Module de conditionnement pour l'eau d'un système d'élevage marin

Rapport final

Sablefish Canada Inc

PIAAM 2011-P07

Sommaire

Sablefish Canada a reçu un financement de 200 000 $ de la part du Programme d'innovation en aquaculture et d'accès au marché pour construire un module de conditionnement pour l'eau d'un système d'élevage marin,afin de contrôler la température et la salinité de l'eau dans une écloserie, récupérer la chaleur générée par un refroidisseur et recycler l'eau utilisée pour l'incubation. On sait que de légères fluctuations de la température et de la salinité par rapport aux conditions optimales peuvent causer des difformités et la mort chez les poissons marins juvéniles. L'objectif de ce projet était de concevoir et de tester un système visant à réduire les difformités de 50 % grâce à un milieu d'élevage optimal et à des technologies écoénergétiques.

Dans le cadre de ce projet novateur, Sablefish Canada a construit et mis en œuvre le module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin, qui crée la température et les conditions de salinité précises nécessaires pour répondre aux exigences de la pisciculture marine. L'équipement novateur de ce module gère divers niveaux de salinité et diverses températures en tout temps avec une fiabilité de 100 %. Cette technologie novatrice possède un bon potentiel pour devenir la norme industrielle pour toutes les nouvelles piscicultures marines.

L'élaboration du module a créé une occasion pour l'aquaculture canadienne d'accroître sa compétitivité sur le marché mondial et de commercialiser une technologie de pointe dans le monde entier. Le secteur de l'écloserie marine est trop petit pour que les fabricants produisent de l'équipement spécialisé; Sablefish Canada prévoit donc que le modulepermettra de tirer profit de ce créneau commercial.

Introduction

Sablefish Canada Inc. (Sablefish Canada) est une entreprise aquacole, pionnière en Colombie-Britannique, qui s'est engagée en faveur de pratiques environnementales durables et du développement économique à l'échelle des collectivités. À mesure que le Canada émerge de la récession mondiale, les exportations aquacoles à valeur ajoutée, comme celles de la morue charbonnière, sont bien placées pour faire partie de la nouvelle économie canadienne. L'aquaculture est un secteur mondial qui connaît une croissance rapide et le Canada est dans une position unique pour augmenter considérablement sa part actuelle d'un milliard de dollars du marché, qui représente 35 milliards de dollars. La production aquacole de morue charbonnière au Canada pourrait dépasser les 100 millions de livres par an ou les 600 millions de dollars au cours des 20 à 30 prochaines années.Depuis six ans, Sablefish Canada a investi 12,78 millions de dollars et a dirigé la recherche et le développement de pointe nécessaires pour établir un secteur de la morue charbonnière commercialement viable au Canada.

Les juvéniles de la morue franche, de la morue charbonnière, de la daurade et du bar ont des taux de malformation allant de 15 % à 26 %. On sait que la température ou la salinité jouent un rôle important dans les taux de malformation et de mortalité des écloseries de poissons marins. Une recherche publiée en novembre 2009, par le Norwegian Institute of Food, Fisheries and Aquatic Research (Nofima), est très prometteuse pour ce qui est de réduire le taux de malformations chez la morue et d'autres espèces d'élevage au moyen d'un contrôle précis de la température et du débit au stade larvaire. Par ailleurs, les responsables du projet auprès de Nofima ont conclu que « la morue sans malformations génère de meilleurs revenus pour le secteur », car les poissons déformés qui survivent se développent plus lentement et se vendent un prix réduit sur le marché. Sablefish Canada a recherché dans le monde entier un ensemble d'équipement qui pourrait répondre aux spécifications du module et n'en a trouvé aucun qui répondait aux besoins en matière de production, de fiabilité et d'efficacité énergétique.

Un autre défi pour les écloseries de poissons marins réside dans le fait que l'équipement doit être capable de fournir de l'eau à différents niveaux de salinité et de température en continu pour le stock de reproduction, les incubations et les larves de l'écloserie, avec une fiabilité totale.

Méthodes et solutions

Les renseignements publiés et non publiés sur la modulation de la salinité, les dispositifs de refroidissement à haut rendement et les ordinateurs de contrôle du milieu ont été recueillis et utilisés pour déterminer les meilleures composantes du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin.

Conception et fonctionnement du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin

Hycool, un dispositif de refroidissement énergétique norvégien, a été modifié pour fonctionner avec l'eau de mer. Le refroidissement de la prise d'eau de mer en écloserie a été accompli en faisant circuler l'eau à travers l'unité Hycool de haut rendement (66 hp), qui refroidit de 7 °C un débit de 150 gallons par minute. Cette unité de refroidissement, qui n'avait jamais été utilisée en Amérique du Nord auparavant, est 52 % plus efficace que le dispositif de refroidissement conventionnel nord-américain au fréon, car Hycool utilise une solution riche en potassium (la saumure), dont les propriétés thermodynamiques sont remarquables. Pour que le dispositif de refroidissement Hycool puisse être utilisé avec de l'eau de mer, on a dû le modifier en y ajoutant un tube échangeur de chaleur en titane. Grâce à leur consommation annuelle de 30 020 $ en électricité, les dispositifs de refroidissement Hycool de 66 hp remplacent avantageusement les unités actuelles au fréon, qui consomment 58 750 $ par année en électricité; on a ainsi réduit les coûts d'immobilisations et d'exploitation.

Une unité de refroidissement à récupération de chaleurutilise comme source d'énergie la chaleur résiduelle produite par les compresseurs Hycool, afin de préchauffer de 7 °C l'eau d'alimentation de la chaudière. Toutes les écloseries de poissons marins produisent de la nourriture vivante (rotifères et artémias) pour nourrir leurs larves, ce qui nécessite de l'eau chaude préalablement produite par la chaudière atmosphérique de 400 000 BTU à un coût opérationnel de 3 714 $ par mois. La chaleur résiduelle récupérée des quatre compresseurs du dispositif de refroidissement Hycool était suffisante pour remplacer la chaleur fournie auparavant par la chaudière. La baisse réelle des coûts de chauffage sera évaluée, mais elle devrait, selon les estimations, aller jusqu'à 33 000 $ par an et réduire les émissions de carbone dans l'atmosphère à hauteur de 150 tonnes.

Une machine de dessalement de la société israélienne ODIS a été spécialement conçue pour retirer la quantité nécessaire d'eau douce de la prise d'eau de mer pour satisfaire aux exigences spécifiées en matière de salinité. Cela a été réalisé en remplaçant la pompe de 370 lb/po² sur les machines à osmose inverse par une pompe à pression variable commandée par un capteur de salinité en amont. Si la salinité de l'eau, dans l'écloserie, est réduite, comme après une tempête de pluie, la pression de la pompe augmente et celle-ci accroît la quantité d'eau douce extraite de la prise d'eau pour produire la salinité exacte. Si la salinité de l'eau de mer entrante est plus élevée, la pression diminue, ce qui entraîne une diminution de l'apport d'eau douce et permet à la salinité de rester constante à la sortie. En pouvant ainsi accroître la salinité, on élimine le besoin d'acheter du sel pour obtenir de l'eau avec une salinité élevée et on prévient l'introduction accidentelle de bactéries indésirables friandes de soufre, qui viennent avec le sel acheté et doivent être éliminées pour éviter la contamination. Les machines ont été construites de manière à s'insérer dans deux conteneurs d'expédition et à être prêtes à l'emploi; il suffisait de les brancher au système électrique et à la plomberie de l'écloserie.

La société Versatile Construction a conçu et fabriqué un système à ultraviolets de 2 600 watts, qui a ensuite été installé sur le système de recirculation du bâtiment réservé au stock de reproduction. 

Un nouveau module informatique de contrôle du milieu de la société Argus a été installé poursynchroniser et optimiser l'efficacité du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin. Depuis 2007, Sablefish Canada coordonne son écloserie au moyen d'un système informatique de contrôle Argus, qui est utilisé dans le programme spatial de la NASA. Ce système de contrôle est modulaire, de sorte que de nouveaux modules peuvent être ajoutés et rattachés aux dix modules existants de l'écloserie, selon les besoins. De plus, des spécialistes en réfrigération situés en Europe assurent un suivi en ligne de toutes les composantes du dispositif de refroidissement, au cas où le système ne fonctionnerait pas correctement.

Les principales activités de construction et de mise en service du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin étaient les suivantes :

• Confirmation de l'ensemble des spécifications et des calculs d'ingénierie relatifs à la conception de l'équipement;
• Recherche, commande et achat de l'équipement adéquat, y compris le dispositif de refroidissement, la machine de dessalement, l'unité de stérilisation à ultraviolets et le système informatique de contrôle du milieu, et organisation de la livraison au site;
• Préparation du site pour l'arrivée de l'équipement, notamment en construisant une dalle de ciment et en mettant en place le câblage et la plomberie nécessaires;
• Réception, assemblage et installation de l'équipement sur le site;
• Essai de tous les éléments de l'équipement; et
• Mise en service du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin de façon à ce qu'il fonctionne en continu, et coordination de l'équipement pour obtenir une efficacité maximale.

Résultats

Grâce aux nouvelles fonctions du module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin conçues pour fournir un contrôle de la salinité et de la température, le gestionnaire de l'écloserie peut désormais paramétrer avec précision la température et la salinité de l'eau nécessaires pour répondre aux besoins des juvéniles de la morue charbonnière. Le module recycle l'eau d'incubation à salinité élevée et extrait la chaleur des dispositifs de refroidissement pour préchauffer l'eau où se trouve la nourriture vivante. Par ailleurs, une eau à salinité élevée est produite sur place, ce qui élimine le besoin d'acheter du sel en quantité volumineuse et réduit autant les coûts que les besoins en électricité.

Réduction des taux de malformation

L'évaluation des malformations est en cours mais, selon les premières indications, le module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin permettra d'atteindre l'objectif de réduction de 50 %. Une évaluation préliminaire a été réalisée pour les classes d'âge de 2010 et 2011. Les larves de la classe d'âge de 2010 ont été élevées dans une eau ambiante de salinité plus faible et de température variable et celles de la classe d'âge de 2011 ont été élevées dans ue eau à salinité élevée et à température plus basse, contrôlée grâce au module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin. 

Réduction du taux de bactéries

À la suite de l'installation de l'équipement à ultraviolets, il y a eu une diminution importante du nombre de colonies bactériennes d'eau salée dans l'eau des stocks de reproduction. Cette réduction a été vérifiée par Pfizer au cours des essais sur la présence de bactéries d'eau salée.

Même si ce système novateur n'a été installé que récemment, ses avantages sont évidents et, en plus de produire davantage de juvéniles viables et de réduire les taux de cultures bactériennes dans l'eau du stock de reproduction, la nouvelle technologie du module permet de diminuer les coûts et les besoins en énergie.

Activités futures

Une fois installé, le module de conditionnement de l'eau du système d'élevage marin sera testé pendant au moins six mois, afin d'évaluer ses fonctionnalités complètes et les économies de coûts qu'il entraîne. Il est prévu que, pendant cette période, tous les objectifs suivants seront atteints ou dépassés : 

• Réduction de 50 % du nombre de malformations rachidiennes chez le poisson (de 20 % à 10 %);
• Arrêt des achats de sel (qui sont actuellement de 50 000 $);
• Réduction de la consommation d'énergie de 110 780 $ par année;
• Commercialisation des modules de conditionnement de l'eau auprès des écloseries marines du monde entier (voir la section sur la commercialisation, ci-dessous);
• Préparation d'un rapport définitif sur les résultats scientifiques, les économies d'énergie et la réduction de coûts du projet aux fins de diffusion publique (voir la section sur la commercialisation, ci-dessous).

Commercialisation

L'élaboration d'un module de conditionnement pour l'eau d'un système d'élevage marincrée une occasion pour l'aquaculture canadienne d'accroître sa compétitivité sur le marché mondial et de commercialiser une technologie de pointe dans le monde entier. Le secteur de l'écloserie marine est trop petit pour que les fabricants produisent de l'équipement spécialisé; Sablefish Canada prévoit donc que le module permettra de tirer profit de ce créneau commercial.

Le secteur canadien de l'écloserie marine peut démontrer son leadership dans l'aquaculture durable à bilan carbone neutre en exportant une technologie de pointe dans le monde entier. Cette technologie transférable profitera aux écloseries marines locales et du monde entier en leur permettant de réduire jusqu'à 50 % le pourcentage de poissons malformés et de diminuer leur consommation en énergie et leurs émissions de carbone.

Voici la stratégie de commercialisation de ce module auprès des écloseries marines du monde entier :

• Élaboration de documents d'information décrivant le projet, le module de conditionnement pour l'eau et les avantages du système.
• Présence à l'exposition internationale des pêches et de la technologie de Tokyo, du 18 au 20 juillet 2012
  • Préparation et tradeuction d'une brochure sur le projet et le module de conditionnement pour l'eau.
  • Sablefish Canada a loué un stand comme point de départ pour la promotion de la technologie.
  • On a communiqué avec des personnes sélectionnées et on les a invitées à se réunir pour discuter (représentants gouvernementaux du Miyagi Prefectural Cold Water Marine Research Centre, représentants de la pisciculture Owasebussan Co. Ltd., etc.).
• Foire Aquaculture Canada 2013, à Guelph (Ontario)
  • Présentation du projet et du module de conditionnement pour l'eau, y compris les résultats d'essais sur six mois concernant la réduction des coûts (due à l'absence de besoin en sel), la diminution de la consommation en énergie et l'amélioration de la qualité du poisson (réduction du taux de malformations).
• Foire AQUA NOR 2012-2013, à Trondheim (Norvège)
  • Présentation à des acheteurs potentiels à la plus grande foire commerciale de l'aquaculture du monde.
• Visites organisées à l'écloserie pour les groupes intéressés, y compris les acheteurs potentiels connus (Marine Farms ASA, Codfarmers ASA, Salmar ASA, les écloseries de morue en Norvège, Scotia Halibut Ltd. au Canada et Trout Lodge aux États-Unis).
• Préparation d'un rapport définitif sur les résultats scientifiques, les économies d'énergie et les réductions de coûts du projet aux fins de diffusion publique.
• Les avantages de l'innovation que représente le module de conditionnement pour l'eau d'un système d'élevage marin seront communiqués à l'ensemble du secteur l'aquaculture marine, grâce à des bulletins d'information et à des moyens de communication en ligne de l'Alliance de l'industrie canadienne de l'aquaculture.

Conclusion

Le financement du Programme d'innovation en aquaculture et d'accès au marché a rendu possible l'innovation technologique que représente le module de conditionnement pour l'eau d'un système d'élevage marin, permettant ainsi l'élaboration de mesures de contrôle de l'environnement sophistiquées nécessaires au succès de toutes les écloseries de poissons marins et à la durabilité de la pisciculture marine au Canada. Cette nouvelle technologie permettra d'améliorer la qualité, l'offre et la valeur sur le marché lors de l'abattage des espèces de poissons d'eau chaude ou froide.

Même si ce système novateur n'a été installé que récemment, ses avantages sont évidents et, en plus de produire davantage de juvéniles viables et de réduire les taux de cultures bactériennes dans l'eau du stock de reproduction, la nouvelle technologie du module permettra d'éliminer le besoin d'acheter du sel et de diminuer les coûts énergétiques.