Les algues en tant qu’aliments durables pour l’aquaculture

Sur la base des principes de l’économie circulaire, le projet SIMTAP a développé un prototype (« unité d’algues ») qui exploite les sous-produits des cultures hydroponiques en serre pour faire pousser des algues et alimenter l’aquaculture de manière plus durable. 

Même si l’aquaculture est considérée comme le secteur d’élevage le plus durable, elle rejette toujours une certaine quantité d’azote, de phosphore et de substances organiques. En outre, l’aquaculture dépend toujours de la production de farine et d’huile de poisson, qui font partie des principaux ingrédients des aliments pour animaux. Étant donné qu’ils sont en grande partie obtenus par la capture de poissons (« poissons fourrage »), leur production affecte négativement la cohérence des stocks naturels de poissons sauvages et n’est donc plus durable. En outre, la production et le transport d’autres ingrédients, tels que le soja et le maïs, ont un impact massif sur l’utilisation des sols (entraînant fréquemment la déforestation) et l’émission de CO₂ (en raison de la combustion de combustibles fossiles). De même, les cultures sous serre nécessitent de grandes quantités d’eau et d’engrais, tels que l’azote et le phosphore, qui sont rejetés dans les masses d’eau naturelles, entraînant ainsi une pollution environnementale. Partant de ce constat, les aquaculteurs, les décideurs politiques et les scientifiques cherchent une solution possible qui pourrait être trouvée dans le principe de l’économie circulaire.

L’objectif du projet SIMTAP* est de développer un système d’élevage intégré innovant pour la production de poissons et de plantes marines (halophytes). L’idée qui sous-tend le concept SIMTAP est d’imiter ce qui se passe naturellement dans les écosystèmes marins, où un ensemble d’organismes très bien combinés (sélectionnés naturellement) vivent ensemble dans un équilibre parfait en fonction de la capacité de charge de l’écosystème. Cela signifie que les organismes partagent un environnement commun sans surexploiter les ressources environnementales et/ou accumuler des déchets et des substances polluantes. 

Essentiellement alimenté par la lumière (énergie) solaire, le concept SIMTAP consiste en une production primaire d’algues unicellulaires alimentées en éléments minéraux) dans une section spécifique du prototype SIMTAP (« unité d’algues »). En plus de l’eau douce, les eaux de ruissellement de la serre peuvent être utilisées pour la croissance des algues selon le concept de circularité. Fondamentalement, SIMTAP est un système aquaponique multi-trophique dans lequel plusieurs organismes peuvent être cultivés de manière mutualiste. De plus, SIMTAP est conçu pour être mis en œuvre avec de l’eau saumâtre ou marine.

La biomasse d’algues produite représente le régime alimentaire de base pour les organismes détritivores et filtreurs (DFFO) hébergés dans la deuxième section du prototype SIMTAP (« unité DFFO »). Les ODFF sont des polychètes (par exemple, Nereis diversicolor), des moules (Mytilus galloprovincialis), des palourdes, des concombres de mer (Holothuroidea), des crevettes (Crustacés), des escargots de mer (gastéropodes marins), etc. Ces organismes doivent être soigneusement choisis pour occuper le plus grand nombre possible de niches écologiques et maximiser la production de biomasse de l’unité de DFFO. Ces organismes doivent être choisis avec soin pour occuper le plus grand nombre possible de niches écologiques et maximiser la production de biomasse de l’unité DFFO. Cette biomasse peut à son tour être utilisée pour nourrir les poissons marins élevés dans la troisième section du prototype SIMTAP, l' »unité de poissons ». Tout en produisant du poisson pour le marché, dans l’unité piscicole, les déchets, tels que les aliments non consommés et les excréments (les déchets solides en suspension), ainsi que l’azote ammoniacal, sont également produits et utilisés par les autres unités. Les déchets organiques en suspension, encore riches en nutriments, servent d’aliments pour les DFFO. L’ammonium est le produit final du métabolisme des poissons et est très toxique à faible concentration. Il peut être transformé en nitrate, moins nocif, dans l' »unité bioréacteur », où la nitrification (c’est-à-dire l’oxydation de l’ammonium en nitrate) a lieu grâce aux micro-organismes nitrifiants aérobies ; ensuite, le nitrate et les autres nutriments dissous peuvent être assimilés par les plantes. Le concept SIMTAP est illustré dans la figure 1.

Fig. 1. Le concept de SIMTAP (Self-sufficient integrated multi-trophic aquaponic system.

Actuellement, dans le système SIMTAP mis en place à l’Université de Pise, des macroalgues telles que Chaetomorpha et Ulva rigida sont cultivées. Parmi les plantes halophiles, Salicornia Europea est cultivée avec Beta vulgaris var. cicla. La daurade royale (Sparus aurata) et le bar européen (Dicentrarchus labrax) sont utilisés comme espèces de poissons en raison de leur importance commerciale et de leur adaptabilité à différentes salinités. En tant qu’espèce DFFO, Nereis diversicolor a été introduit avec succès dans le système. En même temps, une microalgue de type Chlorella a été cultivée dans l’unité d’algues. Des expériences sur l’utilisation d’eau à faible salinité sont en cours afin d’élargir la variété d’espèces de poissons et de plantes qui peuvent être produites et d’augmenter l’efficacité de la production du prototype SIMTAP. 

Des systèmes SIMTAP basés sur les mêmes principes ont été mis en œuvre en France, en Turquie et à Malte. Des études d’analyse du cycle de vie (ACV) sont également réalisées pour tous ces systèmes afin d’évaluer leur niveau de durabilité. 

En conclusion, le système SIMTAP est principalement conçu comme un système aquaponique en eau salée couplé à des cultures hydroponiques en serre qui fournissent des effluents riches en nutriments pour la production d’algues.

L’ensemble du cycle SIMTAP aboutit à la production de poissons et de produits végétaux destinés au marché et à l’assainissement des eaux usées des serres. Outre ces avantages, il convient également d’envisager de réduire l’utilisation de la farine de poisson, des huiles de poisson et, plus généralement, des aliments pour animaux, dont les matières premières sont désormais produites et importées d’outre-mer. 

*Le projet international SIMTAP (Self-sufficient integrated multi-trophic aquaponic systems for improving food production sustainability ; www.simtap.eu), financé par le programme PRIMA (Partnership for Research & Innovation in the Mediterranean Area) et coordonné par l’Université de Pise, implique l’Université de Bologne, l’Université de Milan, l’INRAE et le Lycée de la Mer et du Littoral (France), le Mediterranean Fisheries Research Institute (MEDFRI, Turquie), le Ministère de l’Environnement, du Développement Durable et du Changement Climatique (MESDC) de Malte et la société allemande Korolev.