7.1 Introduction
Fig. 7.1 Diagramme du premier système de Naegel (1977) cultivant Tilapia et la carpe commune en combinaison avec la laitue et les tomates dans un système fermé de recirculation
La combinaison de la culture piscicole et de la culture végétale en aquaponie couplée remonte à la première conception de Naegel (1977) en Allemagne, à l’aide d’un système de passe-temps de 2000 L (fig. 7.1) situé dans une serre à environnement contrôlé. Ce système a été mis au point afin de vérifier l’utilisation des nutriments provenant des eaux usées de poisson dans des conditions de recirculation de l’eau entièrement contrôlées destinées à la production de plantes, y compris un système à double boues (traitement aérobique/anaérobie des eaux usées). Naegel a fondé son concept sur le système aquaponique en étang ouvert de la station d’expérimentation agricole de la Caroline du Sud, aux États-Unis, où l’excès de nutriments provenant des étangs piscicoles, approvisionnés en poissons-chats (Ictalurus punctatus), a été éliminé par la production hydroponique de châtaignes d’eau (Eleocharis dulcis) ( Loyacano et Grosvenor 1973). En incluant des réservoirs de nitrification et de dénitrification pour augmenter la concentration de nitrates à l’intérieur de son système, Naegel (1977) a tenté une oxydation complète de tous les composés azotés, atteignant des concentrations de nitrates de 1200 mg/L et démontrant l’efficacité de l’étape de nitrification. Bien que le système ait été ensemencé à faible densité (20 kg/msup3/sup chacun) en utilisant le tilapia (Tilapia mossambica) et la carpe (Cyprinus carpio), les tomates (Lycopersiçon esculentum) et la laitue iceberg (Lactuca scariola) ont bien augmenté et produit un rendement récolté. Ces premiers résultats de recherche ont conduit au concept de systèmes aquaponiques couplés, dans lesquels les plantes éliminent les déchets produits par les poissons, créant une croissance adéquate, démontrant une utilisation très efficace de l’eau dans les deux unités. Le principe de l’aquaponie couplée a été décrit pour la première fois par Huy Tran lors de la Conférence mondiale sur l’aquaculture en 2015 (Tran 2015).
Les systèmes aquaponiques couplés n’utilisent pas nécessairement le filtrage mécanique des particules au sens classique et maintiennent un flux de nutriments constant entre les unités aquacoles et hydroponiques. Le principal défi est de savoir comment gérer la charge fécale dans le système aquaponique couplé où les plantes absorbent les nutriments et les déchets particulaires peuvent être éliminés du système par des presses filtrantes ou des géotextiles.
Le développement de l’agriculture moderne, la croissance de la population humaine et la diminution des ressources dans le monde entier ont favorisé le développement de systèmes aquaponiques couplés. Étant donné que la pisciculture est considérablement plus efficace dans la production de protéines et l’utilisation de l’eau que dans d’autres animaux d’élevage et que les systèmes fermés sont largement indépendants du site, des systèmes aquaponiques couplés ont pu se développer dans le monde entier (Graber et Junge, 2009), dans des conditions arides (Kotzen et Appelbaum, 2010 ; Appelbaum et Kotzen 2016) et même en milieu urbain (König et al. 2016). La plupart des systèmes décrits appartiennent à des installations domestiques, à petite échelle et semi-commerciales (Palm et al. 2018) conduites par des aquariophiles, des passionnés ou des petites entreprises en démarrage. Les nouveaux résultats de recherche, résumés dans ce chapitre, démontrent à la fois les potentiels et les contraintes liés au développement continu de ces systèmes en aquaponie commerciale, pouvant contribuer de manière significative à la production alimentaire future.