Spirulina farming

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Culture_de_la_spiruline/en

Dernière modification le 27/01/2020

Difficulté

Medium Moyen

Durée

6 month(s) mois

Coût

80 EUR (€)

Description

Domestic cultivation of a highly nutritious micro-algae

Sommaire

Alimentation, santé, culture, vivant, protéines, vert, agriculture, algue, Gilles Planchon, Low-tech Tour France, NomadeDesMers en fr 1

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Introduction

Spirulina is a micro-algae, more precisely a spiral cyanobacterium of about ¼ millimetres. It has thrived in hot, desert regions for more than three billion years. At the origin of plant and animal life, Spirulina has largely contributed to the creation of the earth's atmosphere by producing oxygen from carbon dioxide. If it is of particular interest to us today it is because it is also a super-food. Spirulina's rich constitution is due to the fact that its cell wall is made of protein. On the other hand, in the plant world, the cells have a cellulose wall, which is difficult to digest. Spirulina also has a high concentration of vitamins and iron. This ideal composition and its ease of assimilation make spirulina a food supplement coveted by great athletes. But Spirulina is sold expensive while it is simple and quick to grow. Its yield is very good: on the same space Spirulina produces five hundred times more protein than a cattle breeding. In the same way it takes about 13,500 litres of water to produce one kg of bovine proteins whereas only 2,500 litres are needed for micro-algae. Numerous associations and NGOs (Univers la Vie, Antenna, etc) cultivate it to fight against famine and malnutrition in the world. It exists in its natural state around the tropical belt (Peru, Mexico, Chad, Ethiopia, Madagascar, India...) and even in France, in the Camargue. The family culture makes it possible to integrate spirulina into its daily diet. The French Spirulina Federation recommends a consumption of fifty grams of fresh spirulina per day, or about 10 grams of dry spirulina. In this objective of local production, it is necessary to have 1m² of cultivation basin per person.

Preliminary information

The growing medium

Spirulina lives naturally in volcanic lakes, rich in salt and bicarbonate of soda, with a high PH, close to 10. This is its environment but not its food, as fish do not feed on sea salt. In the culture of spirulina, the objective is to recreate as close as possible the native environment of spirulina. In its natural state, Spirulina is rarely taken except by pickers and flamingos. In pond the harvests are much heavier, it is thus necessary to regularly bring food to the culture to allow its renewal. In the culture of spirulina, it is thus necessary to dissociate the culture environment from the living environment and the food:

culture medium = living environment + food

The development environment.

Spirulina lives naturally in warm climates. When the temperature of its living environment is below 18°C, it hibernates. From 20°C it starts to develop. From 30°C its production intensifies strongly. At 37°C, the optimal temperature of the environment, the population increases by a quarter every eight hours. Above 42°C, spirulina dies. In France, outdoor cultivation, with a translucent cap, is possible from mid-April. The deep green colour of spirulina is obtained by photosynthesis. For this, spirulina needs a strong luminosity but not a long exposure to the sun. It is important to shake the pool to prevent the spirulina on the surface from burning and to allow the deep ones to benefit from the light. The culture must be 20cm deep maximum so that all the spirulina can benefit from good sunlight.

The concentration

One of the health indicators of spirulina is its concentration. To measure it there is a very simple instrument: the Spirumeter or Secchi disk. It is a white disc at the end of an axis graduated in centimetres. The concentration of spirulina is measured by dipping the disc into the culture solution. When the disc disappears, the graduation on the surface is read, the Secchi concentration index. The lower the index, the more concentrated the spirulina is. For a healthy spirulina, the concentration should be between 2 and 4. At 2 it is very concentrated, it can be harvested. At 4 it is at its minimum cultivation concentration, for example after a harvest.

This tutorial is produced in collaboration with Gilles Planchon, a specialist in the domestic culture of spirulina, trainer and researcher on the natural living environments of microalgae.

Retrouvez ici la vidéo tuto et la construction d'un bassin de culture familiale.

Youtube

Matériaux

Spirumeter.

• White plastic cap
• Screws
• Wooden or plastic rod or ruler

Medium of culture.

• Drinking water
• Sea salt
• Bicarbonate of soda

Mineral Food

• Potassium Nitrate
• Monoammonium phosphate
• Iron Sulfate
• Potassium Sulfate (optional)
• Magnesium sulfate (optional)

or

• Pre-weighed food for sale N50 and N250

Natural food

• White vinegar
• 100g rusty nails
• 5 to 10 lemons or citric acid

Outils

Spirumeter

• Rule
• Screwdriver

Medium of culture

• Tray of 200L or more

Mineral Food

• Food canister (>10 liters)
• Balance

Natural food

• 2 bottles of one liter
• Balance

Seeding, cultivation and maintenance

• Garden hoses
• Strainer
• Aquarium pump (500 to 1000 liters/hour)
• Cans of different volumes (from 20 to 200 liters for example)
• Measuring glass
• Balance

Étape 1 - Building a Spirumeter or Disc of Secchi

• Screw a white plastic cap at the end of a ruler or a plastic or wooden rod of about 20 centimeters,
• Scale the stem from 0 to about ten centimeters, with the 0 at the level of the cap.

Étape 2 - Preparing the culture environment: the living medium

• Fill a large volume canister (100 to 200L) with water, ideally from a rainfall or a low calcareous source.
• Add the baking soda at a rate of 1kg/100liters of water.
• Add the sea salt at a rate of 500g/100litres of water.
• Shake well to dissolve them
• Transfer the volume of the canister into the culture basin with a pump (aquarium type or natural siphon). Repeat the operation until the tank is full.
• Make a mark 20 cm from the bottom to see if the water evaporates and top up with water if necessary.

WARNING If tap water: Shake (pump or bubbler) during ½ day: the chlorine in the water evaporates and the limestone precipitates with the bicarbonate of soda, when the living medium is transferred to the pool, the limestone remains at the bottom of the canister. If rainwater: filter

Étape 3 - Préparer le milieu de culture : l'alimentation

The rich composition of spirulina comes from its diet, it is mainly composed of nitrogen, phosphorus, potassium, magnesium and iron. The food used in the family culture can be of mineral or natural origin. Mineral fertilizers obtained by chemical synthesis or by the exploitation of natural deposits are less ecological than natural food produced locally. Both preparations are presented.

Mineral Food The components of this preparation are agricultural fertilizers, they must be water-soluble. They can be found in agricultural cooperatives or garden stores. For about 10 litres of food (Milieu LIB from the book La Spiruline pour Tous - Culture Familiale') :

• Put 10 liters of water in a bucket
• Add 1kg of Potassium Nitrate
• Add 100g of Monoammonium Phosphate
• Add 10g of Iron Sulphate
• Add 50 g of Potassium Sulphate (optional)
• Add 50g of Magnesium Sulphate (optional)
• Shake well until all components are diluted.
• Transfer to a closed container
• Label and keep away from the sun.

Or

• Pre-weighed food for sale N50 and N250

Natural food The components of the mineral food are found in ideal proportions in the urine [1]. By adding a solution of iron oxide or "juice of rusty nails" spirulina benefits from a local and organic food ideal for its productivity and resistance. The high pH and salinity of the culture medium reduces the risk of contamination. However, only "organic" urine should be used, from people with a healthy diet (non-smokers, without medication or contraceptives). Human urine is now widely used in agriculture and many studies exist on the subject [2]. For 1 litre of urine-based food:

• Put 10cl of white vinegar in a 1 litre bottle. It eliminates odours, eliminates bacteria and preserves ammonia.
• Complete with healthy urine
• Label and keep away from the sun.

Jus de clous rouillés : pour 1litre de jus de clou

• Mettre 100g de clous dans une bouteille. (Idéalement des clous déjà rouillés, ils indiquent une composition uniquement ferreuse et non d’autres alliages)
• Ajouter un litre de vinaigre blanc
• Ajouter le jus de 5 à 10 citrons ou une cuillère à soupe d’acide citrique
• Attendre 10 jours (durée nécessaire à obtenir la concentration adéquate en oxyde de fer)
• Filtrer le jus, étiqueter et conserver à l’abri du soleil
• Mettre les clous de côté pour une prochaine utilisation

WARNING Prepare the iron solution at least 10 days before the starting date of spirulina culture. If you leave the nails more than 10 days in the solution, the iron oxide concentration will rise. It will be necessary to dilute the juice with water.

Étape 4 - Preparing the culture medium: food dosing

The basin was filled with the living environment in the previous stage. Now it is time to bring in the food:

• Mineral: 2 liters/100liters of medium

Or

• Organic: 1 litre of urine + 200ml of Iron solution/100 litres of culture medium

Étape 5 - Cultivation: acquisition

Le milieu de culture est prêt à accueillir la spiruline, il n’y a plus qu’à s’en procurer. Il est possible de récupérer de la spiruline à quiconque possède une culture familiale. Il est également possible de contacter un producteur près de chez soi pour savoir s’il peut fournir de la spiruline fraiche ou concentrée (Gilles Planchon peut faire des envois en France). Un kilogramme de spiruline fraiche pressée coûte normalement autour de 50€.

Étape 6 - Mettre en culture : ensemencement rapide avec de la spiruline fraiche pressée

Avec de la spiruline fraiche pressée, on peut commencer la culture dès la phase de récolte, pour cela il faut introduire directement dans le bassin une grande quantité de spiruline, non lavée. Elle se conserve 3 à 5 jours dans un réfrigérateur. Il faut environ 500g de spiruline fraiche pressée pour ensemencer un bassin de 500 litres. On obtiendra une concentration au spirumètre d‘environ 4cm. La première récolte sera possible une semaine plus tard.

• Délayer la spiruline fraiche pressée dans un petit volume de solution de culture (autour de 30l) d’abord à la main puis avec une passoire pour défaire les grumeaux.

ATTENTION De la mousse indique une augmentation de protéine donc de la spiruline qui se casse : laisser reposer et agiter plus doucement.

• Transférer délicatement la spiruline concentrée dans le bassin, de préférence le soir. Il est possible de verser directement le contenu du bidon dans le bassin en douceur ou d’utiliser une pompe d’aquarium ou un siphon naturel.
• Contrôler la concentration et ajouter du milieu de culture si elle est supérieure à 3
• Assurer une bonne agitation pendant les 4 premiers jours (mais pas la nuit)
• Ombrager le bassin pour les premiers jours

Étape 7 - Mettre en culture : ensemencement rapide avec de la spiruline concentrée

Il est possible d’ensemencer son bassin avec de la spiruline concentrée. A la différence de la spiruline pressée, la spiruline n'a pas été séparée de son milieu de vie. Elle a une concentration très élevée, il faut rapidement la transférer dans son nouveau bassin de culture. Elle ne doit pas rester plus de 12h en transfert.

• Transférer délicatement la spiruline concentrée dans le bassin, de préférence le soir. Il est possible de verser directement le contenu du bidon dans le bassin en douceur ou d’utiliser une pompe d’aquarium ou un siphon naturel.
• Contrôler la concentration et ajouter du milieu de culture si elle est supérieure à 3
• Assurer une bonne agitation pendant les 4 premiers jours (mais pas la nuit)
• Ombrager le bassin pour les premiers jours

Étape 8 - Mettre en culture : phase de croissance

Il est également possible de démarrer la culture de spiruline avec un plus petit volume et la mettre en croissance pour arriver au volume final du bassin. En conditions idéales, il faut 30 jours pour passer d’un litre de culture à 500 litres. La phase de croissance est plus économique car il faut très peu de spiruline au départ. La phase de croissance peut commencer en intérieur dès début Avril.

• Se procurer de la spiruline fraiche ou concentrée (cf étapes ci-dessus)
• La diluer avec du milieu de culture pour obtenir une concentration de 3 à 4 au disque de Secchi (Pour 100 litres de solution de culture il faut 2 litres d’alimentation minérale ou 1 litre d’urine et 200ml de solution de fer)
• Quand la concentration s’approche de 2, augmenter le volume de culture d’1/4. Changer de récipient si nécessaire.
• Recommencer les deux étapes ci-dessus jusqu’à obtenir un volume équivalent à 10 cm de hauteur dans le bassin final, transférer dans le bassin. En conditions idéales, l’augmentation du volume de culture peut être réalisée chaque jour.
• Continuer à ajouter du milieu de culture jusqu’à arriver jusqu’au volume final de culture, soit 20 cm.
• Faire un repère à 20 cm du fond pour voir si l’eau s’évapore et compléter avec de l’eau au besoin.

Étape 9 - Cultiver la spiruline : agitation

La spiruline a besoin d’une grande luminosité mais ne doit pas rester longtemps en exposition directe au soleil. Pour cela, il fait agiter le milieu de culture régulièrement dans la journée. La solution la plus simple est d’utiliser une pompe d’aquarium, que l’on trouve en animalerie. Une pompe idéale doit pouvoir faire passer le volume du bassin en une heure. Dans notre cas, la pompe a un débit de 1000l/heure pour un bassin de 500 litres.

• Installer la pompe sous l’eau, au plus proche de la surface pour permettre un bon brassage
• Installer un programmateur pour ne pas trop stresser la spiruline : alterner 15minutes d’agitation pour 30 minutes de repos d’agitation
• Éteindre la pompe durant la nuit pour la phase de respiration de la spiruline

ASTUCE Pour des petits volumes, l’agitation peut être faite à la main, avec une passoire, au moins quatre fois par jour.

Étape 10 - Cultiver la spiruline : concentration

Vérifier régulièrement la concentration de la spiruline, dans l’idéal une fois par jour.

• Si la concentration de Spiruline dépasse Secchi 2 le PH devient trop élevé et la spiruline risque de mourir : récolter
• Si la concentration de Spiruline tombe en dessous de Secchi 4, le milieu de culture est trop lumineux : ombrer.

Étape 11 - Cultiver la spiruline : évaporation

Avec la chaleur du bassin, l’eau s’évapore mais la nourriture le sel et le bicarbonate de soude restent dans le bassin.

• Ajouter régulièrement de l’eau pour revenir au volume initial, indiqué par une repère à 20cm du fond.

RAPPEL L’eau du robinet peut être calcaire, il faut l’adoucir ou utiliser de l’eau de pluie ou de l’eau osmosée (cf Préparer le milieu de culture : le milieu de vie).

Étape 12 - Cultiver la spiruline : ombrage

La spiruline a besoin de beaucoup de lumière mais pas d’exposition directe au soleil fort.

• Ajuster l’ombrage en fonction des saisons, de la luminosité et de la température

ATTENTION Si la spiruline est exposée à une forte luminosité alors que le milieu de culture est à basse température, par exemple en sortie d’hiver, il y a un risque de photolyse (la spiruline se brise et meurt). Ombrer le bassin quand le milieu de culture est frais.

Étape 13 - Cultiver la spiruline : purge

Avec le temps le bassin se charge en matière organique (spiruline morte, autres algues...). Pour garder un milieu de culture sain il faut en remplacer ¼ une à deux fois par an :

• Récolter la spiruline au-dessus d’un bac et non pas du bassin de culture. Ainsi le milieu de culture ne retourne pas dans le bassin.
• Refaire un milieu de culture comme vu dans la partie 'phase de croissance' et l’ajouter au bassin
• Se débarrasser de l’ancien milieu de culture (non dilué on peut s’en servir de désherbant, dilué à 10% il enrichit le compost, sinon le mettre à l’égout)

Étape 14 - Cultiver la spiruline : Hivernage

Lorsque la température extérieure devient trop faible pour la culture (température du bassin inférieur à 18°C) il faut mettre la culture en hivernage

• Isoler le bassin par l’extérieur (carton, paille, etc)
• Couvrir le bassin pour que la luminosité soit faible. La spiruline ne doit pas être dans l’obscurité totale sinon elle meurt.

Étape 15 - Cultiver la spiruline : Conservation

Lorsque l’on se procure de la spiruline ou pour l’hivernage, on peut en mettre une partie, pressée mais non lavée, au réfrigérateur. On pourra la remettre en culture en suivant la phase d’ensemencement rapide.

Étape 16 - Récolter

• Contrôler la concentration de la spiruline, si le Secchi est supérieur à 2,5 (si le disque de Secchi n’est plus visible à partir de 2,5 cm ou moins), la récolte est possible.

ASTUCE La récolte est plus efficace le matin. Tant que le bassin n’a pas été agité, la spiruline est en plaques à la surface du bassin.

Récolter

• Installer un support (cadre, passoir) au-dessus du bassin de culture
• Déposer dans le support un tissu de nylon 30micron qui fera office de filtre.
• Pomper le milieu de culture (ou utiliser un pichet) et le faire passer dans le filtre, le milieu de culture retourne dans le bassin, la spiruline reste dans le filtre. Récolter au maximum ¼ du bassin.

ASTUCE Avec une pompe de 1000/heure et un bassin de 500 litres, on peut filtrer jusqu’à 125 litres soit environ 8 minutes de pompage

ATTENTION Contrôler la concentration pendant la phase de récolte, agiter le bassin et prélever un pichet, la concentration doit rester supérieure à 4. Si concentration inférieure, stopper la récolte et ombrer.

• Rassembler la spiruline au centre du filtre

ATTENTION Une fois la spiruline récoltée, éviter de la toucher à la main, son milieu de culture (forte concentration de sel et de bicarbonate de soude) la protégeait des agressions bactériennes

• Presser la spiruline à la main en faisant tourner le tissu de nylon et en appuyant sur la biomasse. Le pressage doit être progressif. Maintenir la pression jusqu’à ce que le liquide qui s’échappe devienne légèrement vert/
• Mettre la spiruline au frais
• Rincer le matériel (nylon, cadre, passoir) au-dessus du bassin cela permet de compenser l’évaporation
• Peser la spiruline pressée
• Compenser en nourriture par rapport à la spiruline récoltée pour qu’elle puisse se développer à nouveau et revenir à la concentration maximale pour une nouvelle récolte :
• Nourriture minérale : 200 ml pour 100 grammes de spiruline fraiche pressée

ou

• Nourriture organique : 200 ml d’urine + 10ml de solution de fer pour 100 grammes de spiruline fraiche pressée

• Pour une bonne répartition de la nourriture, agiter le bassin à la main, avec une passoire.

ATTENTION La spiruline respire la nuit, il ne faut pas la nourrir le soir. Privilégiez les récoltes le matin.

Notes et références

Pour plus d’information sur la culture familiale de la Spiruline :

• La spiruline pour tous - culture Familiale par Gilles Planchon aux éditions Passerelle Eco

Pour souches, matériels et produits nécessaires à la culture de spiruline ainsi que l'inscription aux formations :

• spirulinasolutions.fr

Pour la construction bassin :

• Tutoriel bassin de culture de spiruline.
• Spiruviecian
• Page facebook de Spiruvie

Autres références :

• Universlavie
• Antenna
• Wikipedia
• Arte - les superpouvoirs de l'urine
• Ecosanres.org

• Documentation réalisée par Amandine Garnier, Camille Duband & Clément Chabot, Aout 2017

Published

• Vérifier que le milieu de culture qui retourne au bassin est transparent,

Si vert : présence de chlorelle : ajouter du sel dans le milieu de culture Si marron : forte concentration de spiruline morte : ombrer

• Rassembler la spiruline au centre du filtre

ATTENTION Une fois la spiruline récoltée, éviter de la toucher à la main, son milieu de culture (forte concentration de sel et de bicarbonate de soude) la protégeait des agressions bactériennes

• Presser la spiruline à la main en faisant tourner le tissu de nylon et en appuyant sur la biomasse. Le pressage doit être progressif. Maintenir la pression jusqu’à ce que le liquide qui s’échappe devienne légèrement vert/
• Mettre la spiruline au frais
• Rincer le matériel (nylon, cadre, passoire) au-dessus du bassin cela permet de compenser l’évaporation
• Peser la spiruline pressée
• Compenser en nourriture par rapport à la spiruline récoltée pour qu’elle puisse se développer à nouveau et revenir à la concentration maximale pour une nouvelle récolte.

Nourriture minérale, 200 ml pour 100 grammes de spiruline fraiche pressée ou Nourriture organique, 200 ml d’urine et 10 ml de solution de fer pour 100 grammes de spiruline fraiche pressée

• Pour une bonne répartition de la nourriture, agiter le bassin à la main, avec une passoire.

ATTENTION

• La spiruline respire la nuit, il ne faut pas la nourrir le soir. Privilégiez les récoltes le matin.

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