Surveillance du CO2 dans l’élevage : un retard à rattraper
Maintenir un environnement sain est essentiel dans l'élevage, mais un facteur critique est souvent négligé : les niveaux de dioxyde de carbone. Alors que les systèmes de surveillance de la température sont standards depuis des années, les niveaux de CO2 restent fréquemment ignorés. Dans le mémoire de master 2024 de Bregtje Jacobs à la KU Leuven, nos soupçons se confirment : la surveillance du CO2 dans l'élevage est nécessaire depuis bien trop longtemps.
KBC, Boerenbond et KU Leuven
Pour ce mémoire de master, plusieurs entreprises de premier plan se sont associées pour identifier les éléments manquants dans la gestion de l'élevage.
- KBC est une banque et compagnie d'assurances belge spécialisée également dans l’assurance agricole.
- Boerenbond (litt. Union des agriculteurs) est le syndicat agricole flamand promouvant les intérêts des agriculteurs.
- KU Leuven (litt. Université catholique de Louvain) est une université belge historiquement liée à la recherche agricole.
Crodeon a également participé en fournissant Reporter et des capteurs, le matériel de mesure.
Objectif de la recherche
« Cette étude vise à sensibiliser les lecteurs aux lacunes des systèmes actuels de contrôle et de surveillance du climat. L’essai a testé un système de surveillance et d’alarme [Reporter] fonctionnant indépendamment du système de contrôle climatique existant. » - Jacobs, 2024
La recherche explique que les systèmes d’alarme actuels se concentrent uniquement sur la surveillance de la température dans l’élevage. Le paramètre CO2 est souvent ignoré, bien qu'il soit tout aussi, voire plus, important.
Une exposition prolongée à des concentrations de dioxyde de carbone dépassant 3000 ppm (parties par million) entraîne une santé dégradée des animaux. Cela se traduit souvent par des animaux malades ou chétifs que l’agriculteur ne peut pas vendre au prix souhaité. Des poulets exposés à 12 000 ppm pesaient 8 % de moins à quatre semaines que leurs pairs élevés dans une gamme saine de CO2.
7 mois de recherche
Pour collecter des données, Reporter a été installé dans neuf fermes belges : trois élevages de volaille et six élevages de porcs. Le système de mesure et de surveillance était équipé de quatre capteurs multi-paramètres Crodeon (capteurs de CO2, température, humidité relative, dioxyde de carbone).
Du 17 juillet 2023 au 8 mars 2024, les fermes ont été surveillées. Les données ont été collectées et transmises à la Crodeon Dashboard (plateforme cloud). Grâce au Dashboard, Reporter pouvait être configuré pour envoyer des notifications d’alarme dès qu’un paramètre dépassait un seuil défini. Les paramètres les plus importants pour l’élevage sont le dioxyde de carbone et la température.
Limites de CO2 dépassées, sans exception
La limite légale de CO2 dans l'élevage est fixée à 3000 ppm, mesurée à hauteur de respiration des animaux. À titre de comparaison, l’air extérieur frais contient environ 400 ppm de CO2. Le dioxyde de carbone, plus lourd que l’oxygène, s’accumule près du sol au lieu de se disperser dans l’air. Lorsque l’air à hauteur de respiration des animaux contient trop de dioxyde de carbone et d’autres gaz nocifs, et manque d’oxygène, l’asphyxie est inévitable.
Figure 1 'Varkens' (‘Porcs’) montre la plage de CO2 mesurée dans six élevages de porcs durant cette expérience. La ligne rouge représente la limite de 3000 ppm. Comme on peut le voir, toutes les fermes ont dépassé cette limite à un moment donné, avec un pic atteignant même 9000 ppm, soit le triple de la limite légale.
Figure 2 'Pluimvee' (‘Volaille’) montre la plage de CO2 mesurée dans trois élevages de volaille durant cette expérience. La ligne rouge représente la limite de 3000 ppm. Là encore, toutes les fermes ont dépassé cette limite à un moment donné, avec un pic approchant 9000 ppm, presque le triple de la limite légale.
Une concentration élevée de dioxyde de carbone entraîne non seulement des risques d’asphyxie, mais également une baisse de la qualité de la viande et des changements de comportement des animaux (comme le cannibalisme ou d’autres formes d’agressivité).
Ventilation réduite par temps froid
Toutes les fermes ont montré une mauvaise gestion du CO2 lors de températures extérieures plus froides. Lorsque les températures extérieures descendaient en dessous de 10-15°C pour les fermes de volaille et de 0-5°C pour les fermes de porcs, les concentrations de dioxyde de carbone dépassaient la limite légale de 3000 ppm. La raison ? La ventilation était réduite pour conserver la chaleur à l’intérieur des bâtiments.
Une autre raison était de maintenir les poussins très jeunes au chaud pendant leurs premières semaines. À cette fin, les agriculteurs utilisent souvent des générateurs de chaleur alimentés au combustible. Ces dispositifs produisent directement des concentrations élevées de CO2.
Défaillances de ventilation
Lors de l'expérience, des défaillances de ventilation se sont produites à trois reprises. Ces cas ont fourni des données intéressantes illustrant les dangers réels d'un système de ventilation défectueux dans les bâtiments d’élevage. Dans tous les cas, le système d’alarme basé sur la température n’avait pas encore détecté les défaillances.
| Date | Durée en minutes | Augmentation totale de la température en °C | Augmentation totale de CO2 en ppm |
| 31 août 2023 (figure 3) | 36 | 3,8 | 5945 |
| 10 septembre 2023 | 22 | 1,7 | 3146 |
| 11 septembre 2023 | 21 | 2 | 2589 |
En 30 minutes, les concentrations de CO2 dans le bâtiment sont passées de 2000 ppm à près de 9000 ppm. Pendant ce temps, la température intérieure a peu augmenté. Lorsque la température aurait atteint les seuils d’alarme d’un système traditionnel, les animaux auraient probablement déjà succombé à un manque d’oxygène.
«À haute concentration, les animaux ressentent des vertiges et perdent conscience. À des concentrations très élevées (30 000 ppm), cela peut entraîner une asphyxie et la mort.» - Buoio et al., 2023
En comparant les données des trois cas, nous concluons qu’à chaque augmentation de 1000 ppm, la température n’augmentait que de 0,54 à 0,77°C. Pour atteindre 28 000 ppm, cela ne nécessiterait qu’une augmentation de 15-22°C pour atteindre le seuil mortel de 30 000 ppm.
Figure 3, ventilation 31 août 2023.
Conclusion
La surveillance du dioxyde de carbone dans les fermes d'élevage est nécessaire depuis bien trop longtemps. Lors de pannes de ventilation, les températures augmentent significativement plus lentement que les concentrations de CO2. Les systèmes traditionnels qui surveillent uniquement la température réagissent plus lentement qu’un système mesurant également les niveaux de CO2. Lorsque les alarmes de ces systèmes traditionnels se déclenchent, les animaux ont déjà été exposés à de hauts niveaux de CO2 pendant une longue période.
Des niveaux extrêmement élevés de dioxyde de carbone (30 000 ppm) sont mortels. Des niveaux élevés nuisent à la santé des animaux et entraînent une perte de poids ainsi qu’une diminution de la qualité des produits finaux.
Reporter est un module de surveillance plug-and-play, compatible avec des capteurs de CO2 pour mesurer et surveiller le dioxyde de carbone dans un bâtiment d’élevage. Ce module peut être configuré via la Crodeon Dashboard pour envoyer des notifications d’alarme lorsque des seuils prédéfinis sont dépassés.
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Sources
- Jacobs, B. (2024). Preventie van hittestress en verstikking bij vleeskippen en vleesvarkens [Mémoire de master]. KU Leuven.
- Buoio, E., Cialini, C., & Costa, A. (2023). Air quality assessment in pig farming: The Italian Classyfarm. Animals, 13(14), 2297. https://doi.org/10.3390/ani13142297
