Aqu @teach : Concevoir des flux pour l'aquaponie
Les aliments pour poissons destinés à l’aquaponie peuvent être faits maison ou achetés auprès d’entreprises spécialisées qui formulent des régimes alimentaires spécifiques en fonction de l’espèce et de l’âge du poisson. Normalement, les producteurs commerciaux utilisent des aliments spécialisés, car ils sont assurés de répondre à tous les besoins nutritionnels du poisson et ont tendance à être plus rentables que la fabrication et la formulation de leurs propres aliments. Cependant, les aliments formulés ne sont pas toujours parfaits et peuvent avoir des effets variables sur la qualité de l’eau où vivent les poissons et excrètent les déchets. Ce n’est que récemment que les scientifiques et les ingénieurs ont commencé à examiner des régimes spécifiques pour les poissons dans les systèmes de recirculation et dans les unités aquaponiques. Théoriquement, il semble possible de fournir aux poissons des aliments en granulés, ce qui les aidera à croître rapidement, tout en fournissant suffisamment de nutriments pour les plantes qui vont ensuite « se nourrir » de cette eau. Dans la pratique, cependant, les choses sont plus difficiles et dépendent de nombreux paramètres complexes tels que la température et le pH de l’eau recyclée, ainsi que le microbiote dans les intestins des poissons et dans les biofiltres. Un praticien de l’aquaponie devrait connaître les bases de la composition des aliments afin d’avoir un moyen de juger quel aliment serait le mieux pour commencer. Bien qu’il ne soit pas nécessaire de concevoir des flux à partir de zéro, les élèves devraient être en mesure de choisir le meilleur flux pour ce système après avoir lu les sections suivantes.
Croissance des poissons et rétention d’azote
L’azote qui finira par être éliminé sous forme d’ammoniac par les poissons provient de la protéine contenue dans l’aliment. Bien qu’il y ait un peu d’azote dans d’autres composants de l’alimentation, la quasi-totalité de l’azote absorbé par les poissons et éliminé sous forme de déchets provient d’acides aminés puisque, comme leur nom l’indique, ils contiennent tous de l’azote dans la composition chimique.
Si nous connaissons le pourcentage d’azote dans l’aliment, nous pouvons alors calculer la quantité approximative qui sera excrétée sous forme d’ammoniac dans l’eau par un procédé similaire à celui de la miction. Cet ammoniac sera ensuite transformé en nitrate qui sera fourni aux plantes. Il convient de noter ici, cependant, que les poissons n’urinent pas vraiment mais, contrairement à la plupart des mammifères, ils éliminent les déchets azotés par leur branchie (semblable à nos poumons). Dans les sections suivantes, nous allons suivre la source et le devenir de l’azote dans un système aquaponique, basé sur Seawright et al. (1998), qui ont été l’un des premiers groupes à publier des études sur le cycle des nutriments dans les systèmes aquaponiques, plusieurs décennies Il y a. Dans leur document, ils fournissent une équation pour le calcul du bilan azoté dans le système, que nous utiliserons comme guide. Après avoir calculé l’azote présent dans l’aliment, nous calculons la quantité qui est retenue dans le poisson, perdue comme aliment non consommé, et perdue dans les fèces, pour finir avec la concentration d’ammoniac dans l’eau environnante.
Source d’azote
L’alimentation est la principale source d’azote dans notre système aquaponique. Pour calculer la quantité totale d’azote placée dans le réservoir par l’intermédiaire de l’aliment, nous devons d’abord connaître la quantité exacte d’aliment utilisée, en grammes ou en kilogrammes. Ensuite, nous devons connaître le pourcentage de protéines dans l’alimentation. Cela est normalement indiqué sur l’étiquette des aliments pour animaux ou disponible auprès du producteur d’aliments pour animaux. Comme mentionné dans les sections précédentes, les aliments pour poissons contiennent des proportions élevées de protéines, normalement entre 25 % et 50 %. Une fois que nous connaissons le pourcentage de protéines, nous pouvons calculer le pourcentage d’azote en le divisant par 6,25. Nous utilisons ce nombre puisque les nutritionnistes supposent que 1/6,25 ou environ 16 % de toutes les protéines sont de l’azote. Ainsi, pour un aliment pour tilapia avec 35% de protéines, nous savons qu’il contient 35% \ * 16% = 5,6% d’azote. Si nous avons ajouté, par exemple, 120 grammes d’aliments dans le réservoir en une journée, nous ajoutons 120 \ * 5,6% = 6,72 g d’azote.
Absorption d’azote par le poisson
Le poisson absorbe l’azote dans ses dépôts protéiques, qui est principalement son muscle. Cependant, la plus grande partie du poids corporel du poisson est de l’eau, de sorte que le poids doit être réduit puisque l’azote n’est présent que dans ce que l’on peut appeler le « poids sec du muscle ». En général, et d’après les résultats de notre laboratoire et les résultats de la littérature (p. ex., Seawright et al. 1998), le poids sec du tilapia représente environ 27 % de son poids corporel ou, autrement dit, 73 % du muscle tilapia est de l’eau.
Ensuite, nous devons connaître le taux de conversion des aliments (FCR). Le FCR est le rapport entre l’alimentation fournie divisé par le poids gagné. L’inverse de la FCR est appelé l’efficacité alimentaire, ou le gain de poids divisé par l’aliment ingéré. La FCR est généralement d’environ 1-2 chez les poissons. L’efficacité de l’alimentation, en revanche, peut être considérée comme 1 divisée par le FCR. Autrement dit, pour un indice de conversion de 1,5, l’efficacité de l’alimentation est de 1/1,5 = 66,73 %. Autrement dit, environ les deux tiers des aliments consommés par les poissons seront absorbés par le muscle des poissons et comptés comme croissance.
Bien sûr, il serait préférable d’avoir une efficacité d’alimentation élevée (proche de 100%) ; plus elle est élevée, plus elle est économiquement avantageuse. Cependant, les poissons ont une limite maximale quant à la quantité de muscle qu’ils peuvent accumuler au fil du temps. Au fur et à mesure que le muscle se développe, la quantité de protéines augmentera (ainsi que la quantité d’azote total dans le muscle), mais la proportion de protéines dans le muscle restera plus ou moins stable. Le pourcentage total d’azote par rapport au poids corporel est d’environ 8,8 % dans le tilapia. Cela peut varier d’une espèce à l’autre, mais c’est un bon nombre approximatif.
Ainsi, selon l’aliment fourni, nous pouvons estimer la quantité d’azote qui sera retenue dans le poisson. Si nous fournissons 120 g d’aliments en utilisant les valeurs suggérées ci-dessus, alors l’azote retenu dans les poissons sera trouvé en multipliant l’aliment par le poids sec, par l’efficacité alimentaire et par le pourcentage d’azote dans le muscle du poisson, c’est-à-dire 120 g \ * 27 % \ * 66,73 % \ * 8,8 % = 1,90 grammes d’azote provenant de l’aliment resteront dans le poisson.
Azote perdu dans les solides
En plus d’être perdus sous forme d’urine, les déchets d’azote peuvent être perdus par les matières fécales. Nous pouvons mesurer la teneur en protéines ou en azote des matières fécales puisqu’elles s’accumulent dans le filtre solide de notre système, ou nous pouvons le siphonner quotidiennement et le stocker. Les déchets solides pourraient également contenir des aliments qui n’ont pas été ingérés, mais, comme mentionné ci-dessus, il est difficile de mesurer exactement la quantité d’aliments qui n’ont pas été consommés par les poissons, de sorte que nous regroupons les matières fécales et les aliments non consommés comme déchets solides. Avant analyse, les déchets solides sont séchés afin de calculer le poids sec, puis la teneur en azote est mesurée. Dans un système RAS, la quantité totale de solides est d’environ 10 %, c’est-à-dire que 10 % de l’aliment fourni aux poissons finit sous forme de déchets solides (y compris les matières fécales et les granulés de poisson qui ne sont pas ingérés). Lors de l’analyse, nous avons constaté que la teneur en azote des matières fécales était de 4,8 %.
Comme nous l’avons expliqué plus tôt, les protéines représentent 16 % d’azote, ou c’est ce que les nutritionnistes estiment. Ainsi, si nous n’avons qu’une mesure d’azote, pour obtenir la quantité de protéines dont elle provient à l’origine, nous devons « rétro-calculer » en divisant la quantité d’azote par 16 %, ce qui équivaut à la multiplier par 6,25 % (1/16 = 0,0625 ou 6,25 %). Ainsi, dans le cas où la teneur en azote des matières fécales était de 4,8 %, la teneur en protéines serait de 4,8 % \ * 6,25 % = 30 %.
Enfin, pour calculer le total des grammes d’azote perdus dans les solides par la quantité d’aliments que nous fournissons au réservoir, nous devons multiplier la quantité d’aliments (120 g) par le pourcentage d’aliments perdus dans les solides (matières fécales et aliments non consommés), et le pourcentage d’azote dans les solides (4,8 %). Dire que le pourcentage d’aliments perdus dans les solides est de 10 %, l’azote perdu dans les solides dans ce cas serait de : 120 g \ * 10 % \ * 4,8 % = 0,576 g d’azote dans l’aliment est perdu sous forme de solides. Encore une fois, ce n’est qu’un exemple, et ce pourcentage peut varier en fonction du système et d’autres conditions.
Azote dissous dans l’eau sous forme d’ammoniac
Ensuite, nous pouvons utiliser les calculs ci-dessus pour quantifier l’azote dissous dans l’eau, qui est essentiellement perdu sous forme de déchets d’ammoniac. Nous ajoutons d’abord l’azote absorbé par le poisson et perdu dans les fèces, puis nous le soustrayons de l’azote appliqué par l’aliment. L’azote restant est la quantité perdue ou dissoute dans l’eau. Dans le cas ci-dessus, 6,72 — (1,90 + 0,576) = 4,24 g NH3. Autrement dit, 63,1 % (4,24/6,72) de l’azote de l’aliment est converti en NH3. Il est excrété par la branchie sous forme de NH3 mais, selon le pH de l’eau, il est converti en NH4 . Le terme TAN désigne l’azote ammoniaque total, ou la combinaison de NH3 + NH4 . Dans la figure 6, nous donnons un exemple de résultats obtenus par notre laboratoire où l’azote total a été calculé dans les aliments pour animaux, puis mesuré dans les poissons, les fèces et l’eau.
Figure 5 : Exemple d’analyse du cycle de l’azote dans le tilapia utilisant quatre aliments différents basés sur différentes sources de protéines (farine de poisson, soja, gluten de maïs et concentré de pois)
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