CALCULS

 

[Instructions for use of the simulation model (English version)

 

The models presented here are freely available for non-commercial uses. They can be run on any PC with DOS.  Create a new folder on your local disk (C) and name it SPIRUL. In SPIRUL create 4 subfolders and name them SITES, PERSO, IMPRIM and EXE. Download BSI.EXE,  into the folder named EXE and run METEO.EXE once before using the models. The main model is SPIRU-E.EXE. The models can be downloaded into EXE or they can be run directly from their link (in this case, to the question input path ?, answer c:/spirul/exe).

 

If you ask for a printout of the results, go to the file SPIRU-E.DOC automatically generated in the folder IMPRIM, and print it. To print graphs use Print Screen.

 

Other models can be run the same way : SPITFIX.EXE for simulating laboratory cultures at constant temperature under constant light, and PRIXSPIR.EXE (French) for the calculation of spirulina cost prices.]

 

 

Introduction et Mode d'emploi

 

[N.B. Le logiciel de simulation principal existe maintenant en version Visual Basic.Net, plus conviviale, et en français seulement, mais cette version exige Windows XP ou Millenium. La notice de cette version du logiciel, dénommée SPIRPACF.exe, est reproduite en annexe à ce chapitre : Notice SPIRPACF.htm]

 

Les logiciels présentés dans ce chapitre sont fournis gratuitement pour usage non commercial mais sans garantie. Les calculs ne peuvent s'exécuter qu'en environnement Windows sur DOS (avec un Mac il faut un émulateur Windows).

 

·        Créer un nouveau dossier sur votre disque local (C) et le nommer SPIRUL.

·        Créer dans SPIRUL quatre sous-dossiers et les nommer respectivement : SITES, EXE, IMPRIM et PERSO.

·        Télécharger dans le sous-dossier EXE : BSI.EXE et METEO.EXE, puis exécuter ce dernier fichier, ce qui crée dans le sous-dossier SITES les17 exemples de jeux de données prêts à l'emploi pour les programmes faisant appel aux données météo.

·        Les programmes de calculs peuvent être téléchargés dans EXE et exécutés à partir de là, ou bien ils peuvent être exécutés directement à partir de leur lien dans le texte (mais dans ce cas, à la question input path ?, répondre C/SPIRUL/EXE).

·        Si le premier écran DOS apparaissant lors de la demande d'exécution est petit : exécuter le programme une première fois, après quoi on obtient le plein écran, beaucoup plus lisible et agréable. Mais normalement le plein écran s'obtient spontanément.

·        Il est prévu la possibilité d'imprimer des résultats de certains des programmes. Ces résultats se placent, si on le demande, dans un fichier Word (.doc) du même nom que le programme, qui est créé automatiquement dans IMPRIM. N'imprimer que les résultats intéressants (sélection ou page courante). Supprimer ce fichier d'impression après usage ou effacer son contenu, sinon il deviendrait trop gros à la longue. Une autre façon d'imprimer des résultats est la copie d'écran (à partir du presse-papier de Windows). L'impression des graphiques ne peut se faire que de cette façon-là.

 

 

LE MODELE DE SIMULATION DE CULTURE DE SPIRULINE

 

Son nom est: SPIRU-F.EXE (ou en version anglaise SPIRU-E.EXE).

Il est bon de lire la notice ci-dessous, mais la majorité des informations nécessaires est donnée dans le programme. 

 

Données de base

 

(La virgule des décimales est toujours remplacée par un point) 

 

Voici la liste des N° des variables avec leur définition :

 

1 Ajout maxi de bicarbonate, g/jour/m²

2 Ajout maxi de CO2 pur, g/jour/m²

3 Ajout maxi de sucre, g/jour/m²

4 Profondeur initiale et normale de la culture, cm (> 5)

5 Valeur en eau du fond et des bords (en général = 10), cm

6 Nombre de jours successifs de calcul = longueur de campagne (> 4 , <= 600), non compris les jours  intermédiaires pour nettoyage et réensemencement

7 Nombre de jours sans ajout de carbone en fin de campagne

8 Nombre de jours nécessaires en fin de campagne pour nettoyer et réensemencer

9 Seuil de pH déclenchant l'ajout de carbone (bicarbonate, CO2, sucre ou gaz)

10 Rapport molaire CO2/base forte dans le milieu initial (environ 0.6 à 1)

11 Capacité de récolte maxi, g/jour/m²

12 Coefficient de modulation de la vitesse du vent fournie par la météo (0 à 10, normal = 1)

13 Coeff. de modulation (multiplicateur) de l'ombrage automatique qui s'ajoute à l'ombrage fixe le jour (0 à 1)

14 % d'ombrage de l'écran thermique nocturne

15 Température de bassin limite maximum, °C

16 Alcalinité du milieu de culture initial (en général 0.1-0.2), gmoles de base forte/litre

17 Alcalinité limite maximum (< ou = 0.3), gmoles de base forte/litre

18 Concentration minimum en sels "fixes" (chlorures, nitrates, sulfates),   g/litre (= 12- 40 x alcalinité si la salinité de l'eau = 0)

19 Salinité totale limite maximum du milieu, g/litre

20 Salinité totale de l'eau d'appoint, g/litre

21 Débit d'air d'aération fixe, Nm3/hr/m² de surface de culture (< 35 et > 0.04)

22 Coefficient de modulation (multiplicateur) du débit d'aération supplémentaire (0 à 10) ; en général 0.05 suffit

23 Carburant : aucun (0), gaz naturel (1), propane (2), butane (3), méthanol (4), éthanol (5), CH4 dans biogaz (6), CO2 gazeux dans gaz de compostage (7); (spécifier la teneur en CO2 si biogaz ou gaz de compost, variable n°24);

24 % de CO2 dans le biogaz ou le gaz de compost (en volume, en général 30 à 60) ; quelconque si carburant n'est pas biogaz ou gaz de compost, mais doit être non nul pour gaz de compost

25 Débit de carburant vers groupe électrogène ou brûleur, g/hr/m² (quand nécessaire)

26 % de la chaleur de combustion transformée en électricité dans le groupe électrogène (0 si pas de carburant, ou si gaz de compost)

28 si carburant uniquement pour régler le pH : 0 (mais le carburant fait de l'électricité si variable 26 > 0, et il chauffe); si aussi pour chauffage et/ou électricité supplémentaires : 1

29 pas d'isolation : 0 ; si culture 100% isolée la nuit : 1; si isolation thermique la nuit 2 ; si isolation thermique nuit et jour : 3

30 Coefficient de transfert thermique a travers l'isolation, W/m²/°C (de 0 à 10; par exemple pour 2 cm de PS expansé = 1)(0 correspond à une isolation infinie mais n'est pas réaliste).

31 Double vitrage ou film double gonflé sur serre (= 1 si oui, 0 sinon)

32 Klux lampes [N.B. si non nul, alors l'option isol = 1 (variable n°29) est impossible]

33 Seuil d'allumage des lampes, Klux, mesuré sous ombrage éventuel

34 % de la puissance des lampes contribuant au chauffage (> 32 %)

35 Purge éventuelle, %/jour (10 à 20 % = normal) ; cette purge n'est pratiquée que si elle est nécessaire

36 Jour initial (quantième dans le mois)

37 Mois initial (quantième dans l'année)

38 Concentration en CO2 dans l'air externe, vpm (environ 360 en 2005, en augmentation constante)

39 Rendement de récolte, % (tient compte des boues ; difficile de faire mieux que 95 dans la pratique)

40 Concentration en spiruline juste après récolte, g/l [> 0.15]

41 Heure moyenne de la récolte (en général tôt le matin)

42 Vitesse moyenne de circulation de la culture, cm/s (en général entre 20 et 30)

43 Coefficient d'ajustement de la fonction photosynthèse (= 1 normalement)

44 Consommation de CO2/kg de spiruline (valeur normale = 1.8)

45 Taux d'actualisation financière, %/jour (0 si pas d'actualisation)

46 Azimuth, en degrés, de la normale au plan de la culture (0 = orienté plein Sud, 90 = Est, - 90 = Ouest, quelque soit l'hémisphère; quelconque si culture horizontale)

47 Inclinaison du plan de la culture par rapport à l'horizontale, degrés

48 Altitude du lieu, m

49 Latitude du lieu, degrés (> 0 dans l'hémisphère Nord)

50 Ombrage fixe (actif nuit et jour), %

51 SITE (11 caractères maxi)

52 Coefficient d'absorption du CO2 dans le milieu de culture, gmoles/m²/hr/atm (en général = 20)

53 Concentration initiale et finale en spiruline (variable dénommée ci), g/l (en général 0.15)

60 Prix du carbonate de sodium, $/kg

61 Prix du bicarbonate de sodium, $/kg

62 Prix du sel (NaCl), $/kg

63 Prix de l'urée, $/kg

64 Prix du CO2, $/kg (quelconque si ajout = 0)

65 Prix du sucre, $/kg (quelconque si sucre ou ajout = 0)

66 Prix du sulfate de magnésium (MgSO4,7H2O), $/kg

67 Prix du sulfate dipotassique (K2SO4), $/kg

68 Prix du phosphate monoammonique (NH4H2PO4), $/kg

69 Prix de l'eau, $/m3

70 Prix de l'électricité 220 V achetée ou vendue, $/kWh

71 Frais fixes (amortissements + entretien + main d'oeuvre, etc) actualisés au temps 0, $/m²/(pour la période de marche + jours intercampagne), voir Calcul du prix de revient  pour l'évaluation des frais fixes, ou donner valeur 0 pour faire évaluer automatiquement

72 Prix du carburant, $/kg (quelconque si pas de carburant) (si biogaz, prix du CH4 contenu)

73 Niveau maximum permis dans le bassin en cas de pluie, cm (ne peut être < niveau normal)

74 Alcalinité de l'eau d'appoint (< ou = à la variable n°16), gmoles de base forte/litre

75 pH de l'eau d'appoint

76 Intensité lumineuse maximum autorisée lorsque la température du bassin est de 10°C ou inférieure, klux (valeur généralement admise = 30)

77 Recyclage de milieu de culture épuré, litres/jour/m² (valeur recommandée = capacité de récolte)

78 pH du milieu de culture recyclé (si < 8, alors le pH est automatiquement calculé en équilibre avec l'air extérieur)

79 Température à laquelle la culture est portée par la pompe à chaleur le matin, °C (si pas de pompe à chaleur : 0)

80 Température à laquelle la culture est portée par la pompe à chaleur le soir, °C (si pas de pompe à chaleur : > 45)

81 % de pluie admise dans le bassin à l'air libre

82 nombre de jours consécutifs sans récolte par semaine ( 0 à 3)

83 option sans appoint d'eau (0) ou avec (1) [bassins à l'air libre uniquement]

84 option pour les jours sans récolte : avec purge, appoint d’eau, alimentation carbonée et recyclage (0) ou sans (1)

85 pH minimum autorisant la récolte

86 Augmentation de la température du globe par rapport aux données météo, °C

    (cette variable 86 n'a été introduite ni dans la version anglaise ni dans la version Visual Basic)

 

Modification de données de sites

 

Chacun des 17 exemples de sites préenregistrés proposés dans le programme comprend non seulement les données météo, mais aussi un jeu complet des variables affectées au site. Ces exemples apparaissent dans le dossier c:\spirul\sites sous forme de petits fichiers Word que l’utilisateur a tout loisir de modifier, sauf qu’il doit conserver leur nom pour qu’ils puissent être utilisés. Chaque nouvelle exécution de meteo.exe redonnant les 17 jeux de données d’origine, il est prudent de renommer les fichiers de sites modifiés si on veut les conserver (et/ou les ranger dans perso) ; on devra alors les replacer dans le sous-dossier sites, et leur redonner éventuellement le nom d’un des 17 sites pré-enregistrés au moment de s’en servir.

 

Mais il existe une autre façon, plus simple, de modifier les données de sites préenregistrées : modifier les données en cours de calcul et les enregistrer à la fin du calcul dans un fichier Word dénommé SITE X qui se place automatiquement dans le sous-dossier perso, et qu’on peut ensuite renommer à loisir pour le stocker ou l’utiliser.

 

Enfin, on peut aussi démarrer avec un des sites rangés dans le sous-dossier perso, qu’on aura nommés perso1 ou perso2 (sauf dans la version anglaise).

Les fichiers d’exemples de sites comportent d’abord 12 lignes portant les données météo correspondent aux 12 mois de l'année (en commençant par janvier), et comportent 7 moyennes mensuelles : température maxi (°C), température mini (°C), point de rosée de l'air (°C), % de nébulosité, vitesse du vent (m/s), coefficient de trouble de l'atmosphère, et pluie (mm/mois), selon les définitions indiquées dans le programme (option données météo à l'écran ou imprimées).

 

[Mise en garde : les données météorologiques des sites préenregistrés ne sont pas garanties, surtout en ce qui concerne les % de nébulosité pour lesquels on a pris les % de jours de pluie (sauf pour la France et pour Agadez,Tamanrasset et Tuléar, où nous disposons des durées d'ensoleillement). Conseil : pour calculer les % de nébulosité, utiliser les durées d’ensoleillement chaque fois qu’elles sont disponibles ; le programme DURJOUR.EXE donne la durée moyenne du jour pour faciliter le calcul des % de nébulosité]

 

Puis viennent les 79 variables définies dans le programme selon la liste des variables (avec leur définition et leur N°) qui vient d’être donnée au § précédent. Voici l'ordre dans lequel les valeurs affectées à ces variables doivent être inscrites, séparées par une virgule, ligne par ligne. Les chiffres ci-dessous représentent les N° des variables :

 

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10

11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20

21, 22, 23, 24, 25, 26, 28, 29, 30

31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40

41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50

51, 52, 53, 60

61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70

71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80

81, 82, 83, 84, 85, 86

 

La variable 51 est le nom du SITE (à écrire entre guillemets).

Le tableau ci-dessous donne un autre résumé de l'emplacement des variables mais avec leur définition :

 

1   bicar

2   CO2 pur

3   Sucre

4   z initial

5   Val eau

6   Nb jours

7   jrs sans C

8   Jrs inter

9   pH max

10   CO2/base

11   Rec max

12 coef vent

13   coef ombre

14   % écran th

15   Tb max

16   b initial

17   b maxi

18   Sels fixes

19   salini max

20 salini eau

21 aération

22  coef aér

23   type carbur

24   % CO2 biogaz

25 carbt vers kwh

26  % chal kWh

28   Carb pour pH

29   Isol

30   k isol

 

31  dble vitr

32  klux lampes

33  seuil lampes

34 % lampes chauf

35 % purge

36  jour init

37  Mois init

38 vpm CO2 air

39 Rdt rec %

40 conc spir

41  Heur rec

42  Agit

43  Coeff photo

44  CO2 kg/kg

45 Tx actual

46 Azimuth

47  Inclin

48 Altitude

49  Latitude

50 Ombr fix %

51  "Site"

52  Coef abs CO2

53  conc init

60  Prix Carb

 

 

 

 

 

 

61  Prix Bicar

62  Prix Sel

63  Prix Urée

64   Prix CO2 pur

65  Prix Sucre

66  Prix MgSO4

67  Prix K2SO4

68 Prix Phosph

69  Prix eau

70 Prix kWh

71  Frais fix

72  Prix carburant

73  Z maxi

74   b de eau appoint

75  pH eau appoint

76 Klux max<10°

77  Recyclage

78  pH Recyclage

79  T max Pac

80 Tmin Pac

81  % pluie

82  Nb Jours W-end

83 Sans appoint

84 Sans rec

85  pH mini rec

86 Delta T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Utilisation

 

Un intérêt du logiciel est de pouvoir optimiser rapidement la marche d'une culture de spiruline fonctionnant sur un site donné, dans des conditions climatiques données.

 

Il peut servir aussi comme aide à la conception d'un projet correspondant à un objectif donné, ou comme didacticiel.

 

Application

 

Le modèle s'applique au cas d'un bassin à l'air libre ou fermé par une couverture translucide, avec ventilation contrôlée. Un mode de réalisation particulier de ce dernier cas est de tendre un film de serre par dessus les bords du bassin (cf J.P. Jourdan (1993) BIBLIOGRAPHIE.htm - Monaco, page 191); un autre est constitué par le "bassin respirant" à aération naturelle par cheminée (cf  Fox,1996 BIBLIOGRAPHIE.htm - Fox); une gaine en film de serre, placée horizontalement et remplie partiellement de milieu de culture constitue aussi un mode de réalisation possible ("photobioréacteur"). Pour que la simulation s'applique il faut et il suffit que la surface de la culture en contact avec l'atmosphère soit égale à la surface éclairée. Le mode d'introduction de l'air est quelconque. Il n'y a pas de limitation à l'inclinaison et à l'orientation de la surface active de la culture (le milieu de culture peut ainsi être en écoulement sur un plan incliné comme dans les photobioréacteurs de type Setlik). La latitude du site d'installation doit être comprise entre les cercles polaires. Pour les climats froids, un chauffage et/ou un double vitrage et/ou un écran thermique nocturne facultatifs ont été prévus ; le chauffage est par combustion de carburant propre et dans ce cas il est prévu en option la co-génération d'électricité et le CO2 de combustion peut servir à alimenter la culture ; en réalité le chauffage par combustion s’avère trop onéreux dans la majorité des cas, mais on peut souvent utilliser valablement la combustion pour apporter du CO2. Une autre option facultative, réservée aux serres, est l'isolation de la culture, avec plusieurs modes : soit isolation complète (adiabatique) sans aération ni chauffage la nuit, soit permettant l'aération et le chauffage la nuit seulement ou jour et nuit. On a ajouté une option (un peu théorique car bien inadaptée aux productions artisanales !) permettant un éclairage électrique sur les bassins. Une dernière option permet de recycler du milieu de culture après épuration (et changement du pH).

 

Principes du calcul

 

Le programme simule le fonctionnement du bassin depuis son ensemencement jusqu'à son arrêt au bout d'un nombre de jours fixé (pouvant atteindre 18 mois). A partir d'un milieu de culture à pH donné ensemencé au temps zéro, on calcule la croissance des spirulines heure par heure ; un bilan thermique et un bilan carbone (absorption de CO2 de l'air + injection - consommation) permettent de calculer, également heure par heure, la température et le pH, qui eux-mêmes déterminent la vitesse de croissance. On suppose que tous les nutriments, sauf le carbone, sont disponibles sans limitation.

 

La récolte a lieu chaque jour (à une heure au choix), sauf les jours d’arrêt hebdomadaire, et elle ramène la concentration en spiruline à une valeur au choix, sauf que la capacité de récolte journalière ne peut dépasser une limite à fixer. Mais il n'y a pas de récolte si le pH est inférieur à un seuil, ou si on l'impose pour un période donnée, ni pendant les week-ends (0 à 3 jours d'arrêt consécutifs par semaine). En fin de campagne on fait une récolte totale (jusqu'à la concentration d'ensemencement), et un certain nombre de jours sont consacrés aux opérations d'inter-campagnes. La productivité moyenne et le prix de revient prennent en compte ces jours d'inter-campagne.

 

La température sèche de l'air ambiant et le rayonnement absorbé par la culture sont calculés heure par heure à partir des données météo chargées (valeurs moyennes mensuelles). La température de rosée de l'air et la vitesse du vent sont supposées constantes en cours de journée. Le pourcentage de nébulosité est concentré sur des jours "gris" répartis uniformément sur trois périodes de dix jours à l'intérieur de chaque mois, sans correction pour la température de l'air ambiant ces jours-là. Un pourcentage (au choix) de la pluie pénètre dans le bassin à l'air libre.

 

Une purge (de filtrat) est pratiquée pour maintenir le niveau en cas de pluie excessive, ou pour maintenir la basicité et, si possible, la salinité en dessous du maximum fixé. Les sels et éventuellement l'eau voulus sont ajoutés pour maintenir la qualité du milieu de culture.

 

L'eau condensée sur la paroi intérieure de la serre est supposée recyclée au bassin (ce qui se fait automatiquement quand la serre et la bassin sont constitués d'un seul et même film)..

 

De l'eau est aussi ajoutée pour compenser l'évaporation et maintenir le niveau entre le niveau normal (initial) et un minimum (1 cm en dessous).  Mais dans le cas des bassins à l'air libre une option permet de supprimer cet appoint, ce qui permet de simuler le cas des lacs naturels ne recevant pas d'autre eau que la pluie, ou le cas de pénurie d'eau.

 

L'eau d'appoint est supposée peu calcaire (contenant suffisamment de calcium pour les besoins de la spiruline, mais sans plus) : l'élimination d'ions carbonates du milieu par précipitation de CaCO3 n'est pas prise en compte dans le calcul.

 

Indépendamment de la purge il est prévu de pouvoir envoyer du filtrat vers un système d'épuration éliminant les matières organiques et modifiant le pH. Un même volume est recyclé simultanément au bassin ; il est admis que ce recyclage ne change ni la basicité ni la salinité "fixe" (sels non carbonatés) du milieu, ni le niveau de liquide dans le bassin, ni la température.  Le pH du recyclat est fixé librement (variable 78), mais s'il est fixé < 8 alors la valeur utilisée sera celle correspondant à l'équilibre avec l'air extérieur.

 

Une option permet de décider si les purges, l'appoint d'eau, l’alimentation carbonée (CO2 pur, sucre, bicarbonate) et le recyclage sont possibles ou non les jours d’arrêt hebdomadaire; s'ils sont possibles ces jours-là, le volume de milieu à purger ou épurer est filtré, et la biomasse récupérée est remise dans le bassin. Cette option s’applique aussi aux périodes de congés (qu’on peur simuler en demandant les résultats journaliers pendant cette période).

 

La nuit, la culture peut être complètement isolée (à la fois thermiquement et de l'atmosphère, avec chauffage  coupé) ou partiellement (seuls les échanges convectifs et radiatifs pouvant être supprimés ou réduits, avec aération et chauffage maintenus). La culture peut être ombrée et/ou chauffée et/ou isolée thermiquement. En cas d'isolation nocturne complète, l'option éclairage artificiel et l'option chauffage et/ou électricité à partir de carburant sont impossibles et une aération minime est maintenue pour permettre la respiration (réduite à 20 % de la normale) de la culture mais elle est négligée du point de vue effet thermique et évaporation. Le degré d'isolation thermique partiel de la serre est réglable. Les options double vitrage, isolation thermique et ombrage sont compatibles..

 

L'ombrage est supposé arrêter les échanges thermiques radiatifs mais non les échanges convectifs. Deux types d'ombrage de jour sont prévus, et se cumulent ; l'ombrage dit "automatique", modulable, est automatiquement installé si les conditions de température et de lumière le demandent; l'ombrage dit "fixe" est permanent nuit et jour. Un écran thermique (ou "ombrage nocturne") peut être installé la nuit pour réduire le refroidissement nocturne ; il se cumule avec l'ombrage fixe éventuel, mais il est sans effet avec l'option isolation. N.B. : Quand deux ombrages A et B sont "cumulés" cela signifie que la lumière pénétrant la culture est multipliée par (1 – ombrage A/100) x (1 – ombrage B/100).

 

L'aération de la serre comporte un élément fixe (au choix mais > ou égal à 0,04 et < 35 Nm3/hr/m²) et un élément "automatique" modulable mis en œuvre selon la température du bassin. L'aération minimum assure que le % d'oxygène accumulé dans la serre ne gêne pas la photosynthèse, même en cas d'alimentation en CO2 pur ou bicarbonate.

 

Le chauffage de la serre peut se faire par combustion d'un choix de combustibles propres (dont biogaz à % de CO2 à fixer au choix), pouvant servir simultanément d'apport de CO2 par injection des gaz de combustion dans la serre. La combustion se fait nuit et jour, avec de l'air extérieur (10 % d'excès d'air). Dans l'option "chauffe = 0" la combustion ne sert qu'à apporter du CO2 ; dans l'option "chauffe = 1", elle sert à la fois à apporter du CO2 et à chauffer le bassin. La chaleur de combustion est automatiquement débranchée du chauffage si la température du bassin dépasse 30°C.

 

Les bassins peuvent aussi être chauffés (et éventuellement refroidis) par l'option pompe à chaleur (PAC).

 

L'option éclairage artificiel majore l'éclairement des bassins sous serre entre 4 et 21 heures (durée maximum = 16 heures) quand l'éclairement naturel (mesuré sous ombrage éventuel) est inférieur à un seuil. La consommation électrique des lampes est supposée de 13 mW/lumen (soit 13 W/m²/klux, ce qui correspond à un rendement de tubes fluorescents ou à une moyenne entre les lampes halogène et les lampes horticoles type à vapeur de sodium : lorsqu'elles sont neuves ces dernières peuvent descendre à 6,5 mW/lu). Dans l'option isolation thermique nuit et jour (variable n°29 = 3), les lampes sont allumées de 4 heures à 21 heures. La portion de la chaleur dégagée par les lampes admise dans la serre pour contribuer au chauffage est réglable de 32 à 100 %.

 

Dans le cas des bassins à l'air libre ces options ne sont évidemment pas toutes disponibles : mais l'ombrage fixe, l'écran thermique nocturne et l'option PAC sont possibles.

 

La vitesse de photosynthèse peut varier selon les souches utilisées ou les circonstances (mortalité, prédateurs) ; elle est donc ajustable au moyen d'un coefficient (la variable n°43).

 

Le programme de calcul ne tient pas compte de la disparition de spirulines par mortalité ou du fait de prédateurs (on admet pour ces deux cas qu'il y a recyclage du carbone à l'intérieur de la culture). 

 

Pour tenir compte de la production des exopolysaccharides non inclus dans la récolte, pouvant varier selon les souches ou les conditions, et pour tenir compte aussi des variations possibles de composition de la spiruline suivant les souches, la consommation de CO2 par kg de spiruline n'est pas considérée comme fixe mais comme une variable ajustable (n°44).

 

On doit aussi fixer le rendement de récolte (variable n°39), qui tient compte de la perte de spiruline entre la filtration et le stockage du produit fini, mais aussi de la formation des boues.

 

Le programme néglige :

            - l'influence de la vitesse de circulation de l'air interne sur l'évaporation,

            - l'effet de l'ombrage du aux bords du bassin par soleil non vertical,

            - les variations de teneur en oxygène dans l'atmosphère interne,

            - l'acidification ou l'alcalinisation éventuelles du milieu sous l'effet des nutriments (nitrates et urée),

            - la dureté éventuelle de l'eau d'appoint.

 

Salinité, alcalinité et pH de l'eau d'appoint sont pris en compte, ce qui autorise l'utilisation d'eau saumâtre et/ou alcaline. On admet que l'eau apporte le calcium nécessaire.

 

L'alimentation en carbone, commandée par la régulation de pH, peut se faire soit par ajout direct dans le milieu de culture de bicarbonate ou de sucre ou de gaz CO2 pur, soit par enrichissement en CO2 de l'air de la serre par du CO2 de compostage (si la variable 23 est affectée de la valeur 7) ou par des gaz de combustion; un bilan-matières sur le CO2 entre l'entrée de l'air dans la serre et sa sortie permet de calculer la teneur en CO2 de cet air (supposé homogène). Le calcul tient compte du CO2 apporté par l'urée et par l'air frais d'aération. Rien n'empêche de panacher les diverses sources de carbone. Le CO2 de compostage est supposé dilué à 50 % en volume.

 

La photo-inhibition de la photosynthèse à basse température est prise en compte par l'interdiction d'opérer à température inférieure à 10°C quand l'éclairement dépasse l'intensité limite choisie (variable n°76), 30 Klux par exemple ; la photosynthèse est supposée s'annuler à température inférieure à 10°C.

 

Résumé des règles de régulation thermique adoptées en serres :

 

·         Nuit et jour :

 

- Aération = débit normal (variable n°21) si bassin < 30°C

débit normal (variable n°21) + 50  x coefficient (variable n°22) si bassin entre 30 et 35°C

                      débit normal + 75 x coeff. si entre 35 et 38°C

                      débit normal + 100 x coeff. si > 38°C

 

- Ombrage fixe = invariable

 

·         Nuit :

 

  - Ombrage (écran thermique) nocturne = variable n°14                       

 

·  Jour :

   - Ombrage automatique =

0 si bassin < 30°C

                          50 % x coefficient (variable n°13) si bassin entre 30 et 35°C

75 % x coefficient si > 35°C, ou si < 15°C lorsque la lumière dépasse la valeur (variable n°76)            de l'éclairement maximum autorisée.

 

N.B. La modulation de l'aération et l'ombrage automatique ne s'appliquent pas dans l'option isolation thermique nuit et jour (variable N° 29 = 3), ni si les bassins sont thermostatés à la même température nuit et jour par l'option PAC, voir isotherme.

 

 

 

Résumé des règles de régulation thermique adoptées sans serre :

(La modulation de l'ombrage automatique ne s'applique pas si les bassins sont thermostatés à la même température nuit et jour)

·         Nuit et jour :

 

- Ombrage fixe = variable n°50

 

·         Nuit :

 

- Ombrage (écran thermique) nocturne = variable n°14             

 

·  Jour :

- Ombrage automatique =

0 si bassin < 30°C

                       50 % x coefficient (variable n°13) si bassin entre 30 et 35°C

                       75 x coefficient si > 35°            C

N.B.  Pour un bassin sans aucun dispositif d'ombrage, les variables n°13,14 et 50 doivent être fixées à une valeur nulle.

 

Absorption de CO2 atmosphérique

 

La vitesse d'absorption est proportionnelle au coefficient d'absorption et à la différence des pressions de vapeur de CO2 dans l'air et sur le liquide. La pression de vapeur du CO2 sur une solution de carbonate/bicarbonate de sodium est donnée dans la littérature. Kohl et Riesenfield (1960) donnent dans "Gas Purification" BIBLIOGRAPHIE.htm - kohl, à la page 117, une formule ayant comme variables la température, la basicité et le rapport c (moles de CO2/mole de base), en mmHg:

 

             pCO2 = 68,5 x b1,29x (2c - 1)² / [(1 - c) x (333 - 1,8 x t) x (0,0487 - 0,0006 x t)]

 

                où

            b = basicité du milieu absorbant, gmoles de base forte/litre

            c = rapport molaire CO2/base correspondant au pH du milieu

            t = température du milieu,°C

 

L'absorption du CO2, exprimé en g de spiruline/jour/m²  (en admettant 1,8 kg de CO2 par kg de spiruline) est alors égale à 0,772 x ka x [0,00076 x vpm x (1 - alt/10000) - pCO2], formule

où:

            ka = coefficient d'absorption,

                                   gmoles de CO2 absorbés/heure/m²/atmosphère

            vpm = teneur de l'air en CO2, ppm volumiques

            alt = altitude, mètres 

            0,772 = (44 x 24)/(1,8 x 760)

 

Le coefficient d'absorption du CO2 à travers la surface du bassin est réglable (variable n°52), mais généralement il est pris égal à la valeur expérimentale de 20 gmoles/heure/m²/atmosphère.

 

Le modèle combine ces deux formules pour calculer les échanges de CO2 entre l’atmosphère et le bassin.

 

Respiration

 

La spiruline ne respire qu'en l'absence de lumière. De jour nous admettons qu'elle ne voit la lumière que dans la couche superficielle de hauteur égale au "Secchi" (cf Annexe A2: nous avons adopté la courbe correspondant à la souche dite "spiralée", avec turbidité de 12 cm) et qu'il n'y a pas respiration dans cette couche, mais qu'au-dessous il y a respiration ; ceci suppose que le milieu est agité (homogène). On admet que la respiration est réduite à 20 % de sa valeur normale en cas d'isolation complète nocturne (conformément à plusieurs expériences allant dans ce sens ; Amos Richmond a montré que la respiration était fortement réduite dans les cultures à très forte concentration (10 g/l), cas des couches flottantes qui se forment la nuit quand on n’agite pas).

 

Pour quantifier la respiration normale nous utilisons les résultats de J.F.Cornet, BIBLIOGRAPHIE.htm - Cornet p. 115) pour la variation avec la température, mais pour la valeur de base à 20°C nous prenons une moyenne entre les indications de Cornet et celles de L. Tomaselli et al. (1987) BIBLIOGRAPHIE.htm - Tomaselli. Ceci est bien sûr une approximation car la respiration dépend aussi de la teneur en hydrates de carbone dans la spiruline. Ces hypothèses servent de base pour la simulation ; voici quelques valeurs qui en découlent :

 

DIMINUTION DU STOCK DE SPIRULINE (en % / jour) PAR RESPIRATION DANS L'OBSCURITE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE DE LA CULTURE

 

10°C   =  0,6 %/jour

20°C   =  2,3 %/jour

30°C   =  7,0 %/jour

40°C   =  22 %/jour

 

et qui peuvent se traduire sous forme graphique :

 

:

 

Respiration en fonction de la température   

 

Croissance par photosynthèse

 

a) Concentrations en biomasse supérieures à 0,1 g/l (cas général)

 

Nous admettons que la croissance de la spiruline par photosynthèse est le produit d'un coefficient d'ajustement et de 5 facteurs supposés indépendants et détaillés en Annexe A1(A.htm - A1),

 

- facteur fonction de la salinité

- facteur fonction de la température

- facteur fonction du pH

- facteur fonction de l'éclairement

- facteur fonction du degré d’agitation du milieu de culture

 

Ce postulat, qui est au cœur du programme, n'est pas très étayé scientifiquement. La comparaison des figures 4 et 19 de la thèse de Zarrouk autorise à admettre que la fonction de la température est indépendante de l'éclairement ; les mesures de productivités sur nos bassins montrent que l'influence du pH, de la température et de la lumière sont en assez bon accord avec les hypothèses contenues dans ce postulat.

 

Par ailleurs ce postulat implique que la vitesse de photosynthèse ne dépend ni de la hauteur de liquide, ni de la concentration en spiruline, ni de la concentration en nutriments minéraux (autres que le bicarbonate), donc que la photosynthèse est proportionnelle à la surface éclairée. Autrement dit, nous faisons les hypothèses, largement vérifiées dans la pratique aux concentrations considérées, que la croissance est dans la phase linéaire, non limitée par les nutriments minéraux, avec absorption totale de la lumière pénétrant dans le bassin. A noter que la quantité de spiruline par m² (hauteur de liquide x concentration) a cependant une influence sur la productivité par le biais de la respiration (cf § précédent).

 

Nous admettons aussi que la croissance de la spiruline est uniquement autotrophe. Si une croissance mixotrophe, ou même éventuellement hétérotrophe, se produit, elle sera fortement concurrencée par les organismes hétérotrophes cohabitant avec la spiruline dans le milieu (bactéries, zooplancton). L'erreur commise sur la croissance ne peut de toutes façons être que par défaut. Nous admettons donc qu'en cas d'apport de carbone par le sucre, celui-ci est oxydé en CO2 par un mécanisme quelconque.

 

b) Pour des concentrations en biomasse inférieures à 0,1 g/l la croissance est exponentielle, ce que le modèle traduit en multipliant la vitesse calculée en a) par dix fois la concentration (en g/l).

 

Remarque sur la répartition spectrale de l'énergie lumineuse utilisée et le rendement des lampes :

 

La spiruline étant capable d'utiliser un spectre très large grâce à sa richesse en divers pigments photosynthétiques, les différences de répartition spectrale entre lumières solaires sous différents angles, latitudes et altitude et lumières artificielles sont négligées. Les "klux" (de lumière visible, tels que mesurés au luxmètre) sont supposés avoir l'équivalence suivante avec la puissance totale dissipée :

 

10 Watt/m²/klux pour le soleil

13 Watt/m²/klux pour les lampes

 

Données de températures et rayonnement solaire

 

On admet que la température ambiante varie linéairement entre son minimum au lever du soleil et son maximum à 14 heures solaires. On calcule le rayonnement solaire absorbé par la culture comme on le fait pour un capteur solaire avec ou sans vitrage, à partir des équations astronomiques et thermiques classiques rappelées par exemple dans Chouard, Michel et Simon (1977) BIBLIOGRAPHIE.htm - Chouard.

 

Bilan thermique

 

La température de la culture est calculée par bilan thermique entre les apports de chaleur (dont rayonnement solaire et chaleur de combustion) et les diverses pertes thermiques (on néglige les pertes vers le sol et les côtés du réacteur, mais on prend en compte une "valeur en eau équivalente" du fond et des côtés (variable n°5) en l'ajoutant à la hauteur de liquide.

 

On admet que la culture et l'air interne de la serre sont homogènes en température et à la même température, et que l'inertie thermique de l'air est négligeable, mais on tient compte de la capacité thermique du flux d'air traversant la serre qui extrait de la chaleur par chaleur sensible et en se saturant d'eau. Les ajouts (eau, nutriments) sont supposés faits à la température de la culture. On tient évidemment compte des apports de chaleur par le chauffage et les lampes.

 

On admet que l'ombrage réduit d'un même pourcentage le rayonnement solaire incident et les pertes thermiques par rayonnement, sans affecter les échanges thermiques par convexion.

 

On tient compte aussi de l'énergie solaire consommée par la photosynthèse en prenant comme valeur calorifique de la spiruline 20,9 kJ/g (thèse de J.F. (1992), BIBLIOGRAPHIE.htm - Cornet page 263). Les pertes thermiques par convexion vers l'atmosphère et par rayonnement vers le ciel sont calculées comme pour un capteur solaire selon les équations classiques, par exemple celles rappelées par R. Gilles (1976) BIBLIOGRAPHIE.htm - Gilles et Chouard, Michel et Simon (1977) BIBLIOGRAPHIE.htm - Chouard. On néglige l'influence de l'inclinaison éventuelle comme il est justifié d'après P.I. Cooper (1981) BIBLIOGRAPHIE.htm - Cooper.

 

Consommation/Production d'électricité

 

Pour le calcul de la consommation d'électricité pour l'agitation (ou le pompage en cas de culture sur plan incliné), une équation très simple et plus ou moins arbitraire a été adoptée.

 

En cas d'utilisation de combustible, on peut en option produire de l'électricité par un groupe électrogène ("supercogénération" de chaleur, d'électricité et de CO2), permettant d'implanter l'installation même sur site non raccordé au réseau électrique; un excédent d'électricité est généralement disponible pour la vente ou d'autres usages. D'excellentes turbines à gaz miniaturisées sont disponibles. Il faut se méfier des impuretés des gaz d’échappement, surtout du monoxyde de carbone dangereux pour le personnel. Un simple brûleur peut donner des gaz beaucoup plus purs s'il est bien réglé. Le groupe électrogène pourrait dans un futur que nous espérons proche être une pile à combustible propre.

 

La puissance électrique pour l'aération a été négligée (aération naturelle probablement suffisante), mais celle consommée par les lampes éventuelles, très importante, est évidemment prise en compte.

 

L'électricité est supposée achetée et vendue au même prix, avec raccordement à un réseau, les besoins et la production d'électricité n'étant pas forcément en phase (surtout si des lampes ou une pompe à chaleur – voir chapitre suivant PAC– sont utilisées).

 

Calcul du prix de revient

 

Le modèle comporte un volet économique, permettant de calculer un prix de revient de la biomasse fraîche, en tenant compte d'un système de coûts fournis par l'utilisateur et actualisés au temps 0.

 

Le calcul du prix de revient est basé sur les consommations spécifiques correspondant aux formules suivantes :

 

- formule de milieu de culture sans nitrate contenant, en plus du sel et du carbonate et/ou du bicarbonate, par litre de milieu : 1 g de K2SO4 + 0,02 g d'urée + 0,08 g de NH4HPO4  +  0,16 g de sulfate de Mg  +  0,001 g de Fer

- formule de nourriture comprenant, en g/kg de spiruline : 300 g d'urée + 50 NH4HPO4 + 40 K2SO4 + 30 sulfate de Mg + 0,5 Fer

-          coût du fer (et des oligoéléments) négligé.

La semence est comptée au prix forfaitaire de 10 $ (ou euros le cas échéant) le kilo compté en sec.

 

Le calcul impute les frais fixes au prorata des jours d'utilisation (nombre de jours de marche  + jours "intercampagne"). Si l'installation n'est pas utilisée toute l'année, il faut en tenir compte correctement, par exemple en incluant l'arrêt annuel dans les jours "intercampagne" (variable n°8).

 

Suggestions pour l'évaluation des frais fixes (variable 71), en $/m²/an :

(Dans l'option calcul automatique, c'est - à - dire variable 71 = 0, ce sont ces suggestions qui sont adoptées)

 

Présentation des résultats

 

En cours de calcul un graphique apparaît sur l'écran, donnant la récolte quotidienne en fonction des jours. Ce graphique peut être copié et imprimé en passant par la copie d'écran et le presse-papier. Un retour de chariot permet de continuer le programme après utilisation du graphique.

 

En cours de campagne, entre deux jours choisis à l'avance, il est possible d'interrompre le tracé de ce graphique pour prendre connaissance des résultats quotidiens : ceci permet de suivre l'évolution au jour le jour, soit en marche normale (avec récolte, et apport de carbone) soit sans récolte ni apport de carbone (période de congés par exemple).

 

On peut aussi consulter les résultats journaliers édités sous forme d'un tableau donnant les valeurs des variables suivantes : températures maxi et mini du bassin, pH, concentration en spiruline (g/l), ajout de bicarbonate et de CO2 (g/m²), absorption de CO2 par le bassin (g/m²), niveau (cm), production de spiruline (g/m²).

 

Les résultats complets sont édités en fin de programme et peuvent être imprimés en même temps que les données correspondantes.

 

 

CULTURE DE SPIRULINE AVEC RECHAUFFAGE MATINAL ET REFROIDISSEMENT NOCTURNE PAR POMPE A CHALEUR

 

Le logiciel comporte une pompe à chaleur (PAC) permettant de réchauffer la culture dès le lever du soleil à une température choisie (par exemple 30°C), et de la refroidir à une température choisie (par exemple 15°C) dès le coucher du soleil. Ce système n'est généralement pas rentable mais le logiciel permet de calculer le gain de productivité que l'on peut en attendre de ce type de gestion des températures de bassin.

 

La marche sans PAC (ni réchauffage ni refroidissement) exige de spécifier variable 79 = 0 et variable 80 = 45. Si l’on spécifie une température de refroidissement par la PAC supérieure à 45°C, on supprime le refroidissement par PAC (le bassin se refroidit alors seulement par refroidissement nocturne naturel). Si l'on spécifie une température de réchauffage de 0°C (variable 79), on supprime le réchauffage par PAC.

 

Par hypothèse la source de chaleur de la pompe à chaleur est l'air extérieur et le COP (coefficient de performance) en réchauffage est la moitié de la théorie. Lors du refroidissement on admet forfaitairement que la consommation d'énergie électrique est de 1/10 de la chaleur extraite.

 

Le réchauffage matinal est supposé se faire dès la première heure du jour, alors qu’en réalité il s’étalerait sur au moins deux heures ; mais la différence est très faible sur la productivité à cause de la faible lumière au lever du soleil.

 

Si l'on spécifie la même température de refroidissement et de réchauffage (variable 79 = variable 80), la PAC régulera la température de bassin à cette valeur, jour et nuit.

 

 

SIMULATION AVEC CHAUFFAGE GRATUIT

 

Il est possible de simuler une culture de spiruline bénéficiant d’un chauffage par eau chaude « gratuite » (géothermique ou résiduelle d’une centrale électrique par exemple, en utilisant l'option PAC.

Pour cela, fixer la température choisie pour le bassin pendant le jour (variable n°79), et donner à la variable n°80 une valeur supérieure à 45 (ce qui revient à couper le chauffage au coucher du soleil).

 

Pour connaître la chaleur de chauffage moyenne utilisée (en kWh/kg), multiplier par environ 10 la consommation électrique de la pompe à chaleur.

 

Le prix de revient obtenu comporte le coût de l’électricité de la pompe à chaleur, qui est indiquée à part : le déduire. Ajouter éventuellement le coût de la chaleur « gratuite ».

 

 

 

CULTURE DE SPIRULINE A TEMPERATURE FIXE ET SOUS ECLAIRAGE FIXE

 

Une autre variante, dénommée SPITFIX.EXE, simule une culture à température fixe 24 hr/24 et sous éclairage fixe 12 hr/24, sans récolte. Elle est utile notamment pour analyser les résultats d'essais de laboratoire, et vérifier la validité du modèle.

 

 

 

 

 

 

N.B. Ce logiciel n’existe qu’en anglais.

 

 

        

CALCUL DE PRIX DE REVIENT DE LA SPIRULINE

 

Le programme de calcul décrit ici peut être appelé en cliquant sur : PRIXSPIR.EXE. Pour l'utiliser, lire la notice ci-dessous.

 

Description

 

Le calcul de l'investissement peut se faire soit à partir de coûts globaux précalculés, soit à partir de prix élémentaires. Dans le premier cas il faut fixer à une valeur non nulle les variables n°61 (investissement global pour la spiruline fraîche, $/m² de bassin) et 62 (investissement global pour le séchage et le conditionnement, $/kg de capacité annuelle) ; la variable n°30 (prix du film de serre) doit aussi être spécifiée pour les bassins (nulle si bassins ouverts).  Dans le second cas, il faut fixer les variables n° 1-9, 22-27, 32-33 et 45-46.

 

Le type de bassin utilisé dans le calcul détaillé de l'investissement est : sous serre à armature bois, à aération naturelle, bassin construit en film plastique avec sous-couche éventuelle de protection  géotextile, posé sur sable et cendre, bords en parpaings non cimentés ou en planches fixées à des piquets acier, film fixé par liteaux et vis sur les bords. On admet que les films sont apportés sous forme de rouleaux d'une pièce pesant moins de 300 kg (pour être transportables), ce qui limite automatiquement la surface utile par bassin. La largeur des bassins est limitée à 5 m. La durée de vie admise pour le film de serre est de 2,5 années (conditions africaines). Le prix du "tissu de filtration" est supposé inclure les autres éléments du filtre (cadre, grille-support et tamis), ce qui ajoute environ 30 $/m² au prix du tissu lui-même.

 

Lors du démarrage on ensemence à 0,15 g/l avec de la spiruline vivante achetée.

 

Le programme propose 5 options pour la source de carbone (air, CO2, gaz, bicarbonate, sucre) et le choix entre agitation électrique ou manuelle. La consommation de bicarbonate à prendre en compte (variable n°64) s'entend hors milieu initial, mais purges comprises. Les sources de carbone sont panachables.

 

Le séchage est prévu avec chauffage solaire ou à gaz ou électrique (avec variante deshydrateur). Dans le cas où il n'y a pas d'électricité le séchoir est à tirage naturel. Si du gaz est utilisé pour le séchoir, le CO2 produit est utilisé pour alimenter les bassins si l'option gaz a été choisie pour la source de carbone (correction automatique de la consommation de gaz).

 

La productivité (moyenne annuelle) admise comme base du calcul doit être compatible avec la source de carbone, la purge et les consommations indiquées pour la source de carbone.

 

Le programme donne le choix entre résultats à l'écran ou sur imprimante. Il calcule deux prix de revient : spiruline fraîche et sèche.

 

La main d'oeuvre est supposée proportionnelle à la production parce qu'il ne s'agit que d'installations artisanales, peu ou pas mécanisées : dans ce cas, d'après notre expérience personnelle, il faut 1,5 heures/kg de spiruline au stade "fraîche", plus autant pour séchage. Cependant, pour les niveaux de production inférieurs à 1,2 kg/jour, le programme majore linéairement la main d'œuvre du stade "fraîche" pour tenir compte du petit nombre des postes de filtration travaillant simultanément, avec un maximum de 3 heures/kg. Pour de grosses productions mécanisées, la main d'ouvre peut évidemment être bien plus faible, mais ceci est hors du cadre de ce calcul.

 

En cas d'utilisation de l'électricité on doit spécifier un prix du kWh non nul et une consommation (kWh/kg de spiruline) non nulle pour l'agitation et éventuellement l'éclairage des bassins (16 Wh/jour/m² est normal pour l'agitation). Le programme calcule la consommation du séchage en fonction de l'option séchage choisie (il admet 2 kWh/kg pour la ventilation seule ; 2,5 kg de propane pour le chauffage au gaz ; 30 kWh pour le chauffage électrique ; 8 kWh pour le séchage par deshydrateur).

 

Les prix sont exprimés en "$". Dans les exemples ci-après ce sigle représente des U.S. $, mais n'importe quelle monnaie peut être utilisée, notamment l'euro qui diffère peu du $.

 

On utilise les formules de milieu de culture et de nourriture suivantes avec basicité du milieu b = 0,1 et en négligeant le coût de l'apport de fer et des oligoéléments (< 0,1 $/kg, même en utilisant du fer chélaté comme le Ferfol) :

            - une formule de milieu de culture sans nitrate contenant, en plus du sel et du carbonate et/ou du bicarbonate, par litre de milieu : 1 g de K2SO4 + 0,02 g d'urée + 0,08 g de NH4HPO4  +  0,16 g de sulfate de Mg  +  0,001 g de Fer

- une formule de nourriture comprenant, en g/kg de spiruline : 300 g d'urée + 50 NH4HPO4 + 40 K2SO4 + 30 sulfate de Mg + 0,5 Fer

La consommation de CO2 liquide est basée sur un rendement d'absorption de 95 %.

Si la salinité apportée par l'eau d'appoint dépasse une certaine limite, on admet qu'il est inutile d'ajouter sulfate de soude et sulfate de magnésium (par exemple si eau d'appoint = eau de mer, même diluée).

           

On commettrait une erreur en essayant d'utiliser ce programe pour évaluer le prix de revient de la spiruline produite dans des usines à vocation commerciale à grande échelle, mais il ne faut pas en conclure a priori que la spiruline fabriquée artisanalement soit obligatoirement non compétitive. L'influence du prix attribué à la main-d'œuvre est déterminante. D'autre part les petits producteurs sont en général à même de valoriser leur production aux prix de détail et sans frais de marketing.

 

 

EXEMPLES DE CALCUL DE PRIX DE REVIENT DE LA SPIRULINE

 

Les paramètres sont ceux du cas N°1 proposé comme exemple dans le programme, avec comme variables les dimensions et le nombre de bassins installés par site de production ; résumé des résultats :

 

                        2 bassins de 12,5 m² (largeur 2 m)   =          28,2 $ / kg

                        2 bassins de 25 m² (largeur 2 m)      =          24,3 $ / kg

                        2 bassins de 50 m² (largeur 3 m)      =          21,9 $ / kg

                        2 bassins de 75 m² (largeur 4 m)      =          18,8 $ / kg

                        2 bassins de 100 m² (largeur 4 m)    =          19,0 $ / kg

                        3 bassins de 100 m² (largeur 5 m)    =          18,6 $ / kg

                        5 bassins de 120 m² (largeur 5 m)    =         18,2 $ / kg

 

INVESTISSEMENT SPECIFIQUE CALCULE PAR PROGRAMME "PRIXSPIR"

 

Mêmes caractéristiques et nombre de bassins qu'au paragraphe précédent, dans le même ordre :

 

52,6 $/m²                         ou        20,6 $ par kg/an de capacité de production

45,3 $/m²                         ou        17,7 $ par kg/an de capacité de production

41,6 $/m²                         ou        116,3 $ par kg/an de capacité de production

33,5 $/m²                         ou        113,1 par kg/an de capacité de production

33,0 $/m²                         ou        12,9 par kg/an de capacité de production

31,3 $/m²                         ou        12,2 $ par kg/an de capacité de production

30,9 $/m²             ou        12,1 $ par kg/an de capacité de production

               

INVESTISSEMENT SPECIFIQUE MINIMUM CALCULE PAR PROGRAMME "PRIXSPIR"

 

Remarque préliminaire :

 

Quand on cite un chiffre d'investissement spécifique, il est nécessaire de bien préciser plusieurs points, faute de quoi le chiffre n'a pas beaucoup de signification :

 

            - productivité maximale journalière ou moyennée sur l'année ?

            - durée de vie ?

            - terrain, bâtiments, laboratoire et son équipement, cloture compris ?

            - fractionnement (nombre de bassins ou unités de production) ?

            - bassins à l'air libre ou sous serre ?

            - pays, climat ?

            - consommation de produits chimiques et d'utilités (eau, électricité) ?

            - première charge et semence comprises ?

            - traitement des effluents inclus ?

            - degré de mécanisation ?

            - état du produit fini (frais, séché, emballé) ?

            - droits de douane, taxes incluses ?

            - installation du matériel compris ?

 

Le programme PRIXSPIR, quant à lui, prévoit des bassins sous serre, avec première charge, séchage, broyage, emballage, installation, droits et taxes compris, mais sans : bâtiments, laboratoire, clôture, traitement des effluents, ni mécanisation (à part l'agitation et le pompage si l'électricité est disponible). Les exemples donnés ci-dessus prévoient l'installation en Afrique, avec un film plastique épais garanti 10 ans, sous serre.

 

Dans le cas N° 0 proposé dans le programme, on utilise un film de serre de 200 µ posé sur feutre géotextile, sous serre. L'investissement spécifique pour la production de spiruline sèche, avec utilisation de CO2 et productivité moyenne de 8 g/j/m², ressort dans ce cas à 7,2 $ par kg/an (20,9 $/m²), pour bassiins de 100 m², coût de la première charge et installation compris.

 

Rappelons que les prix utilisés incluent les taxes (TVA), ce qui donne une certaine marge de sécurité en cas d'exploitation commerciale.

 

 

 

PETITS PROGRAMMES UTILITAIRES

 

Rappel : Ces programmes de calculs peuvent être téléchargés dans C:/spirul/exe et exécutés à partir de là, ou bien ils peuvent être exécutés directement à partir de leur lien (mais dans ce cas, à la question input path ?, répondre C:/spirul/exe).

 

Pour calculer la concentration en CO2 dans l'air en équilibre avec une eau alcaline : VPMEXPH.EXE

 

Pour calculer le pH d'une solution alcaline en équilibre avec l'air : PHEQUI.EXE

 

Pour calculer le pH d'un milieu à partir du rapport C ou l'inverse : PHEXC.EXE

 

Pour calculer la salinité à partir d'une mesure de densité : SALINITE.EXE

 

Pour calculer des milieux de cultures : MILNOUR.EXE

 

Pour calculer la durée du jour : DURJOUR.EXE

 

Pour calculer la vitesse de photosynthèse : ZARROUK.EXE

 

Pour calculer le poids d'une récolte : REC.EXE

 

Pour estimer la progression des droites : DRIMPR.EXE