Bio-inputs and Waste Reuse in Aquaculture: A Scientometric Analysis

Les océans et les rivières du monde deviennent de plus en plus la principale source de protéines pour une population humaine croissante. Si la pêche sauvage est depuis longtemps un pilier du régime alimentaire humain, le volume nécessaire pour nourrir des milliards de personnes a poussé le système alimentaire mondial vers l'élevage d'animaux aquatiques, une pratique connue sous le nom d'aquaculture. Cette industrie s'est développée avec une rapidité remarquable, produisant désormais plus de nourriture pour les populations que les pêcheries sauvages. Cependant, cette croissance rapide s'accompagne d'un coût environnemental important. Tout comme les fermes terrestres génèrent des déchets, les fermes piscicoles produisent de vastes quantités de restes de nourriture et de déjections animales qui se déversent dans l'eau environnante. Dans les systèmes d'élevage intensifs, où les poissons sont maintenus en densités élevées, seule une petite fraction des nutriments de leur aliment devient réellement le poisson lui-même. Le reste est excrété, créant une charge lourde de matières organiques et de produits chimiques qui peuvent polluer les cours d'eau, épuiser l'oxygène et nuire aux écosystèmes locaux.

Pour remédier à cela, les scientifiques et les agriculteurs se tournent vers un concept appelé circularité, où le déchet n'est plus considéré comme un déchet mais comme une ressource. Cette approche repose sur deux stratégies principales. Premièrement, elle utilise des « bio-intrants », qui sont des organismes vivants bénéfiques ou des substances naturelles ajoutés à l'eau pour stabiliser l'environnement et réduire le besoin de traitements chimiques agressifs. Deuxièmement, elle se concentre sur la réutilisation du déchet lui-même, transformant ce qui était autrefois un polluant en quelque chose d'utile, comme un engrais pour les cultures ou du carburant. Ce changement fait partie d'un effort mondial plus large pour rendre la production alimentaire plus durable et moins dommageable pour la planète. Comprendre comment ces idées s'imposent dans la communauté scientifique est crucial pour voir vers quoi l'industrie se dirige.

Une étude récente s'est donné pour mission de cartographier la conversation scientifique mondiale entourant ces solutions spécifiques. Les chercheurs n'ont pas mené de nouvelles expériences dans un bassin de poissons ; ils ont plutôt réalisé une analyse à grande échelle de la littérature scientifique existante. Ils ont fouillé deux bases de données majeures qui stockent des millions d'articles de recherche, recherchant des articles publiés entre 2007 et 2024 traitant de l'aquaculture, de la gestion des déchets et des bio-intrants. Après avoir soigneusement filtré les études non liées et supprimé les entrées en double, ils se sont fixés sur une collection finale de 153 articles de recherche. En examinant ce groupe de documents, l'équipe a pu voir l'ensemble du tableau de la manière dont le domaine a progressé, qui mène le travail et quels sont les sujets les plus importants.

L'analyse a révélé que ce domaine se développe à une vitesse fulgurante. Le nombre d'articles scientifiques sur ce sujet a progressé de plus de 22 % en moyenne chaque année, avec une augmentation particulièrement marquée à partir de 2017. Cette poussée suggère que la communauté scientifique répond de toute urgence au besoin de méthodes d'élevage plus propres et plus efficaces. La recherche est hautement collaborative, la plupart des articles étant écrits par des équipes de six auteurs ou plus, et plus d'un tiers de ces équipes comprenant des scientifiques de différents pays travaillant ensemble. Cette coopération internationale souligne que les défis de la qualité de l'eau et de la gestion des déchets sont des enjeux mondiaux qui nécessitent un partage des connaissances et des technologies.

En examinant d'où provient cette recherche, un modèle clair entre volume et influence est apparu. La Chine et les États-Unis ont produit le plus grand nombre d'articles, reflétant leur rôle massif dans la production aquacole mondiale. Cependant, l'étude a constaté que l'impact moyen d'un article — mesuré par sa fréquence de citation par d'autres scientifiques — était le plus élevé dans des pays comme la Belgique et la Finlande. Cela suggère que si certaines nations produisent le plus de recherches, d'autres se concentrent sur des études hautement rigoureuses qui fixent les normes du domaine. La recherche est également concentrée dans des institutions spécifiques, les universités du Portugal, d'Irlande, de Chine et de Thaïlande étant en tête de la publication de nouvelles découvertes.

Les thèmes abordés dans ces articles montrent exactement où se situe l'intérêt scientifique. Les thèmes les plus courants concernent le traitement de l'eau sortant de la ferme, la conversion des déchets en produits utiles et la compréhension de la circulation de l'azote dans le système. L'azote, un composiment clé de l'aliment des poissons, est souvent le principal coupable de la pollution de l'eau, la gestion de celui-ci étant donc un défi central. La littérature pointe également un intérêt croissant pour l'utilisation de types spécifiques de bactéries et de micro-organismes pour nettoyer l'eau et décomposer les déchets naturellement. Plutôt que de simplement essayer d'éliminer la pollution, les chercheurs s'intéressent de plus en plus à la manière de transformer cette pollution en une ressource, par exemple en utilisant les déchets pour cultiver des algues ou créer des biofertilisants.

Les articles les plus cités dans ce domaine traitent souvent de l'ingénierie fondamentale de ces systèmes et de la durabilité à long terme des pratiques. Certains des travaux les plus anciens et les plus influents ont établi les bases mécaniques du filtrage de l'eau et de la gestion des solides dans les fermes piscicoles. Des études plus récentes et très citées explorent comment utiliser des souches microbiennes spécifiques pour convertir activement les problèmes environnementaux en intrants de valeur, liant directement l'aquaculture à la bioénergie et à la production circulaire. Les données indiquent que le domaine passe de la simple description des problèmes au développement de technologies appliquées qui peuvent être utilisées dans des situations d'élevage réelles.

Malgré ces progrès, l'étude note que des obstacles importants subsistent. Bien que la science progresse, il existe encore des inégalités quant à l'accès à ces technologies et à la capacité de les mettre en œuvre. Le transfert de ces solutions innovantes des laboratoires de recherche vers les fermes réelles, particulièrement dans les régions en développement, n'est pas encore fluide. Les conclusions confirment que l'utilisation de bio-intrants et la réutilisation des déchets deviennent des parties stratégiques de l'aquaculture durable, mais l'adoption généralisée nécessite de surmonter les barrières liées au coût, à l'accès technologique et aux différences régionales dans les pratiques d'élevage. La communauté scientifique a tracé la voie à suivre, montrant que transformer les déchets en valeur n'est pas seulement une nécessité environnementale, mais aussi une voie viable pour l'avenir de la production alimentaire.