Algues d'eau douce comestibles et espèces utiles à l'agriculture

Algues d'eau douce comestibles et espèces utiles à l'agriculture

Système DREVO pour l'alimentation et l'agriculture à base d'algues d'eau douce

Concept

Dans le cadreMontagnes vivantes DREVOLes microalgues d'eau douce et les micro-organismes photosynthétiques peuvent être utilisés dans cinq directions :

nutrition humaine;

additifs alimentaires ;

produire des aliments vivants pour l'aquaculture ;

production de biostimulants et de biofertilisants ;

extraction de l'azote et du phosphore des eaux usées agricoles.

Mais il faut distinguer les fonctions naturelles et productives.

Des communautés locales naturelles se développent dans les rivières, les marais et les méandres.

La biomasse destinée à l'alimentation humaine et animale est cultivée séparément.

La biomasse produite à partir des eaux usées n'est pas utilisée directement comme aliment ou fourrage.

Les cultures inconnues ne sont pas relâchées dans les cours d'eau naturels.

Le principe principal :

L'étang naturel favorise la biodiversité, et le bassin aménagé produit de la nourriture, des aliments pour animaux et de l'engrais.

1. Arthrospira - « spiruline » commerciale

État biologique

La spiruline commerciale appartient généralement au genreArthrospira, tout d'abord:

Arthrospira platensis;

Arthrospira maxima.

Il ne s'agit pas d'une véritable algue verte, mais d'une cyanobactérie filamenteuse.

Utilisation humaine

La spiruline est utilisée comme :

biomasse alimentaire séchée;

supplément protéique ;

ingrédient dans les poudres et les comprimés ;

source de pigment phycocyanine ;

composant alimentaire.

La FAO décrit la spiruline comme un aliment et une source de protéines, ainsi que comme un complément pour la volaille et l'aquaculture.

Importance pour l'agriculture

Directions possibles :

complément alimentaire pour les poissons ;

additif pour l'alimentation de la volaille ;

composant des aliments fonctionnels ;

production d'extraits biostimulants ;

utilisation de biomasse propre de qualité inférieure comme engrais organique.

Avantages de la croissance

Arthrospira préfère un milieu alcalin. Cela réduit partiellement le nombre d'organismes concurrents, mais n'élimine pas complètement le risque de contamination.

Restrictions

La spiruline à visée nutritionnelle doit être cultivée :

sur de l'eau éprouvée;

avec des nutriments alimentaires;

aucun contact avec les eaux usées domestiques ;

avec le contrôle des métaux lourds ;

avec analyse microbiologique ;

avec contrôle des cyanotoxines ;

avec confirmation de la pureté de la culture.

Il est impossible de collecter de la « spiruline » inconnue dans un lac naturel en se basant uniquement sur sa couleur et sa forme.

2. Chlorelle

Principaux types

Les plus prometteurs sont :

Chlorella vulgaris;

Chlorella sorokiniana;

souches alimentaires individuelles enregistrées d'autres espèces.

Utilisation humaine

La chlorelle est utilisée sous la forme de :

poudre;

comprimés ;

ingrédient alimentaire ;

Additif protéine-pigment.

La chlorelle et la spiruline figurent parmi les produits alimentaires à base de microalgues les plus commercialisés. Leur statut légal dépend de l'espèce, de la souche, de la technologie de production et du pays de vente.

Caractéristique de la paroi cellulaire

Certaines souches de Chlorella possèdent des parois cellulaires qui entravent la digestion. Par conséquent, la biomasse alimentaire peut nécessiter :

destruction mécanique des cellules ;

séchage contrôlé ;

traitement supplémentaire ;

confirmation de la digestibilité.

applications agricoles

La chlorelle se révèle prometteuse en tant que :

biostimulateur de germination ;

composant de traitement des semences;

supplément foliaire;

composant d'un biofertilisant pour le sol ;

source d'azote organique et de microéléments ;

culture pour extraire les nutriments des eaux usées traitées ;

Ingrédient alimentaire pour poissons et autres animaux.

Les recherches et les études montrent le potentiel des microalgues, notamment de la chlorelle, comme biostimulants et biofertilisants, mais les résultats dépendent de la culture, du dosage, de la souche et des conditions de culture. Elles ne constituent pas un substitut complet et garanti aux nutriments minéraux.

3. Scenedesmus et Desmodesmus

Prometteur accouchement

Scenedesmus;

Desmodesme.

Ces microalgues vertes se développent rapidement et sont parfaitement adaptées aux systèmes agricoles industriels.

Directions principales

purification de l'eau riche en nutriments ;

production de biomasse technique ;

recherche sur l'alimentation animale ;

biogaz;

compostage ;

biofertilisants ;

extraits biostimulants ;

production de pigments et de lipides.

État nutritionnel

Ces produits ne peuvent être automatiquement considérés comme propres à la consommation humaine. Chaque espèce, souche et produit spécifique doit faire l'objet d'une vérification au titre de la législation alimentaire.

Point fort

Le scénédésme et le desmodésme sont plus rationnellement considérés avant tout comme :

Utilisation de microalgues agricoles pour la purification de l'eau, la récupération des nutriments et la production de biomasse fertilisante.

4. Haematococcus pluvialis

Il s'agit d'une microalgue d'eau douce connue pour sa capacité à accumuler un pigment rouge.astaxanthinedans des conditions stressantes.

Utilisation possible

production d'astaxanthine ;

additif alimentaire pour l'aquaculture ;

pigmentation des aliments ;

production d'ingrédients spécialisés.

Limitation

L'Haematococcus ne doit pas être considéré comme une plante comestible courante destinée à la consommation de masse. On utilise plus fréquemment des extraits standardisés ou de la biomasse produite spécifiquement.

La production nécessite :

culture pure ;

culture en deux étapes ;

éclairage et contrôle de l'alimentation ;

technologies de destruction de la paroi cellulaire ;

normalisation de la teneur en astaxanthine.

5. Euglena gracilis

Euglena gracilis— un organisme unicellulaire d'eau douce qui combine les caractéristiques d'un organisme photosynthétique et d'un hétérotrophe.

Produits potentiels

biomasse protéique ;

ingrédients alimentaires;

additifs alimentaires ;

polysaccharide paramylon;

extraits biostimulants.

Limitation

Seule une variété de production spécifique et éprouvée est utilisée. Le statut légal du produit doit être vérifié séparément pour la Suisse, l'UE et le pays de vente.

6. Nostoc

Quelques espèces et formes du genreNostocont été historiquement consommés comme aliment dans certaines régions.

Fonctions possibles

fixation de l'azote atmosphérique ;

formation de croûtes biologiques dans le sol ;

participation à la restauration des sols pauvres;

Recherche sur la production de biomasse.

Pourquoi la prudence est-elle nécessaire ?

Il est difficile d'identifier avec certitude des cyanobactéries d'apparence similaire sans analyse en laboratoire. Parmi les variantes possibles, on peut citer :

impuretés d'espèces toxinogènes ;

accumulation de métaux lourds ;

contamination microbienne ;

présence de métabolites indésirables.

Par conséquent, il ne faut pas prélever de colonies naturelles de Nostoc à des fins alimentaires sans identification précise et contrôle sanitaire.

7. Cyanobactéries fixatrices d'azote pour l'agriculture

En agriculture, on étudie et on utilise des représentants des groupes suivants :

Nostoc;

Anabaenaau sens traditionnel ;

Dolichospermum;

Calothrix;

Tolypothrix;

d'autres cyanobactéries indigènes fixatrices d'azote.

Fonctions possibles

fixation biologique de l'azote ;

enrichissement des rizières ;

stabilisation de la surface du sol ;

libération de polysaccharides ;

rétention des particules de sol ;

soutien du microbiote du sol ;

production de substances biostimulantes.

Les cyanobactéries et les microalgues vertes sont étudiées en tant que biofertilisants, biostimulants et composants de systèmes agricoles circulaires.

Limite critique

Certaines cyanobactéries apparentées sont capables de produire des toxines.

Il est donc impossible :

prélever des matériaux dans un étang choisi au hasard ;

propager une masse bleu-vert inconnue ;

introduire la culture sans identification ;

libérer la souche de production dans l'eau naturelle ;

Utiliser la biomasse comme aliment sans analyse.

En agriculture, seuls les éléments suivants sont utilisés :

souches non toxinogènes identifiées ;

inoculants contrôlés ;

cultures présentant une absence confirmée de gènes ou de production de toxines significatives ;

médicaments autorisés par la législation locale.

8. Diatomées

Les diatomées sont particulièrement précieuses en tant qu'élément naturel :

ruisseaux;

canaux;

systèmes d'élevage de poissons ;

biofiltres ;

Bassins de culture d'aliments vivants.

Avantages pour l'agriculture

nutrition des invertébrés aquatiques ;

support pour friture;

formation d'un réseau trophique naturel ;

bioindication de la qualité de l'eau ;

développement de surfaces d'alimentation périphytiques.

Limitation

Les diatomées ont besoin de silicium disponible pour leur croissance. Cependant, l'introduction incontrôlée de silicates dans les eaux naturelles n'est pas nécessaire. Ces conditions sont principalement créées par :

eau propre;

substrat de gravier et de pierre ;

lumière modérée ;

débit contrôlé ;

absence de phosphore en excès.

9. Charophytes

Les charophytes sont un élément important pour la restauration des plans d'eau peu profonds et propres.

Avantage

Ils:

créer des prairies sous-marines ;

renforcer les sédiments de fond ;

fournir un abri aux alevins ;

soutenir les invertébrés aquatiques;

contribuer à maintenir la clarté de l'eau ;

fixer certains nutriments de la biomasse.

fonction agricole

Leur principal avantage ne réside pas dans la production de masse, mais dans la maintenance :

réservoirs d'irrigation propres ;

réservoirs de biodiversité ;

zones de frai ;

Contrôle naturel de la turbidité.

Les plants de charbon de bois ne peuvent être transférés d'un bassin versant à l'autre sans contrôle.

10. Les meilleurs types pour la nutrition humaine

Pour le projet de start-up DREVO, il est rationnel de se limiter à deux principales cultures vivrières :

Arthrospira;

Chlorelle.

Ce sont les directions les plus étudiées et les plus compréhensibles sur le plan commercial.

11. Meilleures cultures fourragères

Pour l'aquaculture

Prometteur:

Chlorelle;

Scenedesmus;

Desmodesme;

Arthrospira;

diatomées individuelles ;

L'hématocoque comme source de pigment ;

d'autres cultures spécialement sélectionnées pour les larves et les alevins.

Les microalgues sont utilisées en aquaculture comme composant nutritionnel et fonctionnel, mais leur composition varie considérablement selon les espèces et les conditions de culture.

Pour l'oiseau

L'arthrospira s'apprécie davantage en tant que complément à une alimentation complète.

Caractéristiques potentielles :

protéines supplémentaires ;

pigments;

microéléments ;

composants fonctionnels.

Il ne doit pas remplacer à lui seul une alimentation équilibrée.

Pour les ruminants et les porcs

Utilisation possible :

biomasse microalgale déshydratée ;

résidus après extraction des composants précieux ;

petits additifs fonctionnels.

Avant utilisation, vérifiez :

composition en acides aminés ;

digestibilité;

teneur en sel ;

métaux lourds ;

microbiologie;

toxines ;

Dosage autorisé.

12. Les meilleures cultures pour les biofertilisants

13. Formes d'utilisation agricole

Culture vivante

Peut être appliqué :

dans les systèmes rizicoles;

dans les biofiltres techniques ;

en culture expérimentale des sols ;

dans les systèmes hydroponiques fermés.

Le risque lié à la culture vivante est sa diffusion incontrôlée.

biomasse sèche

Utilisé comme :

composant d'engrais organique ;

additif alimentaire ;

matière première pour l'extraction ;

Composant du compost.

extrait cellulaire

Peut être utilisé comme :

traitement des semences;

alimentation par les racines ;

biostimulant foliaire ;

complément anti-stress.

Hydrolysat

Une fois les cellules détruites, les nutriments et les substances de signalisation deviennent plus disponibles pour les plantes.

biomasse compostée

Permet :

stabiliser le matériau ;

mélanger avec des déchets végétaux ;

réduire le risque de décomposition rapide sur le terrain.

Mais le compostage ne garantit pas l'élimination de toutes les toxines et de tous les contaminants.

Biochar issu de biomasse algale

Prometteur pour le traitement technique, mais nécessite une analyse :

cendre;

métaux;

sels;

stabilité du carbone ;

sécurité de l'application.

14. Microalgues et traitement des eaux usées agricoles

C'est l'un des domaines les plus prometteurs.

Les microalgues peuvent extraire de l'eau :

ammonium;

nitrate;

phosphate;

dioxyde de carbone ;

une partie des microéléments.

Le département américain de l'Agriculture (USDA) étudie la production d'algues à partir des nutriments provenant du ruissellement agricole comme moyen de gérer la pollution et de produire de la biomasse utile.

La chaîne technologique correcte

Ruissellement → séparation mécanique → sédimentation → bassin d'algues → collecte de biomasse → traitement supplémentaire → contrôle de l'eau.

Séparation importante des cours d'eau

Flux alimentaire

eau propre;

réactifs alimentaires ;

contrôle fermé ;

équipement séparé.

Débit d'alimentation

eau de qualité alimentaire;

matières premières contrôlées ;

analyse de sécurité.

Flux technique

ruissellement agricole;

extraction des nutriments ;

biogaz, compost, engrais technique ou élimination après analyse.

Ces flux ne peuvent pas être mélangés.

15. Non pas des algues, mais des partenaires importants

Certaines cultures d'eau douce très prometteuses sont appelées à tort algues.

Azolla

Azolla— une petite fougère aquatique, et non une algue.

Des cyanobactéries fixatrices d'azote vivent dans ses tissus.

Utilisations possibles :

engrais vert pour les rizières ;

culture de couverture;

additif alimentaire après analyse ;

capture des nutriments ;

Production de compost.

Risque:

propagation rapide ;

fermer la surface de l'eau;

déplacement des espèces indigènes;

conditions anaérobies après la mort.

lentilles d'eau

La lentille d'eau est une plante à fleurs, et non une algue.

Utilisations possibles :

biomasse fourragère;

extraction des nutriments ;

aquaculture ;

compost;

biogaz.

Il devrait être cultivé dans des bassins à environnement contrôlé.

Wolfia

Wolffia est une très petite plante à fleurs.

Certaines espèces sont comestibles, mais la valeur nutritionnelle et l'innocuité d'un produit particulier doivent être confirmées.

Il est logique d'inclure ces cultures dans un module séparé :

Plantes protéinées d'eau douce DREVOet non mélangés à des microalgues.

16. Structure de production recommandée pour DREVO

Ligne A — Aliment DREVO Spiruline

But:

poudre alimentaire;

coller;

flocons;

Phycocyanine.

Exigences:

eau potable séparée ;

bassins alcalins ou photobioréacteurs ;

zone sanitaire ;

séchage en douceur ;

Contrôle total du laboratoire.

Ligne B — DREVO Chlorella Food

But:

biomasse alimentaire;

ingrédients fonctionnels ;

compléments.

Exigences:

culture pure ;

réacteurs contrôlés ;

destruction de la paroi cellulaire si nécessaire ;

protection contre les algues étrangères.

Ligne C - DREVO AquaFeed Algues

Cultures :

Chlorelle;

Scenedesmus;

diatomées appropriées ;

Arthrospira;

Hématocoque.

But:

aquaculture ;

nourriture vivante;

Additifs fonctionnels.

Ligne D — Biofertilisant pour algues DREVO

Cultures :

Chlorelle;

Scenedesmus;

Desmodesme;

cyanobactéries fixatrices d'azote identifiées.

Produits :

biomasse sèche ;

extrait;

hydrolysat;

inoculant de sol;

Additif pour compost.

Ligne E — Récupération des nutriments DREVO

But:

traitement des eaux usées agricoles ;

retour d'azote et de phosphore ;

production de biomasse technique ;

réduire la pression exercée sur les rivières et les marais.

17. Contrôle de la sécurité de la biomasse alimentaire et fourragère

Les éléments suivants sont vérifiés :

espèce et souche exactes ;

cyanobactéries étrangères ;

microcystines ;

anatoxines;

cylindrospermopsine;

métaux lourds ;

arsenic;

plomb;

cadmium;

mercure;

pesticides;

produits pétroliers;

contamination bactérienne ;

moule;

humidité;

protéine;

graisses;

acides aminés;

stabilité du stockage.

La grande capacité de la spiruline et de la chlorelle à fixer les substances présentes dans l'environnement rend le contrôle de la qualité et de la production de l'eau essentiel.

18. Ce qu'il ne faut pas faire

Ce qui suit n'est pas autorisé :

collecter de la biomasse verte dans un étang choisi au hasard pour se nourrir ;

cultiver de la spiruline de qualité alimentaire sur des boues de fumier ;

utiliser la biomasse provenant des bassins de traitement comme aliment sans analyse ;

lignes de production alimentaire et technique mixtes ;

libérer les souches de production dans les plaines inondables naturelles ;

propager des cyanobactéries inconnues ;

considérer l'absence d'odeur comme une preuve de sécurité ;

utiliser la prolifération d'algues comme engrais sans analyse ;

nourrir les animaux avec de la biomasse brute et non contrôlée ;

promettent un remplacement complet des engrais sans essais sur le terrain ;

cultiver une seule espèce dans un marais naturel ;

Vendre une nouvelle espèce comme aliment sans se renseigner sur la législation.

19. Priorités pour le premier pilote

Direction alimentaire

Arthrospira platensis;

Chlorella vulgaris.

Sens d'alimentation

Arthrospira;

Chlorelle;

Scenedesmus ou Desmodesmus;

L'hématocoque comme complément spécialisé.

Instructions pour l'engrais

Chlorelle;

Scenedesmus;

Desmodesme;

cyanobactéries fixatrices d'azote indigènes avérées ;

biomasse mixte du bassin d'algues techniques après analyse.

Direction hydro-écologique

diatomées locales;

périphyton naturel ;

communautés Char;

plantes sous-marines ;

zooplancton et organismes filtreurs locaux.

20. Conclusion principale

Les plus réalistes pour la nutrition humaine sont :

Arthrospira — spiruline;

Chlorelle;

Produits spécialisés à base d'Haematococcus et d'Euglena.

Les plus prometteurs pour l'agriculture sont :

Chlorelle;

Scenedesmus;

Desmodesme;

Arthrospira;

cyanobactéries fixatrices d'azote identifiées ;

Communautés naturelles de diatomées et de périphyton en aquaculture.

Mais leurs rôles diffèrent :

Les cultures vivrières produisent de la biomasse propre ;

les cultures fourragères complètent l'alimentation ;

Les cultures industrielles extraient des nutriments ;

Les biofertilisants restituent certaines de ces substances au sol ;

Les algues naturelles soutiennent l'écosystème.

Le meilleur système ne cultive pas une seule « algue universelle », mais sépare l'alimentation, l'alimentation animale, les engrais, la purification de l'eau et la restauration des communautés naturelles en filières indépendantes et contrôlées.