Produire plus avec moins : l’aquaponie, une des réponses possibles aux défis de l’agriculture du XXIème siècle

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Les relations complémentaires entre élevage et cultures végétales sont connues et exploitées par les agriculteurs depuis plusieurs siècles. Le sol a toujours été le support de ces interactions. Pour autant, les surfaces agricoles disponibles diminuent et la demande alimentaire augmente. Est-il possible d’optimiser cette complémentarité élevage/cultures dans un système hors-sol fonctionnant en circuit fermé ? L’aquaponie semble être une des pistes à développer.

Répondre à la demande alimentaire croissante en diminuant la pression sur les sols agricoles

Un des défis connus du XXIème siècle sera de répondre à la demande alimentaire, qui augmente avec la population mondiale, et qui se diversifie avec le niveau de développement des pays émergents. La production de denrées alimentaires impose une surface agricole disponible. Or, les surfaces agricoles encore disponibles se réduisent du fait de plusieurs facteurs (pression démographique, appauvrissement des sols, réchauffement climatique, etc.). Deux options se présentent alors pour satisfaire les besoins : améliorer l’efficacité des pratiques agricoles, de sorte à optimiser la production sur une surface donnée, tendance en développement aux Etats-Unis [1], ou produire indépendamment de la ressource "sol".

L’agriculture hors-sol, focalisée sur une production spécifique, peut représenter une partie de la solution, dans la mesure où il est question de produire plus sur une surface concentrée, voire littéralement sans sol pour certaines productions légumières [2]. Ces techniques sont généralement gourmandes en énergie, en eau, et autres intrants, tout en rejetant toute sorte de résidus, souvent peu recyclables ou réutilisables. La production de denrées alimentaires a dans ce cas précis un coût environnemental important, qu’il est difficile d’associer à un quelconque développement durable.

Ce constat peut être effectué pour les productions animales tout comme pour les productions végétales, en particulier maraichères. On sait pourtant exploiter certains de ces résidus, et en particulier les matières organiques produites par les élevages (déjections). De même, on connait la capacité épuratrice des plantes. Pourquoi alors ne pas optimiser ces interactions par le biais d’un système mixte en circuit fermé ? L’aquaponie est le résultat de cette réflexion.

Optimiser la complémentarité culture/élevage dans un circuit fermé

Le terme "aquaponie" correspond à la contraction d’aquaculture (élevage de poissons) et d’hydroponie (culture sur substrat inerte (hors-sol) irrigué par de l’eau enrichie en matières minérales accessibles aux plantes). Les intrants et extrants de ces deux types de pratiques agricoles sont connus et s’avèrent être en partie complémentaires.

En effet, la qualité de l’eau en aquaculture est un élément déterminant dans la réussite d’un élevage : les poissons étant élevés en milieux clos, la circulation de l’eau doit être artificialisée pour évacuer les éléments toxiques (notamment dus à l’accumulation des déjections) et pour assurer sa bonne oxygénation. De l’autre côté, les plantes ont besoin d’éléments minéraux pour croître, et en particulier d’azote, qu’elles assimilent sous forme de nitrates. Les poissons, eux, rejettent de l’azote, principalement sous forme ammoniacale, à la base du cycle de l’azote, bien connu des aquariophiles : les bactéries Nitrosomonas transforment l’ammoniac en nitrites (eux-mêmes toxiques pour les animaux aquatiques), qui sont transformés en nitrates par les bactéries Nitrobacter.

L’aquaponie permet donc de répondre aux besoins des deux milieux par le biais d’un assemblage de bactéries : les déjections de poissons servent d’engrais pour le végétal cultivé (azote, phosphore et potassium) après avoir été transformées par un filtre bactérien (aérobie). En se servant des nutriments sous forme minérale pour croître, les plantes épurent l’eau de l’aquarium par le biais de l’assimilation racinaire, qui peut ensuite être réutilisée dans les bassins aquacoles.

Une fois le système lancé, il fonctionne donc en circuit quasi-fermé : les principaux intrants nécessaires sont l’alimentation pour les animaux aquatiques, et de l’électricité pour le pompage, le filtrage et l’oxygénation de l’eau. L’oxygène et la lumière sont également nécessaires, mais sont souvent présents en quantité suffisante dans les conditions naturelles pour qu’il n’y ait pas besoin de complément artificiel. Les besoins en eau sont négligeables par rapport aux méthodes de culture traditionnelles. En effet, il s’agit souvent uniquement de compenser l’absorption par les plantes et l’évaporation. Et ce faisant, on produits des légumes, et du poisson.

De l’anecdote familiale à l’échelle industrielle

L’aquaponie semble bien être une des solutions pour répondre à la problématique de productions alimentaires moins consommatrices en intrants, tout en produisant des produits de qualité, sans exploiter la ressource "sol". Il devient de fait aisé de contrôler les intrants, et de développer deux productions biologiques simultanément. Il n’en fallait pas plus au public américain, déjà porté depuis quelques années sur la production urbaine autonome, pour créer un réel engouement autour de telles techniques, grâce aux nombreux médias proposant des techniques et outils pour créer et entretenir telle ou telle production de légumes, dans sa cave ou sur son balcon.

Les premières unités d’aquaponie commercialisées, souvent artisanales, répondaient à ce besoin de créer et d’entretenir une production familiale, presque anecdotique. Les sites internet collaboratifs sont nombreux, permettant aux ménages qui le souhaitent de se transformer en maraicher/pisciculteur à l’échelle familiale. Mais, toutes proportions gardées, qu’est-ce ce qui pourrait empêcher un tel système de fonctionner aussi bien dans son jardin qu’à l’échelle industrielle ? Pas grand-chose, après quelques ajustements de taille. Les premières études industrielles remontent au début des années 2000. Et les investisseurs sont au rendez-vous. L’évolution de l’échelle de ces systèmes est d’ores et déjà exploitée par certaines PME en Europe, qui proposent le design et l’installation d’unités aquaponiques à l’échelle professionnelle, et qui intéressent jusqu’en Amérique [3]. Le Midwest n’est pas en reste : plusieurs structures industrielles se sont récemment développées dans la région de Chicago sur le principe de l’aquaponie [4].

Elles ont pour point commun d’associer leurs productions à la notion de proximité, en tant que productions urbaines à destination d’un public urbain, notion à laquelle les américains sont sensibles, y associant même de facto un apriori qualitatif positif. Outre les ventes croissantes dans les magasins spécialisés, cette sensibilité s’exprime matériellement : un récent projet de rénovation du hall industriel d’une de ces structures vient d’être financé à hauteur de 47000 euros sur le principe du crowdfunding (financement participatif) [5]. De quoi donner des idées…

Sources :


- [1] Brève - L’agriculture de précision : situation et perspective de développement aux Etats-Unis - bullettins-electroniques.com - S. RITZ - 15/11/2013 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/74321.htm
- [2] Article - Hydroponie - Wikipédia - http://fr.wikipedia.org/wiki/Hydroponie
- [3] Article - ECF Farmsystems wins the Silicon Valley Clean Tech Open as best international Start-Up - 01/12/2013 - http://www.ecf-center.de/en/category/news_en/
- [4] Brève - Un système de culture écologique en développement : l’aquaponie - BE Etats-Unis numéro 278 - Cécile CAMERLYNCK - 17/02/2012 - http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/69163.htm
- [5] Article - Kickstarter campaign funded thanks to you - The Plant - Décembre 2013 - http://www.plantchicago.com/kickstarter-campaign-funded-thanks-to-you/

Pour en savoir plus, contacts :


- Article - Hydroponie - Wikipédia - http://en.wikipedia.org/wiki/Aquaponics
- Publication - Recirculating Aquaculture Tank Production Systems : Aquaponics - Integrating Fish and Plant Culture - SRAC - James E. Rakocy, Michael P. Masser, Thomas M. Losordo - Novembre 2006 - http://theurbanfarmingguys.com/wp-content/uploads/2011/07/uvi1.pdf
- Rapport - Evaluation and Development of Aquaponics Production and Product Market in Alberta - Nick Savidov, PhD - Ids Initiative Fund - 2004 - http://theurbanfarmingguys.com/wp-content/uploads/2011/07/Evaluation-and-Development-of-Aquaponics-Production-and-Product-Market-Capabilities-in-Alberta.pdf
Code brève
ADIT : 74679

Rédacteurs :


- Simon RITZ, deputy-agro@ambascience-usa.org
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….