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Dans un système aquacole en culture intensive, l’activité biologique oblige souvent, (i) à
apporter de l’oxygène pour subvenir aux besoins de respiration des espèces et, (ii) à extraire
des solutés gazeux, comme l’azote ou comme le dioxyde de carbone libérés par la respiration et
dont l’accumulation dans le bassin serait, au-delà de certaines valeurs, un facteur d’inhibition
de la croissance (Pichavant et al, 2000 ; Evans et al, 2005). Le CO2 est notamment le second
facteur limitant la croissance des poissons d’intérêt aquacole (Grottum et Sigholt, 1996 ;
Fivelstad et al., 1998 ; Cecchini et al., 2001 ; Moran, 2010a). De plus, lorsque l'eau est
sursaturée en CO2, le pH diminue par le fait de l’accumulation de proton due aux réactions
chimiques résultant de l’équilibre calco-carbonique :
Le stripage du CO2 permet donc aussi une remontée du pH. Si le dégazage en CO2 est
insuffisant, l’ajout d’une base (NaOH ou bicarbonates principalement) est aussi une méthode
utilisée pour faire remonter le pH et diminuer la concentration en CO2 dissous dans l’eau
(Bisogni et Timmons, 1994 ; Grace et Piedrahita, 1994 ; Summerfelt, 1996 ; Piedrahita, 1997,
1998 ; Loyless et Malone, 1998). Cependant, l’utilisation de produits chimiques est de moins en
moins recommandée en raison des risques liés à leur mise en œuvre et des normes de qualité
exigées (Summerfelt, 2000).
L’azote dissous est également toxique pour les poissons lorsqu’il se trouve en sursaturation
dans l’eau. Il peut entraîner de fortes mortalités par accident de décompression car les bulles
d’azote restent piégées dans l’organisme du poisson (Hussenot, 1987).
C’est ainsi que la plupart des systèmes d’élevage intensifs sont habituellement équipés de
systèmes permettant l’extraction du CO2 et du N2 et d’un système d’injection d’O2 pur ou
d’aération pour réoxygéner l’eau (Belaud, 1996). Le coût d’extraction du CO2 par des colonnes à
ruissellement ventilées reste encore élevé aujourd’hui (Colt et Orwicz, 1991 ; Watten, 1991 ;
Grace et Piedrahita, 1994), de plus, ce système ne permet pas toujours d’obtenir une
concentration en CO2 satisfaisante. Les systèmes de transfert choisis doivent permettre de
maximiser la surface d’échange entre l’air et l’eau tout en réduisant la résistance aux transferts
aux interfaces gaz-liquide, de façon à transférer efficacement les solutés ciblés.
Les échanges gaz-liquide entrent dans les processus de transfert de masse permettant le
passage d’un ou plusieurs constituants d’une phase vers l’autre. Deux des opérations les plus
répandues sont l’absorption, pour laquelle les constituants sont transférés d’une phase gazeuse
vers une phase liquide, et la désorption (ou stripage, dégazage) qui, à l’inverse, consiste à faire
passer les constituants de la phase liquide vers la phase gazeuse (Roustan, 2003a et b). Ces
opérations sont utilisées par exemple pour permettre l’aération ou le dégazage d’un liquide et
peuvent être couplées à des réactions chimiques telles qu’hydrogénation, oxydation, chloration
ou encore humidification. Différents types de contacteurs peuvent être mis en œuvre: système
agité, colonne à garnissage, lit à ruissellement et colonnes à bulles par exemple. Le choix du
système de transfert dépend de considérations techniques et économiques (Boyd et Watten,
1989 ; Colt et Tchobanoglous, 1981 ; Speece, 1981 ; Watten, 1994).
Les colonnes à bulles présentent certains avantages : elles ont d’excellentes propriétés de
transfert de masse, le contrôle de la température y est facile, elles fonctionnent aussi en
présence de suspensions particulaires sans risque d’érosion ou colmatage, enfin, leur
construction reste simple et leurs coûts de maintenance et de fonctionnement sont faibles
(Havelka et al., 2000 ; Kassab et al., 2007 ; Rodrigues et al., 2008).
Dans ce cadre, l’utilisation d’un airlift a déjà été proposée (Loyless et Malone, 1998).
Dans un système aquacole en culture intensive, l’activité biologique oblige souvent, (i) à
apporter de l’oxygène pour subvenir aux besoins de respiration des espèces et, (ii) à extraire
des solutés gazeux, comme l’azote ou comme le dioxyde de carbone libérés par la respiration et
dont l’accumulation dans le bassin serait, au-delà de certaines valeurs, un facteur d’inhibition
de la croissance (Pichavant et al, 2000 ; Evans et al, 2005). Le CO2 est notamment le second
facteur limitant la croissance des poissons d’intérêt aquacole (Grottum et Sigholt, 1996 ;
Fivelstad et al., 1998 ; Cecchini et al., 2001 ; Moran, 2010a). De plus, lorsque l'eau est
sursaturée en CO2, le pH diminue par le fait de l’accumulation de proton due aux réactions
chimiques résultant de l’équilibre calco-carbonique :
Le stripage du CO2 permet donc aussi une remontée du pH. Si le dégazage en CO2 est
insuffisant, l’ajout d’une base (NaOH ou bicarbonates principalement) est aussi une méthode
utilisée pour faire remonter le pH et diminuer la concentration en CO2 dissous dans l’eau
(Bisogni et Timmons, 1994 ; Grace et Piedrahita, 1994 ; Summerfelt, 1996 ; Piedrahita, 1997,
1998 ; Loyless et Malone, 1998). Cependant, l’utilisation de produits chimiques est de moins en
moins recommandée en raison des risques liés à leur mise en œuvre et des normes de qualité
exigées (Summerfelt, 2000).
L’azote dissous est également toxique pour les poissons lorsqu’il se trouve en sursaturation
dans l’eau. Il peut entraîner de fortes mortalités par accident de décompression car les bulles
d’azote restent piégées dans l’organisme du poisson (Hussenot, 1987).
C’est ainsi que la plupart des systèmes d’élevage intensifs sont habituellement équipés de
systèmes permettant l’extraction du CO2 et du N2 et d’un système d’injection d’O2 pur ou
d’aération pour réoxygéner l’eau (Belaud, 1996). Le coût d’extraction du CO2 par des colonnes à
ruissellement ventilées reste encore élevé aujourd’hui (Colt et Orwicz, 1991 ; Watten, 1991 ;
Grace et Piedrahita, 1994), de plus, ce système ne permet pas toujours d’obtenir une
concentration en CO2 satisfaisante. Les systèmes de transfert choisis doivent permettre de
maximiser la surface d’échange entre l’air et l’eau tout en réduisant la résistance aux transferts
aux interfaces gaz-liquide, de façon à transférer efficacement les solutés ciblés.
Les échanges gaz-liquide entrent dans les processus de transfert de masse permettant le
passage d’un ou plusieurs constituants d’une phase vers l’autre. Deux des opérations les plus
répandues sont l’absorption, pour laquelle les constituants sont transférés d’une phase gazeuse
vers une phase liquide, et la désorption (ou stripage, dégazage) qui, à l’inverse, consiste à faire
passer les constituants de la phase liquide vers la phase gazeuse (Roustan, 2003a et b). Ces
opérations sont utilisées par exemple pour permettre l’aération ou le dégazage d’un liquide et
peuvent être couplées à des réactions chimiques telles qu’hydrogénation, oxydation, chloration
ou encore humidification. Différents types de contacteurs peuvent être mis en œuvre: système
agité, colonne à garnissage, lit à ruissellement et colonnes à bulles par exemple. Le choix du
système de transfert dépend de considérations techniques et économiques (Boyd et Watten,
1989 ; Colt et Tchobanoglous, 1981 ; Speece, 1981 ; Watten, 1994).
Les colonnes à bulles présentent certains avantages : elles ont d’excellentes propriétés de
transfert de masse, le contrôle de la température y est facile, elles fonctionnent aussi en
présence de suspensions particulaires sans risque d’érosion ou colmatage, enfin, leur
construction reste simple et leurs coûts de maintenance et de fonctionnement sont faibles
(Havelka et al., 2000 ; Kassab et al., 2007 ; Rodrigues et al., 2008).
Dans ce cadre, l’utilisation d’un airlift a déjà été proposée (Loyless et Malone, 1998).