Biomédia en aquaculture recirculée RAS

système aquacole recirculé (RAS – Recirculating Aquaculture System). Le filtre biologique assure la nitrification, c’est-à-dire la conversion de l’ammoniac (NH₃/NH₄⁺), toxique pour les poissons, en nitrites (NO₂⁻), puis en nitrates (NO₃⁻), moins toxiques. Cette transformation est réalisée par des bactéries autotrophes nitrifiantes, principalement Nitrosomonas et Nitrobacter, qui colonisent les toutes surfaces disponibles dans le biofiltre.

Le biomédia sert de support physique au développement du biofilm bactérien. Son efficacité dépend principalement de sa surface spécifique, exprimée en m² de surface par m³ de média. Plus cette surface est élevée, plus la capacité théorique de nitrification est importante. Dans les faits, la surface réellement active dépend aussi de la porosité, de l’accessibilité à l’oxygène et de la circulation hydraulique.

On distingue deux grandes familles de biomédias :

-          Les médias fixes (lit immergé, lit percolateur). Les médias fixes, souvent constitués de matériaux plastiques structurés ou de supports minéraux poreux, offrent une grande stabilité mais peuvent être sensibles au colmatage si la filtration mécanique amont est insuffisante

https://aquaculturefrance.com/fr/accueil/1188-zeolithe-biofiltration.html

-          Les médias mobiles (Moving Bed Biofilm Reactor – MBBR). Les médias mobiles, comme ceux utilisés dans les MBBR, sont mis en mouvement par une aération puissante qui permettent un autonettoyage partiel du biofilm et limitent l’accumulation excessive de matière organique.

On y trouve les médias type MBBR

https://aquaculturefrance.com/fr/accueil/250-3695-media-de-filtration-biologique.html#/71-modele-1

Mais aussi les biochips

https://aquaculturefrance.com/fr/bioelements-speciaux/410-6789-bio-chips-pour-filtration-biologique.html#/28-couleur-noir/283-type-095/286-volume-sac_10_l

Ou encore des médias très spécifiques type MUTAG ou LEVAPOR

https://aquaculturefrance.com/fr/accueil/1178-mutag-biochip.html

https://aquaculturefrance.com/fr/accueil/1198-levapor-media-biologique-mbbrifas.html

Le critère fondamental reste la capacité de nitrification volumique, généralement exprimée en g NH₄-N oxydé par m³ de média et par jour. Cette valeur dépend de la température, du pH, de la concentration en oxygène dissous et de l’alcalinité disponible. En aquaculture intensive, on dimensionne souvent le biofiltre sur la base de la charge azotée issue de l’aliment distribué, en considérant qu’environ 25 à 35 % de l’azote protéique ingéré est rejeté sous forme d’ammoniac.

Le matériau du biomédia doit être chimiquement inerte, résistant aux UV, aux variations de pH et aux contraintes mécaniques. Les polymères techniques (PEHD, PP) sont couramment utilisés pour leur durabilité et leur neutralité chimique. Les médias minéraux (pouzzolane, céramiques) présentent une forte porosité mais ils se colmatent plus facilement. Plus lourds, peu mobiles, leur utilisation influence la conception structurelle du filtre.

La géométrie du biomédia joue également un rôle clé. Les structures à ailettes, nids d’abeilles ou roues ajourées augmentent la surface spécifique tout en favorisant le brassage et l’oxygénation. Dans les systèmes fortement chargés, un média mobile à forte surface protégée (surface interne à l’abri des cisaillements) permet de maintenir une biomasse bactérienne stable même en conditions hydrauliques variables.

Le taux de remplissage du réacteur influence directement la performance. En MBBR, on travaille généralement avec 40 à 70 % de volume occupé par le média afin de garantir une agitation correcte. Un excès de média réduit la mobilité et donc l’efficacité de transfert d’oxygène.

https://chf-aquaculture.com/service/bureau-detudes-aquaculture-systeme-ras/

L’oxygénation est un paramètre critique : la nitrification consomme environ 4,57 g d’oxygène par gramme d’azote ammoniacal oxydé. Le biomédia doit donc permettre une diffusion efficace de l’oxygène vers le biofilm. Une mauvaise conception hydraulique entraîne des zones anoxiques qui favorisent la dénitrification ou la production de composés indésirables.

Le choix final du biomédia doit intégrer des considérations économiques : coût au m³, longévité, facilité d’installation, maintenance et disponibilité locale. Il convient également d’évaluer la compatibilité avec la stratégie globale du système aquacole RAS : débit de recirculation, charge alimentaire journalière, densité d’élevage et niveau de sécurité souhaité.

Le biomédia idéal n’existe pas. Le choix du biomédia doit présenter un compromis optimisé entre surface spécifique exploitable, résistance au colmatage, efficacité hydraulique et coût d’exploitation. Un dimensionnement rigoureux basé sur la charge azotée réelle reste indispensable pour garantir la stabilité biologique du système et la santé des poissons.