Les particules solides en suspension nuisent à tous les aspects des systèmes aquacoles terrestres industrialisés à recirculation. Par conséquent, l’élimination des particules solides en suspension est l’objectif principal du traitement de l’eau aquacole par recirculation. Dans les systèmes d’aquaculture en recirculation, la majorité des particules en masse sont inférieures à 100 micromètres. En raison de la turbulence de l'eau, de la biodégradation et de l'agitation mécanique, les particules en suspension qui ne sont pas éliminées rapidement peuvent se décomposer en particules en suspension plus fines, généralement inférieures à 30 micromètres. Dans ces conditions, le traitement par sédimentation et la filtration mécanique deviennent inefficaces.
Le fractionnement de la mousse est une technique utilisée pour éliminer les fines particules en suspension. Il s’agit d’introduire de l’air dans le plan d’eau, permettant aux tensioactifs présents dans l’eau d’être adsorbés sur les microbulles. Ces bulles, transportant la matière adsorbée, remontent à la surface par flottabilité pour former de la mousse, éliminant ainsi les substances dissoutes et en suspension de l'eau. Actuellement, le fractionnement de la mousse est reconnu comme l'un des principaux processus permettant d'éliminer efficacement les particules fines dans les systèmes d'aquaculture à recirculation et constitue un élément crucial de ces systèmes.
I. Principe de l'écumeur de protéines
1. Principe de fractionnement de la mousse
L'écumeur de protéines fonctionne principalement sur le principe du fractionnement de la mousse. Dans les systèmes d'aquaculture en recirculation, les excrétions des organismes cultivés, les aliments non consommés, etc. contiennent de grandes quantités de matière organique. Les protéines et autres tensioactifs contenus dans cette matière organique possèdent une nature amphiphile (à la fois hydrophile et lipophile). Lorsqu’un grand nombre de microbulles sont introduites dans l’eau, ces substances tensioactives s’adsorbent à la surface des bulles. À mesure que les bulles montent, les bulles contenant des protéines et d'autres substances adsorbées forment une couche de mousse à la surface de l'eau. La couche de mousse, ayant une densité plus faible, se sépare facilement du plan d’eau, éliminant ainsi les protéines et autres matières organiques de l’eau.
2. Processus physicochimique
D'un point de vue microscopique, une tension superficielle existe entre les bulles et l'eau. À mesure que les bulles montent dans l’eau, les molécules organiques présentes dans l’eau s’agrègent vers la surface des bulles sous l’influence de la tension superficielle. Il s'agit d'un processus d'adsorption physique, accompagné de certains changements chimiques, tels que des interactions entre molécules organiques et des réactions chimiques avec la surface des bulles. Par exemple, certaines molécules de protéines peuvent subir une dénaturation, ce qui les rend plus facilement adsorbées sur les bulles.
II. Rôle des écumeurs de protéines dans l'aquaculture en recirculation
(I) Purification de l'eau
1. Élimination de la matière organique
Les écumeurs de protéines éliminent efficacement les matières organiques de l'eau, notamment les protéines, les graisses, les glucides, etc. Si ces substances organiques s'accumulent dans l'eau, elles seront décomposées par des micro-organismes, consommant de grandes quantités d'oxygène dissous et produisant des substances nocives telles que l'azote ammoniacal et les nitrites. L'élimination de ces matières organiques via l'écumeur de protéines réduit la charge de filtration biologique ultérieure et réduit la production de substances nocives dans l'eau. Par exemple, sans écumeur de protéines, la demande chimique en oxygène (DCO) dans l'eau peut rapidement dépasser 100 mg/L, alors qu'avec un écumeur de protéines, la DCO peut être contrôlée autour de 30 - 50 mg/L.
2. Réduction de la production d’azote ammoniacal
En éliminant l'azote-contenant des matières organiques comme les protéines, les écumeurs de protéines réduisent les sources potentielles d'azote ammoniacal dans l'eau. Ceci est crucial pour maintenir de faibles concentrations d’azote ammoniacal dans les systèmes d’aquaculture en recirculation, car l’azote ammoniacal est hautement toxique pour les organismes cultivés.
(II) Amélioration de la clarté de l’eau
Tout en éliminant la matière organique, les écumeurs de protéines éliminent également certaines particules en suspension inférieures à 30 micromètres, améliorant ainsi la clarté de l'eau, ce qui profite à la croissance des organismes cultivés.
(III) Réduction de la transmission des maladies
Élimination des vecteurs pathogènes : la matière organique et les particules en suspension dans l'eau servent souvent de vecteurs à des agents pathogènes, tels que des bactéries, des virus et des parasites. En éliminant ces porteurs, l'écumeur de protéines réduit le risque de transmission d'agents pathogènes dans l'eau, réduisant ainsi le risque d'infection par des maladies dans les organismes cultivés.