Composants biologiques importants de l'aquaponie

Comme il est décrit au chapitre 1, l’aquaponie est une forme d’agriculture intégrée qui combine deux techniques majeures, l’aquaculture et l’hydroponie. Dans une unité de recirculation continue, l’eau de culture sort de l’aquarium contenant les déchets métaboliques du poisson. L’eau passe d’abord par un filtre mécanique qui capte les déchets solides, puis passe par un biofiltre qui oxyde l’ammoniac en nitrate. L’eau se déplace ensuite à travers les parterres où les plantes absorbent les nutriments, et finalement l’eau retourne, purifiée, dans le réservoir à poissons (figure 2.1). Le biofiltre fournit un habitat aux bactéries pour convertir les déchets de poisson en éléments nutritifs accessibles aux plantes. Ces nutriments, qui sont dissous dans l’eau, sont ensuite absorbés par les plantes. Ce processus d’élimination des éléments nutritifs nettoie l’eau, empêchant l’eau de devenir toxique avec des formes nocives d’azote (ammoniac et nitrite), et permet aux poissons, aux plantes et aux bactéries de prospérer de façon symbiotique. Ainsi, tous les organismes travaillent ensemble pour créer un environnement de croissance sain les uns pour les autres, à condition que le système soit correctement équilibré.

Le cycle de l’azote

Le processus biologique le plus important en aquaponie est le processus de nitrification, qui est une composante essentielle du cycle global de l’azote vu dans la nature. L’azote (N) est un élément chimique et un élément essentiel pour toutes les formes de vie. Il est présent dans tous les acides aminés, qui composent toutes les protéines qui sont essentielles pour de nombreux

les processus biologiques pour les animaux tels que la régulation enzymatique, la signalisation cellulaire et la construction de structures. L’azote est le nutriment inorganique le plus important pour toutes les plantes. L’azote, sous forme gazeuse, est en fait l’élément le plus abondant présent dans l’atmosphère terrestre en représente environ 78 pour cent, l’oxygène ne constituant que 21 pour cent. Pourtant, bien que l’azote soit si abondant, il n’est présent que dans l’atmosphère sous forme d’azote moléculaire (N₂), qui est une triple liaison très stable d’atomes d’azote et est inaccessible aux plantes. Par conséquent, l’azote sous sa forme N₂ doit être modifié avant que les plantes ne l’utilisent pour la croissance. Ce processus est appelé fixation d’azote. Il fait partie du cycle de l’azote (figure 2.2), vu dans toute la nature (figure 2.3). La fixation de l’azote est facilitée par les bactéries qui modifient chimiquement le N₂ en ajoutant d’autres éléments tels que l’hydrogène ou l’oxygène, créant ainsi de nouveaux composés chimiques tels que l’ammoniac (NH₃ ) et le nitrate (NO₃ ^-) que les plantes peuvent facilement utiliser. En outre, l’azote atmosphérique peut être fixé par un procédé de fabrication à forte intensité énergétique connu sous le nom de procédé Haber, utilisé pour produire des engrais synthétiques.

L’animal représenté à la figure 2.3 produit des déchets (matières fécales et urines) qui sont en grande partie constitués d’ammoniac (NH₃). D’autres matières organiques en décomposition présentes dans la nature, telles que les plantes ou les animaux morts, sont décomposées par les champignons et les différents groupes de bactéries en ammoniac. Cet ammoniac est métabolisé par un groupe spécifique de bactéries, ce qui est très important pour les aquaponiques, appelées bactéries nitrifiantes. Ces bactéries convertissent d’abord l’ammoniac en composés nitrites (NO₂^-), puis finalement en composés nitrates (NO₃^-). Les plantes sont capables d’utiliser à la fois l’ammoniac et les nitrates pour effectuer leurs processus de croissance, mais les nitrates sont plus facilement assimilés par leurs racines.

Les bactéries nitrifiantes, qui vivent dans divers environnements tels que le sol, le sable, l’eau et l’air, sont un élément essentiel du processus de nitrification qui convertit les déchets végétaux et animaux en nutriments accessibles aux plantes. La figure 2.4 montre le même procédé que celui illustré à la figure 2.3, mais comprend un organigramme plus complexe montrant toutes les étapes du cycle de l’azote.

Ce processus naturel de nitrification par les bactéries qui se produisent dans le sol se déroule également dans l’eau de la même manière. Pour l’aquaponie, les déchets animaux sont les excréments de poissons libérés dans les réservoirs de culture. Les mêmes bactéries nitrifiantes qui vivent sur la terre s’établiront naturellement dans l’eau ou sur toutes les surfaces humides, transformant l’ammoniac des déchets de poisson en nitrate facilement assimilable pour les plantes. La nitrification dans les systèmes aquaponiques fournit des nutriments aux plantes et élimine l’ammoniac et les nitrites toxiques (figure 2.5).

*Source : Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus et Alessandro Lovatelli, production alimentaire aquaponique à petite échelle, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Reproduit avec la permission. *