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À Hawaï, Baker (2010) a calculé le prix de rentabilité de la production de laitue aquaponique et de Tilapia sur la base d'une opération hypothétique. L'étude estime que le prix de rentabilité de la laitue est de \ $3.30/kg et que le tilapia est de \ $11.01/kg. Bien qu'il ait conclu que ce seuil de rentabilité peut potentiellement être économiquement viable pour Hawaï, ces prix d'équilibre sont beaucoup trop élevés pour la plupart des contextes européens, en particulier lorsqu'il s'agit de commercialiser par les détaillants et les canaux de distribution conventionnels. Aux Philippines, Bosma (2016) a conclu que l'aquaponie ne peut être financièrement viable que si les producteurs parviennent à obtenir des marchés de niche haut de gamme pour le poisson et de grands marchés pour les légumes frais biologiques.

L'aquaponie sur les îles tropicales (îles Vierges et Hawaï) et les zones chaudes et sans gel (Australie) contrastent fortement avec les endroits plus éloignés de l'équateur. Dans les endroits chauds, les avantages sont la baisse des coûts du chauffage et l'uniformité saisonnière de la lumière du jour, ce qui permet aux systèmes potentiellement peu coûteux de survivre économiquement. Un emplacement sans gel près de l'équateur avec peu ou pas de différences saisonnières rend la mise en place et l'exploitation d'un système tout au long de l'année, ce qui permet de créer des entreprises familiales semi-professionnelles dans ces régions. En outre, la production locale dans ces régions est valorisée davantage car les cultures vertes à feuilles sont soit difficiles à stocker (par exemple, Australie/chaleur), soit difficiles à transporter vers les clients (îles) et ont généralement une marge de contribution beaucoup plus élevée que dans des endroits comme l'Europe et l'Amérique du Nord.

L'aquaponie peut présenter plusieurs avantages dans un contexte urbain. Pourtant, les avantages ne sont efficaces que si les conditions spécifiques du cadre urbain sont prises en compte et si des efforts de communication supplémentaires sont mis en place. Les agroparcs périurbains sont présentés par Smeets (2010) comme une solution techniquement et économiquement viable pour l'agriculture urbaine, offrant un potentiel de synergie avec l'industrie existante grâce à la chaleur résiduelle et à une logistique appropriée ainsi qu'à des flux alternatifs de matières inorganiques et organiques, par exemple, COSub2/sub, de la production de ciment. L'aquaponie sur le toit utilise des espaces « vides » dans les zones urbaines (Orsini et al. 2017). On suppose souvent que les toits sont gratuits « parce qu'ils sont là ». Pourtant, chaque espace de la ville est d'une grande valeur. Un propriétaire d'un bâtiment cherchera toujours des revenus pour l'espace qu'il offre, même l'utilisation de toits vacants. Une ferme sur le toit comporte un risque économique élevé et des changements peuvent être apportés au bâtiment (évents et logistique). Les toits sont également intéressants pour la production d'énergie solaire avec moins de risques pour l'opérateur (voir aussi Chap. 12).

Alors que l'aquaponie est souvent explicitement vantée comme une technologie de production adaptée aux environnements urbains et même aux zones où le sol est contaminé, le coût immobilier est souvent complètement sous-estimé. Par exemple, les prix officiels de l'immobilier en Allemagne peuvent être examinés via l'outil en ligne BorisPlus (2018), ce qui révèle un écart important entre les prix limites du centre-ville et les prix des terres agricoles. Par exemple, l'immobilier périurbain dans les limites de la ville de Dortmund, en Allemagne, se situe dans la fourchette de 280 €/msup2/sup—350 €/msup2/sup, tandis que les terres agricoles en dehors des limites de la ville se situent dans la fourchette de 2 €/msup2/sup—6 €/msup2/sup. En outre, les codes de construction allemands accordent aux agriculteurs le privilège d'ériger des bâtiments agricoles en dehors des limites de la ville. Cette situation juridique et financière rend les terres agricoles situées à proximité des zones économiques attrayantes pour les grandes exploitations aquaponiques, ce qui conduit au concept d'agroparcs susmentionné. Le placement de fermes aquaponiques soulève des défis avec la perception des clients. Les citoyens qui ont été interrogés au sujet de leur préférence pour les différents concepts d'agriculture urbaine pour l'utilisation des terres publiques du centre-ville ont montré une préférence pour l'utilisation qui permet aux citoyens de garder l'espace accessible ainsi qu'un faible niveau d'acceptation pour les agroparcs (Specht et al., 2016). Les résultats de la recherche sur l'acceptation de l'aquaponie ont révélé une variance plus grande que les autres utilisations potentielles, suggérant une ambivalence citoyenne due à un manque d'information sur la méthode de production. Des efforts de communication supplémentaires sont nécessaires car l'aquaponie est un système de production très complexe et nouveau inconnu de la plupart des gens de la société, y compris les populations urbaines.

Les potentiels et les risques de l'aquaponie dans un contexte urbain ressortent clairement du paragraphe ci-dessus. Des stratégies et des plans d'urgence distincts doivent être élaborés dans un contexte urbain lors de la planification de la mise en œuvre d'une installation de production aquaponique.

La plupart des données actuellement recueillies sur les agriculteurs commerciaux sont axées sur des sites situés en dehors de l'Europe. Une évaluation économique judicieuse des installations aquaponiques sous les latitudes et les climats européens est difficile, car d'une part, il n'existe que très peu d'installations commerciales en Europe et, d'autre part, les équipements techniques, les échelles et les modèles économiques sont très différents dans d'autres parties du monde, où le commerce l'aquaponie est plus répandue (Bosma et al. 2017). Bien que Goddek et al. (2015) et Thorarinsdottir (2015) fournissent un très bon aperçu des usines commerciales européennes et de leurs défis, ils ne présentent que quelques paramètres économiques tels que les prix à la consommation (ciblés), les déclarations sur les revenus « potentiellement réalisables » ou les prix de rentabilité pour la production. Étant donné qu'elles ne sont valables que dans les conditions spécifiques des installations étudiées, seules des déclarations limitées peuvent être transférées à d'autres endroits, même en Europe.

Bien qu'il existe certaines évaluations spécifiques de la productivité (par exemple Medina et coll. 2015, Petrea et coll. 2016), l'analyse complète du potentiel du marché et les évaluations du rapport coût-efficacité bien fondées ne sont pas encore connues. En outre, il existe des études initiales sur des modèles dynamiques techniques utilisant la dynamique méthodologique du système, comme Goddek et al. (2016) et Körner et Holst (2017). Cela illustre à quel point la disponibilité de données complètes est essentielle pour mener une analyse de rentabilité solide.

L'un des rares cas de modélisation hypothétique créés à partir de données provenant de l'Europe est le modèle de Morgenstern et al. (2017). Ils ont fourni des données techniques provenant de l'usine pilote de l'Université des sciences appliquées de Westphalie du Sud, qui comprenait une pisciculture commerciale et un système horticole standard. Dans ce cas, on a modélisé les calculs de l'investissement et du coût intégral avec des données techniques détaillées détaillées pour les systèmes à trois échelles différentes. Des calculs par modèle des coûts d'exploitation pour une période de démarrage de 6 ans et des coûts d'investissement ainsi qu'un calcul simplifié de la différence de coût ont été effectués pour trois exploitations aquaponiques de taille différente élevant du poisson-chat européen (Silurus glanis) et produisant de la laitue. Les tailles calculées ont été calculées à partir de l'usine pilote située à l'Université des sciences appliquées de Westphalie du Sud et de l'échelle aquacole du partenaire du projet. Les tailles d'aquaculture modélisées étaient de 3 msup3/sup, 10 msup3/sup et 300 msup3/sup. Quelques hypothèses générales et simplifications ont été faites pour les calculs, qui illustrent les critiques présentées ci-dessus sur les limites de la modélisation hypothétique :

  1. La qualité de la production et les pertes de production inférieures à la moyenne au cours des cinq premières années ont été prises en compte. Les calculs de rentabilité sont basés sur un processus de production mûri et stable à partir de l'année 6.

  2. Production d'hydroculture constante. On a calculé que le flux nutritif complet provenant de l'eau de procédé était consommé par la production d'hydroculture de laitue, peu importe les différences saisonnières et peu importe la disponibilité des nutriments provenant de l'aquaculture.

  3. On a calculé que la taille du lit de croissance en hydroculture était de 60 msup2/sup, 200 msup2/sup et 5,500 msup2/sup.

  4. La demande de chauffage pour l'hydroculture et l'aquaculture a été approximée à l'aide d'une méthodologie légèrement modifiée de KTBL (2009). L'emplacement modélisé de la ferme est Düsseldorf, Allemagne.

  5. Les coûts énergétiques par kWh ont été approximés pour la production avec un système combiné de chaleur et d'énergie (COP) de 15 ct/kWh (électricité) et 5,5 ct/kWh (chaleur), respectivement. Par souci de simplicité, un système de cogénération n'a pas été modélisé.

  6. La commercialisation directe des produits a été supposée. Les prix du marché relativement optimistes, mais pas trop optimistes, ont été calculés pour les produits. Aucun coût de marketing étendu n'a été inclus dans le calcul, étant donné que l'effort de marketing requis pour bâtir une clientèle et un marché stable n'a pas été pris en compte dans le projet. Le fait de négliger les coûts de commercialisation suppose que les prix du marché dans le marketing direct sont gratuits et constituent donc une simplification majeure du calcul.

  7. Aucun coût lié aux biens immobiliers requis pour la ferme n'a été inclus dans les calculs. La raison d'être de cette simplification tient au fait que les coûts de l'espace varient considérablement selon l'emplacement et le contexte du projet.

  8. Le coût de la maind'œuvre a été calculé au salaire minimum, ce qui constitue une forte hypothèse en ce qui concerne les niveaux élevés de capital humain requis pour gérer des systèmes aquaponiques complexes.

  9. Les pertes de mortalité de 5 % dans le système aquacole sont compensées par le surpeuplement au début de chaque cycle de production.

Une analyse de la structure des coûts du système d'aquaculture modélisé de la taille de la production montre que la main-d'œuvre, les aliments pour poissons, les juvéniles et l'énergie sont les principaux facteurs de coûts, contribuant chacun à peu près un tiers des coûts principaux. À ce stade, il convient de souligner que les coûts de main-d'œuvre sont calculés sur la base du salaire minimum et que les coûts pour la zone occupée de l'exploitation n'ont pas été pris en compte dans les calculs (figure 18.1).

Les coûts d'électricité et de chauffage offrent un potentiel d'optimisation. Les pompes ont une durée de vie comprise entre 2 et 5 ans. Les pompes inefficaces peuvent être remplacées par des pompes plus efficaces dans le cycle de vie naturel de la machine. Les gains d'efficacité de ces types d'optimisations sont simples à calculer, et les gains d'efficacité sont également faciles à surveiller après la mise en œuvre. Des mesures similaires pour réduire les coûts de chauffage sont relativement faciles à calculer. Par exemple, les coûts et les effets des panneaux isolants supplémentaires peuvent être calculés, et aussi ici les gains peuvent être facilement surveillés.

Les coûts de main-d'œuvre émergent comme le principal moteur de coûts qui montre un potentiel d'optimisation important avec une mise à l'échelle. Les systèmes à plus grande échelle permettent l'utilisation de dispositifs permettant d'économiser de la main-d'œuvre, par exemple des niveleuses automatisées ou des machines de remplissage automatisées. La rentabilité de ces types d'optimisations doit être calculée sur une base par projet.

 ! Structure des coûts Taille de la production Aquaculture

Fig. 18.1 Structure des coûts pour l'aquaculture d'un système aquaponique, modèle hypothétique à partir de données techniques de l'usine pilote de l'Université des sciences appliquées de Westphalie du Sud. (D'après Morgenstern et coll. 2017)

De même, une analyse des coûts a été effectuée pour la partie hydroculture des systèmes modélisés. Les principaux facteurs de coûts sont la main-d'œuvre, les semis et les coûts énergétiques pour l'éclairage et le chauffage. Une maturité opérationnelle plus élevée de la production, lorsque la courbe initiale d'apprentissage du démarrage a été maîtrisée, peut faire place à la production interne de semis. L'intégration de cette étape de production peut offrir un potentiel d'optimisation des coûts. En ce qui concerne le potentiel de réduction des coûts des autres facteurs de coûts, l'énergie et la main-d'œuvre, la situation décrite ci-dessus s'applique également à la partie hydroculture (figure 18.2).

Une analyse des différences coûts-efficacité a été effectuée pour les trois tailles de systèmes, montrant que le microsystème et le petit système ne sont pas économiquement viables. Il n'y a pas de potentiel d'automatisation et de rationalisation exploitable en raison de la taille extrêmement réduite de l'aquaculture et de la petite taille de l'hydroculture, ce qui entraîne des coûts de main-d'œuvre prohibitifs. Le supplément quantitatif minimal et les frais de transport pour l'alimentation du poisson et les effets similaires pour d'autres catégories de coûts imposent un fardeau financier supplémentaire à ces deux systèmes.

Le système de la taille de la production présente une différence de coût positive lorsque les coûts immobiliers ou les tenures pour le terrain requis ne sont pas pris en compte (tableau 18.1).

 ! Coût Structure Hydroculture LaitueFig. 18.2 Fig. 18.2 Structure des coûts pour le côté hydroponique d'un système aquaponique, modèle hypothétique à partir des données techniques de l'usine pilote de l'Université des sciences appliquées du Sud Westphalie. (D'après Morgenstern et coll. 2017)

Tableau 18.1 Analyse coûts-performances du calcul du modèle

table thead tr class="en-tête » Différence de performance de Cost e Unité /th e Micro /th e Petit /th e Production /th /tr /thead tbody tr class="impair » TDMarge de contribution aquaculture/td td €/a /td td -4173 /td td -2566 /td td 114,862 /td /tr tr class="même » TDMarge de contribution hydroculture/td td €/a /td td 691 /td td 13.827 /td td 541.087 /td /tr tr class="impair » Marges de contribution TDSum/td td/td td -3.483 /td td 11.260 /td td 655.948 /td /tr tr class="même » TDCoût de la main-d'oeuvre aquaculture/td td €/a /td td 3.705 /td td 8.198 /td td 45.000 /td /tr tr class="impair » TDCoût de la main-d'oeuvre hydroculture/td td €/a /td td 3.148 /td td 8.395 /td td 179.443 /td /tr tr class="même » TDsum coûts de maind'œuvre td €/a /td td 6.853 /td td 16.593 /td td 224.443 /td /tr tr class="impair » TDREAL frais de succession tenure/td td/td td n.d. /td td n.d. /td td n.d. /td /tr tr class="même » TDamorciation/TD td €/a /td td 7.573 /td td 15.229 /td td 185.269 /td /tr tr class="impair » TDTaux d'intérêt 2% /td td €/a /td td 1.515 /td td 3.046 /td td 37.054 /td /tr tr class="même » Différence de performance TDCost /td td €/a /td td -19.424 /td td -23.607 /td td 209.183 /td /tr /tbody /table

Source : Morgenstern et coll. (2017)

** Tableau 18.2** Potentiel de création d'emplois

table thead tr class="en-tête » th/th e Unité /th e Micro /th e Petit /th e Production /th /tr /thead tbody tr class="impair » TDsum coût de maind'œuvre td €/a /td td 6.853 /td td 16.593 /td td 224.443 /td /tr tr class="même » TDsum temps de travail/td td Jours/a /td td 46 /td td 111 /td td1.496/td /tr tr class="impair » tdNombre d'emplois/td td/td td 0,21 /td td 0,5 /td td 6,8 /td /tr /tbody /table

Source : Morgenstern et coll. (2017)

L'analyse jette en outre la lumière sur le potentiel de création d'emplois des systèmes respectifs. Le calcul du modèle a été effectué en partant de l'hypothèse que toutes les tâches indirectes requises de l'entreprise sont assumées par des employés réguliers, ce qui est plutôt optimiste quant au fait que le salaire minimum a été utilisé pour le calcul.

Une autre hypothèse a été faite en ce qui concerne la séparation des emplois : les employés travaillent sur les deux parties du système, l'aquaculture et l'hydroculture, conformément au travail requis par le système respectif. Cela nécessite un ensemble de compétences élevé qui met un autre point d'interrogation derrière le calcul du salaire minimum.

Même dans le système de production de plus grande taille, le nombre d'emplois créés est limité. Le nombre calculé d'emplois correspond à l'expérience des entreprises horticoles travaillant dans l'hydroponie, qui emploient habituellement entre cinq et dix travailleurs par hectare de serre (tableau 18.2).

Les données sur les investissements initiaux en aquaponie sont d'une part très difficiles à trouver et, d'autre part, encore plus difficiles à comparer. Certaines des données préliminaires recueillies auprès d'autres sources sur l'investissement initial nécessaire à la mise en place d'une exploitation aquaponique (voir tableau 18.3) ci-dessous montrent des différences importantes entre les investissements initiaux dans les systèmes, qu'ils soient réels ou hypothétiques. Étant donné que les systèmes diffèrent par le nombre extrême de facteurs, il est très difficile de tirer des conclusions concernant les investissements initiaux nécessaires. Cependant, l'investissement initial dans l'aquaponie semble relativement élevé, ce qui reflète le début de l'industrie. Nous estimons qu'un investissement initial dans un système aquaponique commercial en Europe commence

Tableau 18.3 Estimation des coûts d'investissement pour l'aquaponie, diverses sources

table thead tr class="en-tête » La source de la littérature/e e Investissement total [env. par msup2/sup de surface de croissance] /th e Emplacement /th e Taille et type d'aquaculture /th e Taille et type hydroponique /th /tr /thead tbody tr class="impair » TDBailey et coll. (1997) /td td 22 642$ [$226/ msup2/sup] /td td Îles Vierges, É.-U /td td 4 réservoirs Tilapia Pas de chauffage /td td 100 msup2/sup Laitue DWC Pas de serre /td /tr tr class="même » TDadler et coll. (2000) /td td 244 720$ [240$ /msup2/sup] /td td Shepherdstown, WV, É.-U. /td td 19 000 l 239 msup2/sup arc-en-ciel truite Pas de chauffage (122,80$) /td td cca. 120 msup2/sup Laitue NFT (17 150$) Serre en polyéthylène avec chauffage et éclairage (78 770$) /td /tr tr class="impair » TDTokunaga et coll. (2015) /td td 217 078$ [190$ /msup2/sup] /td td Hawai'i, États-Unis /td td 75,71 msup3/sup Tilapia /td td 1142 msup2/sup Laitue DWC /td /tr tr class="même » TDMorgEnstern et coll. (2017) /td td €151.468 [€ 1067/ msup2/sup] /td td Emplacement du modèle : Düsseldorf /td td 3 msup3/sup Européen poisson-chat /td td 59 msup2/sup zone de lit de croissance 83 msup2/sup serre Laitue DWC /td /tr tr class="impair » TDMorgEnstern et coll. (2017) /td td €304,570 [€ 650/msup2/sup] /td td Emplacement du modèle : Düsseldorf /td td 10 msup3/sup Européen poisson-chat /td td 195 msup2/sup surface de lit de croissance 274 msup2/sup serre Laitue DWC /td /tr tr class="même » TDMorgEnstern et coll. (2017) /td td €3,705,371 [€ 302/msup2/sup] /td td Emplacement du modèle : Düsseldorf /td td 300 msup3/sup Européen poisson-chat /td td 5.568 msup2/sup surface de lit de croissance 6.682 msup2/sup serre Laitue DWC /td /tr /tbody /table

avec au moins 250 euros/msup2/sup de surface de croissance mais peut facilement nécessiter un investissement beaucoup plus élevé, en fonction des conditions extérieures, de la taille et de la complexité du système et de la durée de la saison de croissance souhaitée (tableau 18.3).

Le statut expérimental et pionnier de l'aquaponie commerciale est l'une des raisons pour lesquelles le financement de projets à grande échelle commerciale peut être un défi. La plupart des systèmes aquaponiques ont été financés par des subventions de recherche ou par des passionnés d'aquaponie. La communication personnelle avec les banques allemandes qui sont traditionnellement fortes dans le financement des investissements agricoles et qui sont donc familières avec les subtilités de la production végétale et de l'élevage a révélé qu'elles ne financeraient pas un projet aquaponique en raison de l'absence d'un modèle commercial éprouvé et établi. (Morgenstern et coll. 2017).


Aquaponics Food Production Systems

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