ApiCli Adaptation des ruches au changement climatique par l'instrumentation thermique en 3D

par CoActions (Alt-RD)

Acteur de la transition écologique
Amélioration de la santé par une action solidaire envers d’autres entrepreneurs
Entreprise
Nouvelle-Aquitaine
3 à 5 salariés
Développement

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ApiCli Adaptation des ruches au changement climatique par l'instrumentation thermique en 3D

Résumé du projet : L’objectif de ce projet est d’améliorer les conditions de travail et donc la santé physique et mentale des apiculteurs.rices via des actions menées sur les causes premières de leurs difficultés: la perte de leur cheptel (moyenne annuelle glissante : 40 % de pertes). La démarche de ce projet consiste à apporter des modifications à la ruche pour qu'elles permettent de combiner bien-être animal, conditions de travail des apiculteurs.rices et exigence de rentabilité économique des exploitations. Les moyens mis en oeuvre consistent à comprendre le comportement thermique d'une ruche pour l'adapter aux besoins biologiques des colonies selon la période de l'année et au contexte de changements climatiques actuels. Une ruche adaptée favorise le bien-être et la santé des abeilles et celle des hommes et femmes qui les élèvent.

Historique du projet : CoActions/ Alt-RD travaille depuis 2016 sur la "thermique des ruches" qui conditionne la santé des colonies d’abeilles domestiques puisqu'elles thermorégulent leur nid (ce qui dépense de leur énergie) et donc celle des entreprises apicoles. L'abeille domestique est une espèce centrale pour la biodiversité et l'alimentation humaine en raison de son rôle dans les services de pollinisation (qui soutiennent de manière cruciale la fructification des plantes) et dans l'industrie apicole. Différentes communautés scientifiques ont prouvé que, comme d'autres insectes, les abeilles domestiques sont menacées par le changement climatique car il exerce une pression sur : les parasites (varroas, frelons), les ressources et les conditions météorologiques (évènements climatiques extrêmes avec une augmentation attendue de l'intensité et de la fréquence des sécheresses et des températures extrêmes). La température de la ruche est un paramètre abiotique clé car les abeilles doivent thermoréguler le nid pour survivre. Nous, Alt-RD, étudions l'impact de la géométrie et des matériaux de la ruche sur le climat thermique à l'intérieur de la ruche par rapport aux changements microclimatiques externes. L'objectif final est de comprendre et de quantifier les interactions thermiques entre l'environnement et la ruche. Nous serons alors en mesure de conseiller les apiculteurs sur les actions possibles à entreprendre pour modifier la température à l'intérieur de la ruche, soit à la hausse, soit à la baisse, selon les besoins des abeilles et des apiculteurs. En améliorant le climat hygrothermique à l'intérieur de la ruche, nous espérons améliorer la santé de la colonie et celle des hommes.

Contexte scientifique historique : Dès la fin du XIXe siècle, la nécessité d'adapter la ruche aux particularités climatiques locales n'est plus à démontrer: « A chaque région sa ruche » car le type de ruche employé conditionne le bénéfice net du rucher. Mais le début du XXIe siècle a vu la standardisation des modèles de ruches et donc des pratiques apicoles associées pour maximiser la productivité. La standardisation ignore la diversité des ruches locales et les efforts des apiculteurs dans la recherche de stratégies pour optimiser les caractéristiques des ruches et des ruchers avec du matériel et des connaissances locales. Les sciences biologiques ont identifié que la colonie contrôle son microclimat à l'aide de comportements de thermorégulation collective dont les bénéfices sont profonds (développement accéléré du couvain, résistance aux maladies), l'énergie dépensée par les abeilles pour réguler le microclimat (consommation de miel, mobilisation des individus) est importante. Des anthropologues associés à des apidologues ont prouvé que les pratiques apicoles qui favorisent la résilience des abeilles constituent un défi majeur pour leur adaptation et survie face au changement climatique actuel et futur. Parmi les pratiques, les caractéristiques de la ruche (forme, volume, isolation, emplacement dans le rucher, etc.) sont un élément clé pour les colonies d'abeilles et les apiculteurs afin de s'adapter au changement climatique.

Moyens mis en place financés : Depuis Juin 2023, CoActions/ Alt-RD est chargé par le projet Européen Better-B en faveur de la restauration de l’harmonie et de l’équilibre des abeilles (www.better-b.eu) d’étudier le comportement thermique des ruches en fonction de leur environnement extérieur (ombrage, sol, orientation, nuages, soleil…), de leurs configurations (format, revêtements, types de toits, etc.) et de leur contenu (évolution dynamique de la colonie, de ses réserves, etc.). Cette première action menée dans l'entreprise permettra d’apporter de nouvelles connaissances aux apiculteurs pour adapter leurs ruches aux facteurs extérieurs locaux . La seconde action consistera à développer des outils numériques (dont des algorithmes) pour la surveillance à distance des ruches à partir des relevés de température afin d'estimer l’énergie dépensée par une colonie lors de la thermorégulation.

Passage à l'action : Ce que le projet Better-B ne finance pas, c'est l’instrumentation de ruches en utilisant un système de 30 capteurs imprimés sur une feuille souple de silicone de 2 microns d'épaisseur que l'on insère au coeur d'une feuille de cire gaufrée qui amorce la construction du cadre par les abeilles. Cette action innovante permettra de disposer d'une mesure en continu de la température dans la ruche à partir de 300 points de mesure puisqu'un ruche dispose de 10 cadres. Cette action nécessite un travail de prototypage et de tests établis sur 1 an afin de valider l'aptitude de cette nouvelle technologie à assurer un suivi de température adéquat du climat interne de la ruche. Sans un tel outil, aucune analyse thermique fiable des ruches ne peut être entreprise et les apiculteurs restent incapables de s'adapter efficacement aux besoins en temps réel de la colonie.

Budget estimatif:

Achat cire : 100 €
Achat 3 ruches 900 €
Sous-total Achat matériel : 1000 €
Réunion mensuelle avec le partenaire Pst sensors (6) : 9 heures
Pose de capteurs : 14 heures
Accompagnement à la construction par les abeilles : 14 heures
Test en parallèle : 28 heures
Ecritures collaboratives pour publications et diffusion de la technologie : 14 heures
Sous-total Heures de travail (79 heures) : 3950 €
Budget total 4950 €

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Ce projet est porté par :

CoActions (Alt-RD)

https://www.alt-rd.com/

CoActions est une Coopérative d’Activité et d’Emploi (CAE) implantée en Gironde, dans les Landes et le Lot-et-Garonne. Ce type de coopérative permet à celles et ceux qui veulent entreprendre de sécuriser leur activité grâce au statut d’entrepreneur salarié. En 2023, CoActions a vu la création du groupe Recherche réunissant six chercheur.e.s coopérateur.rices, associé.e.s à des laboratoires de recherche publique. Leurs prestations d’innovation technologique et sociale, d’études, de veille et de collaborations industrielles concernent six domaines d’expertise dans le domaine de la transition écologique : sciences du bois, sciences physiques (matériaux, thermique, électronique, optique), sciences sociales (anthropologie), sciences politiques (action publique locale, symbolique politique) et sciences de gestion (développement économique, pilotage de la PME, transitions socio-environnementales). Le groupe Recherche s’intègre dans les secteurs de l’Économie Sociale et Solidaire (ESS) avec l’ambition d’accompagner les chercheurs indépendants dans le développement de leur activité entrepreneuriale grâce au modèle coopératif. Il a obtenu l’agrément Crédit Impôt Recherche et Crédit Impôts Innovation délivré par le ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche permettant une déduction fiscale des dépenses de RD. La recherche en contexte coopératif appartient au tiers-secteur de la recherche. Ce secteur désigne les activités de recherche, d’innovation et de production de savoirs et de connaissances du secteur non marchand (associations, syndicats, collectivités territoriales), du secteur marchand à but non lucratif (économie sociale et solidaire, groupements professionnels, etc.), et des organisations à but lucratif de petite taille (auto-entrepreneurs, groupements agricoles ou artisanaux, etc.). Les acteurs du tiers-secteur de la recherche travaillent de façon associée avec des chercheurs issus d’institutions de recherche publique ou privée et participent aux activités de recherche publique (thèses, publications, etc.).

Alt-RD, porteur de cette candidature au Prix Santé Entrepreneurs 2024, c’est actuellement 3 ingénieurs-chercheures et membres fondateurs regroupés au sein de CoActions depuis 2021 pour travailler ensemble sur des projets de recherche, formation, accompagnement technique et conseil auprès d’entreprises, d’universités ou autres structures dans l’innovation technique. Leur activité principale s’articule autour de la santé des colonies d’abeilles domestiques dans le contexte actuel de changement climatique.

Formés dans les grandes écoles et universités européennes aux sciences du bois et à la thermique, les membres d’Alt-RD évoluent par passion vers le prototypage électronique, la biologie végétale et par rencontres professionnelles vers l’apiculture et l’anthropologie et la santé des colonies d’abeilles domestiques.

Emmanuel Ruffio, ingénieur aéronautique de formation et docteur en Energétique, Thermique, Combustion, est spécialisé dans les transferts de chaleur (modélisation, simulation numérique), la caractérisation thermique des matériaux, l’instrumentation thermique, la programmation et le développement électronique d’appareils de mesure, de systèmes embarqués, etc. Modélisation et analyse thermiques des ruches (abeilles). Il travaille depuis 2 ans au sein de CoActions/Alt-RD à développer un modèle thermique qui puisse prédire la température à l’intérieur en fonction des conditions météorologiques extérieures. Un tel modèle permet ensuite de faire des études paramétriques pour identifier les paramètres qui permettent de réduire ou augmenter la température dans la ruche, suivant les besoins des abeilles en d’améliorer leur santé.

Anna Dupleix est ingénieure, docteur en sciences du matériau bois. Elle a soutenu sa thèse de doctorat en sciences du bois il y a 10 ans entre la France et la Finlande. Elle a ensuite suivi une formation agricole et travaillé comme apicultrice pendant 2 ans. Elle est revenue à la recherche avec un projet : travailler à mieux comprendre le comportement thermique de la ruche en y associant les connaissances et les pratiques des apiculteurs. En 2015, elle commence à travailler sur le matériau bois utilisé pour construire des ruches dans le cadre d’un projet de recherche interdisciplinaire qui associe anthropologie des techniques et sciences des matériaux. Elle découvre la méthode d’enquête anthropologique pour placer la parole des acteurs au cœur des questionnements scientifiques. Elle travaille aujourd’hui à l’adaptation des ruches aux changements climatiques à partir de l’analyse des discours, connaissances, pratiques et motivations des apiculteurs qui choisissent de préserver la santé de leur colonie d’abeilles.

Anne Lavalette est ingénieure, docteur en mécanique du matériau bois. Elle est responsable R&D dans une entreprise privée, expérience enrichissante et formatrice. En 2021, une rencontre avec la SCIC CoActions lui permet de découvrir un mode de gouvernance différent de l’entreprenariat classique car plus participatif. La complémentarité des projets R&D d’Emmanuel et Anna avec ses compétences lui offre la possibilité de créer Alt-RD, un changement de cap : du public au privé, de l’autoentreprise à la coopérative. Elle réalise les essais de mesure thermique sur les ruches vides.

Le projet Ruches, activité principale d’Alt-RD, vise mieux adapter la ruche aux conditions climatiques sévères (chaleur, sécheresse), avec l'intention d'obtenir un effet maximal avec des ajustements minimaux. C’est cet état d’esprit qu’Alt-RD adopte au cœur de son action pour la transition écologique au sein de l’apiculture. En outre, il s'agit d'une intervention facilement accessible à l'apiculteur, qu'il peut entreprendre de son plein gré. Le travail de recherche consiste à :

- surveiller différents types de ruches instrumentées : les ruches Dadant/Langstroth (les plus utilisées par les professionnels de nos jours), les ruches tronc (tronc d'arbre creusé par l'homme) et un type intermédiaire, également appelé « ruche écologique », qui imite mieux les conditions hygrothermiques de l'habitat naturel des abeilles mellifères.

- analyser la robustesse hygrothermique des ruches, c'est-à-dire leur capacité à maintenir le climat à l'intérieur de la ruche en adéquation avec les besoins de la colonie d’abeilles malgré les changements externes des conditions météorologiques et/ou climatiques. Les ruches sont équipées d'un ensemble de 5 à 20 capteurs (température, humidité), complétés par de nombreux capteurs pour la collecte de données extérieures (température de l'air, température du sol, luminosité, rayonnement solaire et infrarouge, direction et vitesse du vent, quantité de pluie, ombrage, couverture nuageuse, etc.)

- mettre en œuvre un modèle numérique afin d’identifier les paramètres qui influencent le plus le climat de la ruche, soit ceux liés à la ruche (forme, épaisseur, matériau, revêtements), soit ceux liés à l'environnement (rayonnement solaire, ombrage, type de végétation, etc.). L'objectif est d'améliorer les conditions de vie des abeilles sans trop compromettre la productivité de la colonie.