Aquaculture terrestre à recirculation : réduction de 95 % de la consommation d’eau et production stable de poissons tout au long de l’année — la révolution verte dans l’aquaculture moderne

1. Résumé

Alors que l’aquaculture traditionnelle en étangs naturels et en cages fait face à de multiples défis — notamment la pénurie d’eau, la pollution environnementale et les épidémies fréquentes de maladies — les systèmes aquacoles terrestres à recirculation (RAS) émergent comme la voie principale de transformation et de modernisation du secteur aquacole. Grâce à des technologies clés telles que la filtration physique, la purification biologique, la stérilisation et la désinfection, le contrôle de la température et l’aération, ce système permet un taux de recyclage de l’eau d’aquaculture supérieur à 95 %, ce qui se traduit par des économies d’eau de 90 à 95 % par rapport aux modèles aquacoles traditionnels. Il permet une production stable et maîtrisée tout au long de l’année, indépendamment des saisons ou des conditions climatiques. Cet article propose un aperçu systématique des principes techniques, des avantages clés et des scénarios d’application des systèmes aquacoles terrestres à recirculation.

2. Contexte sectoriel : Pourquoi l’aquaculture terrestre à recirculation est-elle nécessaire ?

2.1 L’aquaculture traditionnelle s’est longtemps fondée sur un modèle extensif « à la merci de la météo », confronté aux défis clés suivants :

(1). Forte consommation d’eau : L’élevage traditionnel en étangs en terre implique d’importantes quantités d’eau renouvelée ; la production d’un kilogramme de poisson nécessite environ 5 à 10 tonnes d’eau, entraînant un gaspillage sévère des ressources en eau.

(2). Risques environnementaux élevés : Le rejet direct des effluents aquacoles provoque l’eutrophisation des eaux ; certaines régions ont déjà instauré des normes strictes de rejet, soumettant les modèles traditionnels à une forte pression de conformité.

(3). Difficultés de prévention et de lutte contre les maladies : La propagation des agents pathogènes dans les milieux aquatiques ouverts est incontrôlable ; en cas de flambée épidémique, les pertes sont considérables. L’usage excessif d’antibiotiques constitue également un risque pour la sécurité sanitaire des aliments.

(4). Contraintes liées aux saisons et au climat : les températures de l’eau varient selon les saisons ; dans les régions plus froides, l’aquaculture est impossible en hiver, ne laissant que 6 à 8 mois d’activité aquacole effective par an.

(5). Rendement et qualité instables : des densités de stockage incontrôlables et des fluctuations importantes de la qualité de l’eau entraînent des tailles inégales des poissons, rendant difficile la satisfaction de la demande du marché haut de gamme en approvisionnement stable.

Les systèmes aquacoles terrestres à recirculation (RAS) ont été développés précisément pour résoudre ces problèmes, marquant un changement fondamental dans l’aquaculture, qui passe d’une activité « soumise aux aléas climatiques » à une « aquaculture industrielle de précision ».

2.2 Principes techniques : comment fonctionnent les systèmes aquacoles à recirculation ?

Le concept fondamental des systèmes aquacoles terrestres à recirculation est « aucune évacuation d’eau, recyclage et contrôle précis ». L’eau d’aquaculture circule en continu au sein du système ; après avoir subi un traitement en plusieurs étapes, elle est renvoyée dans les bassins d’élevage, formant ainsi une boucle fermée. Un système RAS complet comprend généralement les modules essentiels suivants :

(1). Bassins d’élevage : espace central dédié à la croissance des poissons, généralement constitués de cuves en béton ou en polyéthylène (PE), de forme circulaire ou en rigole, équipées d’une structure de drainage centrale afin de faciliter l’évacuation centralisée des aliments non consommés et des matières fécales.

(2). Unité de microfiltration / filtre à tambour rotatif : première étape de filtration physique, destinée à éliminer les matières solides en suspension (aliments non consommés, matières fécales, mucus, etc.) contenues dans l’eau. La précision de filtration est généralement comprise entre 40 -100 micromètres, ce qui empêche l’accumulation de matières organiques au sein du système.

(3). Filtre biologique (système de nitrification) : Le module biochimique central du système. Il utilise des bactéries nitrifiantes pour transformer l’azote ammoniacal (NH₃/NH₄⁺), hautement toxique, produit par le métabolisme des poissons, en nitrate (NO₃⁻), moins toxique, afin de maintenir une qualité d’eau sûre.

(4). Stérilisation UV / Désinfection à l’ozone : Utilise la lumière ultraviolette ou l’ozone pour éliminer les agents pathogènes, les virus et les œufs de parasites présents dans l’eau, réduisant ainsi le risque de flambées de maladies et minimisant, voire supprimant totalement, le recours aux antibiotiques.

(5). Système d’aération : Maintient la teneur en oxygène dissous dans l’eau à 5 mg/L ou plus à l’aide d’oxygène pur, de micro -et de nano-bulles ou d’oxygène liquide, garantissant ainsi les besoins respiratoires des poissons en conditions d’élevage à haute densité.

(6). Système de régulation thermique : À l’aide de pompes à chaleur, de chaudières ou d’énergie géothermique, ce système contrôle précisément la température de l’eau dans la fourchette optimale de croissance pour l’espèce cible (p. ex. 26 °C -28 °C), permettant une aquaculture à température constante tout au long de l’année.

(7). Dégazage et ajustement du pH : Le CO₂ en excès est éliminé de l’eau et le pH est maintenu dans la fourchette adaptée de 7,0 -8,5, créant un environnement chimique stable pour les bactéries nitrifiantes et les poissons.

(8). Système de surveillance intelligente : surveille en temps réel des paramètres clés tels que la température de l’eau, l’oxygène dissous, le pH, l’azote ammoniacal et les nitrites ; déclenche des alarmes automatiques en cas d’anomalies ; et prend en charge la gestion à distance.

Les modules ci-dessus fonctionnent en série. L’eau provenant des bassins d’élevage subit successivement une filtration → un traitement biochimique → une désinfection → une aération → un contrôle de température, avant de revenir finalement aux bassins d’élevage pour boucler un cycle. Le système effectue typiquement de 8 à 24 cycles par jour, garantissant ainsi une qualité d’eau constamment stable.

3. Avantages clés

3.1 Économie d’eau extrême : surmonter les contraintes liées aux ressources en eau

Les systèmes aquacoles terrestres à recirculation utilisent uniquement 5 -10 pour cent de l’eau requise par les méthodes traditionnelles. Pour chaque kilogramme de poisson produit, le système à recirculation nécessite seulement environ 100 -200 litres d’eau, tandis que la méthode traditionnelle en étangs en terre nécessite 5 000 -10 000 litres. À une époque où les ressources en eau deviennent de plus en plus rares, cet avantage permet de pratiquer l’aquaculture dans les régions intérieures arides et aux abords des villes.

Appui des données : Le volume quotidien de renouvellement d’eau dans les systèmes aquacoles à recirculation représente typiquement seulement 1 %-5%du volume total d’eau, ce qui permet d’économiser plus de 95 %.

Production stable toute l’année, sans restriction saisonnière

Un système de régulation thermique maintient la température de l’eau dans la fourchette optimale pour la croissance de l’espèce de poisson ciblée, éliminant ainsi totalement les contraintes liées aux saisons et au climat. Dans les régions froides du nord, où l’aquaculture traditionnelle cesse entièrement pendant l’hiver, les systèmes à recirculation permettent une production continue 365 jours par an, avec des rendements annuels 5 à 10 fois supérieurs à ceux obtenus par les méthodes traditionnelles sur une surface équivalente.

Scénarios d’application : dans les régions du nord, telles que le Shandong et le Liaoning, les systèmes RAS sont utilisés pour assurer l’élevage toute l’année de Litopenaeus vannamei ; comme les crevettes sont récoltées en hiver, période où les prix sont plus élevés, les bénéfices augmentent de façon significative.

3.2 Incidence des maladies maîtrisable et qualité sûre des produits aquatiques

L’environnement aquacole fermé interrompt les voies de transmission des pathogènes externes ; associé à la désinfection par UV/ozone, il réduit l’incidence des maladies de plus de 80 % par rapport aux méthodes traditionnelles. Aucun antibiotique n’étant requis durant l’élevage, les produits aquatiques obtenus répondent aux normes « Alimentation verte » ou même biologiques, satisfaisant ainsi les exigences des marchés haut de gamme et des marchés d’exportation.

Scénarios d’application : élevage sans antibiotique d’espèces à forte valeur ajoutée telles que le saumon, la mérou et la basse de Californie, permettant une livraison directe à des circuits de distribution haut de gamme tels qu’Hema et Sam’s Club.

3.3 Élevage à haute densité, doublant la production par unité de surface

Les capacités précises d’aération et de contrôle de la qualité de l’eau du système d’aquaculture en circuit fermé permettent d’atteindre des densités d’élevage de 50 -100 kg/m³, soit 20 -50 fois supérieures à celles des étangs traditionnels en terre (1 -3 kg/m³). Cela réduit considérablement la superficie foncière requise et améliore nettement l’efficacité d’utilisation des terres, ce qui le rend adapté aux régions disposant de ressources foncières limitées.

3.4 Zéro rejet d’effluents, respectueux de l’environnement

La faible quantité de déchets solides générée par le système est collectée de manière centralisée et peut être valorisée sous forme d’engrais organique ou utilisée pour la production d’énergie biogaz ; aucune eau polluée n’est rejetée dans les cours d’eau. Le modèle d’aquaculture en circuit fermé est entièrement conforme aux « Normes nationales relatives aux rejets d’effluents issus de l’aquaculture » ainsi qu’à la politique nationale de développement de la « pêche verte ». Dans un contexte d’inspections environnementales de plus en plus strictes, il constitue la seule solution durable pour l’aquaculture à grande échelle.

3.5 Gestion intelligente, réduction de la dépendance à l’égard de la main-d’œuvre

Les systèmes RAS modernes sont équipés de capteurs de l’Internet des objets (IoT) et de plateformes de contrôle automatisées. Les paramètres de qualité de l’eau sont transférés vers le cloud en temps réel, avec des alertes automatiques en cas d’anomalies et une coordination automatisée des équipements. Une installation aquacole terrestre de 1 000 m³ nécessite seulement 2 -3 opérateurs pour être gérée, ce qui réduit considérablement les coûts de main-d’œuvre et la complexité de gestion.

4. Comparaison des systèmes aquacoles terrestres à recirculation (RAS) et des modèles aquacoles traditionnels

Tableau 1 : Comparaison détaillée des différents systèmes d’élevage

5. Espèces aquacoles adaptées

Les systèmes aquacoles terrestres à recirculation conviennent à un large éventail d’espèces aquatiques à haute valeur, notamment, sans s’y limiter :

(1). Espèces d’eau douce : achigan de Californie, poisson mandarin, silure jaune, esturgeon, truite arc-en-ciel, carpe koï, tilapia, loche

(2). Espèces marines / d’eau saumâtre : crevette blanche, mérou, corégone jaune, saumon atlantique, loup de mer, fugu

(3). Espèces aquatiques spécialisées : anguilles, tortues à carapace molle, salamandre géante chinoise, hippocampes, poissons d’ornement

6. Scénarios d’application typiques

(1). Bases d’aquaculture industrielles situées en périphérie des villes : transformation d’anciens bâtiments industriels ou d’entrepôts inutilisés en installations de systèmes aquacoles à recirculation (RAS), implantées à proximité des marchés de consommation afin de permettre la livraison directe de produits vivants et frais, réduisant ainsi les pertes liées au transport et éliminant les intermédiaires. Échelle typique : 500 -5 000 m³ de volume d’eau, avec une valeur annuelle de production de 5 -50 millions de yuans.

(2). Aquaculture hors saison dans les régions froides : dans les zones à haute altitude, haute latitude et climat rigoureusement froid, des systèmes RAS chauffés sont utilisés pour l’élevage hivernal, permettant « la récolte de crevettes en hiver et l’approvisionnement du marché hors saison », avec des primes de prix atteignant 30 %. %-50%.

(3). Intégration de la remise en état globale des sols salins-alcalins et de l’aquaculture : le développement de systèmes aquacoles à recirculation sur des terres salines-alcalines permet à la fois la dépollution des sols et la génération de revenus économiques, concrétisant ainsi le principe de « remise en état par l’aquaculture ».

(4). Bases terrestres de soutien pour la production de juvéniles destinés à l’aquaculture en haute mer et en eaux profondes : ces bases assurent une phase d’élevage intermédiaire de juvéniles de haute qualité destinés aux grandes cages flottantes en haute mer et aux navires aquacoles. Les systèmes aquacoles à recirculation garantissent une croissance saine des juvéniles dans un environnement contrôlé, améliorant ainsi leur taux de survie après relâchement en mer.

7. Questions fréquemment posées (FAQ)

Q : Quel est l’investissement initial approximatif requis pour une aquaculture terrestre à recirculation ?

A : Selon l’espèce élevée, l’échelle de l’exploitation et le niveau d’automatisation, le coût de construction par mètre cube d’eau s’élève approximativement à 400–1 100 USD/m³. Une installation standardisée de système aquacole à recirculation d’une capacité de 1 000 m³ nécessite un investissement total d’environ 415 000–1,1 million USD. Bien que l’investissement initial soit élevé, compte tenu du rendement élevé, des pertes faibles et des retours sur investissement à long terme, celui-ci est généralement amorti en moins de 3 ans. -5 ans.

Q : Les coûts d’électricité sont-ils élevés pour les systèmes aquacoles en circuit fermé ?

A : Les coûts d’électricité constituent l’un des principaux coûts opérationnels du système RAS, représentant environ 30 à 40 % des coûts opérationnels totaux. En recourant à des technologies économes en énergie, telles que des pompes à haut rendement, un contrôle à fréquence variable et une récupération de chaleur résiduelle via des pompes à chaleur, le coût d’électricité par kilogramme de poisson peut être maintenu entre 0,30 $ US et 0,50 $ US, tandis que la performance économique globale reste supérieure à celle des systèmes traditionnels.

Q : Quelles régions conviennent au développement de l’aquaculture en circuit fermé terrestre ?

A : En théorie, toute région convient, mais les avantages sont particulièrement marqués dans les cas suivants : 1).les régions intérieures souffrant de pénurie d’eau ; 2). les régions nordiques aux hivers rigoureux ; 3).les périphéries urbaines où les ressources foncières sont limitées ; 4).les zones entourant les bassins fluviaux soumises à des exigences strictes en matière de protection de l’environnement ; 5).les régions riches en terres non arables, telles que les sols salés-alcalins et les friches.

Q : Existe-t-il une différence de goût entre les poissons issus de systèmes aquacoles à recirculation et ceux provenant d’étangs traditionnels en terre ?

A : Dans des conditions adéquates de densité de stockage et de formulation des aliments, les poissons issus de systèmes aquacoles à recirculation présentent une chair ferme et sont dépourvus d’odeur terreuse ; pour certaines espèces (telles que le saumon et la perche de Californie), leur goût est même supérieur à celui des poissons issus de systèmes traditionnels. L’essentiel réside dans la qualité de l’eau propre et l’absence de résidus d’antibiotiques, ce qui favorise une acceptation croissante par les consommateurs.

Q : Le système est-il difficile à entretenir ? Nécessite-t-il du personnel spécialisé ?

A : Les systèmes RAS modernes sont hautement automatisés. L’entretien courant consiste principalement en : inspections quotidiennes du fonctionnement des équipements, nettoyage régulier des écrans de microfiltration, surveillance des paramètres de qualité de l’eau, et réapprovisionnement en probiotiques et nutriments. Des ouvriers ordinaires peuvent être formés pour exploiter le système en moins d’un -2 semaines, et les fournisseurs de systèmes fournissent généralement une formation technique et un soutien après-vente.

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Figure 1 : Photographie d’une installation aquacole terrestre à recirculation