Self-sufficient Integrated Multi-Trophic AquaPonic systems for improving food production sustainability and brackish water use and recycling – SIMTAP

Nous avons développé une approche écosystèmique pour SIMTAP à travers les tâches suivantes : 1) Conception, construction et essai d'un pilote SIMTAP ou de sous-parties spécifiques de celui-ci, pour son utilisation dans différentes conditions climatiques méditerranéennes. 2) Étude des plantes comestibles les plus appropriées et des plantes à utiliser d’intérêt nutritionnel ou pharmaceutique, à intégrer dans le système SIMTAP. 3) Étude des niveaux d'inclusion alimentaire des polychètes dans les régimes alimentaires du bar européen et de la daurade et étude des inclusions alimentaires d'autres organismes filtreurs dans les régimes alimentaires de la daurade. 4) Conception et essai d'un système intégré de surveillance et de contrôle intelligent conçu spécifiquement pour les systèmes SIMTAP.
Nous avons mis en œuvre et testé SIMTAP dans différents contextes à travers les activités suivantes : 1) Essais pilotes réalisés en Italie, en France et en Turquie, en utilisant diverses combinaisons d'algues et d’organismes filtreurs afin d'optimiser la production de biomasse. 2) Test des systèmes SIMTAP, ou de parties spécifiques de ceux-ci, en réalisant des cycles de production expérimentaux en Italie, en France et en Turquie. L'objectif de cette activité était d'étudier les performances de production du système SIMTAP en utilisant un «modèle« différent d'organismes (plantes, algues, vers de vase et autres filtreurs, et poissons) et de conditions. 3) Évaluer et optimiser l'efficacité énergétique des systèmes SIMTAP.
Nous avons intégré SIMTAP dans les systèmes hydroponiques actuels afin d'améliorer la transférabilité et la durabilité du marché en : 1) étudiant et en testant les cycles de production d'algues et d'aliments de dépôt/filtre en utilisant de l'eau saumâtre provenant de systèmes hydroponiques hors sol en boucle ouverte et d'autres sources dans un système SIMTAP. 2) Évaluation des flux et de la réduction des rejets par rapport aux systèmes de production standard. 3) Développement d'un système d'aide à la décision visant à définir l'emplacement optimal des systèmes SIMTAP sur la base de modèles SIG multicritères. Nous avons évalué la qualité alimentaire des produits finis. Les caractéristiques physiologiques, phénologiques et nutritionnelles des plantes, ainsi que l'état de santé et la qualité des filets de poisson ont été évalués.
La durabilité économique et environnementale a été évaluée par 1) une approche globale d'évaluation multicritère. 2) La mise en œuvre d'outils tels que les modèles économiques et le cadre du concept de planification de projet qui peuvent aider les producteurs à améliorer leur gestion et à s'assurer un revenu durable. 3) L’identification des performances environnementales de l'ensemble du cycle intégré pour l'aquaculture et la culture hydroponique, et des principaux points sensibles à l'aide de l'approche de l'analyse du cycle de vie. 4) L’analyse Emergy. 5) Les performances sociales.
Enfin, des lignes directrices, des bonnes pratiques et un manuel de l'utilisateur ont été produits.

Les prototypes de systèmes SIMTAP ont donné des résultats intéressants et permis d’éclairer les conditions d’élevage des différentes espèces en co-culture. En particulier, le système Bourcefranc a montré la possibilité d’élever en synergie daurades, huitres, palourdes et crevettes Kuruma, avec des résultats zootechniques améliorés. Il a aussi été montré la possibilité d’élever des daurades avec un aliment végétal et des moules de retrait.
La méthode d'évaluation de la durabilité conçue dans le cadre du projet (DEXiAqua) a montré les bons résultats des SIMTAP Français et Italiens par rapport aux élevages traditionnels de daurades et de bars. Les points forts des systèmes SIMTAP sont la réduction de l'impact sur les écosystèmes, le respect des ressources naturelles et la protection de la biodiversité. L'effet évident du recyclage des nutriments dans les systèmes SIMTAP est le principal point fort, en permettant la réutilisation de l'azote et le phosphore et en limitant le potentiel d'eutrophisation.
L'empreinte carbone des systèmes SIMTAP est controversée. Les systèmes de pisciculture offshore sont efficaces en termes d'énergie et produisent de grandes quantités de poissons. Par conséquent, lorsqu'ils sont comparés sur la base du kCal produit, ils se classent mieux que les SIMTAP. Ces résultats mettent en évidence le compromis entre le recyclage des nutriments et le coût énergétique dû au pompage et à la circulation de l'eau.
L'accent a été mis sur l'utilisation d'autres sources de nutriments pour remplacer le poisson et l'huile de poisson. Deux expériences ont été menées dans cette perspective en Italie et en France. Dans les systèmes SIMTAP, l'impact environnemental dû à l'utilisation d'aliments a été clairement réduit grâce à la coproduction d'autres produits et parce que les aliments traditionnels peuvent être économisés grâce à l'utilisation de sources de protéines autoproduites. Cependant, la pratique de l'autoproduction ne peut être considérée que comme un complément alimentaire. Dans le SIMTAP français, il a été choisi d'utiliser des moules fraîches pour compléter les aliments formulés avec des ingrédients végétaux. Les ingrédients végétaux raffinés peuvent ne pas avoir un impact plus faible que les ingrédients à base de poisson (en particulier sur l'utilisation des terres). En outre, l'utilisation de moules crues n'a été possible que parce que la daurade est capable de broyer les coquilles de moules pour les ingérer. Nous avons mis en évidence un compromis entre la diminution des ingrédients traditionnels à base de poisson (farine et huile de poisson) et la possibilité de manipuler d'énormes quantités de matières fraîches.
Les systèmes SIMTAP peuvent être considérés comme une amélioration des systèmes d'aquaculture conventionnels d'un point de vue environnemental. Cependant, une attention particulière doit être accordée à l'utilisation de l'énergie et des aliments.

Le projet SIMTAP représente une avancée dans la définition de nouveaux systèmes durables pour l'aquaculture et, en général, pour la fourniture d'aliments durables. La construction de nouveaux systèmes circulaires nécessite du temps pour comprendre et optimiser les compartiments séparés et l'ensemble de la boucle. À ce stade, les systèmes SIMTAP confirment leur capacité à réutiliser les nutriments en produisant une variété de produits, ajoutant ainsi de la valeur à l'apport initial de nutriments fourni aux poissons. Le compromis entre les avantages environnementaux et économiques et le coût énergétique induit doit être traité. En particulier, les niveaux de production des différents compartiments du système doivent être établis, car les rendements sont des points clés dans les performances environnementales des systèmes à forte intensité technologique. La consommation d'énergie doit également être abordée en termes de quantité mais aussi de qualité, car différentes sources «vertes« peuvent être envisagées (énergie solaire, éolienne, etc.), afin de réduire l'empreinte carbone de la production.
L'alimentation étant l'un des principaux facteurs d'impact environnemental de la pisciculture, la composition du régime alimentaire des poissons est un autre point clé. Le recyclage des nutriments à l'intérieur des systèmes SIMTAP peut être envisagé, ainsi que la recherche de ressources locales disponibles. Par conséquent, la circularité peut être envisagée non seulement à l'échelle du système SIMTAP, mais aussi au niveau territorial, en incluant d'autres chaînes de valeur aquatiques ou agricoles. Les deux niveaux d'optimisation doivent être pris en compte, ainsi que la faisabilité (et les coûts associés) de la mobilisation des ressources.

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