1.1 Introduction

La production alimentaire dépend de la disponibilité de ressources telles que la terre, l’eau douce, l’énergie fossile et les éléments nutritifs (Conijn et al., 2018), et la consommation actuelle ou la dégradation de ces ressources dépasse leur taux de régénération mondial (Van Vuuren et al., 2010). Le concept de limites planétaires (figure 1.1) vise à définir les limites environnementales à l’intérieur desquelles l’humanité peut opérer en toute sécurité en ce qui concerne les ressources rares (Rockström et al. 2009). Les limites biochimiques qui limitent l’approvisionnement alimentaire sont plus strictes que les changements climatiques (Steffen et al., 2015). Outre le recyclage des éléments nutritifs, les changements alimentaires et la prévention des déchets sont indispensables pour transformer la production actuelle (Conijn et al. 2018 ; Kahiluoto et al. 2014). Ainsi, l’un des principaux défis mondiaux consiste à déplacer le modèle économique fondé sur la croissance vers un paradigme éco-économique équilibré qui remplace la croissance infinie par le développement durable (Manelli, 2016). Afin de maintenir un paradigme équilibré, des systèmes de culture innovants et plus écologiquement rationnels sont nécessaires, de sorte que les compromis entre les besoins humains immédiats puissent être équilibrés tout en maintenant la capacité de la biosphère à fournir les biens et services requis (Ehrlich et Harte, 2015).

Fig. 1.1 État actuel des variables témoins pour sept des limites planétaires décrites par Steffen et al. (2015). La zone verte est l’espace d’exploitation sécuritaire, le jaune représente la zone d’incertitude (risque croissant), le rouge est une zone à haut risque et les limites de la zone grise sont celles qui n’ont pas encore été quantifiées. Les variables décrites en bleu (c.-à-d. changement du système terrestre, utilisation de l’eau douce et débits biochimiques) indiquent les limites planétaires que l’aquaponie peut avoir un impact positif sur

Dans ce contexte, l’aquaponie a été identifiée comme une approche agricole qui, grâce au recyclage des éléments nutritifs et des déchets, peut aider à atteindre à la fois les limites planétaires (fig. 1.1) et les objectifs de développement durable, en particulier pour les régions arides ou les zones à sols non arables (Goddek et Körner 2019 ; Appelbaum et Kotzen 2016 ; Kotzen et Appelbaum 2010). L’aquaponie est également proposée comme solution pour l’utilisation des terres marginales dans les zones urbaines pour la production alimentaire plus proche des marchés. À un moment donné, en grande partie une technologie d’arrière-cour (Bernstein 2011), l’aquaponie progresse rapidement dans la production à l’échelle industrielle, car les améliorations techniques apportées à la conception et à la pratique permettent d’augmenter considérablement les capacités de production et d’améliorer l’efficacité de la production. L’un de ces domaines d’évolution est le domaine des systèmes aquaponiques couplés et découplés. Les conceptions traditionnelles pour les systèmes aquaponiques à boucle unique comprennent à la fois des unités aquacoles et hydroponiques entre lesquelles l’eau se recircule. Dans ces systèmes traditionnels, il est nécessaire de faire des compromis sur les conditions des deux sous-systèmes en termes de pH, de température et de concentration en éléments nutritifs (Goddek et al. 2015 ; Kloas et al. 2015) (voir [Chap. 7](/communauté/articles/chapitre-7-systèmes aquaponiques couplés)). Un système aquaponique découplé, cependant, peut réduire le besoin de compromis en séparant les composants, permettant ainsi d’optimiser les conditions de chaque sous-système. L’utilisation de digesteurs de boues est un autre moyen important de maximiser l’efficacité grâce à la réutilisation des déchets solides (Emerenciano et al., 2017 ; Goddek et al., 2018 ; Monsees et al., 2015). Bien que nombre des plus grandes installations du monde se trouvent encore dans des régions arides (péninsule arabique, Australie et Afrique subsaharienne), cette technologie est également adoptée ailleurs, car les progrès de la conception ont de plus en plus fait de l’aquaponie non seulement une entreprise économe en eau, mais aussi une énergie et des nutriments efficaces système de recyclage.