L’aquaponie à faire soi-même

par Katherine Jenkins

traduit par Julie Lalumière

Chaque année, dans mon cours de sciences, l’opinion largement partagée est que l’être humain est une calamité. La plupart des élèves semblent s’être faits à l’idée que l’humain ne peut voir qu’une relation dysfonctionnelle avec le reste du monde naturel. Toutefois, mes élèves et moi avons été en mesure d’adopter un autre point de vue à l’égard du potentiel de l’être humain, dans un premier temps grâce à la lecture de passages de l’œuvre de Robin Wall Kimmerer, Braiding Sweetgrass, et dans un deuxième temps, grâce à la fabrication de notre propre système aquaponique. Ces deux activités nous ont respectivement offert une vision inspirante de la façon dont les êtres humains peuvent vivre en communion les uns avec les autres, mais aussi avec le reste du monde naturel, et permis de développer des compétences pratiques par la conception d’un système imitant plus fidèlement les systèmes rétroactifs et sans pertes du monde naturel.

Lors de nos discussions sur les conditions déplorables causées par la dégradation de l’environnement, il était primordial pour mes élèves et moi de trouver des manières concrètes d’y remédier. Comme Nina Beth Cardin, rabbine locale et activiste environnementale, nous l’a si bien expliqué lorsqu’elle a participé à l’une des tables rondes que nous avions organisées à l’école à l’occasion du Jour de la Terre, nous devons changer et innover notre pensée créative quant aux défis environnementaux actuels et à venir. Au lieu de nous demander ce qu’il est responsable de faire avec nos déchets, nous devrions plutôt nous concentrer à concevoir des systèmes qui n’en génèrent pas, comme ceux que l’on retrouve dans la nature et qui devraient par conséquent être l’inspiration première des systèmes créés par l’humain. L’aquaponie, soit la culture de légumes-feuilles et l’élevage de poissons simultanés, est l’un des meilleurs exemples de systèmes qui suivent de près ce principe. Même si elle n’est pas sans défauts et qu’elle ne permettra pas de résoudre tous les problèmes, l’aquaponie constitue toute de même un exemple de solution novatrice à un problème de longue date. De plus, il s’agit d’une activité facile à intégrer à un programme scolaire, qui permet à la fois aux élèves du secondaire de comprendre la situation actuelle et d’acquérir une certaine expertise technique.

En juin dernier, les élèves avec lesquels j’ai commencé à fabriquer un système aquaponique il y a quatre ans ont terminé leurs études. Au cours de la dernière année scolaire, un groupe d’élèves de la 9^e à la 12^e année, âgés de 14 à 17 ans, et moi avons continué d’entretenir notre ancien système aquaponique et en avons bâti un second à partir d’un autre modèle, plus petit que le premier, afin qu’il puisse être installé dans notre serre. Fabriquer ces systèmes avec les élèves figure parmi mes expériences pédagogiques les plus gratifiantes. Le présent article vise donc à vous faire part de la manière dont a débuté cette fabuleuse aventure et de son déroulement.

Le bourgeonnement d’une idée

Tout a commencé alors que nous étions en voyage scolaire pour visiter le Food System Lab de l’Université Johns Hopkins à Cylburn Arboretum¹. Durant l’année scolaire 2013-2014, mes élèves de 9^e année et moi avions entrepris ce voyage scolaire dans le cadre de l’unité sur l’agriculture et la population que nous avions abordée dans le cours sur la science de l’environnement. En raison de la restructuration du programme, j’ai effectué ce voyage, l’an passé, avec mes élèves de 9^e année dans le cadre de l’unité sur l’écologie abordée dans le cours de biologie. Que ce soit dans le cadre de l’un ou l’autre de ces cours, nous avons effectué ce voyage scolaire dans le but de faire le lien entre nos connaissances sur le cycle biogéochimique de l’azote et le problème mondial bien réel d’eutrophisation artificielle causé par les déchets animaux. En plus d’avoir pu en apprendre sur l’évolution de l’aquaculture qui accompagne le déclin de la population océanique de poissons sauvages, nous avons aussi acquis des connaissances quant à la manière dont l’aquaponie permet de réutiliser ce qui est normalement considéré comme un déchet en aquaculture. Les bactéries nitrifiantes du système convertissent l’ammoniac des eaux usées provenant du bassin d’élevage en nitrate fertilisant. Le nitrate dissout dans l’eau est par la suite absorbé par les plantes, et l’eau, ainsi purifiée, peut alors être réutilisée pour alimenter le bassin d’élevage.

Il existe de nombreux modèles de systèmes aquaponiques et ceux-ci peuvent être disposés aussi bien à la verticale qu’à l’horizontale. Les systèmes sont généralement classés selon trois types : d’abord, il y a le système des lits de substrat inerte, qui consiste à cultiver des plantes dans un substrat dépourvu de propriétés nutritives, comme le schiste expansé ou la fibre de coco; puis, il y a le système de culture sur radeaux flottants, qui consiste à cultiver des plantes selon la méthode hydroponique; et enfin, la méthode du film nutritif, qui consiste à disposer les plantes de manière à ce que leurs racines trempent dans un mince filet de solution riche en nutriments. Ces systèmes aquaponiques ont un point en commun : ils permettent de cultiver un nombre important de plants dans un espace confiné, tout en utilisant l’eau de manière efficace. Par ailleurs, peu importe le modèle, chaque système doit comprendre les quatre composants suivants : des poissons, des plantes, une colonie saine de bactéries nitrifiantes et une pompe. Un système aquaponique vise aussi à permettre la culture de nourriture sans avoir à utiliser des engrais artificiels industriels dont la production requiert l’usage d’énormes quantités de combustibles fossiles. L’aquaponie ne représente pas un grand intérêt pour les régions froides du globe où l’eau et les terres fertiles ne manquent pas et où il serait nécessaire de chauffer l’eau pour les poissons, mais elle s’avère être une option très prometteuse pour les zones urbaines qui n’ont que peu d’espace, de terres cultivables ou d’eau à offrir. Cette solution à haut rendement qui rend possible la production de nourriture dans des centres urbains extrêmement populeux permet aussi de soulager certains problèmes liés au système alimentaire, comme la consommation énergétique et les coûts de transport démesurés, le nombre décroissant d’agriculteurs et les déserts alimentaires urbains.

Motivés par ce voyage scolaire, une poignée d’élèves et moi avons décidé de construire notre propre petit système d’aquaponie à l’école. Au cours de l’année scolaire 2014-2015, nous avons organisé des sorties périodiques pour visiter des écoles ayant déjà leur propre système fonctionnel d’aquaponie. Puis, en juin 2015, nous avons entamé une autre phase du projet, c’est-à-dire la conception et la construction du système. Une bourse d’été décernée par notre établissement scolaire nous a permis d’obtenir une subvention, à moi, à l’enseignant d’art et à la directrice d’exploitation agricole du système aquaponique du Food System Lab de l’Université Johns Hopkins qui était en fonction à ce moment et que nous avions consultée. Nous nous sommes par la suite mis d’accord quant à la conception d’un système à lits de substrat inerte, constitué de schistes expansés, et dont l’eau, drainée par un siphon-cloche², se déverserait dans le bassin d’élevage placé sous le bac de culture – le siphon-cloche permet au lit de culture de se remplir jusqu’à un certain niveau, mettant ainsi l’eau riche en nutriments à la portée des racines des plantes, puis de se vider entièrement, de manière à ce que les racines soient aussi exposées à l’oxygène de l’air. L’enseignant d’art nous a montré comment utiliser l’ensemble des outils qui se trouvaient dans l’atelier. Nous avons ainsi construit le bac qui allait accueillir notre lit de culture à partir de planches de bois que nous avons par la suite recouvertes d’une géomembrane. Puis, à l’aide d’une perceuse, d’une scie-cloche et de joints Uniseals, nous avons converti un abreuvoir à chevaux en bassin d’élevage et une poubelle en puisard. Nous avons placé la pompe sur un support à shampooing que nous avons installé sur l’une des parois du puisard, au-dessus des sédiments s’accumulant au fond du bac, de manière à ce que l’eau aspirée (servant à approvisionner le lit de culture) soit claire. Dans le puisard, nous avons aussi installé un lit de biofiltres, où les bactéries nitrifiantes peuvent proliférer comme elles le font à la surface des schistes expansés du lit de culture. Enfin, nous avons joint tous ces bacs à l’aide de tuyaux de PVC. Pour ce faire, nous avons d’abord monté tout le système afin de nous assurer que toutes les pièces s’emboîtaient correctement. Puis, l’équipe d’entretien de notre école nous a montré comment rendre notre système étanche grâce à de la colle à PVC. Bien que la phase de conception se soit entièrement déroulée lors des cinq jours qui étaient subventionnés par la bourse que nous avions reçue de l’école et que, durant cette période, nous avons eu le temps d’entamer la construction du système, celui-ci n’a réellement pris forme que durant l’année scolaire 2015-2016. En effet, trouver le temps de construire le système alors que l’année scolaire battait son plein était tout un défi. Étant donné les horaires disparates de chacun, en raison des cours, des pratiques de sports et des activités parascolaires, il y a plusieurs semaines durant lesquelles notre équipe de six n’arrivait à se réunir que 30 minutes pour la construction. Malgré tout, nous avons réussi à terminer l’assemblage pour le jour de la Terre de 2016, et nous avons finalement pu mettre sur pied notre propre « club d’aquaponie », ouvert à tous les élèves du secondaire désireux de nous aider à assurer la maintenance du système durant l’année scolaire.

Au commencement de l’année scolaire 2016-2017, nous avons intégré à notre système des poissons rouges ainsi que des légumes-feuilles, mais aussi de l’eau riche en ammoniac et des biofiltres que nous avons pu obtenir du Food System Lab de l’Université Johns Hopkins grâce au directeur d’exploitation agricole en fonction à ce moment. Les élèves ont été jumelés en équipe de deux et chaque équipe a choisi le jour de la semaine scolaire durant lequel elle serait responsable d’évaluer la qualité de l’eau, soit de prendre les mesures d’ammoniac, de nitrite, de nitrate et de pH. Nous nous sommes basés sur l’horaire cyclique de l’école établi sur dix jours, ce qui a permis à aux équipes de choisir les jours pour lesquels elles se portaient volontaires selon leurs disponibilités scolaires. Les données des tests quotidiens étaient quant à elles enregistrées dans un document Google partagé. Enfin, même si notre horaire scolaire se prêtait bien à la répartition de la responsabilité des tests quotidiens, il nous restait encore à trouver le temps de nous réunir pour travailler sur les divers projets entourant notre système. Nous avons donc organisé des rencontres sur l’heure du dîner pour nous attaquer à ces projets, notamment la planification de la présentation que nous voulions faire lors de la conférence de 2017 organisée par la MAEOE³.

En outre, étant donné que les poissons devaient être nourris le lundi, le mercredi et le vendredi, ce qui se prêtait mal à notre horaire cyclique de dix jours, j’ai endossé, en tant qu’enseignante, la responsabilité de les nourrir et de veiller à réapprovisionner le système en eau lorsqu’il y avait eu évaporation. Pour assurer la maintenance des installations durant le congé de l’Action de grâce, les vacances scolaires et les vacances de Noël, j’ai simplement effectué un sondage auprès des élèves du club pour savoir qui était dans le coin et se portait volontaire pour aller jeter un coup d’œil au système tous les deux ou trois jours et nourrir les poissons si j’étais dans l’impossibilité de le faire. Je pouvais aussi compter sur la générosité de certains de mes collègues si aucun élève n’était disponible. À la fin de chaque printemps, nous donnons les poissons et les légumes afin de pouvoir vider et nettoyer le système pour l’été. Puis, au commencement de chaque année scolaire, généralement avant la saison sportive, soit une semaine avant le début des classes, les élèves disponibles et moi réapprovisionnons et repeuplons le système afin de le remettre en marche.

Au courant de l’année scolaire 2017-2018, le club d’aquaponie, alors constitué d’élèves de la 9^e à la 12^e année et moi avons conçu et construit un deuxième petit système aquaponique, cette fois selon le modèle de culture sur radeaux flottants. Grâce au Maryland Sea Grant⁴, nous prévoyons même être en mesure d’y intégrer des poissons estivaux locaux et d’obtenir les permis pour en faire l’élevage et les relâcher. Nous avons également entamé la construction d’un bac à vers de terre, qui nous permettra de produire une autre source alimentaire pour nos poissons. Le fait est que la majeure partie de la nourriture commerciale pour poissons est faite à base de poissons sauvages broyés. Or, utiliser des poissons sauvages pour nourrir des poissons domestiques enlève une partie de sa raison d’être à l’aquaponie, qui vise notamment à limiter la pêche de poissons sauvages grâce à l’élevage de poissons domestiques à l’aide d’un système autosuffisant. Il est aussi important de préciser qu’en raison de l’espace restreint que nous avons, nous ne pouvons qu’élever des variétés de petits poissons non comestibles, contrairement aux systèmes d’aquaponie plus imposants qui, eux, permettent l’élevage de poissons comestibles comme le tilapia. Enfin, cette année, nous comptons également augmenter notre lot de poissons et améliorer l’aération du système afin d’accroître le rendement des cultures de légumes que nous offrons à la banque alimentaire locale.

La suite des évènements

Cette année, pour la première fois, nous allons aménager des périodes spécialement consacrées à l’aquaponie dans l’horaire scolaire en offrant un séminaire à ce sujet. Ce séminaire, étalé sur toute l’année, comprendra des périodes de travaux pratiques consacrées à la maintenance des systèmes existants et à la conception de nouveaux systèmes, des activités en coordination avec celles du club d’aquaponie; et des périodes de discussions au sujet de lectures interdisciplinaires traitant des sciences sociales et de l’environnement. Le groupe se réunira deux fois tous les dix jours pendant 50 minutes. L’une des deux rencontres sera consacrée à la conception et à la fabrication de systèmes, l’autre aux discussions sur les lectures interdisciplinaires portant sur des sujets appartenant aux sciences humaines et à l’environnement, comme notre système alimentaire, les écosystèmes et les systèmes sociaux. L’objectif de ces discussions sera d’explorer les points suivants, soit : la nature et le rôle de l’être humain, l’histoire de son genre et de son espèce, la manière dont il utilise ses ressources, la relation qu’il entretient avec la nature, ainsi que la manière dont les ressources sont utilisées ou dont elles doivent être utilisées afin de mieux imiter les systèmes rétroactifs du monde naturel. De plus, les élèves doivent lire La sixième extinction d’Elizabeth Kolbert au courant de l’été, s’ils souhaitent participer à l’activité. Le séminaire comprendra également des ateliers de rédaction périodique lors desquels les élèves écriront des réflexions sur nos lectures et discussions, des activités visant à sensibiliser notre communauté scolaire et la communauté de Baltimore aux méthodes et principes de l’aquaponie ainsi qu’un séjour de canoë-camping aux abords de la rivière Susquehanna. Une mention particulière apparaîtra sur le relevé de notes de ceux qui auront participé au séminaire du début à la fin, mais il est à noter que celui-ci ne donne aucun crédit.

Une fois que j’aurai en main l’autorisation de la direction de mon département, je compte offrir un cours annuel à crédits sur la conception et l’exploration de modèles de systèmes aquaponiques spécialement conçus pour tenir sur un bureau. Le titre provisoire de ce cours est « L’anthropocène? Qu’est-ce que ça implique d’être humain? L’exploration de notre genre, de notre espèce, de la manière dont nous utilisons nos ressources et dont nous interagissons avec la nature. » Le Groupe de travail international sur l’Anthropocène⁵ est actuellement en train d’évaluer si le nombre de preuves géologiques est suffisant pour intégrer une nouvelle époque, dont le nom tire son origine de l’influence humaine, à notre échelle des temps géologiques. Ce cours interdisciplinaire d’un an axé sur la science non pas des mathématiques, mais bien de l’environnement, permettrait non seulement de discuter la logique de nommer un nouvel âge géologique d’après l’influence de notre espèce sur le monde, mais aussi d’étudier, sous un angle scientifique, les problèmes suivants :

• l’utilisation prolongée de bassins de carbone;
• l’évolution démographique;
• les émissions de gaz à effet de serre et autres polluants atmosphériques;
• l’accroissement des zones hypoxiques, l’acidification des océans et l’usage de l’eau potable;
• l’érosion des sols;
• le déclin de la biodiversité;
• la présence de toxines.

Le temps en laboratoire sera consacré à bâtir et à entretenir de petits systèmes d’aquaponie conçus pour tenir sur un bureau, mais aussi à étudier le fonctionnement des bassins versants locaux et à explorer des façons d’utiliser les ressources de manière à imiter plus fidèlement les systèmes rétroactifs naturels.

Selon la philosophie du programme d’étude de la biosphère du Land Institute⁶ (voir encadré intitulé « La science environnementale : les solutions durables du Land Institute aux problèmes de l’agriculture industrielle »), l’exploration de la scienceenvironnementale nécessite une approche interdisciplinaire,y compris le point de vue des sciences humaines. Dans le cadre du cours, la lecture d’œuvres comme La sixième extinction : comment l’homme détruit la vie, d’Elizabeth Kolberts, Braiding Sweetgrass: Indigenous Wisdom, Scientific Knowledge and the Teachings of Plants, de Robin Wall Kimmerer, Tao te king : le livre de la voie et de la vertu, de Lao Tseu et Quand le développement crée la pauvreté : l’exemple du Ladakh, de Helena Noberg-Hodge, permettra également d’explorer les concepts culturels du soi d’Europe et d’ailleurs et la relation qu’entretient l’être humain avec le monde naturel.

Pour mes étudiants et moi, bâtir des systèmes aquaponiques à partir de rien s’est avéré être toute une aventure d’apprentissage par la pratique. En effet, cette activité nous a permis de développer autant nos compétences que notre imagination. Peu importe le nombre de poissons élevés et de légumes cultivés, ou le moment auquel de nouveaux cours sur l’aquaponie seront offerts à notre école, le travail et l’apprentissage que nous avons jusqu’à présent effectués ensemble nous ont donné de l’espoir, de l’agentivité et un désir d’en apprendre davantage au sujet de la production alimentaire et de tous ces facteurs desquels dépend notre futur.

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Katherine Jenkins est enseignante de sciences et coordonnatrice du Conseil du développement durable à l’école secondaire Friends School de Baltimore.

Julie Lalumière est diplômée du baccalauréat en traduction professionnelle de l’Université de Sherbrooke.

Références

Sylvia Bernstein, Aquaponic Gardening: A step-by-step guide to raising vegetables and fish together (New Society Publishers 2011)

Bradley K. Fox et al. “Construction of Automatic Bell Siphons for Backyard Aquaponics Systems”, College of Topical Agriculture and Human Resources University of Hawaii at Manoa, Biotechnology, June 2010

Notes de bas de page

1. Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health, Center for a Livable Future, Food System Lab@Cylburn, https://www.jhsph.edu/research/centers- and-institutes/johns-hopkins-center-for-a-livable-future/education/ Food-System-Lab-at-Cylburn/index.html (consulté le 8/9/18)

2. Bradley K. Fox et al. “Construction of Automatic Bell Siphons for Backyard Aquaponics Systems,” College of Topical Agriculture and Human Resources University of Hawaii at Manoa, Biotechnology, juin 2010

3. La MAEOE, soit la Maryland Association for Environmental and Outdoor Education (association du Maryland pour l’éducation sur l’environnement et la pédagogie extérieure), a pour mission d’encourager, d’encadrer et d’outiller la communauté afin qu’elle soit mieux à même de comprendre le monde naturel, de l’exploiter de manière responsable et de reconnaître sa valeur. Cette association chapeaute le Maryland Green Schools and Centers Program et organise chaque année, au mois de février, une conférence de trois jours dédiée au personnel enseignant. https://maeoe.org/ about/mission

4. Le Maryland Sea Grant College, issu d’un partenariat universitaire avec la National Oceanic and Atmospheric Administration (Agence américaine d’observation océanique et atmosphérique), est un organisme de services administré par le University of Maryland Center for Environmental Science (centre de la science de l’environnement de l’Université du Maryland). https://www.mdsg.umd.edu/

5. Le Groupe de travail international sur l’Anthropocène est un groupe consultatif interdisciplinaire constitué de spécialistes de la géologie, de l’archéologie, de l’histoire, de la pédologie, de l’écologie, de l’océanographie, de la science polaire, de la chimie atmosphérique et du droit international qui s’intéresse à savoir si les traces laissées par l’activité humaine dans les couches sédimentaires sont bel et bien uniques, visibles à l’échelle planétaire et permanentes.

6. Le Land Institute est un organisme sans but lucratif qui travaille, depuis 1976, au développement de « systèmes naturels d’agriculture » basés sur la culture de plants vivaces de diverses espèces. Pour plus d’informations sur la vision et la mission du Land Institute, visitez le https://landinstitute.org/ about-us/vision-mission/ (consulté 8/13/2018).

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