La régulation des conditions Eh pH EC dans l'eau en aquaculture, Benoit Husson
Cette intervention a eu lieu lors de la journée national RedOx le 11 juin à Villeveyrac.
Présentation de l’intervention
Dans cette intervention, Benoit Husson présente l’utilisation du redox en aquaculture, en lien avec la régulation des conditions Eh, pH et EC dans l’eau. Il explique comment ces paramètres permettent de mieux comprendre la qualité de l’eau, de piloter les élevages et d’anticiper des problèmes sanitaires ou de croissance.
Benoit Husson est l’un des trois associés du bureau d’études ID, qui travaille en aquaculture depuis une trentaine d’années. Après une activité d’ingénierie classique, il s’est spécialisé dans la qualité de l’eau. Son travail porte sur la conception de fermes et d’écloseries pour de nombreuses espèces d’aquaculture.
Diversité des espèces et des systèmes d’élevage
Les espèces mentionnées couvrent une très grande diversité :
- crevettes tropicales ;
- poissons marins comme le bar, la dorade, le turbot ;
- poissons tropicaux ;
- poissons d’eau douce ;
- coquillages ;
- algues.
Les structures d’élevage sont elles aussi très variées :
- des écloseries avec des bassins de 1 à 20 m³ ;
- des systèmes avec filtration sur sable et filtration biologique ;
- des unités de nurserie de 20 à 30 m³ ;
- des bassins de géniteurs de 10 m³ ;
- des pondoirs et éclosoirs de crevettes en circuit ouvert ;
- des salles d’algues en statique ;
- des productions d’algues en extérieur sur bassins liner ;
- des bassins en flocs, sans changement d’eau, avec simple brassage à l’air ;
- des bassins crevettes de 1 000 à 3 000 m², en terre ou en béton ;
- de très grandes fermes, comme celle de Madagascar citée en exemple.
Dans les systèmes en recirculation, l’eau est récupérée dans des bassins tampons, filtrée de différentes manières, puis renvoyée vers les élevages. Dans les systèmes ouverts, l’eau n’est pas récupérée.
Dans les bassins en flocs, les particules de matière organique restent en suspension grâce à l’aération. Des bactéries s’y installent naturellement, avec des zones aérobies et anaérobies selon la position dans l’agrégat organique.
Exemple de la ferme de Madagascar
Benoit Husson prend comme exemple une ferme à Madagascar de 400 hectares de bassins. Chaque bassin rectangulaire fait 10 hectares, soit environ 500 m sur 200 m. La ferme produit environ 1 500 tonnes de crevettes par an en biologique.
La station de pompage, située sur l’estuaire, alimente un canal de distribution d’eau dans lequel sont pompés 16 m³ par seconde.
C’est sur ce site qu’un usage important du redox a été développé, à la suite de valeurs anormales de manganèse observées dans le canal.
Origine des travaux sur le redox
Lorsque le pompage fonctionne normalement, la teneur en manganèse reste faible, à un niveau normal pour l’eau de mer. En revanche, si le pompage s’arrête pendant une marée, l’eau devient statique, dans un milieu tropical à environ 30 °C. Le redox descend alors au fond du canal, ce qui libère du manganèse. La concentration peut être multipliée par 1 000 en 15 heures de stagnation.
Ce phénomène illustre un point central de l’exposé : une baisse du redox peut entraîner la libération de métaux depuis les fonds de bassins ou de canaux, avec des effets toxiques majeurs.
Dès 1998, des essais de mesure du redox ont été menés, mais sans réel succès, notamment à cause de microfuites électriques sur les pompes, qui perturbaient les mesures. Ces travaux avaient été entrepris parce que des divergences importantes apparaissaient dans l’évolution des bassins : à conditions apparemment identiques, les résultats d’élevage variaient fortement sans explication par les paramètres classiques.
À partir de février 2005, de nouveaux essais ont été conduits sur cette ferme de Madagascar. Ils ont porté sur les blocages d’élevage liés à la toxicité des métaux libérés par des eaux trop stagnantes. À partir d’octobre 2005, les mesures ont été généralisées aux bassins d’élevage. Le suivi est monté jusqu’à 30 000 mesures par an, avec environ 200 mesures par jour sur la ferme.
À partir de 2010 et 2011, le volume de données est devenu trop important pour une gestion simple sur tableur. Un logiciel spécifique a alors été développé : Vortex, utilisé aujourd’hui par pratiquement toutes les fermes françaises en aquaculture marine.
Depuis 2012, cette approche a été appliquée sur une cinquantaine de sites et environ 25 espèces, avec des résultats jugés pertinents partout.
Les paramètres suivis
Benoit Husson indique qu’il mesure les quatre paramètres de base de la bioélectronique de Vincent, mais l’exposé développe surtout trois dimensions de lecture de l’eau :
- le pH, qui traduit l’acidité ;
- le rH2, qui est biologiquement plus parlant que la seule valeur redox ;
- le W de la bioélectronique de Vincent, appelé ici de manière humoristique matchik.
Le point essentiel est que, biologiquement, ce n’est pas la valeur brute du redox qui parle le mieux, mais le rH2, combinaison du pH et du redox.
Le rH2 augmente quand :
- le pH augmente ;
- le redox augmente.
Le W ou matchik correspond à une puissance électrique calculée à partir du redox, de la salinité et d’autres facteurs. Il s’agit d’un indicateur supplémentaire. Benoit Husson insiste sur le fait qu’il ne faut pas cumuler :
- beaucoup de redox ;
- beaucoup de sel ;
- beaucoup de puissance électrique.
Représentation de la qualité de l’eau
Chaque mesure d’eau est représentée par un point dans un cube à trois dimensions. Les axes principaux sont :
- le pH ;
- le rH2 ;
- le W.
Dans la pratique, le graphe le plus utilisé est le plan pH – rH2. Sur ce graphe, on définit une cible Vortex.
Au centre se trouve la zone de confort physiologique, où les animaux produisent correctement. En dessous se trouve une zone trop liée à l’hydrogène, et au-dessus une zone trop liée à l’oxygène.
Les droites obliques correspondent à des valeurs constantes de redox. Cela montre qu’on ne peut pas définir une cible par une seule valeur redox. Une même valeur de redox peut être acceptable à un certain pH et ne pas l’être à un autre. C’est donc le rH2 qui permet de savoir si l’on est dans la cible.
Interprétation zootechnique
Chaque réglage d’élevage, chaque choix technique de l’éleveur, provoque un déplacement dans ce cube de trois dimensions.
- Si ce déplacement rapproche du cœur de cible, il est bénéfique.
- S’il éloigne du cœur de cible, il devient pénalisant.
Cela explique pourquoi un même geste technique peut parfois donner deux effets inverses : le point de départ de la qualité d’eau n’est pas le même.
Benoit Husson précise aussi que les déplacements rapides sont pénalisants, car ils ne laissent pas le temps aux animaux de s’adapter.
Il distingue plusieurs niveaux d’impact :
- une sortie de cible d’un paramètre : baisse de rendement ;
- deux sorties de cible : difficultés d’élevage ;
- trois sorties de cible : problèmes graves de façon systématique.
Plus la sortie de cible est marquée et rapide, plus la situation est grave.
Exemples de bassins de crevettes
Dans un exemple présenté pour des bassins de crevettes à Madagascar, certains bassins restent bien groupés et bien centrés dans la cible Vortex. Ceux-ci atteignent 100 % de la croissance attendue sur la période.
D’autres bassins sont beaucoup plus dispersés ou traversent rapidement la cible. Leur croissance tombe alors à moins de la moitié de celle attendue.
Dans des cas plus graves, des bassins se retrouvent complètement hors cible, avec pH bas et rH2 trop bas. L’un des bassins décrits s’effondre en quelques jours et conduit à une pêche d’urgence pour éviter de perdre 20 tonnes de crevettes.
Outil de diagnostic
Le redox et la projection dans Vortex servent aussi d’outil de diagnostic.
Lorsqu’une nouvelle écloserie ou une nouvelle ferme est prise en charge, l’équipe commence par mesurer pendant plusieurs jours ou semaines sans rien modifier. La projection des points permet de visualiser immédiatement les bassins en difficulté.
Dans un exemple donné, certains bassins de reproducteurs apparaissent très éloignés de la cible, ce qui explique les gros problèmes d’élevage. L’eau neuve, elle, est située en haut de cible, ce qui est normal, mais elle est beaucoup trop étalée verticalement sur le rH2 alors que le pH ne bouge pas. Comme les exploitants ne mesuraient que le pH, ils ne voyaient rien.
Après trois mois de travail, tous les points ont été replacés dans la cible.
Gestion du phytoplancton et des algues
L’outil est utilisé aussi pour la gestion des microalgues et du phytoplancton.
Un bloom de primnésiales bien centré dans la cible fonctionne correctement. À l’inverse, un bloom de flagellés rouges traduit un redox trop élevé, ce qui oblige à « tirer vers le bas » en activant les bons leviers de conduite.
Les différentes familles de phytoplancton ont pu être positionnées sur le graphe :
- diatomées ;
- primnésiales ;
- chlorophycées.
Ces groupes servent de points d’appui pour équilibrer un bassin et favoriser son autoépuration.
D’autres groupes sont au contraire défavorables :
- les dinoflagellés, trop hauts dans la cible ;
- les cyanophycées, qui tirent très bas en rH2 et très haut en pH.
Les cyanophycées sont décrites comme un problème majeur en aquaculture. Elles peuvent conduire à des « fonds pourris » et fabriquent progressivement un milieu qui les favorise encore davantage.
Espèces indicatrices
Certaines espèces jouent un rôle d’indicateur. Benoit Husson cite le cas des méduses, qui signalent un milieu trop oxydant. Leur apparition indique qu’il faut agir pour faire redescendre les valeurs.
Lecture sanitaire des positions dans la cible
Selon les positions dans le graphe, on retrouve différents types de problèmes sanitaires :
- en bas de cible : problèmes bactériens, notamment liés à des bactéries anaérobies ;
- en haut de cible à gauche : champignons et parasites ;
- en haut à droite : problèmes viraux.
La zone « perchée » en haut à droite correspond à une situation avec :
- redox trop fort ;
- pH trop fort ;
- matchik trop fort.
C’est une triple sortie de cible très dangereuse, associée à des mortalités brutales.
Benoit Husson distingue alors deux grands types de mortalités :
Mortalités de bas de cible
Elles concernent les « queues de lot », les animaux les plus faibles. La mortalité est lente, progressive, comme une bougie qui s’éteint ou une ampoule insuffisamment alimentée.
Mortalités de haute cible
Elles concernent au contraire les « têtes de lot », les individus qui grossissent le plus vite. Une croissance à 130 % de la normale est présentée comme inquiétante : elle signifie que l’on pousse trop fort, que la « batterie » se vide, et que le système peut casser brutalement. Dans ce cas, la mortalité peut être quasi instantanée.
Le cas des vibrions
Les vibrions sont décrits comme une famille bactérienne problématique dans de nombreuses espèces.
Pour Benoit Husson, leur présence est caractéristique d’une ferme qui ne maîtrise pas le redox, avec des alternances entre trop bas et trop haut.
- En bas, les vibrions profitent d’un excès de fer qu’ils stockent.
- Quand le système passe trop haut, ils se retrouvent en carence de fer.
- Ils consomment alors d’abord leurs réserves de ferritine.
- Si cette situation dure, ils deviennent pathogènes et cherchent à prélever le fer physiologique du poisson ou de la crevette.
Types d’eau et variations naturelles
Benoit Husson replace ensuite ces observations dans un cadre écologique plus large.
Eau océanique
L’eau océanique, et plus encore l’eau de récif corallien, se situe en haut de cible :
- peu de matière organique ;
- forte transparence ;
- UV solaires importants ;
- agitation et brassage ;
- oxygénation élevée.
Eau de mangrove
L’eau de mangrove est à l’opposé :
- turbide ;
- chargée en matière organique ;
- riche en bactéries ;
- peu mobile.
La matière organique tire fortement le système vers le bas. On retrouve alors des fonds réduits.
Respiration, photosynthèse et alternance jour/nuit
La respiration tire le système vers le bas à gauche, qu’il s’agisse :
- des bactéries ;
- des animaux d’élevage ;
- du phytoplancton.
À l’inverse, le phytoplancton, par sa photosynthèse, tire vers le haut à droite. Benoit Husson explique que l’algue réduit en interne, mais rejette à l’extérieur l’oxygène qui fait monter le redox mesuré dans l’eau.
L’élevage s’appuie donc sur un équilibre entre :
- la pollution liée à l’aliment et à la respiration ;
- le phytoplancton, qui participe à l’autoépuration et limite les besoins en renouvellement d’eau.
Il existe un basculement jour/nuit :
- la nuit, seule la respiration agit, ce qui tire vers le bas à gauche ;
- le jour, la photosynthèse tire vers le haut à droite.
Si cette oscillation devient trop forte, le système devient dangereux, notamment avec des valeurs d’oxygène trop basses le matin.
Avant l’usage du redox, la gestion se faisait surtout avec le delta d’oxygène entre jour et nuit. Le redox permet de détecter les dérives 4 à 5 jours avant les alertes sur l’oxygène, ce qui donne un temps précieux pour agir et stabiliser les bassins.
Variations saisonnières
Au niveau saisonnier :
- le froid est oxydant ;
- le sec est oxydant ;
- l’humide limite l’accessibilité de l’oxygène ;
- le chaud tire aussi vers le bas, notamment par l’activité bactérienne accrue.
Les leviers d’action sur les bassins
Benoit Husson positionne plusieurs « manettes d’élevage » sur le même graphe.
Le statique
En bas à droite se trouve le domaine du statique :
- l’eau ne bouge pas assez ;
- le redox descend progressivement ;
- des toxicités peuvent être libérées ;
- apparaissent bassins noirs, fonds pourris et cyanobactéries.
La gestion dynamique
À l’opposé, la gestion dynamique consiste à :
- apporter des flux d’eau ;
- brasser fortement ;
- faire bouger le fond du bassin.
Si l’on exagère, on aboutit à du lessivage, avec remise en suspension des argiles, déstructuration minérale et bassins turbides du point de vue minéral.
Autres leviers
D’autres outils sont cités :
- les levures et la mélasse, qui favorisent les bactéries par apport de sucre et tirent vers le bas à gauche ;
- le phytoplancton, qu’on peut favoriser ou limiter selon la position du bassin ;
- les carbonates chauds, si l’on a besoin de remonter le pH.
Le problème majeur des perturbations électriques
Benoit Husson insiste fortement sur les perturbations électriques, présentées comme l’un des plus gros problèmes rencontrés depuis plusieurs années.
Une perturbation électrique, par exemple une microfuite sur une pompe, peut faire monter artificiellement le redox de 20 à 30 mV. Cela perturbe la lecture, mais surtout cela électrifie les animaux et peut casser un bassin.
Lors de la lecture avec la sonde, ces perturbations se voient dans la courbe de descente : des pointes de remontée apparaissent. Ce n’est donc pas seulement la valeur finale qui compte, mais aussi la manière dont la mesure se stabilise.
Avant de commencer un travail sérieux sur le redox, il faut donc réaliser un assainissement électrique complet de la ferme.
Exemples de problèmes électriques
Plusieurs exemples sont donnés.
Sonde d’oxygène défectueuse
Une sonde d’oxygène par bassin, avec défaut de mise à la terre et microfuite, peut se mettre à la terre sur un bassin particulier et le casser, alors que les autres ne sont pas touchés.
Transformateurs basse tension
Des transformateurs 230/24 V présents dans les armoires peuvent alimenter des sondes avec un zéro électrique mal calé par rapport à la terre. Il peut alors exister des tensions parasites importantes entre le zéro 24 V et la terre, parfois jusqu’à 50 V.
Antennes téléphoniques à Madagascar
Sur la ferme de Madagascar, l’équipe a travaillé avec les fournisseurs téléphoniques pour corriger les mises à la terre de plusieurs antennes, creuser au pied des installations et analyser les remontées de sel ou les contacts parasites avec l’environnement.
Détecteur de mouvement en écloserie
En Nouvelle-Calédonie, dans une écloserie de crevettes, les larves subissaient des perturbations chaque fois qu’une personne passait sous un détecteur de mouvement d’un projecteur extérieur. Même en plein jour, alors que la lumière ne s’allumait pas visiblement, le dispositif générait une perturbation électrique que l’oscilloscope permettait de voir, et les larves recevaient des « châtaignes ».
Larves d’huîtres électrocutées
Dans un autre cas, des larves d’huîtres semblaient en parfait état, mais mouraient lors de la vidange du bassin. L’ouverture de la vanne mettait l’eau en contact avec une dalle béton mal mise à la terre. Le redox montait alors de 80 mV en une minute, signe d’une électrocution majeure. Les larves paraissaient encore belles au microscope, mais elles étaient mortes.
Importance de la mise aux normes et de la compatibilité électromagnétique
Benoit Husson rappelle qu’il faut d’abord être aux normes électriques. Mais selon lui, cela ne suffit pas toujours. Il faut aller plus loin, vers une logique de compatibilité électromagnétique (CEM), afin de chasser les fréquences parasites et les harmoniques.
Cela suppose :
- de remonter méthodiquement les sources de perturbation ;
- d’utiliser des appareils de mesure adaptés ;
- de contrôler non seulement la mise à la terre, mais aussi les interactions entre équipements.
Résultats obtenus
L’usage du redox a permis, selon l’intervenant, de fortes améliorations :
- meilleure productivité ;
- meilleur état sanitaire ;
- amélioration de l’indice de conversion ;
- plus grande facilité de conduite des élevages.
Avant utilisation du redox, les élevages passent en moyenne seulement 30 à 40 % du temps dans la cible. Une fois les manettes d’élevage comprises et correctement utilisées, on peut atteindre 80 à 95 % du temps dans la cible.
Sur 18 ans de production à Madagascar, le bassin record a atteint 98 % des points mesurés dans la cible, avec un point mesuré matin et soir pendant 6 mois. C’est ce bassin qui a obtenu le meilleur résultat de survie et de croissance.
Portée générale de la méthode
Selon Benoit Husson, cette approche fonctionne :
- en eau de mer comme en eau douce ;
- en milieu tempéré comme tropical ;
- en circuit recyclé comme en circuit ouvert ;
- en intérieur comme en extérieur.
Il la présente donc comme une méthode très globale de compréhension et de pilotage de la qualité de l’eau en aquaculture.
Questions et réponses
Le fonctionnement est-il naturel ?
À une question sur le caractère naturel ou non de cette approche, Benoit Husson répond qu’elle existe naturellement. L’objectif est de se placer au plus près des conditions naturelles de fonctionnement physiologique. Dans ces conditions, la qualité d’eau est très stable et il n’y a pas de problème de rejet.
Il explique que les animaux ont besoin de faire des échanges d’électrons dans leur organisme. Si l’on est trop haut ou trop bas, certaines réactions physiologiques ne peuvent plus fonctionner. La cible redox-pH-rH2 correspond donc à une cible naturelle et physiologique.
Ces déséquilibres existent-ils dans la nature ?
Oui. Benoit Husson cite plusieurs exemples :
- en mer Baltique, des homards meurent chaque année en octobre après apparition de bulles violettes sur les antennes, dans un contexte de blocage des eaux de fond, de baisse du redox et de libération de manganèse ;
- en Nouvelle-Calédonie, plusieurs métaux peuvent devenir toxiques selon les contextes rédox : vanadium, chrome, cobalt, etc. ;
- les crabes, vivant dans la vase très réduite, peuvent dépasser les normes internationales pour plusieurs métaux, alors que les huîtres, situées plus haut dans la masse d’eau, ne sont pas touchées.
Le redox est-il lié à la disponibilité des électrons ?
Benoit Husson répond que, sans être chercheur fondamentaliste, lorsqu’on mesure l’eau on mesure en fait la résultante de différents couples redox présents dans l’eau, par exemple Fe²⁺/Fe³⁺. Le signal est plus ou moins fort selon les eaux.
Une eau très chargée en manganèse et en fer se lit très rapidement, car les couples redox y sont puissants. À l’inverse, une eau pure n’a pratiquement pas de redox lisible.
Faut-il systématiquement relier certaines cuves ou pulvérisateurs à la terre ?
À une question venue du monde agricole sur les pulvérisateurs, extraits fermentés, Lifofer ou micro-organismes, il répond que la question relève bien de l’assainissement électrique, mais qu’on ne peut pas répondre de manière générale sans mesure sur place.
Il insiste sur le fait que les problèmes électriques en bâtiment sont très largement sous-estimés. En aquaculture, l’eau met les animaux en contact permanent avec ces perturbations, ce qui rend leurs effets très visibles. Mais d’autres élevages, comme les bovins sur sol humide, peuvent aussi être affectés.
Conclusion
L’exposé montre que le pilotage de l’eau en aquaculture ne peut pas se réduire aux seuls paramètres classiques. L’association du pH, du redox, du rH2 et d’autres indicateurs comme le W permet de mieux décrire le confort physiologique des animaux, d’anticiper des dérives et de raisonner les interventions d’élevage.
L’un des messages forts de Benoit Husson est que le redox n’est pas seulement un indicateur chimique : c’est aussi un révélateur de déséquilibres biologiques, écologiques et électriques. Son usage donne un temps d’avance pour agir, à condition de maîtriser aussi les perturbations électriques des installations.
