Les Philippines sont un archipel doté d'un long littoral et d'abondantes ressources aquatiques. L'aquaculture (notamment de crevettes et de tilapias) est un pilier économique vital pour le pays. Cependant, l'élevage à haute densité entraîne une augmentation des concentrations de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'eau, principalement due à la respiration des organismes d'élevage et à la décomposition de la matière organique.
Des niveaux excessivement élevés de CO₂ constituent des menaces directes :
- Acidification de l'eau : Le CO₂ se dissout dans l'eau pour former de l'acide carbonique, ce qui abaisse le pH et affecte les fonctions physiologiques de la vie aquatique. Ceci est particulièrement néfaste pour le processus de calcification des coquillages et des crustacés (comme les crevettes), ce qui entraîne une mauvaise croissance de la coquille.
- Toxicité : Des concentrations élevées de CO₂ sont narcotiques et toxiques pour les poissons, endommageant leur système respiratoire et augmentant leur sensibilité aux maladies.
- Réponse au stress : Même en dessous des niveaux de toxicité aiguë, l’exposition à long terme à des niveaux élevés de CO₂ provoque un stress chez les espèces d’élevage, entraînant un retard de croissance et une réduction de l’efficacité de la conversion alimentaire.
Bien que la surveillance traditionnelle du pH puisse refléter indirectement les variations d'acidité, elle ne permet pas d'en distinguer la source (qu'elle provienne du CO₂ ou d'autres acides organiques). Par conséquent, la surveillance directe et en temps réel de la pression partielle de dioxyde de carbone (pCO₂) dans l'eau devient cruciale.
Cas hypothétique : une ferme d'élevage de crevettes à Pangasinan, Luzon
Nom du projet : Projet de gestion intelligente de la qualité de l'eau basé sur l'IoT
Localisation : Une ferme d'élevage de crevettes de taille moyenne dans la province de Pangasinan sur l'île de Luzon.
Solution technique:
La ferme a mis en place un système de surveillance de l'Internet des objets (IoT) intégrant des capteurs de CO₂ pour la qualité de l'eau. Les principaux composants comprenaient :
- Capteur de CO₂ submersible in situ : technologie infrarouge non dispersive (NDIR). Ce capteur offre une grande précision et une stabilité à long terme, permettant une mesure directe de la pression partielle du CO₂ dissous.
- Sonde de qualité de l'eau multiparamètres : mesure simultanée de paramètres clés tels que le pH, l'oxygène dissous (OD), la température et la salinité.
- Enregistreur de données et module de transmission : les données du capteur sont transmises en temps réel à une plate-forme cloud via un réseau sans fil (par exemple, 4G/5G ou LoRaWAN).
- Système centralisé de contrôle et d'alerte : Les agriculteurs peuvent consulter les données en temps réel et l'historique des tendances sur un ordinateur ou une application mobile. Le système est programmé avec des seuils de sécurité pour la concentration de CO₂ ; une alarme automatique (SMS ou notification par application) se déclenche en cas de dépassement de la limite.
Processus de candidature et valeur :
- Surveillance en temps réel : les agriculteurs peuvent surveiller les niveaux de CO₂ dans chaque étang 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, s'éloignant ainsi de la dépendance à l'échantillonnage manuel et intermittent de l'eau et aux analyses en laboratoire.
- Prise de décision précise :
- Lorsque le système alerte sur une augmentation des niveaux de CO₂, les agriculteurs peuvent activer les aérateurs à distance ou automatiquement. L'augmentation de l'oxygène dissous répond non seulement à la demande biologique, mais favorise également la décomposition de la matière organique par les bactéries aérobies, réduisant ainsi la production de CO₂ à la source.
- La corrélation des données avec le pH et la température permet une évaluation plus précise de la santé globale de l’eau et des effets toxiques du CO₂.
- Avantages améliorés :
- Réduction des risques : Prévient efficacement les épidémies de maladies à grande échelle ou les épisodes de mortalité dans les stocks de crevettes causés par l’accumulation de CO₂.
- Rendement accru : le maintien d’une qualité d’eau optimale conduit à des taux de croissance plus rapides et à une meilleure efficacité alimentaire, augmentant ainsi la production et les rendements économiques.
- Économies de coûts : Réduit les échanges d’eau inutiles (économie d’eau et d’énergie) et l’utilisation de médicaments, permettant un modèle agricole plus respectueux de l’environnement et plus durable.
Autres domaines d'application potentiels (dans le contexte philippin)
- Sécurité des eaux souterraines et de l'eau potable : De nombreuses régions des Philippines dépendent des eaux souterraines. La surveillance du CO₂ dans les eaux souterraines permet d'évaluer l'impact de l'activité géologique (par exemple, le volcanisme) sur la qualité de l'eau et de déterminer sa corrosivité, un facteur important pour la protection des pipelines.
- Recherche environnementale et surveillance du changement climatique : Les eaux philippines constituent d’importants puits de carbone. Les institutions de recherche pourraient déployer des capteurs de CO₂ de haute précision dans des zones marines clés (par exemple, les récifs coralliens) pour étudier l’absorption de CO₂ par les océans et l’acidification des océans qui en résulte, fournissant ainsi des données permettant de protéger les écosystèmes fragiles comme les récifs coralliens.
- Traitement des eaux usées : Dans les stations d’épuration des eaux usées urbaines, la surveillance des émissions de CO₂ au cours des processus biologiques peut aider à optimiser l’efficacité du traitement et à calculer l’empreinte carbone.
Défis et perspectives d'avenir
- Défis:
- Coût : Les capteurs in situ de haute précision restent relativement chers, représentant un investissement initial important pour les petits agriculteurs.
- Maintenance : Les capteurs nécessitent un étalonnage et un nettoyage réguliers (pour éviter l'encrassement biologique), exigeant un certain niveau de compétence technique de la part des utilisateurs.
- Infrastructures : l’alimentation électrique stable et la couverture du réseau peuvent s’avérer problématiques dans les zones insulaires reculées.
- Perspectives:
- À mesure que la technologie des capteurs progresse et que les coûts diminuent, son application aux Philippines deviendra plus répandue.
- L'intégration avec l'intelligence artificielle (IA) permettra aux systèmes non seulement d'avertir mais aussi de prédire les tendances en matière de qualité de l'eau grâce à l'apprentissage automatique, ouvrant la voie à une aération et une alimentation entièrement automatisées, progressant vers une véritable « aquaculture intelligente ».
- Le gouvernement et les associations industrielles peuvent promouvoir cette technologie comme un outil clé pour améliorer la compétitivité internationale et la durabilité du secteur de l’aquaculture philippin.
Conclusion
Bien qu'il puisse être difficile de trouver un document spécifique intitulé « Étude de cas d'application de capteurs de CO₂ par la société XX aux Philippines », il est certain que les capteurs de CO₂ de qualité de l'eau présentent un potentiel d'application important et urgent aux Philippines, en particulier dans son secteur aquacole, pilier de son économie. Cela représente une transition nécessaire d'une agriculture traditionnelle basée sur l'expérience vers une gestion de précision basée sur les données, essentielle pour assurer la sécurité alimentaire et la stabilité économique du pays.
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Date de publication : 26 septembre 2025