Qu’est-ce qu’un biofiltre et pourquoi est-il indispensable en aquaponie ?
Définition et principe de fonctionnement du biofiltre
Le biofiltre, ou filtre biologique, est un élément important en aquaponie, car il assure le rôle de pouponnière pour les bactéries nitrifiantes et permet donc la conversion de l’ammoniaque des déjections de poissons en nitrates assimilables par les plantes.
Concrètement, le biofiltre est un réservoir bien oxygéné 🫧 et rempli de substrat sur lequel les bactéries vont se développer. Il est placé après le réservoir à poisson (et après le filtre mécanique s’il y en a un) et avant le bac de culture.
Sommaire :
Le biofiltre est particulièrement important dans les systèmes NFT et à radeau flottant qui ne disposent pas de surface dédiée au développement des bactéries nitrifiantes, à la différence du système à lit de culture qui possède un substrat de culture sur lequel les bactéries peuvent se développer.
Le rôle clé des bactéries nitrifiantes dans le cycle de nitrification
Le cycle de nitrification est l’élément central de la synergie entre les poissons et les plantes.
L’ammoniaque issu des déjections des poissons est converti en nitrite par les bactéries nitrosomonas, puis les nitrites sont convertis en nitrate par les bactéries nitrobacter. Les plantes peuvent ensuite assimiler les nitrates et filtrer l’eau qui retourne aux poissons grâce au circuit fermé.
Le biofiltre permet donc le développement des bactéries présentes dans le cycle de nitrification.
Les conséquences d’un système sans biofiltration efficace
Un système sans biofiltre va être rapidement déséquilibré.
Vous allez constater une accumulation d’ammoniaque et de nitrite, ce qui à terme va nuire à vos poissons et à vos plantes.
Concrètement, les bactéries nitrifiantes ne seront pas capables de se développer en nombre suffisant pour convertir la totalité de l’ammoniaque présent dans l’eau en nitrate.
Vos plantes n’auront donc pas suffisamment de nutriments à absorber, ce qui va se traduire par des carences et un retard de croissance.
Dans le même sens, un excès de toxine dans l’eau (nitrite et ammoniaque) va exercer sur vos poissons un stress permanent qui va se traduire par une perte d’appétit, une plus grande vulnérabilité aux maladies et un taux de mortalité plus élevé.
Pour éviter la catastrophe, vous devrez stopper l’alimentation de vos poissons, ce qui va affecter leur croissance… ➡️On tombe rapidement dans un cercle vicieux néfaste à l’ensemble du système 😞
Les différents types de biofiltres pour l’aquaponie
Je vais vous présenter les différents types de biofiltre que l’on peut mettre en place dans un système aquaponie
Le biofiltre à lit fixe (submersible) : avantages et inconvénients
Le biofiltre à lit fixe est le plus commun chez les particuliers car relativement simple à mettre en œuvre. Il consiste en un réservoir placé après le réservoir à poisson et avant les cultures. Ce réservoir est rempli de substrat submersible et traversé par l’eau des poissons chargés en ammoniaque. Une pompe à air est généralement placée au fond du réservoir afin d’assurer l’oxygénation de l’eau, indispensable au bon développement des bactéries.
Le substrat doit idéalement être neutre pour ne pas affecter les paramètres de l’eau et disposer de la plus grande surface possible dans le but de permettre aux bactéries de se multiplier, il peut être en bioballs, pouzzolane, céramique poreuse, billes d’argiles…
✅Avantages :
- Simple et robuste.
- Faible coût d’installation et d’entretien.
- Efficace pour les systèmes de petite et moyenne taille.
- Le choix du support est libre et varié.
❌Inconvénients :
- Moins performant pour les systèmes plus importants.
- Nécessite un nettoyage régulier pour éviter son encrassement.
- Nécessite un bon débit d’eau et un apport en oxygène constant.
🧑🌾 L’avis de Robin : Pour éviter l’encrassement du biofiltre, il est essentiel de prévoir un filtre mécanique en amont du biofiltre.
Je préconise au minimum l’ajout d’un filtre tamis (avec des blocs de mousse ou tapis japonais) entre l’arrivée d’eau et le substrat du biofiltre. Vous n’aurez ainsi qu’à laver régulièrement les filtres tamis en fonction de leur encrassement. 👍
Le biofiltre à lit fluidisé : fonctionnement et efficacité
Le principe reste le même, permettre aux bactéries de se développer afin de convertir l’ammoniaque en nitrites, puis en nitrates. Le biofiltre à lit fluidisé est néanmoins nettement plus efficace que le biofiltre à lit fixe, mais il est aussi plus complexe à réaliser, ce qui fait qu’on le rencontre plus souvent sur des systèmes commerciaux ou à forte concentration de poissons.
La différence majeure vient du substrat qui doit être léger🪶, comme les billes de plastique flottantes ou les bio médias type « K1 Kaldnes », afin de rester en suspension et en mouvement constant sous l’action du débit de l’eau.
De cette manière, la totalité de la surface du substrat est optimisée, ce qui boost le développement des bactéries pour une nitrification maximale.
✅Avantages :
- Efficacité élevée pour convertir l’ammoniaque en nitrate.
- Système auto-nettoyant grâce au mouvement continu du substrat.
- Excellente oxygénation grâce au brassage constant.
- Applicable pour des systèmes à forte densité de poisson.
❌Inconvénients :
- Le coût du substrat peut être plus élevé que sur un biofiltre à lit fixe.
- Le coût de l’énergie peut être important, car il nécessite une pompe à eau suffisamment puissante pour maintenir le substrat en suspension.
- L’installation est plus technique et nécessite un bon dimensionnement pour garantir son efficacité.
Comment choisir le bon biofiltre pour son système aquaponique ?
Volume du système
Le critère principal pour le choix de votre biofiltre va être la taille de votre système aquaponique. Un biofiltre à lit fixe avec le substrat de votre choix (le plus simple à obtenir et le moins cher 💶) est parfaitement suffisant pour un système domestique. En revanche, un système commercial nécessitera un biofiltre plus avancé avec un substrat efficient (léger 🪶 et avec une grande surface à coloniser).
Afin de vous donner une idée du volume de substrat nécessaire dans un biofiltre, je vous ai ajouté ci-dessous un rapide calculateur qui liste la surface des différents substrats (en m² par m3). 👇
Calculateur Biofiltre
Résultats :
Ammoniac produit par jour : g
Surface bactérienne requise : m²
Surface et volume requis pour le substrat sélectionné :
| Substrat | Surface spécifique (m²/m³) | Volume requis (L) |
|---|
J’ai considéré pour les données du calculateur :
-Une conversion en ammoniaque de 5% du poids de l’alimentation .
-Un besoin de 1 m² de surface par gramme d’ammoniaque.
-48h pour le processus de nitrification🕰️.
-Environ 30% de déchets organique issus du système.
-Une marge de 30% de substrat supplémentaire pour conserver une marge de sécurité 🚧.
Ces données sont susceptibles de changer en fonction de votre PH et de la température 🌡️de votre eau.
Pour vous aider à déterminer la quantité de nourriture idéal je vous renvoie vers ma page dédiée ➡️Retrouvez ici le calculateur pour doser la ration quotidienne de vos poissons !
🧑🌾 L’avis de Robin : Le résultat donné par le calculateur reste un indicateur mais j’espère qu’il saura vous rendre service pour commencer 🫡. .
Gardez en tête que la circulation de l’eau et l’oxygénation 🫧 restent primordiales pour l’équilibre du système, le substrat ne doit donc pas affecter le débit.
Le débit d’eau
Concernant le débit d’eau du biofiltre (à lit fixe), votre pompe doit pouvoir faire circuler au minimum la totalité du volume d’eau de votre système en 1 heure et idéalement, 1,5 fois le volume de votre système.
➡️Pour un système de 1000 litres, il faut donc une pompe de 1500 L/H au minimum, qu’il faudra augmenter en fonction des pertes de charge de votre système (hauteur pour amener l’eau, longueur des tuyaux…).
Pour plus de détail sur les pompes à eau et le dimesionnement, je vous renvoie vers l’article dédié ▶️ Comment Choisir La Meilleure Pompe à Eau pour l’Aquaponie : Guide Pratique et Conseils
Les paramètres idéaux pour le développement des bactéries 🧫
Je vous rajoute ci-dessous les paramètres de l’eau à surveiller régulièrement pour vous rassurer que votre biofiltre fonctionne correctement 👍:
- Ammoniaque (mg/L)➡️<0.5
- Nitrite (mg/L)➡️ <0.5
- Nitrates (mg/L) ➡️30-80
Et ci-après les paramètres du système pour que les bactéries nitrifiantes puissent se développer 👍:
- PH ➡️idéalement 6.8 mais sinon la fourchette 6.5-7
- Température °C ➡️20-24 (à adapter selon les poissons, mais il faut éviter de descendre sous les 15°C sans quoi les bactéries nitrifiantes ne travaillent plus 🥶)
- Oxygène dissous🫧 (mg/L) ➡️ 5-8
Pour finir, j’ajouterais que le biofiltre est au cœur de votre système aquaponique, il permet à vos poissons de vivre en harmonie avec vos plantes.
Si je devais oser une comparaison 😏, le biofiltre serait le moteur de votre système , et la nourriture des poissons son carburant !
Vous devez donc le chouchouter et vous assurer que les paramètres de l’eau restent optimaux pour le développement de vos bactéries nitrifiantes 👍.
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FAQ
Qu’est-ce qu’un biofiltre en aquaponie ?
C’est un système de filtration biologique qui utilise les bactéries nitrifiantes pour dégrader et convertir les déjections des poissons en nitrates, assimilables par les plantes.
Pourquoi un biofiltre est-il essentiel en aquaponie ?
Le biofiltre permet la synergie entre l’élevage des poissons et des plantes, sans lui la qualité de l’eau se dégraderait et les plantes n’auraient pas suffisamment de nutriments disponibles pour leur croissance.
Quels sont les signes d’un biofiltre sous-dimensionné ?
Vous allez le voir en testant votre eau, les niveaux d’ammoniaque et de nitrite seront hauts (>5 mg/L). Vos poissons montreront des signes de stress (nage rapide et irrégulier) et vos plantes auront une faible croissance…
Peut-on avoir trop de substrat dans un biofiltre ?
Oui, et cela peut poser un problème en gênant la circulation de l’eau et en créant des zones anaérobies où vont se développer des bactéries toxiques pour votre système.
Comment entretenir un biofiltre ?
Vérifier l’intégrité du système pour maintenir le débit et éviter les obstructions.
Surveiller les paramètres de l’eau (ammoniaque, nitrates, nitrites, mais aussi le PH, la température, le taux d’oxygène dissous…)
Nettoyer le substrat régulièrement ou placer un filtre mécanique sous l’arrivée d’eau pour limiter l’encrassement du système.
