tout au long de la culture il faut compter une capacité de plusieurs litres par plantes: entre 2 et 4 litres.

Celui-ci doit être étanche à la lumière sans quoi il deviendra vite colonisé par les algues. Il doit aussi être le plus étanche possible aux échanges thermiques afin de limiter le phénomène de chauffe du à la température extérieure.

L'augmentation de la température de la solution se traduit par une diminution de la quantité d'oxygène présente dans celle-ci, ainsi que favoriser le développement de maladies.

3.1.2.3 Les gicleurs

Les gicleurs sont les éléments arrivant en bout de votre système de tuyauterie et projetant la solution nutritive sur les racines des plantes.

Il en existe de différents types, voici les grandes familles:

Brumisateurs: l'eau passe dans la buse et sort par de très petits trous afin d'obtenir une fine pluie
Diffuseurs: l'eau est projetée sur une petite plaque qui répand diffuse de manière égale l'ensemble du jet
Gicleurs rotatifs: l'eau entraîne en rotation une pièce en plastique mobile et sort via une ouverture sur celle-ci. Des gouttes sont ainsi projetées à 360° plus ou moins loin en fonction de la pression.

Il n'y a pas de gicleurs qui sont plus adaptés que le autres, tout dépend des caractéristiques que vous souhaitez exploiter: taille des gouttelettes projetées, surface couverte, débit et prix.

Les plus répandus sont les gicleurs rotatifs.

3.1.2.4 Le filtre en ligne

En aéroponie basse pression, l'utilisation d'un filtre en ligne n'est pa obligatoire mais est recommendable afin d'éviter d'obstruer voir de boucher vos gicleurs avec des bouts de racines mortes ou autre éléménts indésirables.

Le filtre est généralement une pièce cylindrique en plastique que vous viendrez fixer sur la tuyauterie de votre irrigation. A l'intérieur de ce cylindre on retrouve un filtre tamis (en métal ou plastique): il s'agit d'une sorte de grille qui bloquera en son sein les élements ayant une dimension plus élevée que la largeur de grille.

Il n'y a pas de taille particulière recommandée, une valeur de 200 microns peut être une bon point de départ. Un nettoyage hebdomadaire lors du changement de solution vous permettra de ne pas rencontrer de problèmes majeurs.

3.1.2.5 La tuyauterie

La tuyauterie est principalement composée de tuyaux en plastique souple.

Il en existe de différents types tels que ceux dédiés l'aquariophilie, leur couleur transparente ne convient pas si ils sont exposés à la lumière car ils favorisent le développement des algues.

Il faut leur préférer le tuyau en polyéthylène, principalement utilisé en jardinerie et pour l'irrigation. Il en existe deux versions différentes:

Le polyéthylène de qualité alimentaire, pouvant supporter des pressions entre 6 et 16 bars
Le polyéthylène dédié à l’arrosage, nécessitant pas la même qualité mais ne pouvant supporter une pression supérieure à 10 bars.

Dans tous les cas l'utilisation de tuyaux en silicone est à prescrire car ceux-ci se dégraderont très vite en avec l'acidité de votre solution nutritive.

3.1.2.6 La chambre racinaire

Comme pour le réservoir, la chambre racinaire doit être étanche à la lumière et limiter les échanges thermiques.

En aéroponie basse pression, les plantes développent un volume de racines important. Plus vous leur laisser de l'espace, plus elles l'utiliseront. Le système racinaire étant la zone principale par laquelle la plante se nourrit, plus celui-ci sera développé et plus la plante s'épanouira et produira.

La hauteur de la chambre racinaire a aussi un impact sur la proportion de radicelles que les racines développeront, donc prévoir une hauteur de 20-30cm est un bon point de départ.

Il est nécessaire de contenir les racines dans la chambre racinaire avec du géotextile. Ceci afin d'éviter que les racines ne trempent dans le peu de solution présent au fond de la chambre et allant se déverser dans le réservoir

3.2 Système haute pression

En aéroponie haute pression, le système d'irrigation est complexe en comparaison d'un système basse pression et est constitué de beaucoup d'éléments:

une pompe
un ballon surpresseur
une soupape de surpression/décharge
un pressostat
une électrovanne
un timer cyclique
filtre en ligne
Buses
Tuyauterie
une chambre racinaire

3.2.1 Le cycle d'irrigation

3.2.2 La pompe

Il est important de noter qu'une pompe destinée à être utilisée pour un système aéroponique haute pression doit favoriser la pression et non le débit. En effet, dans un tel système, plus élevée sera la pression, plus les buses délivreront une brume constituée de fines gouttelettes.

La dimension idéale des gouttelettes est de 50 microns et la plupart des buses requièrent au moins 5-6 bars pour fournir un tel résultat.

Cette notion de pression est indispensable au bon fonctionnement de la brumisation et oriente le choix de la pompe à utiliser pour notre application. Deux possibilités s'offrent à nous: Les pompes à piston de type "machine à expresso" ou pompe à diaphragme.

3.2.2.1 La pompe à piston

Appelée aussi pompe oscillante, est petite taille, bon marché et est utilisée principalement dans les machines à café.

Elle fonctionne à l'aide d'un piston et de ressorts: le piston est mis en mouvement et compresse l'eau dans une chambre, ensuite il retourne à sa position initiale grâce aux ressorts ce qui crée une dépression et donc aspire l'eau dans la chambre.

Ses principaux défauts sont:

Les vibrations de fonctionnement qui engendrent du bruit
Le fait de ne pas pouvoir fonctionner en continu. En effet, ce type de pompe possède un cycle de fonctionnement à respecter afin d'éviter la surchauffe (exemple: 2 minutes marche, 1 minute repos).
Le très faible débit fournit à haute pression (0,2L/min à 10 bars pour une Ulka EP5)
Le fait qu'elle ne puisse pas supporter de fonctionner à vide

Les pompes à piston peuvent dénaturer la nature du liquide rentrant en son sein. En effet, l'usure des matériaux internes à la pompes, provenant des frottements du pistons ainsi que de la pression du fluide, viennent se répandre dans le fluide et le dénature.

Les zones visées sont:

les chemises
les joints d'étanchéité (ou segments celons) situés autour du piston.

3.2.2.2 La pompe à membranes

Cette pompe contient des membranes qui sont mis en déplacement par un moteur à courant continu. Tandis qu’une membrane aspire, l’autre pousse le produit aspiré.

La pompe à membrane est utilisée dans beaucoup de secteurs tels que: la chimie, pétrochimie, alimentaire.. car ce sont des pompes résistantes, fiables, peu encombrantes et surtout ne dénaturant pas la nature des liquides transportés (liquide uniquement en contact avec les membranes).

De plus, elles peuvent fonctionner en continu, offrent des débits plus ou moins élevés en fonction des modèles et sont extrêmement silencieuses.

3.2.2.3 Au final

Le choix de la pompe se fera alors en fonction de l'application souhaitée.

Pour réaliser du True Aero Growing, une pompe à membrane paraît indispensable tant une pompe à piston ne peut fournir un débit suffisant à haute pression afin de remplir un ballon surpresseur. Par contre pour les petits systèmes, celle-ci est très pratique.

3.2.3 Le ballon surpresseur

Le principal souci en aéroponie et de fournir une pression constante au système. Or, les différentes pompes délivrent une pression plus ou moins élevée en fonction du débit qu'elles doivent fournir. On comprend alors qu'il faut trouver le juste équilibre entre le nombre de buses et le point de fonctionnement souhaité.

Pour éviter ce casse-tête et les différentes contraintes matérielles, il existe une solution: le ballon surpresseur.

Le ballon surpresseur est un réservoir permettant de conserver un liquide sous pression. L'idée est que la pompe mette sous pression le ballon en le remplissant de solution nutritive jusqu'à ce celle-ci s’arrête lorsque valeur de pression souhaitée est atteinte.

Le ballon surpresseur contient: une vessie (élément qui sert de réceptacle pour la solution nutritive) et de l'air sous pression. Lors du remplissage de la vessie par la solution nutritive sous pression, celle-ci va gonfler et occuper plus de place. Ce mouvement va provoquer une diminution du volume d'air et donc augmenter sa pression.

Un ballon surpresseur de 100L ne vous permettra pas de stocker 100L d'eau sous pression, il y a en effet un volume dit "mort".

Ceci s'explique simplement en utilisant la simplification de loi d'Avogadro (thermodynamique): Pression * Volume = n (quantité de matière)* R(constante universelle) * T (température).

On considère que la quantité de matière et la température sont constantes, ce qui nous permet d'affirmer que dans notre système à l'équilibre: Peau*Veau=Pair*Vair.

Donc pré-gonfle à 1 bar (fictif), notre ballon a une capacité maxi de 100L.

A 4 bars on a mis 60L d'eau, à 9 bars-> 80L, 19bars -> 98L,.. (Ne pas oublier d'ajouter la pression atmosphérique dans votre calcul).

Or, comme la pression maxi pour un nombre important de ballons est de 10 bars, on ne pourra y stocker que 80L d'eau au maximum. Soit 20 litres inutilisés!

3.2.4 La soupape de surpression/décharge

Votre ballon surpresseur est dimensionné pour fonctionner sous une pression maximum, celui-ci risque d'être endommagé voir d'exploser si une pression supérieure lui est appliquée.

La soupape de surpression est un élément de sécurité quasiment indispensable. Elle se situe au plus proche du ballon surpresseur et permet d'évacuer l'eau si la pression présente dans votre système est supérieure à la valeur choisie.

Il existe des soupapes dont il est possible de choisir la valeur de pression à laquelle le liquide sera évacué hors du circuit afin de faire redescendre la pression. Ce paramétrage s'effectue majoritairement en jouant sur la longueur d'un ressort monté sur une tige fileté. En raccourcissant la longueur du ressort, via une visse de réglage, on comprime le ressort et donc le fluide circulant dans le circuit a besoin d'une pression plus élevée pour ouvrir la soupape. Inversement, si on rallonge sa longueur, la pression nécessaire à l'ouverture de la soupape sera plus faible.

Concrètement:

La définition de la pression est la force rapportée à la surface sur laquelle elle s'exprime d'où: P = F / S

P étant la pression exprimée en N/m²
F étant la force exprimée en N
S étant la surface exprimée en m²

Ce qui maintient la soupape fermée est la force du ressort s'appliquant sur celle-ci et correspondant à: F = k * |l - l0|

l étant la longueur actuelle du ressort et l0 sa longueur initiale
k étant la coefficient de rigidité du ressort (paramètre fixé par le constructeur)

Donc P = k * |l - l0| / S, or la surface, la longueur initiale du ressort et son coefficient de rigidité sont constants donc on comprend directement que la pression est proportionnelle à la longueur du ressort.

3.2.5 Le pressostat

Un pressostat est un appareil permettant de détecter le dépassement de valeurs seuils prédéterminées, de la pression d'un fluide.

Lorsque l'une des valeurs seuil est dépassée, celui-ci déclenche la mise en marche ou l'arrêt de la pompe.

Certaines pompes en sont équipées d'origine mais l'utilisation d'un pressostat externe de meilleure facture peut être un véritable confort: réglage plus précis des valeurs seuil, delta de mesure plus précis, durée de vie plus élevée,...

3.2.6 L'électrovanne

Une électrovanne est un appareil électrique permettant de commander l'ouverture ou la fermeture via une action mécanique de la circulation d'un fluide dans un circuit.

Les électrovannes les plus courantes sont celles utilisées dans les lave-linge et lave-vaisselle pour le remplissage de la cuve.

En aéroponie haute pression, on utilise des électrovannes dites de « tout ou rien » et qui ne peuvent s'ouvrir qu'en entier ou pas du tout. L'état change suivant que l'électrovanne est alimentée électriquement ou non. Elle est commandée par un timer cyclique qui permet ainsi de contrôler à la seconde près, voire de manière plus précise, la mise en route et l'arrêt de l'arrosage.

3.2.7 Le timer cyclique

Un timer cyclique permet de contrôler de manière indépendante la durée durant laquelle la sortie est activée ainsi que la durée durant laquelle la sortie et désactivée.

Il s'agit de l'un de éléments les plus importants en aéroponie car c'est lui qui contrôle la durée d'arrosage.

Il en existe de nombreuses variantes, les plus précis sont réglables au 10ème de seconde.

3.2.8 Le filtre en ligne

Un filtre en ligne est indispensable en aéroponie haute pression sans quoi vous boucherez ou limiterez l'efficacité de vos buses.

Un filtre en ligne de 60 microns ou plus fin. Plus il sera fin et moins vous aurez de problème, si vous le contrôler et nettoyer régulièrement.

Il est aussi possible d'utiliser des sacs filtrants (micronbag) entre votre réservoir et votre pompe. Ils présentent l'avantage de ne coûter que quelques euros, de ne pas fuir ni se boucher et d'être lavables en machine.

3.2.9 La tuyauterie

Pour la tuyauterie, il est préférable d'adapter votre choix en fonction des pressions que vous allez exercer sur votre système d'irrigation. L'aéroponie haute pression ne correspond pas à la définition de haute pression utilisée dans le commerce. En effet, si vous cherchez dans un magasin des tuyaux dit "haute pression" vous serez redirigés vers les nettoyeurs haute pression qui eux propulsent de l'eau ayant une pression comprise entre 10 et 150 bars, voire plus. Leurs tuyaux contiennent un tressage métallique au sein de leur structure (comme du béton armé) afin de supporter des pression allant jusqu'à 300 bars.

Il faut leur préférer le tuyau en polyéthylène, principalement utilisé en jardinerie et pour l'irrigation. Il en existe deux versions différentes:

Le polyéthylène de qualité alimentaire, pouvant supporter des pressions entre 6 et 16 bars
Le polyéthylène dédié à l’arrosage, nécessitant pas la même qualité mais ne pouvant supporter une pression supérieure à 10 bars.

3.2.10 La chambre racinaire

La chambre racinaire doit être étanche à la lumière et limiter les échanges thermiques.

En aéroponie haute pression, les plantes développent un volume de racines très important. Plus vous leur laissez de l'espace, plus elles l'utiliseront et plus vos plantes seront heureuses.

Le système racinaire étant la zone principale via laquelle la plante se nourrit et respire, plus celui-ci sera développé et plus la plante s'épanouira et produira.

La hauteur de la chambre racinaire a aussi un impact sur la proportion de radicelles que les racines développeront, donc prévoir une hauteur de 30-40cm est un bon point de départ.

Il est indispensable de contenir les racines dans la chambre racinaire avec du géotextile et d'éviter tout ruissellement sur celles-ci. D'autre part la chambre racinaire doit être adaptée à votre arrosage afin que celui-ci soit le plus homogène possible.

3.2.1.11 Les Buses

Les buses ou nozzles sont l'un des éléments les plus importants: si celles que vous allez choisir ne sont pas adaptées à votre système, ce que vous ferez ne sera pas de la True Aeroponic Growing et votre système sera "déclassé".

Il sera alors bon de vous renseigner au près du fabriquant pour vous assurer que celles-ci délivrent effectivement des gouttelettes de 50 microns à une pression donnée. Si on ne peut vous garantir la taille du brouillard projeté vous pouvez être certain que la dimension des particules sera supérieure à ce seuil.

Il faut garder à l'esprit que l'ensemble des particules de votre brouillard nutritif ne sera pas constitué à 100% de gouttelettes ayant de telles dimensions. Certaines auront un diamètre plus élevé ou plus faible, mais le pourcentage ayant le bon diamètre devra être le plus élevé possible et c'est donc pour cela que la pression doit être la plus constante possible dans votre système.

Il existe une multitude de buses ayant des caractéristiques plus où moins différentes: matériau, taille de l'orifice, angle de projection et certaines "options".

Matériaux: on retrouvera principalement deux catégories. Celles en métal et celles en plastique. L'une des principales différences entre les deux est la durée de vie, le métal aura moins facilement tendance à se déformer et s'user suite aux répétitions des cycles d’aspersion. Bien évidemment, une buse en métal est plus "difficile" à produire et la matière principale coûte plus cher donc le prix de la buse sera directement impacté par ce choix.
Taille de l'orifice: il s'agit d'un petit trou par lequel l'eau sous pression est éjectée de la buse. Plus celui-ci aura un diamètre fin et plus les gouttelettes seront fines. Bien évidemment sa dimension a une influence directe sur l'angle de projection ainsi que sur le débit de la buse.
Angle de projection: Cela correspond à l'angle avec lequel la solution est projetée, plus celui-ci est grand plus la surface couverte sera grande. Ainsi, le nombre de nozzles sera réduit et plus il vous sera facile d'uniformiser la projection de votre solution nutritive au sein de la chambre racinaire.
Options: Certaines buses possèdent ce que l'on peut qualifier d'options, c'est à dire qu'elles ont des caractéristiques techniques spécifiques qui leur ont été ajoutées. Bien évidement le prix est directement impacté. On retrouve le système anti-goutte qui permet d'éviter une projection et un écoulement de solution nutritive lors de l'arrêt du cycle d'aspersion. Ainsi qu'une grille de filtration à l'entrée de la buse pour éliminer une quelconque saleté qui circulerait encore dans votre système d'irrigation malgré la mise ne place de vos filtres en ligne.

3.3 Durée et fréquence d'arrosage

3.3.1 Aéroponie basse-pression

En aéroponie basse pression, l’aéroponie est une méthode de culture sans substrat, les durées et fréquences d'arrosage n'ont pas la même importance ni le même impact sur les plantes. En effet la solution nutritive étant projetée sous forme de gouttes plus ou moins grosses sur le système racinaire, celui-ci est détrempé et dans ce cas l'intérêt de faire des cycles n'apparaît alors plus comme nécessaire.

Il vous reviendra le choix de mettre en place des cycles: 15min ON/ 15min OFF,.. où d'arroser en permanence c'est à dire 24h/24.

Il faudra bien garder à l'esprit que plus l'eau circule et plus celle-ci s'oxygène et que durant la période de nuit vous pouvez rallonger les temps de pause entre deux cycles d'arrosage.

3.3.2 Aéroponie haute-pression

En aéroponie haute pression, la durée de l'arrosage en spécifique à chaque système, un réglage fonctionnant parfaitement sur une configuration donnée n'aura pas le même comportement chez vous. On déterminera alors cette durée de manière empirique.

Le principe est simple en HPA (High Pressure Aeroponic): lors de la mise en fonctionnement de l'arrosage, la solution nutritive sous-pression est projetée et forme une sorte de brume. Les gouttelettes vont ainsi envahir la totalité de votre chambre racinaire. Une fois cet espace saturé par, il est temps de stopper l'arrosage.

Le temps nécessaire afin d'obtenir cette saturation est alors constant, en effet le volume de votre chambre racinaire ainsi que sa configuration (nombre de buses) ne variant pas il n'est pas nécessaire de jouer sur celui-ci.

Pour vous donner un ordre d'idée, le temps de brumisation est de quelques secondes. Certains préconisent entre 15s et 30s, mais une durée adaptée à votre configuration sera plus efficace.

Attention, saturer de manière trop importante la chambre racinaire peut créer un écoulement d'eau le long de vos racines, qui peut être "néfaste".

Le temps entre deux brumisations lui, peut varier et ce en fonction de quelques paramètres: la température de votre chambre racinaire, volume de racines présent, stade de la plante, période de jour et de nuit.

Il faut que les racines restent suffisamment humides sans trop sécher avant la pulvérisation suivante. L'expérience vous permettra de régler ce paramètre de manière précise en fonction du besoin de vos plantes.

Il est par contre nécessaire de rappeler que vos plantes aiment la stabilité, alors évitez de modifier ce paramètre trop souvent. Pour vous donner un ordre d'idée, la durée de pause est de quelques minutes, entre 2 et 5 minutes voire un plus. En période de nuit vous pouvez doubler voir tripler ce temps de pause.

4. Mener à bien sa culture aéroponique

4.1 La solution: Taux d'oxygénation

Les plantes se développent en puisant ses ressources dans l'air et dans l'eau. De ce fait, il convient de respecter des règles simples et fondamentales afin de mener à bien votre culture et obtenir un résultat optimal.

Les plantes sont des êtres vivants et à ce titre elles ont besoin d'oxygène pour vivre et s'épanouir. Celles-ci respirent en partie grâce à leurs racines qui se développent dans un environnement que vous allez régulièrement saturer d'eau. On comprend alors aisément que la solution que vous allez leur projeter doit contenir un maximum d'oxygène pour assurer le meilleur développement possible des plantes et de la vie microbienne au niveau de votre solution et de vos racines.

L'oxygène est présent dans l'eau à l'état gazeux, c'est à dire que l'eau contient en son sein de microscopiques bulles de ce précieux gaz. L'eau obtient un apport en oxygène principalement par le phénomène de diffusion, jusqu’à un équilibre appelé “saturation”. La saturation correspond l'état durant lequel une quantité maximal d’oxygène est dissoute dans l’eau. Cet état est pour l’essentiel fonction de la température.

La diffusion s'effectue quant à elle par la surface de contact entre l'air et l'eau, une eau en mouvement se saturera donc en surface et si celle-ci est brassée, la surface en contact avec l'air sera plus grande et donc la quantité d'oxygène présente plus élevée.

Voici 3 paramètres pouvant influencer ce taux:

La température de l’eau: Plus l'eau de votre solution a une température faible, plus sa contenance en oxygène dissous est élevée.
Le mouvement de l’eau : Brasser une solution augmente le contact de l'eau avec l’air et par conséquent augmente le taux d’oxygène dissout
La consommation par les bactéries qui dégradent la matière organique (les particules de plantes et d’animaux morts) diminue le taux d'oxygène dissout

Un 4ème évident peut venir à l'esprit: La photosynthèse, les plantes produisent de l'oxygène le jour et en consomment la nuit. Mais nos racines et notre solution sont dans un environnement étanche à la lumière, sans algue ce phénomène a une incidence négligeable.

On considère que pour un taux d'oxygène de:

0 à 1 mg/L : Seuil létal, la grande majorité des organismes de retrouvent asphyxiés
1 à 3 mg/L : Seuil critique, le taux est insuffisant pour la survie correcte des organismes, ceux-ci sont en grande difficulté
3 à 5 mg/L : Le développement organique se retrouve perturbé
5 à 7 mg/L : Seuil normal, la vie peut se développer correctement
7 mg/L et plus: Seuil idéal

Contrairement à ce qui est communément admis, la quantité en oxygène n'est pas critique à une température élevée, par exemple à 30°C et pour un taux d'oxygène dissout de 100%, le taux d'oxygène est de 7,54mg/l

Ce qui est gênant c'est que plus la température est élevée plus les besoins en oxygène sont importants, donc plus la quantité d'oxygène aura tendance à diminuer rapidement. D'autre part, cette température élevée est aussi une porte d'entrée idéale pour les pathogènes.

Voici une liste de taux utiles:

Donc on retiendra que pour avoir une solution oxygénée celle-ci doit être brassée et maintenue à une température basse. Quant aux micro-organismes, plus il y a de matière organique dans une eau, plus la demande en oxygène est élevée mais leur présence est utile pour la décomposition des matières mortes, il s'agit donc de trouver un juste milieu.

Maintenir sa solution nutritive à bonne température

Afin de diminuer la température de votre solution, vous pouvez employer différentes méthodes mais ce qui reste le plus important est de pouvoir maintenir cette température dans votre environnement de culture.

Ainsi si votre réservoir n'est pas un minimum isolé thermiquement et/ou votre environnement de culture trop chaud, vous pouvez être certain que la température de la solution tendra rapidement vers cette valeur et que ses variations auront un impact sur vos protégées. En principe si votre installation est correctement dimensionnée, vous ne devriez avoir presque aucun problèmes de températures hormis en été.

Si votre solution nutritive est trop chaude vous pouvez:

Ventiler de l'air sur votre solution
Utiliser un groupe froid: il fonctionne comme un réfrigérateur, un gaz est compressé et cette compression dégage du froid. Votre solution passe au sein du système et est donc refroidie. Le problème est que cette solution est onéreuse, très gourmande en énergie et dégage beaucoup de chaleur
Plonger des bouteilles d'eau gelée dans votre solution: l'eau gelée a un température de 0°c, si vous souhaitez baisser cette valeur aux alentours de -10°c, vous pouvez mettre du gros sel dans la bouteille d'eau: 2/3 d'eau et 1/3 de gros sel avant de placer la bouteille dans la solution.
Le sel, aussi appelé chlorure de sodium, va alors essayer de se dissoudre dans la glace mais pour cela il faut suffisamment d'énergie pour casser les liaisons électrostatiques qui maintiennent les ions Na+ et Cl- du sel dans la forme solide. Il va alors se produire une réaction endothermique: en se dissolvant le sel va puiser de l'énergie dans la glace (chaleur latente de fusion), ainsi, la température nécessaire pour que de la glace subsiste devient donc inférieure à 0 °C.

4.2 La solution: EC et pH

Lien vers le guide traitant de l'hydroponie où ces concepts sont traités.

Les règles concernant l'EC et le pH sont les mêmes qui s'appliquent en aéroponie et en hydroponie:

L'EC et le pH se doivent d'être les plus constants possible et adaptés au stade du vie de la plante.

Il est conseillé de lire le guide sur l'hydroponie afin de d'obtenir de plus amples informations et détails sur ces deux notions. De plus, si vous cultivez en aéroponie basse pression, la façon de gérer votre EC et pH est identique, peut être que vos plantes auront besoin d'un EC plus faible du fait de leur meilleure absorption des nutriments. Il est absolument nécessaire de posséder un appareil permettant de mesurer l'EC et le pH afin d'être le plus précis possible.

4.2.1 Electro-conductivité ou EC

L'EC correspond à une mesure de la conductivité électrique de votre solution.

Votre eau est constituée d'un ensemble de minéraux et de sels qui sont des conducteurs électriques, donc en injectant un léger courant entre deux bornes, votre appareil est capable de déterminer la conductivité de votre solution. Ainsi, vous pouvez en déduire la concentration en nutriments de votre solution.

Bien évidemment, vous ne pouvez pas savoir quels sont les éléments présents dans celle-ci et encore moins leurs proportions à moins de faire des chromatographies tous les jours. D'autre part, vos plantes vont privilégier certains nutriments et en laisser d'autres de côté en fonctions des besoins. Pour l'ensemble des ces raisons (et d'autres telles que la dégradation des composants,..), il vous est nécessaire de changer régulièrement votre solution afin de fournir l'ensemble des nutriments pour vos plantes avec une concentration suffisante et de vous fiez à la composition de ces engrais et leur teneurs fournies sur votre boite.

Le but du jeu est de rendre la concentration en nutriments constante, c'est à dire que votre plante consomme autant d'eau que de nutriments. Cette notion est loin d'être aisée en aéroponie haute pression. En effet, si votre brumisation est correctement réglée, la quantité d'eau retournant dans votre réservoir sera minime, voir nulle, et donc l'EC aura tendance à augmenter du fait de la diminution du volume d'eau qui engendre une augmentation de la concentration des engrais.

On comprend alors que contrairement en hydroponie ou en aéroponie basse pression, la connaissance des besoins de vos plantes et de leur comportement est nécessaire afin d'anticiper et de réagir correctement dans un bon nombre de situations.

D'autre part, faire une session multi-variétés sera d'autant plus difficile que les plantes auront des besoins spécifiques différents, ainsi à moins d'avoir des variétés ayant le même comportement vous ne maximiserez pas l'apport d'engrais et vous obtiendrez une récolte "médiocre" contrairement à ce que vous auriez pu obtenir si avait été parfaitement orchestré.

4.2.2 Le Potentiel Hydrogène

Le pH quant à lui correspond au potentiel hydrogène de votre solution.

C'est en mesurant le pH de votre solution que vous allez connaître la concentration de votre solution en hydrogène et donc son taux d'acidité:

pH < 7: acide
pH = 7: neutre
pH > 7: base

Le pH peut se mesurer de plusieurs manières dont la plus précise utilise une électrode en verre. Le but est de mesurer une différence de potentiel afin d'en déduire le pH de votre solution.

Cette mesure dépend avant tout chose de plusieurs facteurs:

De la température du corps liquide
De l'étalonnage de votre appareil de mesure

Comme vous avez pu le voir sur votre liquide d'étalonnage, le pH de celui-ci est différent en fonction de la température. Or, beaucoup d'appareils sont prévus pour compenser la mesure en fonction de la température, donc si vous en avez la possibilité préférez un tel appareil.

En chimie, l'étalonnage s'effectuer avant chaque session de mesures, vous n'êtes pas obligé de le faire tous les jours mais faites le le plus régulièrement possible (une fois par semaine serait une bonne moyenne). Il est très important de garder à l'esprit que l'étalonnage de votre appareil est aussi important que la mesure que vous effectuez. En effet, la détermination du pH se fait en référence à la solution d'étalonnage. Certaines règles sont très importantes: la conservation de votre électrode dans la solution de conservation fournie par le fabriquant. le nettoyage de l'électrode avec une solution purifiée:

eau distillée,
eau déminéralisée,
eau osmosée, ...

La valeur du pH est primordial pour le succès de votre culture, en effet il rend accessible certains nutriments à vos plantes en fonction de sa valeur.

Deux plages de valeurs sont recommandées pour votre culture en fonction du stade de développement de votre plante:

5,6 pour une plante en phase de croissance
5,8 pour une plante en phase de floraison.

Il s'agit de valeurs aux quelles le meilleur ratio de nutriments est disponible. Dans certaines situations, il peut être nécessaire de le faire varier afin de rendre accessible certains nutriments, mais ce que vous faites doit être maîtrisé.

Les plantes se retrouvent stressées en cas de brusques variations du pH et vous pouvez aussi développer des carences où excès qui seront préjudiciables pour leur rendement.

4.3 Risque Majeur

Le système racinaire évoluant à l'air libre, celui-ci est tributaire du bon fonctionnement de votre systeme. En cas de problème avec votre pompe ou votre système d'aspersion: Buses obstruées, panne, timer cyclique qui tombe en panne, réservoir vide.. vous vous exposez, vous et vos protégées à des conséquences plus ou moins graves. En effet, le système racinaire va très vite se dégrader et cette dégradation sera d'autant plus grave si vos plantes sont restées longtemps sans eau.

1. les micro radicelles vont sécher et disparaître

2. les racines les plus à l'extérieur de votre système racinaires vont sécher: Les plus fines seront d'abord touchées et les plus épaisses suivront ensuite

3. L'assèchement de votre système racinaire va ensuite se propager vers l'intérieur et votre plante va mourir

Les conséquences ont généralement un fort impact:

Une fois sèches les racines sont mortes et vont se dégrader, tout en augmentant le risque de développement de maladies
Votre plante va être très stressée et utilisera une grande partie de son énergie à redévelopper de nouvelles racines
Les nouvelles racines seront épaisses et plongeront très rapidement vers le fond de votre chambre racinaire afin de se prémunir d'un nouveau problème
Les micro-radicelles ne feront leur apparition qu'au bout de quelques jours voir semaines

De ce fait il vous faut contrôler quotidiennement que votre système fonctionne correctement et avoir du matériel de "secours" pour vous prémunir d'une telle avarie.

Si un tel problème venait à survenir, voici comment certaines personnes procèdent afin de relancer la machine:

Changer votre solution pour de l'eau claire dans laquelle vous ajouterez du H202 afin de "désinfecter" les racines et éliminer les racines mortes.
Laisser votre système tourner ainsi pendant 24/28h
Changer à nouveau la solution en ajoutant uniquement des enzymes et du stimulant racinaire et laissez la nature agir pendant 48/72h
Rechangez votre solution et ajoutez cette fois vos engrais en faible dose et voyez comment celui-ci évolue et adaptez-vous aux besoins de vos plantes.