Fournisseur de solutions à guichet aquaculture & Fabricant d'équipement de stockage liquide.
S’affranchir de la dépendance aux sources d’eau naturelles : les systèmes d’aquaculture en recirculation terrestre (RAS) au service de la pêche moderne
1. Introduction et résumé
L'aquaculture traditionnelle en étang est confrontée à de multiples contraintes pratiques, notamment la rareté des ressources en eau et en terres, des contrôles environnementaux stricts sur les rejets d'effluents, la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes et la prolifération d'agents pathogènes exogènes. Les systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) terrestres transposent l'aquaculture des plans d'eau naturels ouverts vers des installations terrestres contrôlées et standardisées. En établissant un processus en circuit fermé comprenant la sédimentation hydraulique , la filtration physique et mécanique , la dégradation microbienne en profondeur , la dissolution à haut rendement de l'oxygène et la désinfection biologique et spectrale, ils ont complètement rompu avec le cycle séculaire de l'aquaculture traditionnelle, qui était à la merci des aléas climatiques.
Sur une surface au sol compacte et optimisée, ce système porte le taux de recyclage de l'eau à plus de 95 %, ne nécessitant en moyenne que 1 à 3 % de renouvellement d'eau douce par jour. Le taux de survie global a bondi de 75-80 % dans les bassins ouverts traditionnels à plus de 95 %, la capacité de charge aquacole par mètre cube d'eau étant multipliée par 10 à 30. Il en résulte une situation gagnant-gagnant : aquaculture intensive industrialisée, traçabilité et contrôle complets de tous les paramètres de qualité de l'eau, et commercialisation à prix premium toute l'année, même en dehors des périodes de pointe.
2. S’attaquer aux quatre principales faiblesses de l’aquaculture traditionnelle : comment le RAS les surmonte-t-il une par une ?
Face à la raréfaction croissante des ressources en eau et en terres, à la généralisation des réglementations en matière de protection de l'environnement et de rejets, au renforcement des contrôles sur l'utilisation des terres agricoles pour des cultures non alimentaires, à la fréquence accrue des phénomènes météorologiques extrêmes et à la difficulté de maîtriser les maladies exogènes, l'aquaculture traditionnelle en étang et en canal ouvert entre dans une période de transition caractérisée par une faible rentabilité et des risques élevés. Tandis que le secteur de la pêche traditionnelle reste préoccupé par des problèmes tels que la prolifération d'algues entraînant le rinçage des étangs, la concentration des rejets sur le marché faisant chuter les prix et la transmission de maladies, un groupe d'entreprises pionnières a déjà modernisé l'aquaculture grâce à des systèmes d'aquaculture en recirculation (RAS) terrestres. Ces systèmes transforment en profondeur le modèle économique de l'aquaculture moderne grâce à des normes industrialisées caractérisées par la maîtrise des élevages, une forte densité de peuplement, la conservation de l'eau et une production continue tout au long de l'année.
3. Traitement des eaux en circuit fermé à l'échelle industrielle : valoriser chaque goutte d'eau – explication de l'architecture en circuit fermé du procédé de base
Un système d'aquaculture en recirculation (RAS) terrestre ne se résume pas à l'installation d'équipements de filtration ; il repose plutôt sur une dynamique des fluides précise, la microbiologie et un contrôle environnemental biochimique pour établir un système de circulation d'eau en boucle fermée hautement auto-purifiant et dynamiquement équilibré :
[Schéma du flux de processus] Architecture de processus intégrée pour le traitement de l'eau en boucle fermée dans un système d'aquaculture en recirculation (RAS) terrestre
Le système utilise des bassins circulaires, octogonaux ou rectangulaires aux angles arrondis, associés à des entrées d'eau tangentielles à leur base pour créer un courant tourbillonnaire stable. Grâce à l'hydrodynamique rotationnelle, les déjections de poissons et les restes d'aliments sont collectés en quelques minutes vers l'orifice de sortie central situé au fond du bassin. Les boues très concentrées au fond sont rapidement évacuées par gravité (retirant environ 10 à 15 % de l'eau du fond), tandis que l'eau de surface propre déborde dans la conduite de circulation principale (environ 85 à 90 % de l'eau de surface), assurant ainsi la séparation solide - liquide à la source.
L'eau de trop-plein et l'effluent concentré provenant du drain de fond sont combinés et acheminés vers l'unité de microfiltration à tambour entièrement automatisée. Grâce à des filtres de précision de haute qualité en acier inoxydable 316L ou en polyester ( 30-75 µm), associés à un mécanisme de rétrolavage intelligent basé sur la détection du niveau et de la pression différentielle, le système retient et élimine rapidement plus de 85 % des matières en suspension totales (MES) avant que les débris organiques en suspension ne se dégradent, se dissolvent et libèrent de l'azote ammoniacal. Ceci réduit considérablement la charge en carbone organique dans les bassins de filtration biologique suivants, à la source.
L'eau s'écoule par gravité dans le bioréacteur à lit mobile (MBBR). Ce réacteur est rempli d'un support biologique en suspension modifié, hautement hydrophile, présentant une surface spécifique supérieure à 1 200 m²/m³. Des tubes d'aération microporeux, disposés au fond, assurent une agitation et une fluidisation optimales du support. Des bactéries nitrosomonas et nitrifiantes très actives, concentrées à la surface du support, forment un biofilm robuste. Dans un environnement riche en oxygène dissous, ce biofilm oxyde rapidement l'azote ammoniacal total (TAN), hautement toxique, en nitrite, lequel est ensuite converti en nitrate, moins toxique. Ce procédé stabilise la concentration d'azote ammoniacal dans l'ensemble du système à moins de 0,4 mg/L en conditions normales de fonctionnement.
Les fines particules colloïdales (< 30 μm), les tensioactifs et les macromolécules organiques dissoutes, non retenues par l'unité de microfiltration, pénètrent dans le séparateur de protéines à contre-courant. Un jet Venturi injecte des bulles ultrafines de taille micrométrique qui, combinées à une microdose d'ozone (O₃ , 0,02 à 0,05 mg/L) pour une oxydation synergique, exploitent la tension superficielle du procédé de flottation à l'air pour transformer les protéines et les lipides en mousse, laquelle est ensuite rejetée. L'ozone exerce simultanément un puissant effet décolorant et désodorisant, tout en réduisant les niveaux de DCO et de DBO.
Après purification par flottation à l'air, l'eau traverse un réacteur UV à moyenne pression à flux continu. Les lampes UV moyenne pression émettent un rayonnement UV de haute intensité sur un large spectre de 200 à 300 nm, détruisant complètement les structures de réplication ADN/ARN des bactéries, des oomycètes et des ciliés parasites, avec un taux d'inactivation supérieur à 99,9 %. Simultanément, elles photolysent efficacement l'ozone libre résiduel présent dans l'eau, empêchant ainsi toute invasion d'agents pathogènes exogènes et toute contamination croisée entre les bassins d'aquaculture.
Le dioxyde de carbone libre expiré par les poissons d'élevage est rapidement éliminé et dissipé dans la tour de dégazage par un ventilateur à contre-courant de forte puissance (réduisant la concentration de CO₂ à moins de 10 mg/L pour prévenir l'acidose chez les poissons) ; ensuite, le flux d'eau principal pénètre dans le cône de dissolution d'oxygène pur à haute pression, où, sous des pressions de fonctionnement de 0,1 à 0,2 MPa, l'oxygène pur subit un mélange vigoureux par cisaillement avec le flux d'eau, atteignant une efficacité de dissolution par transfert de masse de plus de 92 % pour l'oxygène pur, garantissant que les niveaux d'oxygène dissous dans l'effluent atteignent 12 à 15 mg/L et maintenant un niveau d'oxygène dissous constant de 7,5 à 10 mg/L dans les bassins piscicoles.
L'eau traitée, conforme aux normes, traverse un échangeur de chaleur à plaques en titane à haut rendement. Une pompe à chaleur à inverseur, fonctionnant à air ou à eau, régule précisément sa température (à ±0,5 °C près). L'eau est ensuite renvoyée à l'installation aquacole par gravité ou par une pompe de circulation à inverseur à faible hauteur manométrique, formant ainsi un système de circulation en circuit fermé fonctionnant 24 h/24. Le volume d'eau douce ajouté quotidiennement ne représente que 1 à 3 % du volume total d'eau en circulation.
Tableau 1 : Principaux paramètres techniques de conception pour chaque unité de traitement de base dans les systèmes d'aquaculture en recirculation terrestres à échelle industrielle
Unité de traitement | Configuration des équipements clés | Mécanismes de processus dominants | Cibles d'élimination/de contrôle |
Séparation physique des solides et des liquides | unité de microfiltration à tambour de 30 à 75 μm | Changement de maille par détection de pression différentielle + lavage à contre-courant automatique haute pression | Taux de rétention du TSS ≥ 85 % |
dénitrification biochimique | Bioréacteur à lit mobile MBBR | Dégradation par des communautés bactériennes nitrifiantes aérobies fixées à un film de support en suspension | TAN ≤ 0,4 mg/L |
Flottation à l'air par particules ultrafines | Séparateur de protéines Venturi à contre-courant | Adsorption de matière organique par des microbulles de taille micro- et nanométrique + forte oxydation par l'ozone | Matières organiques colloïdales et dissoutes 40 % + Décoloration et désodorisation |
Inactivation physique des agents pathogènes | Réacteurs UV moyenne pression de qualité industrielle | La lumière à large spectre dans la gamme 200 - 300 nm photodégrade les chaînes d'acides nucléiques. | Taux d'inactivation des agents pathogènes ≥ 99,9 % Décomposition de l'ozone résiduel |
Dégazage et oxygénation sous pression | Tour de stripping à contre-courant à haut débit + cône d'oxygène pur | Élimination du CO₂ libre par le vent + dissolution par cisaillement d'oxygène pur à haute pression | CO₂ < 10 mg/L |
4. Analyse mathématique : Pourquoi s'agit-il d'une entreprise commerciale solide avec un degré de certitude élevé ?
Investir dans un système d'aquaculture en recirculation moderne et industriel ne se limite pas à une simple mise à niveau technologique ; il s'agit d'un modèle d'investissement commercial caractérisé par une forte résilience aux risques et des rendements très prévisibles. Prenons l'exemple d'une installation de démonstration commerciale standardisée pour l'achigan à grande bouche (California bar) d'un volume d'eau utile de 1 000 m³ (calculé sur la base de deux récoltes par an et d'une production annuelle totale de 120 tonnes). Les principaux avantages économiques sont les suivants :
(1) . Capacité de production spatiale exceptionnellement élevée :
Ce système permet d'atteindre une densité de peuplement de 50 à 70 kg/m³ par unité de volume d'eau (contre seulement 3 à 5 kg/m³ dans les étangs en terre traditionnels). Nécessitant seulement quelques mu de terrain pour un atelier standard, sa capacité de production rivalise avec celle de centaines de mu d'étangs piscicoles contigus traditionnels.
(2) . Optimisation extrême du taux de conversion alimentaire (FCR) :
Dans un environnement idéal caractérisé par une température et un taux d'oxygène constants, ainsi que par l'absence de stress lié à la qualité de l'eau, les poissons présentent un métabolisme vigoureux et une efficacité de conversion alimentaire extrêmement élevée. L'indice de conversion alimentaire (ICA) du bar californien est aussi bas que 1,05 à 1,15 (contre 1,35 à 1,55 dans les étangs ouverts traditionnels), ce qui réduit directement les coûts d'alimentation de plus de 15 %.
(3) . Zéro antibiotique et prix premium : Un système de biosécurité entièrement clos empêche l'utilisation indiscriminée de médicaments.
Le poisson ainsi obtenu présente une peau brillante et sans défaut, ainsi qu'une chair ferme sans odeur de vase, répondant aux normes d'approvisionnement direct des supermarchés haut de gamme et des chaînes de restauration de marque, avec une prime de vente de 15 à 30 %.
Tableau 2 : Comparaison des méthodes d'aquaculture traditionnelles avec les systèmes d'aquaculture industrielle en recirculation terrestres
Points critiques du secteur | Bassins traditionnels à ciel ouvert / systèmes de cages à eau courante | Systèmes d'aquaculture en recirculation industrialisés terrestres (RAS) |
Lignes rouges d'approvisionnement en terres et en eau | Elles occupent une vaste superficie mais ont un faible rendement par unité ; avec d'importants volumes d'effluents rejetés et détournés, elles sont confrontées à des réglementations environnementales de plus en plus strictes, notamment des arrêts et des mesures correctives, ainsi qu'à des charges fiscales environnementales. | Elles n'occupent que 5 à 10 % de la superficie des étangs traditionnels ; les taux de recyclage de l'eau dépassent 95 % , le réapprovisionnement quotidien en eau ne nécessitant que 1 à 3 % , et elles sont entièrement conformes aux normes environnementales. |
Biosécurité et maladies | L'utilisation directe d'eau de surface provenant de sources externes facilite grandement l'introduction de virus externes, de vibrions pathogènes et de parasites, avec des taux de survie se situant généralement entre 70 et 80 % tout au long de l'année. | Une installation entièrement fermée constituant une barrière physique, associée à une triple désinfection par microfiltration sur tambour, lit fluidisé biologique et traitement UV/ozone, a permis de réduire l'incidence de la maladie de plus de 70 % et d'atteindre un taux de survie de ≥ 95 % . |
Conditions météorologiques extrêmes et stress | Au nord, les mois d'hiver et de printemps sont caractérisés par de longues périodes de gel durant lesquelles l'alimentation cesse, tandis qu'au sud, les mois d'été et d'automne sont fréquemment marqués par des typhons, des pluies torrentielles provoquant l'inondation des étangs et des températures extrêmes de 40°C, entraînant de fréquentes proliférations d'algues et l'effondrement des étangs. | Des installations intérieures entièrement fermées et isolées, associées à un contrôle de la température tout au long de l'année grâce à des pompes à chaleur air-air, éliminent complètement les contraintes météorologiques et raccourcissent le cycle de croissance de 15 à 25 % . |
Cycles de cotation et panique boursière | En raison des cycles saisonniers naturels, le poisson est pêché en masse entre septembre et novembre chaque année, ce qui entraîne une baisse des prix due à l'abondance de l'offre sur le marché ; par conséquent, bien que la production augmente, les revenus ne suivent pas ; or, pendant la période des fêtes, lorsque les prix sont élevés, il n'y a pas de poisson disponible à la vente. | Récolte et mise en marché échelonnées, par lots multiples et adaptées à toutes les conditions météorologiques, précisément programmées pour coïncider avec les sorties de marché hors saison pendant le Nouvel An, la Fête du Printemps et la période de pénurie estivale, permettant d'obtenir une prime de prix de 15 % à 30 % . |
5. Diversité des scénarios d'application et mise en œuvre flexible
Les systèmes d'aquaculture en recirculation terrestre s'affranchissent des contraintes géographiques liées à la dépendance aux grandes étendues d'eau naturelles et aux rivières et ruisseaux naturels de haute qualité, et peuvent être adaptés à diverses ressources existantes :
(1 ) Transition écologique dans les zones soumises à des interdictions ou à des suppressions progressives de l'agriculture écologique :
Pour les pêcheurs touchés par l'abandon progressif de la pêche et de l'aquaculture dans le bassin du fleuve Yangtsé, les zones de protection des principales sources d'eau et les eaux côtières, des installations de type usine sont construites sur des terrains conformes afin de « restaurer les zones humides à partir des étangs piscicoles, de développer l'élevage vertical de poissons et de générer des revenus grâce à la diversification industrielle ».
(2) . Revitalisation et conversion des installations industrielles et minières intérieures inexploitées :
En utilisant directement les bâtiments d'usines inexploités, les entrepôts logistiques ou les dépôts de machines agricoles situés dans les zones industrielles, ce système élimine le besoin d'investissements coûteux dans les grands travaux de génie civil et d'infrastructures. Il suffit d'imperméabiliser le sol et de poser la canalisation pour être opérationnel en 2 à 3 mois.
(3) . Utilisation des ressources des terres arides salines-alcalines et des eaux légèrement saumâtres :
Ciblant les vastes étendues de terres incultes salines-alcalines du nord-ouest, du nord-est et le long de la côte, cette approche combine le dessalement des eaux souterraines légèrement saumâtres avec l'ajustement des oligo-éléments pour permettre l'élevage à grande échelle de bars californiens, de dorades rouges, de mérous ou de crevettes à pattes blanches, transformant ainsi les « eaux alcalines usées » en un « trésor ».
6. Collaborer avec des équipes d'ingénierie professionnelles pour innover dans le domaine de la fabrication intelligente au sein de l'industrie aquacole.
La mise en place d'un système d'aquaculture en recirculation en usine est loin d'être aussi simple que l'achat de quelques cuves en plastique et l'assemblage de quelques pompes de filtration. Le calcul des pertes de charge par frottement dans la tuyauterie, l'adéquation des charges de nitrification biochimique, l'équilibre de la dynamique gaz-liquide et la mise en place d'une solution de secours en cas de pannes majeures sont autant d'éléments interdépendants et indispensables.
S’appuyant sur l’expertise technique de notre équipe de spécialistes seniors en mécanique des fluides, en ingénierie de l’approvisionnement et du drainage de l’eau et en microbiologie aquatique, nous fournissons aux entreprises et aux investisseurs aquacoles un service « clé en main (EPC) » complet couvrant l’ensemble du processus – depuis l’étude sur site et la conception du système jusqu’à la livraison d’ensembles d’équipements complets, ainsi que la mise en service de la colonisation du biofilm et les conseils opérationnels sur site :
[Configuration standard rigoureuse : mécanisme de redondance quadruple de biosécurité de qualité industrielle]
(1). Système de démarrage automatique et de connexion au réseau au niveau de la milliseconde pour la production d'énergie solaire à double circuit et les générateurs diesel .
(2). Dérivation d'urgence autonome à haute pression d'oxygène pur ; en cas de panne de courant totale, s'appuie sur la pression du réservoir pour stabiliser de manière autonome l'approvisionnement en oxygène pendant plus de 12 heures .
(3). Configuration « une active, une en veille » à échange à chaud sans interruption pour les pompes de circulation principales, avec une ligne de décharge de pression de dérivation alimentée par gravité .
(4). Système de contrôle central basé sur le cloud PLC avec alertes sonores et visuelles sur la qualité de l'eau 24 heures sur 24, au niveau de la milliseconde, envoyées à plusieurs appareils mobiles .
7. Appel à l'action et demandes de collaboration
Laissez les aléas de l'aquaculture à la fiabilité du génie industriel ! Les systèmes modernes d'aquaculture en recirculation terrestre constituent non seulement un rempart solide contre les fluctuations cycliques, mais représentent également un secteur clé bénéficiant actuellement d'un soutien important des politiques relatives à l'agriculture intensive et à la revitalisation rurale. N'hésitez pas à nous contacter par téléphone pour organiser une visite de notre centre de démonstration numérique d'aquaculture en recirculation terrestre. Vous pourrez y obtenir une conception de procédé sur mesure et une étude de faisabilité d'investissement adaptées à vos besoins.
Figure 1 : Photographie d'une installation d'aquaculture en recirculation terrestre
Tél. : +86 17864390557