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Systèmes d'aquaculture en recirculation

2022/07/25

Systèmes d'aquaculture en recirculation : améliorer les performances du saumon atlantique

Planète durable

18 mai 2022

 

Le projet RAS 4.0, dirigé par l'institut norvégien de recherche alimentaire Nofima, est conçu pour optimiser les systèmes d'aquaculture en recirculation afin d'améliorer le bien-être et les performances du saumon atlantique. Ici, Jelena Kolarevic, chef de projet et chercheuse principale à Nofima, nous en dit plus.


Jelena Kolarevic, chercheuse principale à Nofima

L'aquaculture a un potentiel indéniable pour contribuer à l'augmentation de l'approvisionnement en protéines pour la population mondiale croissante. Récemment, il a été le moyen le plus rapide et le plus efficace de produire des protéines pour la consommation humaine. Au cours des 20 dernières années, la production aquacole mondiale a triplé, passant de 34 à 112 millions de tonnes métriques en poids vif, et la demande de produits aquacoles est en hausse. La production et l'exportation de fruits de mer en Norvège ont également augmenté ces dernières années. Aujourd'hui, la Norvège est le deuxième plus grand pays exportateur de produits de la mer, avec 3,1 millions de tonnes métriques de produits de la mer d'une valeur de 12,1 milliards d'euros exportés en 2021. Le saumon de l'Atlantique est le produit de la mer d'exportation le plus précieux et le plus important, représentant près de 68 % de la valeur totale des exportations l'an dernier.

Cependant, la durabilité de la production de saumon atlantique et ses performances en aquaculture ont fait l'objet d'un examen minutieux au cours des dernières décennies en raison de sa contribution potentielle au déclin des stocks de poissons sauvages dans le monde. À savoir, le saumon atlantique est une espèce carnivore qui nécessite l'utilisation d'huile de poisson et de farine de poisson dans son alimentation, pour gérer ses performances et son bien-être, qui provient principalement de l'anchois, du hareng et du krill. Ces espèces ont été fortement ciblées par la pêche en raison de la forte demande en farine et en huile de poisson.

Pour répondre à la demande croissante d'aliments produits de manière durable, des efforts ont été déployés pour remplacer les produits à base de poisson dans l'alimentation des saumons par d'autres sources de protéines, notamment des protéines végétales, des ingrédients microbiens, des algues et des insectes. Cela a été fait en parallèle avec des recherches approfondies sur l'efficacité alimentaire et la nutrition des poissons. En conséquence, la quantité d'huile de poisson et de farine de poisson dans l'alimentation des saumons a été réduite de 90 % dans les années 1990 à 25 % aujourd'hui.


        

        

        

Innovation dans l'aquaculture norvégienne

Un autre défi de durabilité pour l'industrie norvégienne du saumon ces dernières années a été la gestion des agents pathogènes et des parasites pendant la production. Depuis 2017, la mortalité déclarée du saumon atlantique se situait entre 14,7 et 16,1 % de la production totale, ce qui représentait 54 millions d'individus en 2021. La lutte contre les poux du saumon a été le talon d'Achille entravant les objectifs de production souhaités, augmentant les coûts d'exploitation, affectant le bien-être des poissons et réduisant les bénéfices de l'industrie salmonicole.

Des tentatives ont été faites pour limiter l'utilisation de produits chimiques dans le traitement de ce parasite pour prévenir sa résistance acquise et limiter la pollution de l'environnement. Au lieu de cela, de lourds investissements ont été réalisés dans le développement de nouvelles technologies pour l'épouillage des poissons ou la prévention du contact entre le saumon et le pou du poisson. De nouvelles technologies de production innovantes, telles que les jupes contre les poux du poisson pour les cages marines ou les systèmes de confinement semi-fermés flottants dans la mer, ont été développées et testées comme méthodes pour prévenir l'infestation par les poux. Systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) ont été utilisés au cours de la dernière décennie comme une solution efficace pour accroître la biosécurité et le contrôle des parasites et des agents pathogènes. Dans le même temps, RAS offre sans doute un moyen plus respectueux de l'environnement de produire du saumon.

En Norvège, l'utilisation du RAS a été motivée par le manque d'eau douce qui permettrait d'augmenter la production dans les écloseries de saumon, avant la phase de grossissement dans les cages marines. Cependant, les problèmes liés aux poux du saumon, aux évadés et à l'augmentation de la mortalité ont entraîné une modification de la réglementation qui permettait une production prolongée de saumon sur terre en eau douce, saumâtre et en eau de mer. Actuellement, un certain nombre de producteurs de saumon en Norvège produisent des poissons plus gros sur terre dans la RAS, suivis d'une phase de production en eau de mer plus courte. De cette manière, la production en mer peut être réduite à seulement sept mois et, avec elle, la nécessité d'utiliser des produits chimiques et d'autres méthodes pour lutter contre le pou. Cependant, le RAS est le mode de production de saumon le plus coûteux en Norvège qui soit viable, en raison de l'augmentation continue des coûts d'exploitation de la production en mer cag© 1 iStock/slowmotiongli-122


Que sont les systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) ?

Les RAS sont des systèmes de production terrestres qui permettent une utilisation réduite d'eau douce nouvelle en traitant et en réutilisant l'eau de traitement des aquariums. Il est courant que plus de 90 % de l'eau du RAS soit réutilisée, tandis que les petites quantités d'eau fraîche ajoutées quotidiennement sont traitées à des degrés divers pour empêcher l'entrée de parasites tels que les poux et les agents pathogènes potentiels. Le traitement extensif des eaux effluentes des installations RAS permet la collecte des nutriments non utilisés et leur revalorisation, créant de la valeur et réduisant la pollution environnementale potentielle. La production de RAS peut être placée à proximité du marché, réduisant ainsi l'empreinte environnementale associée au transport et à la logistique, ce qui est une autre raison pour laquelle cette technologie est perçue comme plus durable sur le plan environnemental. Cependant, il est important de préciser que la forte demande énergétique pour le fonctionnement du RAS compromet son potentiel de durabilité.

Dans le cadre du traitement RAS, les aliments non consommés et les excréments des poissons sont éliminés mécaniquement, tandis que la filtration biologique est utilisée pour éliminer les métabolites potentiellement toxiques produits par les poissons, tels que l'ammoniac et les nitrites. Les processus d'échange de gaz sont nécessaires pour enrichir l'eau en oxygène et éliminer le dioxyde de carbone, offrant aux poissons les conditions nécessaires à une croissance optimale.


Il est souvent affirmé que le RAS fournit des conditions de production entièrement contrôlées qui peuvent être adaptées aux besoins des animaux d'élevage. Cela peut être indiqué pour le contrôle de la température, de l'oxygène et du pH dans les systèmes, ainsi que pour les débits d'eau, la vitesse de l'eau et l'ajout de nouvelle eau. Cependant, le contrôle entièrement automatisé des paramètres clés de la qualité de l'eau, tels que l'ammoniac, le dioxyde de carbone, la turbidité, puis la gestion de l'alimentation et la consommation d'énergie, font toujours défaut.

Actuellement, ces paramètres clés de la qualité de l'eau sont mesurés manuellement sous forme de mesures ponctuelles qui servent de base à la prise de décision lors des opérations quotidiennes. Les poissons sont nourris en fonction de la biomasse estimée dans les systèmes, ce qui peut souvent entraîner une suralimentation et une détonation de la qualité de l'eau ou une sous-alimentation, entraînant une réduction du bien-être des poissons produits. Plusieurs procédés de traitement de l'eau sont conçus pour une capacité de production maximale et ne peuvent pas être optimisés pour réduire la consommation d'énergie lorsque la biomasse est plus faible.

Les principaux obstacles pour atteindre le niveau d'automatisation souhaité sont le manque de capteurs fiables pour mesurer ces paramètres clés et le manque de modèles décrivant les relations dynamiques entre eux. Tous ces éléments interagissent par le biais de mécanismes biologiques/chimiques/physiques complexes qui ne sont pas entièrement compris. Il n'est donc pas suffisant de contrôler ou d'optimiser un paramètre à la fois - un modèle holistique de l'ensemble du système est nécessaire pour atteindre ce niveau de contrôle dans RAS.


         
         
         


RAS 4.0

En 2021, le conseil de recherche de Norvège a financé un projet de recherche de quatre ans, connu sous le nom de RAS 4.0, dans le but de fournir une automatisation à réponse rapide biologique des conditions de production dans RAS. Cet objectif sera atteint grâce à l'intégration d'une nouvelle technologie de capteurs, à l'intégration de données et à des algorithmes intelligents pour un contrôle optimal des principaux paramètres de qualité de l'eau, de la gestion de l'alimentation et de la consommation d'énergie. La principale innovation conduira à la mise en place de nouvelles boucles de contrôle au sein de RAS, abordant les trois aspects ciblés : contrôle de l'ozonation, contrôle de l'ammoniac, contrôle de l'alimentation et contrôle de la consommation d'énergie dans le fonctionnement quotidien. D'ici la fin du projet, nous espérons intégrer de nouvelles boucles de rétroaction dans le fonctionnement du RAS et valider leur fonctionnement à l'aide du jumeau numérique RAS et de tests empiriques.

RAS 4.0 est une collaboration entre Nofima, le propriétaire du projet, les partenaires de recherche NORCE, UiT-the Arctic University of Norway, et les partenaires industriels, les fournisseurs de technologie Searis, CreateView, Pure Salmon Kaldnes, OxyGuard et le producteur de saumon norvégien Lerøy Seafood group.


Le projet utilise l'expertise des technologies établies des partenaires industriels et le savoir-faire en matière de capteurs, de normes de données et d'intégration. En collaboration avec des partenaires de recherche de premier plan dans les domaines de la technologie RAS, de la physiologie des poissons, du comportement, du bien-être, de l'apprentissage automatique, de l'analyse de données, des caméras intelligentes et de la vision par ordinateur, nous travaillons au développement d'approches numériques intelligentes pour connecter et optimiser certains des éléments physiques, numériques et biologiques. aspects du système.

L'objectif de RAS 4.0 repose sur l'hypothèse selon laquelle l'optimisation et le contrôle des conditions de production basés sur des facteurs biologiques dans RAS conduiront à l'amélioration du bien-être et des performances du saumon atlantique. Une alimentation intelligente des poissons en fonction de la biomasse et de l'appétit réels assurera une croissance optimale des poissons et minimisera le gaspillage d'aliments. Un contrôle intelligent de la qualité de l'eau garantira des conditions environnementales stables pendant la production, minimisant le risque d'épisodes imprévus pouvant entraîner une réduction du bien-être et de la mortalité des poissons. Il permettra aux producteurs d'utiliser efficacement les sources d'énergie en fonction des besoins de production. Ces améliorations augmenteront la durabilité environnementale et économique de la production de RAS et réduiront les risques opérationnels et d'investissement.


Résultats informatifs

Le projet RAS 4.0 créera des connaissances très précieuses qui pourront être utilisées par les fournisseurs de l'aquaculture et de l'industrie travaillant à maximiser la durabilité de ces opérations. Les fournisseurs de technologie de ce projet proposent des produits disponibles dans le commerce pour la surveillance des poissons ou des opérations en aquaculture et RAS ou sont des fournisseurs de RAS. Ce projet catalysera leurs efforts existants visant à la numérisation et à l'automatisation du RAS et à l'intégration de leurs produits de la meilleure façon possible dans les opérations RAS existantes.

Pour les producteurs de saumon de l'Atlantique, une croissance et un bien-être optimaux des poissons et une production efficace sont des conditions préalables à une production durable. L'automatisation est la prochaine étape logique dans le développement de RAS qui leur permettra de maximiser l'expérience existante et d'en tirer des enseignements. La capacité de prédire les événements pendant la production sur la base de l'analyse des données est un autre aspect qui figure en bonne place sur la liste de souhaits des producteurs. La réalisation du potentiel des RAS réduira la pression pour augmenter la production en mer et garantira des investissements accrus dans cette importante solution écologiquement durable pour la production de poisson.

Jelena Kolarević
Chercheur principal
Nofima


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