Pratiques pour un système RAS zéro épidémie : conception d’un système de contrôle double ozone-biofiltre pour une aquaculture exempte de maladies

La stabilisation des systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) en systèmes à risque d'épidémie est devenue un objectif fondamental de l'ingénierie des systèmes aquacoles modernes, notamment dans les systèmes de production commerciale intensive à forte densité d'élevage et faible taux de renouvellement d'eau, où les conditions de croissance microbienne sont optimales. Avec l'expansion mondiale des systèmes aquacoles, le maintien de la qualité de l'eau, la stabilisation des populations microbiennes et l'élimination de la pression des pathogènes au sein de systèmes hautement contrôlés sont devenus des facteurs économiques et de viabilité essentiels à long terme (Li et al., 2023). Une installation à risque d'épidémie est celle qui garantit le bien-être des poissons et l'équilibre environnemental en l'absence de maladies susceptibles d'interrompre les cycles de production et d'entraîner une forte mortalité. Cette stabilité ne peut être atteinte par un simple renouvellement d'eau ; elle requiert un traitement rigoureux de l'eau, fondé sur des données scientifiques. La méthode de biofiltration à double ozone est l'une des méthodes les plus efficaces utilisées dans l'aquaculture moderne et il s'agit d'un processus synergique comprenant à la fois l'oxydation avancée et la nitrification biologique pour assurer la qualité de l'eau, prévenir les agents pathogènes et obtenir des conditions environnementales constantes, ce qui est vital pour le succès des systèmes à long terme (Preena et al., 2021).

Les systèmes d'aquaculture en recirculation recyclent plus de 95 % de l'eau contenue dans les bassins d'élevage, les filtres mécaniques et les chambres de traitement. Bien que cela réduise les rejets dans l'environnement et améliore la durabilité, cela entraîne également une concentration accrue de carbone organique dissous, de matières en suspension, de mucus, de particules fécales, d'aliments non consommés et de diverses communautés microbiennes (MAT, 2025). Lorsque ces composés s'accumulent au-delà des niveaux optimaux, ils limitent la pénétration de la lumière, augmentent les besoins biochimiques en oxygène, favorisent la croissance de bactéries pathogènes et engendrent un stress chez les poissons. Ce stress affaiblit le système immunitaire, perturbe l'alimentation et prédispose aux infections à Vibrio, Aeromonas, Flavobacterium, aux parasites, aux virus et autres pathogènes opportunistes. C'est pourquoi la conception des systèmes RAS à haute performance privilégie des mécanismes de traitement de l'eau efficaces, capables de réguler en permanence la charge organique et l'activité microbienne (Fossmark et al., 2020).

L'ozone joue un rôle central pour relever ce défi. Figurant parmi les oxydants les plus puissants utilisés dans le traitement de l'eau en aquaculture, l'ozone décompose rapidement la matière organique dissoute, les pigments colorés, les colloïdes fins et les contaminants microbiens. De nombreuses études en aquaculture, notamment sur la production de salmonidés, de tilapias et de poissons marins, ont démontré que l'application d'ozone peut améliorer significativement la clarté de l'eau, augmenter la transmittance ultraviolette, réduire la population bactérienne hétérotrophe et diminuer la concentration de pathogènes sensibles à l'ozone. L'ozone se décomposant en oxygène, il ne laisse aucun résidu chimique nocif dans le système. C'est ce qui le distingue des désinfectants à base de chlore, qui laissent des sous-produits persistants incompatibles avec les systèmes de recirculation. L'ozone agit ainsi comme un oxydant rapide et sans résidus, capable de clarifier l'eau et de réduire la pression pathogène en amont du biofiltre (Xue et al., 2023).

Cependant, l'ozone seul ne peut maintenir un environnement RAS stable. Les poissons rejettent continuellement de l'ammoniac par leurs branchies et leurs déchets métaboliques, et même une faible concentration d'ammoniac altère la fonction branchiale, diminue l'appétit et freine la croissance. C'est pourquoi la filtration biologique constitue le second pilier essentiel de l'approche de double traitement. Dans le biofiltre, , Nitrosomonas Nitrobacter   et Nitrospire   Il existe des bactéries nitrifiantes spécifiques qui transforment l'ammoniac en nitrite, puis en nitrate par le processus de nitrification (Oshiki et al., 2022). Cette conversion biochimique est essentielle au maintien d'un environnement sain dans les installations aquacoles à haute densité . L'ozone étant sensible à ces bactéries, une séparation physique entre le contact avec l'ozone et la filtration biologique doit être assurée lors de la conception du système. Dans les systèmes RAS modernes, l'ozone est pulvérisé dans une chambre séparée où il se combine à l'eau, puis circule dans une unité de dégazage qui élimine toute trace d'ozone. Cette étape n'est réalisée qu'après ce traitement, l'eau pouvant être admise dans le processus de filtration biologique (Xiao et al., 2019).

Les bactéries nitrifiantes sont très sensibles au stress oxydatif ; par conséquent, toute trace d’ozone résiduel ne doit pas être rejetée dans le biofiltre. La conception moderne des systèmes d’aquaculture en recirculation (RAS) répond à cette exigence grâce à une configuration pratique. L’ozone est injecté dans une chambre de contact spécifique, puis mélangé à l’eau pendant une durée contrôlée. Une unité de dégazage, placée en aval, élimine toute trace d’ozone résiduel avant que l’eau ne soit acheminée vers le biofiltre. Ce procédé permet d’éviter l’exposition des bactéries nitrifiantes à des molécules oxydantes réactives susceptibles de perturber leurs voies métaboliques (Mahmoodi & Pishbin, 2025). Un système bien conçu offre l’avantage d’une eau plus propre, plus claire et plus riche en oxygène, avec une charge organique considérablement réduite. Ceci améliore la stabilité des colonies nitrifiantes et l’efficacité de la conversion de l’ammoniac, permettant ainsi un contrôle plus précis de la qualité de l’eau (Pumkaew et al., 2021).

La synergie entre le traitement à l'ozone et la filtration biologique est étayée par des études scientifiques. Des études comparatives sur l'eau alimentant les biofiltres, traitée ou non à l'ozone, indiquent que l'eau ozonée améliore l'efficacité de la nitrification en réduisant la compétition hétérotrophe pour l'oxygène et la surface. L'eau ozonée induit également une moindre bio-encrassement, une biomasse nitrifiante plus stable et une récupération plus rapide après des stress tels que des pics d'alimentation ou des variations de température dans les biofiltres alimentés en eau ozonée. Grâce au bon fonctionnement des biofiltres, les niveaux d'ammoniac et de nitrites sont maintenus faibles et constants, réduisant ainsi le stress chez les poissons et les risques d'épidémies. Cette synergie, où l'ozone purifie l'eau et élimine les pathogènes, et où le biofiltre stabilise le niveau d'azote, est à la base d'une stratégie RAS « zéro épidémie » (Pumkaew et al., 2021).

Pour garantir le succès du système double ozone-biofiltration, il est essentiel de maintenir des paramètres de fonctionnement optimaux. Le potentiel d'oxydoréduction dans la chambre de contact avec l'ozone se situe généralement entre 275 et 320 millivolts (mV). Ce spectre favorise une réduction efficace de la matière organique sans générer de sous-produits indésirables (Davidson et al., 2021). En amont de l'unité d'ozone, des filtres mécaniques à tambour de 60 à 100 microns sont utilisés pour éliminer les grosses particules en suspension et ainsi améliorer l'efficacité de l'ozone en réduisant la charge organique. La concentration optimale de carbone organique dissous est de 4 milligrammes par litre ; au-delà, l'eau devient trouble et la prolifération microbienne est favorisée. La concentration d'oxygène dissous en aval de la chambre d'ozone est généralement supérieure à 9 milligrammes par litre, car l'ozone se décompose naturellement pour produire de l'oxygène. Un niveau élevé d'oxygène dissous améliore considérablement le métabolisme des poissons ainsi que le taux de nitrification. Plus important encore, la quantité d'ozone résiduel pénétrant dans le biofiltre doit également être nulle ; ceci est réalisé grâce à une surveillance constante afin de garantir que les bactéries nitrifiantes ne soient pas endommagées.

Le tableau ci-dessous résume les valeurs opérationnelles typiques d'un système RAS fonctionnel à double ozone et biofiltre :

Tableau : Paramètres opérationnels des systèmes d’aquaculture en recirculation à double ozone et biofiltre

Malgré ces recommandations, des difficultés peuvent survenir lors du fonctionnement du système. La demande en ozone varie en fonction de la croissance de la biomasse, de l'intensité de l'alimentation, des variations de température et d'autres événements imprévus tels que la mortalité. Un excès d'ozone peut provoquer une irritation des branchies, un stress oxydatif ou une immunosuppression chez les poissons (Han et al., 2023). Un sous-dosage d'ozone entraîne une accumulation de carbone organique dissous, déstabilisant les communautés microbiennes et les rendant plus vulnérables aux maladies. Des défaillances mécaniques des injecteurs d'ozone, des chambres de contact ou des systèmes de dégazage peuvent provoquer des fuites d'ozone dans les bassins d'élevage, induisant des réactions de stress aiguës. C'est pourquoi de nombreux producteurs utilisent des systèmes automatisés de dosage d'ozone contrôlés par le potentiel d'oxydoréduction (ORP) et dotés d'une surveillance en temps réel afin de garantir des performances constantes.

Les effets de l'ozone sur l'écologie microbienne ne se limitent pas à l'inhibition de la pathogénicité. Bien que l'ozone soit une méthode plus efficace pour éliminer les concentrations de micro-organismes nuisibles, une sur-oxydation peut détruire les communautés microbiennes bénéfiques impliquées dans la dégradation de la matière organique et le maintien de la stabilité du biofiltre. Dans des conditions d'oxydation extrême, certaines souches microbiennes sont résistantes à l'ozone et peuvent donc proliférer de manière excessive, perturbant ainsi l'équilibre écologique. Pour prévenir ces déséquilibres, les exploitants de systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) utilisent des doses modérées et contrôlées d'ozone, privilégiant la fiabilité de la qualité de l'eau plutôt qu'un traitement agressif (Botondi et al., 2023).

Le système de double filtration à l'ozone et au biofiltre favorise non seulement la qualité de l'eau, mais aussi la durabilité de l'ensemble de l'exploitation. L'absence de maladies réduit l'utilisation d'antibiotiques et minimise les pertes d'exploitation. Une qualité d'eau constante améliore l'efficacité de la conversion alimentaire, les taux de croissance et la prévisibilité des récoltes. Face aux pressions croissantes exercées sur l'aquaculture mondiale pour produire des produits de la mer de haute qualité avec un impact minimal sur l'environnement, les systèmes RAS à zéro épidémie constituent une voie d'avenir viable pour une intensification durable.

ÀWOLIZE Notre équipe est spécialisée dans la conception de systèmes d'aquaculture RAS avancés, optimisés scientifiquement pour l'intégration d'un biofiltre à ozone. Nous accompagnons les fabricants dans la mise en place de systèmes performants, résistants aux maladies et fonctionnant de manière constante, grâce à une ingénierie professionnelle, une assistance technique et une évaluation continue.

Références :