Aquaculture offshore : l'avenir de la culture des algues
L'aquaculture est le secteur alimentaire qui connaît la croissance la plus rapide au monde. Pour répondre à la demande croissante, il faut trouver des solutions en dehors des eaux côtières, qui sont soumises à la pression de la navigation, du tourisme et de l'extension des ouvrages côtiers. Le projet international collaboratif "Ngā Punga o te Moana - Anchoring Our Open Ocean Future", auquel participe l'université technique de Braunschweig, s'attaque précisément à ce problème. Il a pour objectif de déplacer l'aquaculture des régions côtières surchargées vers des zones offshore ouvertes et exposées. Des experts* dans les domaines de l'ingénierie hydraulique, de la statique et de la biologie marine travaillent ensemble pour développer des technologies qui résistent aux conditions extrêmes de la haute mer.
La délocalisation de l'aquaculture dans des zones éloignées des côtes présente des avantages tangibles. Les sites offshore offrent plus d'espace pour l'expansion, une eau plus propre et plus fraîche, moins d'encombrement des structures d'élevage par les animaux marins et une nourriture abondante pour les espèces cultivées. De plus, l'aquaculture y a moins d'impact négatif sur l'habitat des fonds marins. "Cela permettrait donc d'exploiter le potentiel agricole de la haute mer", explique le professeur Nils Goseberg, directeur du Leichtweiß-Institut für Wasserbau de l'université technique de Braunschweig.
Cependant, ces zones présentent également des défis nettement plus importants : Des eaux plus profondes, des courants plus forts et des vagues plus hautes imposent des exigences élevées à la stabilité et à la résistance des installations aquacoles. Un aspect crucial est donc de déterminer avec précision les forces qui s'exercent sur l'infrastructure afin d'éviter un surdimensionnement, qui entraînerait des coûts élevés pour les ancres et leurs composants, ainsi qu'un sous-dimensionnement, qui entraînerait une défaillance du système en cas de tempête. Des distances plus importantes par rapport à la côte ont en outre un impact sur les coûts d'approche et de maintenance, ce qui nécessite des installations nécessitant peu d'entretien.
Ferme d'algues innovante au large des côtes néo-zélandaises
L'un des objectifs du projet international "Ngā Punga o te Moana - Anchoring Our Open Ocean Future" est donc de développer une ferme d'algues d'un nouveau genre, qui sera installée comme prototype au large des côtes néo-zélandaises. Le varech est extrêmement flexible et se déplace au gré des vagues, ce qui modifie constamment sa surface d'attaque. "Cette dynamique supplémentaire rend difficile le calcul des forces agissant sur le varech et l'ensemble de la ferme - un aspect qui n'a pas été suffisamment étudié scientifiquement jusqu'à présent", explique Henrik Neufeldt, collaborateur du projet au Leichtweiß-Institut für Wasserbau.
Le travail de recherche des scientifiques* au Leichtweiß-Institut für Wasserbau comprend aussi bien des expériences dans le canal et le bassin à vagues que des modélisations informatiques afin d'analyser le comportement du varech et de la structure de la ferme dans des conditions réelles. Dans la première série d'expériences, les chercheurs ont étudié les forces et le mouvement du varech sur des palangres dans le canal à vagues de 2 mètres. Il s'agit de cordes en plastique sur lesquelles pousse le varech, qui sont maintenues à la surface de l'eau par des corps flottants et dont les extrémités sont ancrées au fond. Pour cela, des corps de remplacement de même rigidité et de même épaisseur ont été créés afin de pouvoir reproduire de manière réaliste les déformations des algues. "Même la forme a été calquée sur celle des algues", explique Henrik Neufeldt. Des systèmes de capteurs spéciaux, comme le système Particle-Tracking-Velocimetry (PTV), enregistrent le champ d'écoulement autour de la structure, tandis que les forces agissant sur les plantes sont déterminées par ce que l'on appelle des capteurs de force.
L'objectif de la série d'expériences est de découvrir comment les forces et les mouvements du varech se modifient dans différentes conditions de vagues et comment les lignes de culture voisines s'influencent mutuellement. Ces connaissances sont intégrées dans des modèles informatiques afin de vérifier et d'optimiser davantage la détermination des charges pour l'ensemble du système.
Conditions offshore réalistes dans le bassin à vagues
Dans une deuxième série d'expériences dans le bassin à vagues, les scientifiques de Brunswick* ont reproduit la ferme d'algues à l'échelle 1:20. Ici, l'accent a été mis sur la détermination de l'aptitude à l'emploi du système dans des conditions offshore réalistes. Différents matériaux pour les lignes de tête, qui relient les lignes de culture entre elles et servent ainsi de points de connexion entre l'ancre et la ferme, ainsi que différents types de systèmes d'ancrage ont été testés afin de garantir des conditions optimales pour la croissance du varech. "Ce sont surtout la tension et la stabilité des lignes qui sont déterminantes pour garantir des conditions de croissance constantes en termes de lumière et de nutriments", explique Henrik Neufeldt. En combinant des capteurs de force, des niveaux de vagues, des capteurs de vitesse et des caméras de suivi des mouvements, les chercheurs ont pu enregistrer et analyser en détail les déformations et les mouvements du système.
L'objectif général de la recherche est de rendre l'aquaculture offshore durable et efficace afin de répondre aux besoins croissants en ressources marines, toujours dans une optique de responsabilité écologique. Grâce au développement de nouvelles technologies, l'avenir de l'aquaculture doit non seulement ouvrir d'énormes possibilités de production, même au-delà de la simple production alimentaire, mais aussi contribuer à préserver l'environnement marin.
Données du projet
Le projet d'aquaculture en plein océan "Ngā Punga o te Moana", dirigé par le Cawthron Institute en Nouvelle-Zélande, est un programme national de recherche de cinq ans (2021-2026). Financé par l'Endeavour Fund du gouvernement néo-zélandais à hauteur d'environ 11 millions de dollars néo-zélandais, le projet vise à relever les défis pour permettre l'expansion de l'industrie aquacole en plein océan. Des chercheurs de Nouvelle-Zélande, des États-Unis, d'Irlande, du Chili, de Norvège et d'Allemagne participent à ce projet international. L'université technique de Braunschweig est impliquée avec l'institut Leichtweiß pour l'ingénierie hydraulique en coopération avec iTUBS, la société d'innovation de l'université technique de Braunschweig.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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