Trois projets de recherche ont été amorcés dans le programme de recherche en ingénierie du PSCI, lesquels impliquent le contrôle des émissions en utilisant des nanoparticules, l’évaluation de l’usage d’énergie dans la porcherie pour réduire les coûts d’énergie et l’évaluation d’un nouveau système d’hébergement pour les porcs en croissance-finition. Les buts et activités de chaque projet sont décrits.
Introduction – Les activités de recherche dans le programme de recherche en ingénierie du PSCI ont pour but de répondre aux inquiétudes environnementales et de développement durable reliés à l’industrie porcine et à optimiser les systèmes physiques et de gestion des opérations dans les porcheries pour en augmenter la profitabilité. Trois projets de recherche, reliés à ces objectifs, ont été amorcés dans le programme durant l’an dernier. Cependant, ces études ne sont que dans les premières étapes du processus de recherche, alors la discussion des résultats finaux n’est pas encore possible. Ce survol procure une description brève de chaque projet et des activités qui seront entreprises dans l’année qui vient. L’usage des nanoparticules pour contrôler les émissions venant du lisier porcin (B. Predicala, D. Asis; subventionné par le Conseil de Recherche des Sciences Naturelles et de Génie (CRSNG). Le but général de cette étude est de déterminer la possibilité technique de l’usage de nanoparticules réactives pour réduire les émissions d’odeur et de gaz des élevages de porcs. Les fondements pour cette étude sont de prendre avantage des progrès récents dans la technologie des nanoparticules pour développer des mesures de contrôle pour les émissions de gaz et d’odeur des fermes porcines. La nanotechnologie fait référence de manière générale au contrôle et à la manipulation des atomes et des molécules pour créer des structures et des systèmes aux dimensions nanométriques avec des propriétés et fonctions innovatrices attribuées à leur petite taille. Les nanoparticules sont des matériaux à l’échelle nanométrique qui sont crées par des processus contrôlés pour atteindre des propriétés spécifiques. La multitude d’usages des nanoparticules incluent des applications environnementales telles que traiter des eaux usées, la destruction de toxines et de microorganismes pathogènes et aussi la filtration et la purification de l’air. Ces applications sont dues principalement aux propriétés inhérentes des nanoparticules, lesquelles peuvent réagir facilement lorsque mises en contact avec des composantes, particules ou microorganismes ciblés. Dû au fait que les émissions des élevages de porcins sont composés principalement de composantes gazeuses (e.g., odeur, sulfure d’hydrogène (H2S), ammoniac (NH3)) et les particules aérosols d’origine biologique (bioaérosols), nous avons formulé comme hypothèse que des nanoparticules actives pourraient aussi être efficaces à contrôler les émissions des fermes porcines. Des expériences initiales ont été réalisées pour tester l’impact des nanoparticules sur des gaz cibles sélectionnés à concentration connue. Six types de nanoparticules ont été sélectionnés basés sur leur performance dans des applications antérieures similaires, leurs propriétés chimiques et physiques documentées, et des consultations avec le personnel technique d’une compagnie qui manufacture ces matériaux. En utilisant le taux d’échantillonnage et le quantité de particules déterminées lors de tests préliminaires, les résultats des tests sur ces six types de nanoparticules et d’autres matériaux communs sont présentés à Figure 1. Les valeurs montrées sont les concentrations normalisées, signifiant que des valeurs plus basses (<1,0) indiquent une meilleure efficacité à réduire la concentration de gaz ciblée. Parmi les nanoparticules testées, les trois meilleurs matériaux basés sur l’effet sur une concentration de gaz cible de 50 ppm de NH3 étaient le Al203, le TiO2 et le ZnO, auxquels correspondait une réduction de 85,6%, 85,2%, et 78%, respectivement. En utilisant les nanoparticules de MgO, le MgO+ et de ZnO, la concentration du H2S a été réduite à <1,0 ppm (sous le niveau de détection du moniteur à H2S utilisé) à partir d’une concentration initiale de 25 ppm. En plus, le Al203 et le TiO2, lesquels ont été découverts efficaces pour réduire le NH3, ont été capable de réduire la concentration de H2S par 57% et 13%, respectivement. Des tests supplémentaires seront effectués pour évaluer l’impact de diverses nanoparticules sur d’autres gaz ciblés et sur les mélanges de gaz actuels émis de le lisier de porcs. En plus de la filtration de l’air d’autres techniques de déploiement, telles que mélanger les nanoparticules avec de le lisier et la dispersion des particules pour traiter le gaz émis, seront aussi évaluées. Des tests supplémentaires à l’échelle de salle seront effectués pour s’assurer que les nanoparticules qui ont prouvées être efficaces pour contrôler les émissions de gaz peuvent être utilisées de façon sécuritaire et économique dans les porcheries. Réduire les coûts d’énergie dans les porcheries (B. Predicala, J. Patience, E. Navia; subventionné par le programme Advancing Canadian Agriculture and Agri-food Saskatchewan (ACAAFS) L’objectif général de ce projet est de réduire les coûts d’énergie dans les élevages porcins pour réduire les coûts de production généraux. Avec les coûts d’énergie s’élevant à l’échelle mondiale, l’habilité de produire des porcs avec des intrants en énergie plus faibles pourrait représenter un avantage compétitif important pour notre industrie, particulièrement par rapport à nos principaux compétiteurs internationaux, lesquels dépendent typiquement d’importants intrants en énergie. Des estimations courantes des coûts d’énergie (gaz et électricité) indiquent qu’ils atteignent de 6 à 10$ par porc vendu sur une base naisseur-finisseur et sont par conséquent au troisième rang en termes de coût, après la ration et la main-d’œuvre. Cependant, il y a un besoin d’effectuer une évaluation compréhensive de l’usage actuel d’énergie pour les installations de production de porc typiques dans l’ouest canadien pour être capable d’établir un point de référence fiable pour le coût d’énergie courant par porc vendu et pour identifier les tâches qui requièrent le plus d’énergie et les secteurs où il y a un potentiel pour de l’amélioration. Ce projet sera effectué en quatre phases. Présentement, la première phase est en cours, laquelle comprend un sondage d’un échantillon représentatif de différents types d’élevages porcins pour amasser des informations de base sur l’usage courant d’énergie. Une série de mesures d’énergie prises dans des installations choisies sera effectuée durant l’hiver et l’été pour valider les résultats du sondage, pour évaluer la relation entre le niveau d’énergie utilisé et la productivité générale de l’élevage et aussi la qualité de l’air à l’intérieur de la porcherie, et pour documenter les habitudes courantes de gestion pour atteindre une utilisation efficace de l’énergie. La deuxième phase impliquera l’évaluation de l’impact de différentes stratégies visant à économiser de l’énergie sur les coûts généraux d’énergie en utilisant une simulation par ordinateur. En utilisant l’information amassée à partir du sondage et des mesures prises dans les élevages, un modèle informatique sera établi pour nous donner la capacité d’effectuer une évaluation détaillée des multiples mesures pour limiter l’utilisation d’énergie de façon économique sans avoir à appliquer et tester chaque mesure en situation réelle. Dans la phase suivante du projet, les mesures les plus promettantes basées sur les résultats de la phase de simulation seront sélectionnées et installées dans une vraie porcherie pour démontrer leur impact réel sur les coûts d’énergie totaux. La quatrième phase impliquera le développement d’un outil logiciel facile à utiliser destiné aux producteurs de porcs pour évaluer l’usage d’énergie présent dans leurs propres installations, et pour aider dans le processus de décision à adopter des mesures de conservation d’énergie spécifiques et appropriées pour leur élevage. Évaluation d’une installation porcine alternat ive pour la croissance-finition (B. Predicala, J. Patience, H. Gonyou; subventionné par le programme Advanced Canadian Agriculture and Agri-food Saskatchewan (ACAAFS) et le Saskatchewan Pork Development Board) La construction d’une porcherie et la capitalisation représentent un pourcentage important du coût pour produire un porc prêt pour l’abattage. De plus, à cause de l’environnement lié au monde de la construction présentement dans l’ouest canadien, cette composante de coût peut être un désavantage majeur à notre industrie, surtout comparativement à nos principaux compétiteurs internationaux. De plus, le design et la construction de la porcherie peuvent avoir un impact majeur sur l’opération et la gestion de l’élevage, et influencer significativement la performance des animaux et l’environnement de travail général pour le personnel de la porcherie. Par conséquent, une nouvelle porcherie pour croissance-finition construite en utilisant des techniques non-conventionnelles et à bas coût présente une opportunité importante pour examiner de près une façon de réduire les coûts capitaux, tout en documentant son impact sur la productivité générale et les autres aspects opérationnels qui pourraient être affectés. L’objectif général de ce projet est de réaliser une évaluation complète des aspects économiques et opérationnels de la construction et l’opération d’une porcherie non-conventionnelle construite en utilisant des techniques et des matériaux peu coûteux. L’approche générale de ce projet est d’évaluer et de mesurer les différents paramètres et les multiples aspects de l’élevage qui peuvent probablement subir un impact par la différence d’approche de la construction du bâtiment, comparativement à une porcherie conventionnelle. De plus, tous les nouveaux coûts ou bénéfices et besoins opérationnels propres à ces porcheries seront aussi documentés. Ce projet sera divisé en différents modules, et chacun traitera d’un aspect différent de la production. Les modules incluent : 1) coûts en capitaux, 2) productivité et efficacité opérationnelle 3) environnement et la gestion du fumier/lisier, 4) bien-être et la manipulation des animaux, et 5) analyses économique et de faisabilité. Chaque module sera implanté en tant que sous-projet, avec ses propres protocoles développés pour atteindre les objectifs spécifiques au module. Le déroulement pour chaque module inclurait recueillir des données de base pour l’année d’opération initiale, analyser les données pour identifier les forces et faibles du système, développer des mesures d’amélioration lorsque nécessaires, implanter ces mesures et faire le suivi de l’impact des paramètres à l’intérieur de la portée du module. Les activités courantes pour ce projet incluent la mise en place du système d’acquisition de données environnementales dans la porcherie et la cueillette de données sur la construction des porcheries et sur la performance du premier groupe de porcs. Activités prévues et achèvement du projet - Toutes ces études en marche ont des projets qui se dérouleront sur plusieurs années, par conséquent les résultats des activités se déroulant durant l’année qui vient seront rapportés dans les futurs Annual Research Reports. Les tests à échelle laboratoire pour évaluer de multiples types de nanoparticules et des techniques de déploiement seront complétés l’année prochaine tout comme le sondage donnant un point de référence et les vérifications de consommation d’énergie pour le projet de réduction du coût d’énergie. Durant la prochaine année, des données sur plusieurs cycles de production seront amassées. Combinées avec les données sur les coûts de construction de la porcherie et d’opération, cet ensemble de données nous permettra de faire une estimation primaire de la performance générale de l’opération.