The 'new' European fish culture systems: Recirculating systems, offshore cages, integrated systems

Abstract

Over the last few decades, European fish culture was developed mainly as a intensive monospecific activity. In most countries, marine aquaculture cannot continue to develop on the shore line where it first settled due to high competition with other activities. It has now to move either offshore or into recirculation systems located in less occupied spaces. Fresh water availability and impact of fish production farms on the environment are strongly restraining the development of the activity, which is even declining in some countries such as France. Recirculation systems make it possible to decrease water consumption and facilitate waste treatment. Their economical feasibility is being demonstrated and they offer an alternative to developing fish farms. Whatever the rearing system, nutrients of feed are partially converted into fish flesh and most of them are thrown back as wastes into the environment. Integrated systems make it possible to convert such nutrients into algae, molluscs or fish and to release purified water. This article presents some aspects of the development of three types of rearing systems which are increasingly used in northern Europe: offshore cage culture, recirculation systems and integrated systems.

Full text

Tendances pour la pisciculture europe
´enne de demain :
cages au large, syste
`mes en eau recircule
´e
et syste
`mes inte
´gre
´s
Re
´sume
´
Au cours des dernie
`res de
´cennies, la pisciculture europe
´enne a e
´te
´principalement fon-
de
´e sur des syste
`mes intensifs de
´volus a
`une production monospe
´cifique. Dans la plu-
part des pays, la compe
´tition avec d’autres activite
´s littorales interdit actuellement l’acce
`s
de l’aquaculture marine a
`de nouveaux sites. La prise en compte de cette contrainte l’a
conduite a
`se tourner vers des syste
`mes de production en cages au large ou en recircu-
lation a
`terre dans des zones peu convoite
´es. De plus, dans le contexte actuel de la
diminution des ressources en eau et de re
´duction de l’impact des activite
´s sur l’environ-
nement, les syste
`mes en eau recircule
´e pre
´sentent l’avantage de limiter la consomma-
tion en eau et de faciliter le traitement des rejets. Les syste
`mes inte
´gre
´s permettent,
quant a
`eux, de valoriser les nutriments rejete
´s par les poissons par des coproductions
d’algues, de mollusques ou de poissons qui s’en nourrissent et de rejeter une eau e
´pu-
re
´e. Cet article pre
´sente quelques aspects du de
´veloppement de ces trois types de syste
`-
mes d’e
´levage vers lesquels s’oriente actuellement la pisciculture : les cages au large, les
syste
`mes en eau recircule
´e et les syste
`mes inte
´gre
´s.
Mots cle
´s:cage a
`poisson ; Europe ; gestion inte
´gre
´e ; installation au large des co
ˆtes ;
pisciculture.
The
`mes : pe
ˆche et aquaculture ; production animale.
Abstract
The ‘new’ European fish culture systems: Recirculating systems, offshore cages,
integrated systems
Over the last few decades, European fish culture was developed mainly as a intensive
monospecific activity. In most countries, marine aquaculture cannot continue to deve-
lop on the shore line where it first settled due to high competition with other activities.
It has now to move either offshore or into recirculation systems located in less occupied
spaces. Fresh water availability and impact of fish production farms on the environment
are strongly restraining the development of the activity, which is even declining in some
countries such as France. Recirculation systems make it possible to decrease water
consumption and facilitate waste treatment. Their economical feasibility is being
demonstrated and they offer an alternative to developing fish farms. Whatever the rea-
ring system, nutrients of feed are partially converted into fish flesh and most of them are
thrown back as wastes into the environment. Integrated systems make it possible to
convert such nutrients into algae, molluscs or fish and to release purified water. This
article presents some aspects of the development of three types of rearing systems
which are increasingly used in northern Europe: offshore cage culture, recirculation sys-
tems and integrated systems.
Key words: Europe; fish cages; integrated management; offshore structures;
pisciculture.
Subjects: animal production; fishing and aquaculture.
doi: 10.1684/agr.2009.0294
Option
Quelques facteurs de de
´veloppement
des syste
`mes d’e
´levage
Jean-Paul Blancheton
1
Pierre Bosc
2
Je
´ro
ˆme Marie-E
´douard Hussenot
3
Emmanuelle Roque d’Orbcastel
1
David Romain
4,5
1
Institut franc¸ais de recherche
pour l’exploitation de la mer
Station de Palavas
Chemin de Maguelone
34250 Palavas
France
<jpblanch@ifremer.fr>
<emmanuelle.roque@ifremer.fr>
2
Association re
´unionnaise
pour le de
´veloppement de l’aquaculture
RN 1
Les Sables
97427 l’E
´tang-Sale
´
La Re
´union
<bosc.arda@wanadoo.fr>
3
Institut franc¸ais de recherche
pour l’exploitation de la mer
AGSAE
Station de Bouin
Polder-des-Champs
85330 Bouin
France
<Jerome.Hussenot@ifremer.fr>
4
Institut national des sciences applique
´es
de Lyon
66, boulevard Niels-Bohr
69100 Villeurbanne
France
<romain.arda@wanadoo.fr>
5
Laboratoire de me
´canique des fluides
et d’acoustique (LMFA-Insa)
E
´cole centrale de Lyon
36, avenue Guy-de-Collongue
69134 E
´cully cedex
France
Tire´sa`part:J.-P. Blancheton
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009 227

F
ace a
`la stagnation des prises de
pe
ˆche, la pisciculture apparaı
ˆt
aujourd’hui comme une alternative
incontournable pour re
´pondre a
`une
demande en poisson qui croı
ˆtre
´gulie
`re-
ment. Les contraintes qui pe
`sent actuelle-
ment sur le de
´veloppement de cette acti-
vite
´(compe
´titions pour l’espace,
disponibilite
´en prote
´ines et en huiles
pour fabriquer l’aliment, cou
ˆt de l’e
´ner-
gie) conduisent a
`reconside
´rer les syste
`-
mes de production traditionnellement uti-
lise
´s. Au cours des dernie
`res de
´cennies, la
pisciculture du type monoculture inten-
sive en mer ou a
`terre, en syste
`me ouvert
ou en syste
`me en recirculation, qui s’est
de
´veloppe
´e dans les pays du Nord, a e
´te
´
confronte
´ea
`des conflits d’usage (Mils-
tein, 2005) essentiellement lie
´sa
`l’utilisa-
tion de l’eau (pisciculture continentale) et
a
`l’occupation de l’espace (pisciculture
marine). La difficulte
´d’acce
`s aux sites
dans les zones littorales constitue un
frein majeur au de
´veloppement de la pis-
ciculture marine (conflits d’utilisation, en
particulier dans les zones touristiques).
L’aquaculture doit s’e
´loigner des co
ˆtes
pour poursuivre son de
´veloppement.
Cette orientation a e
´te
´prise depuis plu-
sieurs anne
´es dans des pays ou
`la pisci-
culture reve
ˆt une grande importance
(Japon, Core
´e, Turquie, etc.) et dans la
plupart des re
´gions ultrape
´riphe
´riques
europe
´ennes (Canaries, Made
`re, Re
´u-
nion, etc.). Les cages au large permettent
de lever l’obstacle de l’espace disponible,
d’e
´loigner le syste
`me d’e
´levage des zones
de conflits et de minimiser l’impact des
rejets sur le milieu ; en s’e
´loignant des
co
ˆtes, la profondeur et l’hydrodynamisme
des sites augmentent, ce qui permet une
meilleure dilution des rejets dans la
colonne d’eau.
Une autre solution consiste a
`de
´velopper
les syste
`mes d’e
´levage a
`terre, en retrait
des zones co
ˆtie
`res, dans des syste
`mes
intensifs en recirculation qui n’utilisent
que peu d’eau et peu d’espace (Piedra-
hita, 2003 ; Blancheton et al., 2004 ; Sindi-
lariu, 2007). Ces syste
`mes en eau recircu-
le
´e de prendre en compte les exigences
des poissons vis-a
`-vis de la qualite
´de
l’eau et de traiter les rejets produits afin
d’en limiter l’impact sur l’environnement
(Bergheim et Brinker, 2003). Diffe
´rents
types de syste
`mes en eau recircule
´e sont
envisageables selon le type de poissons
produit (Blancheton et al., 2007 ; Crab et
al., 2007). Leur viabilite
´e
´conomique a e
´te
´
e
´tablie pour l’e
´levage de larves et de ge
´ni-
teurs d’espe
`ces marines, ainsi que pour le
grossissement d’espe
`ces d’eau douce
chaude, les e
´conomies d’e
´nergie de
chauffage permettant de compenser en
partie le cou
ˆt de l’investissement lie
´a
`la
zone de traitement de l’eau recircule
´e
(Blancheton, 2000). Depuis quelques
anne
´es, des syste
`mes en eau recircule
´ea
`
faible cou
ˆt ont e
´te
´adapte
´s au cas du gros-
sissement des espe
`ces d’eau douce froide
a
`plus faible valeur ajoute
´e (Roque d’Orb-
castel, 2008).
Quel que soit le syste
`me d’e
´levage, seule-
ment environ 25 % de l’azote et 30 % du
phosphore de l’aliment sont inte
´gre
´s dans
la chair des poissons (Hargreaves, 1998 ;
Lupatsch et Kissil, 1998). Les nutriments
non dige
´re
´s et les catabolites issus du
me
´tabolisme digestif sont rejete
´s dans
l’environnement sous forme de matie
`res
dissoutes (azote ammoniacal, ure
´eet
orthophosphates principalement) et de
matie
`res solides (fe
`ces et aliment non
consomme
´en cas de gaspillage alimen-
taire). La polyculture, ou plus exactement
la co-culture (Billard, 2003), repose sur
l’utilisation des rejets issus d’un premier
maillon d’e
´levage comme source de nutri-
ments utilisables par le maillon suivant
(Lightfoot et al., 1993 ; Yan et al., 1998).
Il devient alors possible de valoriser les
nutriments issus des rejets d’un e
´levage
par des productions aquacoles supple
´-
mentaires. Ces syste
`mes d’e
´levage sont
appele
´s « syste
`mes inte
´gre
´s » ou encore
« syste
`mes multitrophiques », et les ren-
dements d’utilisation des nutriments de
l’aliment sont alors conside
´rablement
ame
´liore
´s.
L’objectif de cet article est de pre
´senter
quelques aspects de ces trois types de sys-
te
`mes d’e
´levage vers lesquels s’oriente
actuellement la pisciculture dans les
pays du Nord : les cages au large, les sys-
te
`mes en eau recircule
´e et les syste
`mes
inte
´gre
´s.
Exemple
de de
´veloppement
de cages au large :
la pisciculture marine
a
`La Re
´union
En 2000, un projet visant a
`mettre au point
un mode
`le de cages flottantes adapte
´aux
conditions de l’offshore tropical a e
´te
´initie
´
a
`La Re
´union pour produire de l’ombrine
(Sciaenops ocellatus). Le programme a e
´te
´
lance
´dans le cadre d’une ope
´ration pilote
re
´alise
´e en collaboration avec un produc-
teur local et un constructeur de cages
franco-espagnol.
Mise au point d’un premier
syste
`me de cages au large
Le premier facteur de risque des cages au
large concerne les effets des houles et des
courants extre
ˆmes sur la tenue des struc-
tures d’e
´levage. A
`La Re
´union, les houles
australes, caracte
´rise
´es par de fortes
amplitudes (jusqu’a
`12 m au de
´ferle-
ment), sont susceptibles de ge
´ne
´rer des
courants orbitaux pouvant e
ˆtre ponctuel-
lement violents (3 a
`4 m/s) durant ge
´ne
´-
ralement de 24 a
`72 heures. Les houles
cycloniques, moins fre
´quentes, ge
´ne
`rent
des e
´tats d’agitation extre
ˆmement violents
pouvant durer plus de 72 heures.
L’adaptation des cages aux conditions
offshore a consiste
´a
`dimensionner les
amarrages en inte
´grant des amortisseurs
de houles a
`contrepoids et a
`concevoir
un dispositif d’immersion pour e
´chapper
aux mers de vents cycloniques (figure 1).
L’amarrage est une pie
`ce maı
ˆtresse des
cages qui maintient en place le support
d’e
´levage et absorbe une grande partie
des forces subies par les structures. Il doit
re
´sister aux efforts conjugue
´s de la houle,
du courant et du vent et permettre une
certaine liberte
´de mouvement pour lais-
ser le support se de
´placer sous l’effet des
vagues afin de diminuer les efforts. Il peut
e
ˆtre assimile
´a
`un ressort qui doit e
ˆtre
dimensionne
´afin de se de
´former, tout
en e
´tant constamment en tension, et ne
pas entraı
ˆner l’immersion des supports
flottants. Il n’existe pas de mode
`le dispo-
nible pour e
´laborer des plans d’amarrages
the
´oriques susceptibles d’offrir les meil-
leures conditions de re
´sistance aux efforts.
Les contrepoids (masse unitaire de 250 a
`
500 kg) jouent un ro
ˆle de
´terminant dans
l’amortissement des efforts exerce
´ssurle
dispositif. Ce type d’amarrage est en ten-
sion permanente, mais il n’accepte pas les
forts marnages et ne
´cessite un positionne-
ment pre
´cis des ancrages.
L’immersion des structures constitue
l’unique solution pour re
´duire les
contraintes ge
´ne
´re
´es par les tre
`s fortes
houles. La technique d’immersion rete-
nue est base
´e sur le ballastage des cages
re
´alise
´gra
ˆce a
`un dispositif de vannes ins-
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009
228

talle
´es sur la structure flottante et qui per-
met de remplir d’eau les anneaux de
polye
´thyle
`ne (figure 2). Immerge
´e(a
`
15 m de profondeur), la structure est rete-
nue par les boue
´es de surface. Le retour a
`
la surface se fait en envoyant de l’air dans
les anneaux (compresseur embarque
´ou
bouteilles de plonge
´e). Une fois immerge
´,
le point faible du dispositif est la tenue
des boue
´es de surface qui doivent sup-
porter les fortes contraintes.
Les cages au large se comportent comme
des dispositifs de concentration de petits
pe
´lagiques qui attirent les pre
´dateurs.
Ces derniers peuvent occasionner des
de
´ga
ˆts, et il est donc indispensable d’ins-
taller des filets de protection autour des
cages, ce qui pose des proble
`mes de re
´sis-
tance des dispositifs d’amarrage lie
´saux
efforts de traı
ˆne
´e induits. Le dispositif de
protection contre les pre
´dateurs est
constitue
´de filets de chaluts. Tre
`sre
´sis-
tants, ils offrent un bon compromis entre
cou
ˆt et souplesse d’exploitation et sont
leste
´s par un anneau de fond sur lequel
peut e
ˆtre amarre
´le filet d’e
´levage. Le prin-
cipal inconve
´nient re
´side dans la prise au
courant du filet. Sa pre
´sence impose donc
un surdimensionnement des amarrages
pour re
´sister aux efforts de traı
ˆne
´e qu’il
engendre.
Premiers re
´sultats
obtenus a
`La Re
´union
et ame
´liorations possibles
Apre
`s cinq ans d’exploitation, le syste
`me
de cages offshore a de
´montre
´son adapta-
tion au contexte local pour une e
´chelle
d’exploitation semi-industrielle (60 a
`70 t
d’ombrines par an, 38 a
`45 m
3
de cage par
tonne produite). Les re
´sultats zootechni-
ques ont confirme
´ceux de Bosc et Gau-
met (2002) avec un cycle de huit mois
pour le grossissement de poissons jusqu’a
`
environ 1 kg (charge 20 kg/m
3
;IC
1
de 1-
1,5 ; survie moyenne de 90 %). Les cages,
installe
´es sur des fonds de 35 a
`45 m, ont
subi en 2007 l’une des plus violentes hou-
les cycloniques des 50 dernie
`res anne
´es
(creux de plus de 8 m pendant plus de
24 heures). Immerge
´es de
`s l’alerte par
15 m de fond, elles ont montre
´une
bonne re
´sistance et ont permis un main-
tien du cheptel sans mortalite
´anormale
(taux de 3 % pendant 15 jours). Deux e
´tu-
des (Bosc, 2004 ; Cam, 2005) ont montre
´
que la production minimale pour amortir
les cou
ˆts d’exploitation est de 120 a
`140 t/
an. Quelques modifications permettraient
facilement d’adapter ce syste
`me a
`des
projets plus ambitieux. Pour ame
´liorer
sa se
´curisation vis-a
`-vis du risque cyclo-
nique, un programme d’e
´valuation des
Figure 1. Mode` le de cage circulaire.
Figure 1. Circular cage.
1
2
3 3
Figure 2. Fonctionnement du dispositif d’immersion.
Figure 2. Operation of the structure immersion.
1 : cage avec son filet de protection ; 2 : flotteur ; 3 : contrepoids.
1
IC : indice de conversion alimentaire (kg d’ali-
ment par kg de poisson produit).
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009 229

points faibles du dispositif d’amarrage a
e
´te
´initie
´en 2006 en partenariat avec
l’Insa de Lyon (Romain, 2007). Des pro-
gre
`s sont possibles en re
´duisant les forces
de traı
ˆne
´e des filets antipre
´dateurs et en
optimisant l’hydrodynamisme des boue
´es
de surface.
Syste
`mes
en eau recircule
´e
En raison des contraintes environnemen-
tales de plus en plus fortes, des e
´levages
en syste
`me en eau recircule
´esede
´velop-
pent. Dans ce type de syste
`me, ou
`les
poissons sont e
´leve
´sa
`haute densite
´, les
besoins en eau neuve sont divise
´sparun
facteur 10 a
`100 par rapport a
`un syste
`me
d’e
´levage en circuit ouvert classique ; on
parle du « niveau de fermeture » (exprime
´
en me
`tres cubes d’eau consomme
´epar
kg de poisson produit) du syste
`me.
Le volume des rejets est diminue
´par le
me
ˆme facteur, et leur concentration est
plus e
´leve
´e, ce qui facilite leur traitement.
Le degre
´de fermeture d’un syste
`me recir-
cule
´de
´pend de l’espe
`ce e
´leve
´eetdu
degre
´de sophistication du syste
`me de
traitement de l’eau. Celui-ci combine des
proce
´de
´s physicochimiques (filtration
me
´canique, e
´change liquide/gaz, contro
ˆle
de la tempe
´rature et du pH) et biologiques
(biofiltration ae
´robie et anae
´robie). La plu-
part du temps, les rejets sont traite
´sdans
un circuit annexe. Durant les 20 dernie
`res
anne
´es, ce type de syste
`me d’e
´levage a e
´te
´
de
´veloppe
´dans les pays d’Europe du
Nord pour le grossissement d’espe
`ces
d’eau douce (anguilles et poissons-chats
africains) et dans les pays d’Europe du
Sud pour la production d’alevins et le pre
´-
grossissement d’espe
`ces marines (bar,
daurade et turbot). Le syste
`me en eau
recircule
´e est de plus en plus utilise
´pour
le grossissement de poissons d’eau douce
ou d’eau de mer, et les exploitations per-
mettent maintenant de produire plusieurs
centaines de tonnes de poissons par an.
Types de syste
`mes
en eau recircule
´e
couramment rencontre
´s
Les syste
`mes en eau recircule
´e assurent le
maintien d’un milieu d’e
´levage de qualite
´
constante et modulable, avec des varia-
tions d’amplitudes faibles et lentes. En
me
ˆme temps, ils permettent des e
´cono-
mies notables d’e
´nergie de chauffage
(Blancheton et al., 1997). Dans ces syste
`-
mes, la mise en place de mesures de bio-
se
´curite
´est possible, consistant a
`combi-
ner un contro
ˆle sanitaire des ge
´niteurs
(de
´tection pre
´coce des pathoge
`nes) et
un contro
ˆle optimal de la qualite
´de
l’eau (en entre
´e, en sortie et dans le sys-
te
`me). Cette approche permet d’e
´viter
toute propagation de maladies d’une
exploitation a
`l’autre ou au sein de l’ex-
ploitation et constitue un e
´le
´ment essen-
tiel de la rentabilite
´de ces syste
`mes
(Breuil et al., 2001). L’association de ces
syste
`mes d’e
´levage avec l’ame
´lioration
des me
´thodes de nourrissage des alevins
et de la composition de l’aliment a e
´te
´la
cle
´qui a permis l’e
´mergence, au de
´but
des anne
´es 1990, d’une production viable
d’alevins dans la plupart des e
´closeries
europe
´ennes (Blancheton, 2000).
Les syste
`mes en eau recircule
´e ont e
´te
´
de
´veloppe
´sa
`l’e
´chelle commerciale en
Europe, particulie
`rement pour le grossis-
sement de poissons d’eau douce (Heins-
broek et Kamstra, 1990 ; Verreth et Eding,
1993) et marins, avec une capacite
´de pro-
duction moyenne d’environ 100 t/an
(Blancheton, 2000). De
´sormais, la tech-
nologie est maı
ˆtrise
´e, et des applications
commerciales ont de
´montre
´son applica-
bilite
´.A
`titre d’exemple, 90 exploitations
fonctionnent en recirculation aux Pays-
Bas et produisent environ 9 000 t/an.
Des syste
`mes pilotes (plusieurs tonnes
par an) ont e
´te
´utilise
´s pour l’e
´levage d’es-
pe
`ces telles que l’ombrine (Sciae-
nops ocellatus) ou le silure (Silurus glanis)
en France ou la sole (Solea solea)etle
sandre (Stizostedion lucioperca)aux
Pays-Bas. Quel que soit le concept, les
syste
`mes de traitement de l’eau et les bas-
sins d’e
´levage doivent e
ˆtre adapte
´saux
besoins des poissons, qui diffe
`rent d’une
espe
`ce a
`l’autre. Tous les syste
`mes en eau
recircule
´e sont conc¸us selon le me
ˆme
sche
´ma de base (Bovendeur et al.,
1987 ; Blancheton et al., 1997 ; Kamstra et
al., 1998) (figure 3). L’eau des bassins
d’e
´levage est d’abord filtre
´eme
´canique-
ment (maille de 40 a
`100 μm) pour se
´parer
les matie
`res en suspension (MES). L’eau
passe ensuite dans un filtre biologique
ou
`l’ammoniaque est oxyde
´e par nitrifica-
tion. La configuration et la gestion du filtre
biologique jouent un ro
ˆle essentiel vis-
a
`-vis de l’efficacite
´de la nitrification. L’e
´li-
mination du dioxyde de carbone issu de
la respiration du poisson est assure
´epar
une colonne de de
´gazage (ou dans un
filtre biologique a
`ruissellement) ventile
´e.
L’oxyge
`ne est directement injecte
´dans
l’eau alimentant les bassins d’e
´levage.
Lagunage à haut rendement algal
Oxygénation
Filtre
biologique
UV
Filtre
mécanique
Bassin
Piège à particules
Bac tampon
Régulation
thermique
Rejets
solides
Rejets
dissous
Colonne de dégazage
du CO
2
Eau neuve
Pompes
Figure 3. Sche´ ma d’un syste` me en eau recircule´e.
Figure 3. Scheme of a recirculation system.
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009
230

Principales technologies
des syste
`mes de
´veloppe
´s
en eau douce
et en eau de mer
Les poissons d’eau douce, tels que le
poisson-chat africain (Clarias gariepinus)
ou l’anguille, (Anguilla sp) ne sont pas
exigeants quant a
`la qualite
´de l’eau.
Cela permet de mettre en œuvre des
de
´bits de recirculation re
´duite et des cir-
cuits tre
`s ferme
´s. Dans ce type d’installa-
tion, l’eau peut subir une simple de
´canta-
tion avant de passer dans un filtre a
`
ruissellement ventile
´qui associe nitrifica-
tion, e
´limination du gaz carbonique et
refroidissement si ne
´cessaire. Parfois, un
filtre de
´nitrifiant alimente
´en carbone
(fe
`ces de poisson, sucre ou alcool) per-
met de diminuer la concentration en nitra-
tes de l’eau et donc l’apport d’eau neuve
ne
´cessaire. L’effluent sortant du filtre
de
´nitrifiant est re
´injecte
´dans le syste
`me
d’e
´levage via un filtre a
`tambour. Dans
les syste
`mes en eau recircule
´e sans de
´ni-
trification, c’est l’apport d’eau neuve qui
permet de maintenir la concentration en
nitrates en dessous de la valeur seuil
recommande
´e. Dans les syste
`mes les
plus re
´cents, une unite
´de floculation
(de
´phosphatation) combine
´ea
`un filtre
a
`bande est installe
´e pour traiter les matie
`-
res solides de l’effluent final qui peut alors
e
ˆtre rejete
´directement dans le milieu.
La matie
`re organique qui n’est pas e
´limi-
ne
´e lors de la filtration me
´canique peut
e
ˆtre de
´grade
´e par les bacte
´ries en subs-
tances organiques dissoutes (Le
´onard et
al., 2002 ; Chen et al., 2006 ; Michaud et
al., 2006).
Les poissons marins sont plus sensibles
que les poissons d’eau douce a
`l’accumu-
lation de ces sous-produits, ce qui ne
´ces-
site un niveau de fermeture des syste
`mes
plus limite
´. L’e
´quilibre bacte
´rien est tre
`s
important, surtout pour les stades pre
´co-
ces : une population bacte
´rienne stable
e
´vite les blooms monospe
´cifiques de bac-
te
´ries, qui peuvent constituer une menace
pour les poissons. Le contro
ˆle de ces
populations est souvent effectue
´gra
ˆce a
`
une unite
´de de
´sinfection par les UV qui
en re
´duit la concentration et inactive les
principales bacte
´ries potentiellement
pathoge
`nes (Le
´onard et al., 2000). Dans
un syste
`me fonctionnant en routine, la
consommation d’oxyge
`ne des bacte
´ries
est du me
ˆme ordre de grandeur que
celle des poissons. Environ, la moitie
´de
la consommation bacte
´rienne est due a
`
des bacte
´ries he
´te
´rotrophes, qui me
´tabo-
lisent les petites particules restant en sus-
pension dans l’eau apre
`s filtration.
Ces bacte
´ries he
´te
´rotrophes concurren-
cent les autotrophes pour la disponibilite
´
en surface de fixation et en oxyge
`ne et
provoquent une diminution du rende-
ment d’oxydation de l’ammoniaque
(Bovendeur et al., 1990) et la cre
´ation de
conditions de
´favorables (pH bas et cre
´a-
tion de produits de de
´gradation dissous).
Perspectives et conclusion
Les syste
`mes recircule
´s en eau de mer et en
eau douce, qui diffe
´raient principalement
au niveau des outils de traitement de l’am-
moniaque et du CO
2
, sont maintenant de
plus en plus proches, car la salinite
´est un
facteur secondaire : c’est le type de pois-
son e
´leve
´et le stade d’e
´levage qui sont les
e
´le
´ments prioritaires a
`prendre en compte
pour concevoir un syste
`me. Par ailleurs, il
est inte
´ressant de noter que, quel que soit
le syste
`me, les besoins en e
´nergie sont
proches (tableau 1). Dans le contexte
actuel, il est important de diminuer la
consommation d’e
´nergie par kilogramme
de poisson produit. Des essais re
´alise
´ssur
des syste
`mes en eau recircule
´e s’inspirant
de ceux mis en œuvre pour les salmonide
´s
au Danemark ont montre
´que la consom-
mation d’e
´nergie peut e
ˆtre re
´duite (Roque
d’Orbcastel, 2008). Ces syste
`mes sont
interme
´diaires entre les syste
`mes ouverts
et les syste
`mes en eau recircule
´etradition-
nels, avec une consommation d’eau neuve
d’environ 8 m
3
/kg d’aliment distribue
´et un
traitement de l’eau simplifie
´.Danscessys-
te
`mes,lesperformancesetlebien-e
ˆtre des
poissons sont similaires a
`ceux de poissons
e
´leve
´s en circuit ouvert (Roque d’Orbcas-
tel, 2008).
Alors que pour toutes les espe
`ces la crois-
sance en syste
`me en eau recircule
´e est
meilleure qu’en circuit ouvert en de
´but
de grossissement, une re
´duction de la
croissance a e
´te
´observe
´e dans les syste
`-
mes en eau recircule
´e marins. Son inten-
site
´de
´pend de l’espe
`ce et apparaı
ˆtau-
dela
`d’un poids moyen qui, lui aussi,
de
´pend de l’espe
`ce. Des compose
´s dis-
sous non identifie
´s, dont la concentration
augmente quand la quantite
´d’eau renou-
vele
´e par kilogramme d’aliment de
´croı
ˆt,
sont probablement responsables de ce
phe
´nome
`ne. Des recherches sont actuel-
lement en cours afin d’identifier la cause
du proble
`me ainsi que des solutions pour
le re
´soudre. Le traitement des effluents
d’e
´levages est une priorite
´dans la pers-
pective de l’application de la directive
cadre Eau europe
´enne en 2015. Ce traite-
ment est facilite
´dans le cas des syste
`mes
en eau recircule
´e par la re
´duction des
de
´bits et la concentration des rejets.
Des e
´tudes ont de
´montre
´que le lagunage
a
`haut rendement algal est adapte
´au trai-
tement des effluents de syste
`mes recircu-
le
´s marins en eau recircule
´e (Pagand et
al., 2000) et permettent une re
´utilisation
dans le circuit de l’effluent apre
`s traite-
ment (Deviller et al., 2002).
Syste
`mes inte
´gre
´s
en aquaculture
La polyculture en e
´tang est le syste
`me
d’aquaculture le plus ancien et toujours
le plus pratique
´dans le monde. Il s’agit
de syste
`mes d’e
´levage extensifs a
`semi-
intensifs, associant plusieurs espe
`ces de
fac¸on a
`occuper les diffe
´rentes niches e
´co-
logiques du bassin d’e
´levage pour optimi-
ser la production. Les de
´chets produits par
une espe
`ce peuvent e
ˆtre valorise
´spar
d’autres. Dans les pays du Sud, l’aquacul-
ture est me
ˆme parfois e
´troitement associe
´e
aux productions agricoles dont elles utili-
sent les de
´chets organiques. Dans les pays
du Nord, la monoculture aquacole inten-
Tableau 1
.
Caracte
´ristiques de syste
`mes en eau recircule
´e pour une
production annuelle de 100 tonnes d’anguille, de bar et turbot.
Table 1. Characteristics of recirculation systems for a 100 MT annual production of eel,
seabass and turbot.
Caracte
´ristiques Anguille Bar Turbot
Poids individuel (g) 0,25-150 10-350 10-1 000
Productivite
´(kg/m
2
par an) 200-300 200 70
Biomasse finale en stock (kg/m
2
) 114 100 50
E
´nergie (kWh/kg par aliment) 7 6,5 6,7
Productivite
´de la main-d’oeuvre (t/an/personne) 70 95 50
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009 231

sive a pose
´des proble
`mes de pollution des
rivie
`res et des eaux littorales. L’enrichisse-
ment des eaux rejete
´es repose sur le fait
qu’une faible part de l’azote et du phos-
phore, introduits dans le syste
`me d’e
´le-
vage sous la forme d’aliment compose
´,
est inte
´gre
´e dans la chair des poissons
(Hall et al.,1992;Hargreaves,1998;
Holby et Hall, 1991 ; Lupatsch et Kissil,
1998). Si aucune pre
´caution n’est prise,
les nutriments non me
´tabolise
´ssontrejete
´s
dans l’environnement sous forme de
matie
`re dissoute et solide.
Principe
des syste
`mes inte
´gre
´s
Le concept du syste
`me inte
´gre
´ae
´te
´de
´crit
par Schneider et al. (2005) qui identifient
cinq modules ou
`s’ope
`re la conversion des
flux de nutriments azote
´s et phosphore
´s
(figure 4). Le premier module est l’e
´levage
intensif principal, qui transforme l’aliment
en poisson. Le module 2 sert au traitement
primaire des rejets provenant du module
1. Il peut comprendre un bassin de de
´can-
tation ou un filtre me
´canique a
`tambour,
ou tout autre proce
´de
´pouvant diminuer la
concentration en rejets solides. Le module
3 est utilise
´pour la conversion des rejets
dissous (CO
2
, N, P) par la photosynthe
`se
en ve
´ge
´taux (microalgues, macroalgues,
ou macrophytes), qui peuvent e
ˆtre utilise
´s
par des herbivores. Le module 4 est de
´volu
a
`la conversion des rejets en biomasse bac-
te
´rienne, qui peut constituer un apport
substantiel de prote
´ines dans l’alimenta-
tion. Le module 5 permet de convertir les
de
´tritus et les bacte
´ries par des organismes
inverte
´bre
´s comme les polyche
`tes (Nereis
spp.), utilisables pour l’alimentation des
poissons. Les syste
`mes photosynthe
´tiques
en suspension de
´crits par Hargreaves
(2006) correspondent a
`une forme particu-
lie
`re de syste
`me inte
´gre
´,de
´veloppe
´een
bassin artificiel ou e
´tang. Elle concerne
les syste
`mes d’e
´levage « eau verte » ou
«e
´change ze
´ro », dans lesquels le renou-
vellement d’eau est re
´duit au minimum.
La matie
`re organique et les nutriments
rejete
´s par l’e
´levage sont dige
´re
´setassimi-
le
´spardesbacte
´ries et/ou par des organis-
mes photosynthe
´tiques, ce qui ne
´cessite
de maintenir les particules en suspension
et d’ae
´rer le milieu d’e
´levage. Ces syste
`mes
sont plus particulie
`rement de
´veloppe
´sen
eau douce pour le tilapia ou le poisson-
chat et en eau de mer pour les crevettes
pe
´ne
´ı
¨des.
En choisissant plusieurs espe
`ces occu-
pant diffe
´rentes niches, il est possible de
construire un syste
`me d’e
´levage dans
lequel les diffe
´rentes cultures interagis-
sent entre elles, ce qui aura pour effet de
diminuer les rejets de carbone, d’azote et
de phosphore de la culture principale,
gra
ˆce a
`l’activite
´d’espe
`ces autotrophes
ou he
´te
´rotrophes. La chaı
ˆne trophique
simplifie
´e mise en place conduira a
`une
production extensive comple
´mentaire
d’animaux herbivores, de
´tritivores ou car-
nivores, diversifiant la production aqua-
cole de l’exploitation (Shpigel et Neori,
1996 ; Schaber, 1997 ; Hussenot et al.,
1998 ; Neori et al., 2004 ; Hussenot,
2006). La re
´duction de l’impact de l’acti-
vite
´sur l’environnement aquatique est
alors tre
`s significative. D’apre
`s une
re
´cente synthe
`se effectue
´e sur six e
´tudes
de syste
`mes inte
´gre
´s par Schneider et al.
(2005), 60-85 % de l’azote et 50-90 % du
phosphore peuvent e
ˆtre retenus par ce
type de syste
`me, alors que la seule
conversion en biomasse de poisson ne
retient, en monoculture intensive, que
14-30 % de l’azote et 20-42 % du phos-
phore apporte
´par l’aliment.
Quelques exemples
de syste
`mes inte
´gre
´s
L’ide
´e de culture inte
´gre
´e pour de
´velop-
per une aquaculture respectueuse de l’en-
vironnement s’est de
´veloppe
´e dans la lit-
te
´rature scientifique depuis environ trois
de
´cennies dans les pays du Nord (Gordin
et al., 1981 ; Chopin et al., 2001 ; Brune et
al., 2003 ; Hussenot et Shpigel, 2003),
alors que la polyculture e
´tait de
´ja
`une pra-
tique culturale profonde
´ment ancre
´e
dans les pays du Sud. Elle e
´tait de
´crite
depuis le
V
e
sie
`cle avant J.-C. dans le traite
´
de pisciculture de Fan Li (Billard, 2000)
pour la gestion des e
´tangs d’eau douce
en Chine et depuis le
XV
e
sie
`cle en lagunes
d’eau sale
´e ou sauma
ˆtre d’Indone
´sie,
d’Afrique de l’Ouest ou d’Hawaı
¨(Brezski
et Newkirk, 1997). Aujourd’hui, de
nouveaux syste
`mes inte
´gre
´s aquacoles
ont e
´te
´propose
´s, comme par exemple
les associations saumon, macroalgues,
moules (Canada, Norve
`ge), macroal-
gues-ormeaux/oursins-daurades royales
(Israe
¨l), poissons-chat africains-micro-
algues-tilapias/carpes (Hongrie), bars-
microalgues-bivalves (France), crevettes
pe
´ne
´ı
¨des-huı
ˆtres-macroalgues (Australie).
En eau douce, des syste
`mes inte
´gre
´s asso-
ciant aquaculture et agriculture sont lar-
gement re
´pandus (Kumar, 2000 ; Prein,
2002) : traditionnellement riz et poisson
au Vietnam, carpe et polyculture en
Chine ou au Bangladesh, poisson-chat et
poulets en Thaı
¨lande. Des techniques
plus re
´centes ont e
´te
´de
´veloppe
´es
comme les cultures hydroponiques de
Aliment Conversion
POISSON
Production
DÉCHETS
Conversion
DÉTRITIVORE
Récolte
CO2 et correction N/Si/P
Corg
correction C/N
Production
autotrophe
Conversion
HERBIVORE
Conversion
DÉCHETS-
BACTÉRIES
Systéme intégré
Récolte
Figure 4. Concept du syste` me inte´ gre´.
Figure 4. Concept of the integrated system.
Les lignes pointille´ es correspondent a` des flux possibles dans le futur, les lignes pleines aux flux des syste` mes
existants (source projet ZAFIRA et Schneider et al., 2005).
Cah Agric, vol. 18, n° 2-3, mars-juin 2009
232

le
´gumes en aval d’e
´levages de poissons
tilapias (Rakocy, 1989 ; Seawright et al.,
1998). De la me
ˆme fac¸on, en milieu
marin, des essais de de
´monstration a
`
grande e
´chelle associent a
`terre des plan-
tes halophytes (salicornes, arbres de man-
grove) a
`la pisciculture marine (Hodges et
al., 1993 ; Brown et al., 1999). De nom-
breux projets pilotes ont e
´te
´de
´veloppe
´sa
`
petite e
´chelle ; ainsi, un syste
`me pilote
industriel de culture associe
´e de saumon
(Salmo salar), de laminaire (Lamina-
ria saccharina) et de moule (Mytilus edu-
lis), a e
´te
´de
´veloppe
´en baie de Fundy
(Canada) (Chopin et Bastarache, 2002).
Dans le but de de
´velopper une polyaqua-
culture de poissons et de macroalgues,
des e
´tudes ont e
´te
´mene
´es sur les perfor-
mances de croissance de macroalgues
valorisables cultive
´es sur effluents de pis-
ciculture marine (Lu¨ning et al., 2003).
Des e
´levages de crevettes pe
´ne
´ı
¨des ont
e
´te
´de
´veloppe
´sa
`grande e
´chelle sur les
bords de la mer Rouge (Stolte, 2003).
L’eau de rejet de ces e
´levages alimente
des e
´levages secondaires de tilapias et
de milkfish qui sont effectue
´s dans les
chenaux d’irrigation ou
`transite l’eau de
rejet qui alimente des champs d’arbres a
`
mangrove et de salicornes avant d’e
ˆtre
rejete
´e dans des salines ou
`sont produites
des arte
´mies. Des recherches ont e
´gale-
ment porte
´sur le de
´veloppement d’une
approche ge
´ne
´rique de syste
`mes inte
´gre
´s
d’aquaculture marine durable a
`destina-
tion des marche
´s europe
´ens (Hussenot,
2003).
Conclusion et perspectives
Optimiser la croissance simultane
´e de dif-
fe
´rentes espe
`ces qui interagissent entre
elles s’ave
`re e
ˆtre une ta
ˆche complexe,
aussi bien du point de vue technique
que du point de vue e
´conomique ou sani-
taire. Afin de mettre en place progressive-
ment une aquaculture inte
´gre
´e durable, il
apparaı
ˆt indispensable d’imaginer, de tes-
ter et de valider de nouveaux syste
`mes
d’associations d’espe
`ces.
La pisciculture europe
´enne est aujour-
d’hui confronte
´ea
`des contraintes d’ordre
re
´glementaire sur les rejets d’e
´levage
(application de la directive cadre Eau
d’ici a
`2015), social quant a
`l’acce
`saux
sites et d’ordre environnemental vis-a
`-vis
de la diminution des ressources en eau.
Des solutions techniques existent pour
permettre le de
´veloppement d’une pisci-
culture plus durable. Des syste
`mes
d’e
´levage en cages compatibles avec les
conditions du large sont en cours de
de
´veloppement et ont d’ores et de
´ja
`
de
´montre
´leur fiabilite
´. D’autres solutions
techniques comme la reconversion de
plates-formes pe
´trolie
`res dans l’Atlantique
nord sont actuellement en cours d’e
´tude.
Les syste
`mes en eau recircule
´e sont utili-
se
´s en Europe a
`e
´chelle industrielle pour
la production d’alevins et leur pre
´grossis-
sement. Des unite
´s de grossissement de
grande taille (millier de me
`tres cube)
sont en phase de de
´marrage sur des espe
`-
ces comme le bar, la morue ou les salmo-
nide
´s. L’optimisation de ces syste
`mes
ne
´cessite d’inte
´grer en paralle
`le des ame
´-
liorations techniques et une connaissance
approfondie des espe
`ces e
´leve
´es et de
l’environnement bacte
´rien, afin de respec-
ter le bien-e
ˆtre des animaux, la qualite
´du
produit final, tout en minimisant l’impact
environnemental de l’activite
´. Les syste
`-
mes inte
´gre
´s apparaissent comme une
voie comple
´mentaire vers une aquacul-
ture plus durable. Ils peuvent permettre
l’utilisation de territoires aujourd’hui inter-
dits a
`l’aquaculture intensive, sans dom-
mages pour l’environnement et en contri-
buant a
`la conservation des zones
humides et a
`leur biodiversite
´. Ce type
d’e
´levage contribue efficacement a
`ame
´-
liorer le rendement d’utilisation des
intrants, donc a
`re
´duire les impacts des
e
´levages sur l’environnement.
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