Ozone en RAS : pourquoi l’utiliser dans un système aquacole en recirculation ?

 

Les systèmes aquacoles en recirculation, ou RAS – Recirculating Aquaculture Systems, permettent de réutiliser une grande partie de l’eau d’élevage après traitement. Cette technologie permet de mieux maîtriser les conditions de production et de réduire fortement les besoins en renouvellement d’eau.

Mais cette recirculation crée également une contrainte : les composés produits dans le système ont tendance à s’accumuler.

Aliments non consommés, fèces, matières organiques dissoutes, particules fines, nitrites, coloration de l’eau et charge microbiologique doivent être continuellement maîtrisés.

L’ozone peut alors constituer une brique complémentaire particulièrement intéressante. Il ne remplace ni la filtration mécanique ni le biofiltre. Son rôle est différent : oxyder certaines substances que les autres étapes du RAS éliminent difficilement et améliorer la qualité globale de l’eau recirculée.

Cette utilisation fait partie des différentes applications de l’ozone en aquaculture.

 

Pourquoi la qualité de l’eau devient-elle critique dans un RAS ?

 

Dans un élevage ouvert, une partie des contaminants produits par les poissons est évacuée avec le renouvellement de l’eau.

Dans un RAS, l’objectif est précisément de limiter ce renouvellement. L’eau passe donc continuellement à travers différentes étapes de traitement avant de retourner vers les bassins.

Une installation comprend généralement plusieurs fonctions complémentaires :

• élimination des matières solides ;
• biofiltration et nitrification ;
• gestion des gaz dissous ;
• oxygénation ;
• contrôle de la température et du pH ;
• éventuellement UV, ozone ou autres traitements complémentaires.

Le problème est que certaines fractions organiques très fines ou dissoutes restent difficiles à retirer mécaniquement. Elles peuvent progressivement s’accumuler au fil des recirculations.

 

1. L’ozone permet de réduire une partie de la matière organique accumulée

 

C’est probablement l’une des fonctions les plus intéressantes de l’ozone dans un RAS.

Grâce à son pouvoir oxydant, l’ozone réagit avec une partie des composés organiques dissous et colloïdaux présents dans l’eau.

Cette action permet de limiter l’accumulation progressive de certaines substances que les filtres mécaniques ne retiennent pas efficacement.

Des études menées sur des RAS d’eau douce ont montré que l’ozonation pouvait réduire la matière organique et améliorer significativement la transparence de l’eau.

Il ne s’agit donc pas uniquement d’une problématique microbiologique : l’ozone est aussi un outil de gestion de la qualité physico-chimique du circuit.

 

2. Une eau plus claire améliore également le fonctionnement du système

 

La coloration progressive de l’eau constitue un phénomène classique dans les circuits fermés. Certains composés organiques dissous absorbent la lumière et donnent progressivement à l’eau une coloration jaune ou brune.

L’ozone peut oxyder une partie de ces molécules colorées.

Une meilleure transparence de l’eau présente plusieurs intérêts :

• meilleure observation des poissons ;
• contrôle visuel facilité des bassins ;
• amélioration de la transmission UV lorsque l’ozonation est associée à une désinfection UV ;
• amélioration générale de la qualité visuelle de l’eau.

Cette complémentarité entre plusieurs étapes est essentielle dans le traitement de l’eau en aquaculture.

 

3. L’ozone peut également oxyder les nitrites

 

Dans un RAS, l’azote ammoniacal produit principalement par les poissons doit être transformé par le biofiltre. Les bactéries nitrifiantes convertissent progressivement l’ammoniac en nitrites puis en nitrates.

Le biofiltre reste donc la technologie principale pour gérer l’azote.

L’ozone peut néanmoins oxyder rapidement les nitrites en nitrates et participer ponctuellement à leur maîtrise.

Il ne doit cependant pas être considéré comme un substitut à une nitrification correctement dimensionnée : utiliser de l’ozone pour compenser en permanence un biofiltre insuffisant serait généralement une mauvaise stratégie de procédé.

 

4. Réduire la pression microbiologique du circuit

 

Dans une boucle de recirculation, les microorganismes peuvent eux aussi circuler continuellement dans l’installation.

L’ozone possède une forte capacité d’oxydation et peut contribuer, dans des conditions correctement définies, à la réduction de certaines charges microbiologiques présentes dans le flux traité.

Cette fonction peut participer à une stratégie globale de biosécurité, en complément de la filtration, des UV et des bonnes pratiques sanitaires.

Notre article sur les agents pathogènes et l’ozonation en aquaculture revient plus précisément sur cette problématique.

L’objectif ne doit toutefois pas être de chercher à rendre biologiquement stérile l’ensemble d’un RAS. Un système aquacole dépend au contraire d’écosystèmes microbiens indispensables, notamment au niveau du biofiltre.

 

5. L’ozone peut améliorer certaines étapes déjà présentes dans le RAS

 

L’un des principaux intérêts de l’ozone réside dans son intégration avec les autres technologies.

Il peut par exemple être associé à :

• une filtration mécanique ;
• un fractionneur de protéines ou écumeur ;
• un biofiltre ;
• une filtration sur charbon ;
• une étape UV ;
• un système d’oxygénation.

Dans certains cas, l’ozonation facilite également l’agrégation ou l’élimination de fractions colloïdales et améliore ainsi leur séparation dans le traitement.

Le RAS doit donc être considéré comme une chaîne de traitement complète plutôt que comme l’addition indépendante d’équipements.

 

L’ozone ne doit jamais être envoyé directement vers les poissons

 

C’est l’un des points fondamentaux d’une installation aquacole.

L’ozone est un oxydant puissant. Cette propriété qui fait son intérêt pour le traitement de l’eau signifie également qu’un résiduel mal maîtrisé peut être dangereux pour les organismes aquatiques.

L’ozonation doit donc être réalisée dans une zone contrôlée du circuit, avec un temps de réaction suffisant et un dispositif garantissant qu’aucun niveau dangereux d’oxydant ne retourne vers les bassins.

Selon la conception, cela peut nécessiter :

• un réacteur ou une colonne de contact ;
• une étape de dégazage ;
• la destruction de l’ozone gazeux résiduel ;
• un traitement du résiduel aqueux si nécessaire ;
• des sécurités instrumentées.

Cette approche est également utilisée dans le traitement de l’eau des aquariums professionnels par ozone, où la protection des organismes constitue une contrainte centrale.

 

ORP : utile pour piloter l’installation, mais pas suffisant seul

 

Le potentiel d’oxydoréduction, ou ORP / Redox, est fréquemment utilisé dans les systèmes aquacoles.

Il permet de suivre l’évolution du caractère oxydant de l’eau et peut participer au pilotage d’une installation d’ozonation.

Mais l’ORP n’est pas une mesure directe de la concentration en ozone dissous.

Il dépend de nombreux couples oxydants et réducteurs présents dans l’eau. Une valeur cible ne doit donc pas être copiée d’une installation à une autre sans tenir compte de l’espèce élevée, de la salinité, de la qualité d’eau et de la configuration du procédé.

Lorsque la sécurité l’exige, l’ORP peut être complété par une mesure d’ozone dissous ou d’autres paramètres adaptés au système.

 

Eau douce et eau de mer : le comportement n’est pas le même

 

Cette distinction est essentielle.

En eau douce, le dimensionnement dépend fortement de la charge organique, des nitrites et de la demande en ozone du circuit.

En eau de mer ou en eau saumâtre, la présence importante de bromures modifie la chimie de l’ozonation. L’ozone peut former des espèces bromées oxydantes plus persistantes ainsi que différents sous-produits.

La maîtrise des oxydants résiduels devient donc particulièrement importante dans un RAS marin.

Une installation conçue pour un élevage de truites en eau douce ne peut ainsi pas être transposée directement à un RAS marin en conservant simplement le même ratio d’ozone.

 

Comment dimensionner l’ozone dans un RAS ?

 

Le dimensionnement ne devrait pas reposer uniquement sur le volume des bassins ou sur le débit de recirculation.

Il faut notamment prendre en compte :

• l’espèce élevée et sa sensibilité ;
• la biomasse présente ;
• la quantité d’aliment distribuée ;
• le débit de recirculation ;
• la charge organique de l’eau ;
• les nitrites ;
• la salinité ;
• le point d’injection ;
• le rendement de transfert de l’ozone ;
• le temps de contact ;
• le traitement du résiduel avant retour vers les poissons.

L’analyse d’un échantillon d’eau ou la réalisation d’essais peut permettre de mesurer la demande réelle en ozone avant de définir la capacité du générateur.

Cette approche rejoint notre démarche d’analyse de l’efficacité d’un traitement de l’eau par ozonation.

 

Ozone en RAS : une brique de traitement, pas une solution isolée

 

L’intérêt de l’ozone dans un système aquacole en recirculation réside finalement dans sa complémentarité avec le reste du traitement.

La filtration mécanique retire les solides. Le biofiltre gère principalement l’azote. L’oxygénation assure les besoins respiratoires. L’ozone peut intervenir sur certaines matières organiques dissoutes, la coloration, les particules fines, les nitrites et certaines charges microbiologiques.

Correctement intégré, il peut donc contribuer à maintenir une eau plus stable et de meilleure qualité dans un système fonctionnant avec un taux élevé de recirculation.

Mais plus encore que dans d’autres applications, le dosage et la sécurité doivent être maîtrisés : l’objectif n’est pas d’avoir de l’ozone dans le bassin, mais de faire réagir l’ozone dans une partie contrôlée du circuit avant le retour de l’eau vers les animaux.

OXYTRADING accompagne les exploitants aquacoles, piscicultures, écloseries et concepteurs de RAS dans l’analyse de l’eau, les essais, le dimensionnement, l’intégration et le pilotage des systèmes d’ozonation.