ÉVALUATION DE LA DURABILITE ENVIRONNEMENTALE DES FORMULES ALIMENTAIRES DE SUBSTITUTION POUR LA DORADE ROSE A L’AIDE DE L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE
L’augmentation de la consommation de poissons et de fruits de mer induite par l’aquaculture s’accompagne de son lot de défis et de controverses, notamment la nécessité d’accroître la production d’aliments pour animaux. L’utilisation de farine et d’huile de poisson pour élever des poissons carnivores a causé des problèmes environnementaux, notamment le déséquilibre des écosystèmes et la destruction des habitats, ainsi que des problèmes éthiques tels que la pêche de poissons fourrage pour l’alimentation plutôt que pour la consommation humaine. C’est pourquoi l’industrie a activement recherché des ingrédients alimentaires alternatifs afin de réduire la dépendance à l’égard des composants dérivés du poisson. Ces progrès dans le secteur de l’alimentation aquacole ont rendu la sélection de la meilleure solution alimentaire complexe sur plusieurs fronts. Cette étude vise à évaluer les impacts environnementaux de trois formulations d’aliments, chacune avec des sources de protéines différentes (sous-produits de volaille, PMB, larves de Tenebrio molitor, TM, ou larves d’Hermetia illucens, HI), conçues pour la daurade royale (Sparus aurata), une espèce très prisée dans l’aquaculture. La durabilité environnementale de ces alternatives a été évaluée par rapport à des références d’aliments à base de farine et d’huile de poisson. Cette enquête a montré comment l’intégration d’ingrédients innovants pouvait avoir un impact positif sur l’empreinte environnementale des chaînes de production d’aliments pour animaux d’aquaculture. En outre, les principaux points chauds des cycles de vie des formules d’aliments alternatifs ont été identifiés et des solutions d’amélioration viables ont été proposées, telles que la sélection de matières premières différentes ou l’amélioration de l’efficacité énergétique. Cette évaluation permet de guider la sélection de formules alimentaires plus respectueuses de l’environnement avant leur intégration dans les processus de la chaîne aquacole.
1. Introduction
La croissance de la population mondiale et l’augmentation subséquente de la demande de nourriture, en particulier de protéines animales, ont exacerbé les problèmes de sécurité alimentaire. Ces préoccupations sont aggravées par des menaces permanentes telles que la perte de biodiversité, la dégradation des écosystèmes et le changement climatique (Wallner-Hahn et al., 2022). La majeure partie de la production alimentaire mondiale et de la chaîne d’approvisionnement repose sur l’existence de services écosystémiques, c’est-à-dire les avantages et les ressources que la nature fournit à l’homme (Carmona-Moreno et al., 2021). Ainsi, la sécurité alimentaire est interdépendante de l’eau, de l’énergie et des écosystèmes, comme le souligne le concept de Nexus Eau-Énergie-Alimentation-Écosystème (WEFE) (Carmona-Moreno et al., 2021). L’industrie des produits de la mer (pêche sauvage et aquaculture) s’appuie également sur ces ressources naturelles pour fournir des aliments sains. De même, comme l’indique l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture (2024), les produits de la mer, qu’ils soient capturés ou élevés, contribuent efficacement à l’alimentation, au revenu et à la culture des hommes dans le monde entier. À ce jour, près de 51 % des espèces de poissons comestibles entrant sur le marché mondial (environ 185 millions de tonnes) proviennent de l’aquaculture, et ce pourcentage devrait atteindre 60 % d’ici 2030 (FAO, 2024). Ainsi, l’aquaculture contribuera directement ou indirectement à la réalisation de plusieurs objectifs de développement durable (ODD), notamment la faim zéro (ODD 2) et la bonne santé et le bien-être (ODD 3), et augmentera la durabilité environnementale des océans, de l’eau, de la terre et du climat (action climatique – ODD 13, vie sous l’eau – ODD 14, et vie sur terre – ODD 15) grâce à la conception d’une production responsable (Troell et al., 2023).
Cependant, dans le même temps, l’exploitation anthropique des ressources naturelles et des services écosystémiques entraîne des impacts et des externalités sur l’environnement. Plus précisément, en ce qui concerne la durabilité environnementale, les émissions mondiales de CO2 n’ont cessé d’augmenter depuis 1970 (Le Quéré et al., 2021), l’ensemble des systèmes alimentaires étant responsable d’environ un tiers/un quart de l’ensemble des émissions anthropiques (environ 53,2 milliards de tonnes d’équivalents CO2 ( Poore et Nemecek, 2018a ; Crippa et al., 2021), principalement causées par les élevages de bétail et les piscicultures. Néanmoins, si l’on considère uniquement ces deux activités, l’élevage d’animaux aquatiques a contribué à moins de 0,50 % des émissions anthropiques en 2017, soit beaucoup moins que l’élevage d’animaux terrestres (MacLeod et al., 2020). Ce résultat pourrait être dû à certaines particularités de l’aquaculture, identifiables dans l’indice de conversion alimentaire favorable, les cycles de production plus courts et l’absence d’impacts dérivés de l’utilisation directe des terres, en particulier dans l’aquaculture multitrophique intégrée (AMTI) où l’approche intégrée (Troell et al., 2003) stimule des processus durables facilités par un élevage précis (Barbaresi et al., 2022). Cependant, les impacts causés par l’aquaculture, à l’exclusion des macroalgues, peuvent varier considérablement en fonction de l’espèce élevée et du niveau d’intensification de la production, même s’il est bien établi que les principales sources d’émissions proviennent des aliments utilisés, en particulier pour les poissons marins (Poore et Nemecek, 2018b ; MacLeod et al., 2020).
Les formules d’alimentation des espèces de poissons carnivores contiennent des niveaux élevés de protéines, qui ont été dérivées de la farine de poisson marin (FM), évaluée comme optimale en raison de sa composition nutritionnelle équilibrée ( Oliva-Teles et al., 2015 ; Gasco et al., 2018), son appétence élevée, ses facteurs antinutritionnels minimaux et sa digestibilité sans effort (Qiu et al., 2023a). En fait, la farine de poisson (FM) et l’huile de poisson (FO) étaient jusqu’à présent des composants essentiels des aliments pour animaux aquatiques, en particulier pour les espèces de poissons carnivores dans les systèmes d’aquaculture intensive (Geremia et al., 2024 ; Pinho et al., 2024)), en raison de leur teneur élevée en protéines et en lipides, qui contribuent à 40-70 % des coûts de production, nécessaires à l’entretien et à la croissance des animaux (Henry et al., 2015). En 2022, 20 millions de tonnes de poissons, mollusques et crustacés ont été débarqués dans le monde et utilisés à des fins non alimentaires, principalement pour la production de FM et FO (FAO, 2024), qui servent d’ingrédients pour les aliments pour animaux aquatiques. L’UE contribue à hauteur de 10 à 15 % à la production mondiale de FM et de FO, avec une production annuelle de 400 000 à 600 000 tonnes de FM et de 120 000 à 200 000 tonnes de FO (Commission européenne, 2021). La production de FM et de FO dépend fortement des captures industrielles de petits poissons pélagiques, ce qui contribue de manière significative aux impacts environnementaux et sociaux. D’une part, cette dépendance a entraîné une surexploitation des stocks de poissons fourrage, ce qui a eu des répercussions négatives sur les écosystèmes marins, telles que la destruction des habitats et la perte de biodiversité ; d’autre part, 90 % des poissons sauvages qui ne sont pas utilisés pour la consommation humaine directe sont de qualité alimentaire, ce qui entraîne une concurrence qui remet en cause la sécurité alimentaire (Auzins et al., 2024). En outre, la pénurie d’approvisionnement (principalement due à des événements climatiques tels qu’El Niño), la hausse des prix qui en découle et les aspects non durables de l’utilisation de la FM (FAO, 2024) ont provoqué une crise dans le développement d’aliments pour poissons abordables et de haute qualité, ce qui a conduit à des efforts pour trouver des sources de protéines alternatives (Hossain et al., 2024 ; Moutinho et al., 2024), avec des valeurs nutritionnelles similaires à la FM et non destinées à la consommation humaine (Barroso et al., 2014). Les efforts visant à trouver des sources de protéines alternatives sont cruciaux pour réduire la dépendance à la FM et à la FO et ils peuvent être contextualisés dans la politique des directives de l’économie bleue et la recherche innovante sur les alternatives d’alimentation durable visent à atténuer ces impacts, en promouvant l’utilisation durable des ressources océaniques, la croissance économique, l’amélioration des moyens de subsistance et la santé des écosystèmes (Geremia et al., 2023).
En particulier, l’intérêt de la recherche s’est concentré jusqu’à présent sur les sources qui ont des teneurs similaires en acides aminés essentiels, en phospholipides et en acides gras (en particulier les acides docosahexaénoïque et eicosapentaénoïque) qui peuvent favoriser une croissance, un développement, un entretien et une reproduction optimaux des animaux, ce qui permettrait à la production aquacole de rester économiquement et écologiquement durable à long terme (Aragão et al., 2022).
Des alternatives aux ingrédients marins ont été proposées au cours des dernières décennies, allant des sources de protéines végétales aux protéines animales, telles que les sous-produits de volaille et, dernièrement, les farines d’insectes (Barroso et al., 2014 ; Gasco et al., 2018). Malgré des résultats antérieurs indiquant que les aquafeeds à base de protéines végétales, contenant des tourteaux de soja et de colza, ont un impact considérablement plus faible sur l’environnement que ceux à base de FM (Samuel-Fitwi et al, 2013), l’utilisation de ces ingrédients végétaux soulève des inquiétudes considérables tant pour des raisons éthiques (déforestation, concurrence entre aliments pour animaux et aliments pour humains) que pour les effets négatifs possibles sur le bien-être des poissons (Pang et al., 2023), principalement en raison de l’abondance d’éléments antinutritionnels, du déséquilibre des acides aminés et de l’utilisation limitée (Qiu et al., 2023b).
Par conséquent, d’autres alternatives à la FM devraient être envisagées pour promouvoir une application de l’économie circulaire et donner une seconde utilisation aux déchets et une valeur ajoutée aux sous-produits, en les réintroduisant dans le système économique le plus longtemps possible (Campos et al., 2020), et en aidant à concevoir Aquafeed 3.0 (Colombo et Turchini, 2021).
La récente réapprobation de l’utilisation des protéines animales terrestres transformées de non-ruminants dans les aliments pour animaux européens, en particulier dans l’aquaculture, a suscité un intérêt croissant pour l’exploration de sources riches en nutriments dans les sous-produits d’animaux terrestres, qui sont produits en abondance et représentent des ressources biologiques précieuses (Campos et al., 2020). Ainsi, la farine de sous-produits de volaille (PBM) répond aux besoins et aux exigences d’amélioration de la réutilisation des sous-produits et présente un indice nutritionnel global comparable à celui de la FM ( Qiu et al., 2023b) ; cet ingrédient prometteur est donc étudié avec intérêt. L’industrie de la volaille génère des quantités importantes de sous-produits qui ne conviennent pas directement à la consommation humaine et, en transformant ces sous-produits, des sources précieuses de nutriments sont extraites. En bref, la farine de volaille peut être définie comme les parties broyées, fondues et nettoyées de la carcasse de la volaille abattue, telles que le cou, la tête, les pieds, les œufs non développés, le gésier et les intestins (à condition que leur contenu/chime soit enlevé), à l’exclusion des plumes (sauf dans les quantités qui pourraient inévitablement se produire dans les bonnes pratiques de fabrication) (Karapanagiotidis et al., 2019). Cette farine présente des normes de sécurité chimique-biologique élevées et un faible impact environnemental (Maiolo et al., 2020), ainsi que de nombreuses qualités nutritionnelles données par sa teneur élevée en protéines et sa similitude d’équilibre en acides aminés proche de l’étalon d’or représenté par la FM et supérieure aux sources de protéines végétales (Chaklader et al., 2023).
D’autres solutions innovantes envisagent l’utilisation de farine d’insectes comme source de protéines pour l’alimentation des poissons (Iaconisi et al., 2019). Les avantages environnementaux de l’élevage d’insectes pourraient être attribués à un meilleur indice de conversion alimentaire et à une moindre utilisation du sol pour produire des nutriments tels que les protéines animales et les lipides (Doi et Mulia, 2021). Il faut deux à dix fois moins de terres agricoles pour produire 1 kg de protéines d’insectes que 1 kg de protéines produites à partir de porcs et de bœufs. Leur fécondité élevée, leur taux de croissance rapide et leur capacité à convertir efficacement des substrats organiques d’origines diverses (légumes, abats de poisson, son, viande, etc.) en font des candidats valables du point de vue de la durabilité environnementale (FAO, 2021).
Une espèce particulièrement intéressante est représentée par Tenebrio molitor (TM) qui appartient à l’ordre des coléoptères et qui est communément appelé « ver de farine » car il a été considéré jusqu’à présent comme un ravageur des céréales, de la farine et de l’industrie agroalimentaire. Cet insecte a suscité un intérêt considérable grâce à ses caractéristiques nutritives, telles que la teneur élevée en protéines brutes (47-60 % de la matière sèche, MS), en lipides (31-43 % MS), la teneur relativement faible en cendres (<5 % MS) et en calcium (Gasco et al., 2018 ; Iaconisi et al., 2019). En outre, la farine de vers de farine se caractérise par un profil aminoacidique proche de celui de la farine de soja, avec toutefois des déficiences potentielles en méthionine, histidine, lysine, cystéine et thréonine, alors qu’elle est riche en tyrosine et en valine (Barroso et al., 2014). Cependant, les stades de développement de l’insecte peuvent affecter sa composition en acides aminés (Finke, 2002). Aujourd’hui, les preuves scientifiques nous permettent de considérer que la MT peut remplacer partiellement la farine de poisson dans les aliments pour poissons de diverses espèces.
Une autre espèce d’insecte est représentée par Hermetia illucens (HI), connue sous le nom de mouche soldat noire, un diptère de la famille des Stratiomyidae. On pense qu’elle est d’origine tropicale, mais le commerce international a permis à cet insecte de se déplacer et d’entrer dans d’autres écosystèmes, en s’adaptant facilement (Salomone et al., 2017). HI est l’un des agents les plus prometteurs pour la bioconversion de la biomasse de mauvaise qualité et sa culture se répand désormais en Europe. Les restes de fruits et légumes représentent un substrat bon marché et disponible qui peut être utilisé pour l’élevage de larves de HI, créant ainsi un cercle vertueux de transformation des sous-produits de la transformation en farine d’insectes autorisée par la Commission européenne à être utilisée comme ingrédient pour l’alimentation animale (European Commission, 2017). Ce processus de bioconversion permet de redonner de la valeur aux déchets alimentaires grâce à leur réintroduction dans la chaîne de production, selon la perspective de l’économie circulaire (Cappellozza et al., 2019 ; Ojha et al., 2020) et intervient sur le profil nutritionnel des larves pour répondre pleinement aux besoins des animaux d’élevage, créant ainsi des valeurs tout au long de la chaîne d’approvisionnement.
Cependant, si l’incorporation de ces sous-produits ou de nouvelles sources de protéines dans les aliments pour animaux semble avantageuse, il est important de reconnaître que les processus impliqués dans la collecte et la maximisation de leur valeur peuvent avoir des conséquences sur l’environnement. Pour évaluer les avantages réels de l’utilisation de ces ingrédients en remplacement de la farine de poisson et de l’huile de poisson conventionnelles dans les aliments pour animaux, il est essentiel d’évaluer leur impact sur l’environnement du point de vue du cycle de vie (Campos et al., 2020). En effet, comme le notent Bohnes et Laurent, 2021 l’aquaculture présente de sérieux défis environnementaux. L’expansion rapide de l’aquaculture met en évidence la nécessité de répondre d’urgence à ces préoccupations environnementales, la production d’aliments pour poissons étant un domaine d’intervention crucial (Quang Tran et al., 2022), puisque la demande d’aliments pour poissons devrait passer de 160 millions à plus de 180 millions de tonnes métriques d’ici à 2025 (Hossain et al., 2024). Plus précisément, sa durabilité dépend de la prise en compte des impacts environnementaux principalement liés à la production d’aliments pour poissons, l’alimentation étant considérée comme la principale source de coûts environnementaux et financiers pour les secteurs de l’aquaculture et de l’élevage (da Silva Pires et al., 2022). García García et al. (2016) soulignent le potentiel de l’utilisation d’ingrédients alimentaires alternatifs pour atténuer ces défis, en démontrant des réductions dans plusieurs catégories d’impact, y compris le potentiel de réchauffement climatique au niveau de la production aquacole de daurade. Ainsi, l’exploration d’ingrédients alimentaires alternatifs est prometteuse pour atténuer ces défis et favoriser un avenir plus durable pour l’industrie de l’aquaculture. Il est essentiel de comprendre l’interaction entre les pratiques de durabilité pour illustrer aux décideurs la nécessité d’équilibrer le rendement de la production et les performances environnementales, avec l’appui des analyses d’évaluation du cycle de vie (ACV) (Lourenço et al., 2024).L’ACV est une méthodologie internationale normalisée (Commission européenne de normalisation, 2006a) pour évaluer les impacts sur l’environnement et la santé humaine associés à un produit ou à un service (Vinci et al., 2022). Elle représente donc l’une des méthodologies les plus utilisées pour mesurer et évaluer les répercussions écologiques de la fabrication de produits et de services. De nombreuses études ACV ont été mises en œuvre pour évaluer la valorisation des sous-produits de divers secteurs de production alimentaire (Curran, 2016 ; Arun et Shanmugam, 2020 ; Campos et al., 2020) et, à ce jour, elle s’est imposée comme l’approche établie pour évaluer les impacts, en particulier les émissions de gaz à effet de serre, liés à la production alimentaire et animale (Berton et al., 2023). En outre, dans le contexte dynamique de la formulation des aliments pour animaux, l’utilisation de la méthodologie ACV pourrait être cruciale pour évaluer la durabilité de ce secteur de production (Basto-Silva et al., 2018, Basto-Silva et al., 2019). (Basto-Silva et al., 2019) a évalué les impacts environnementaux de quatre régimes alimentaires expérimentaux pour la daurade royale avec différents ratios protéines alimentaires/glucides, quantifiant les ingrédients dérivés de la pêche comme les principaux contributeurs à l’impact environnemental. Dans cette perspective, les chercheurs ont envisagé des ingrédients alternatifs possibles comme source de protéines aux dérivés de poisson, en particulier pour les espèces carnivores (Maiolo et al., 2020 ; Vinci et al., 2022). Déjà, Maiolo et al., 2020 ont déjà évalué l’impact environnemental de la biomasse de microalgues, de la farine d’insectes (IM) provenant de larves d’Hermetia illucens et de la farine de sous-produits de volaille (PBM) comme alternatives, en limitant l’étude aux processus de production de chaque ingrédient et en mettant en évidence les meilleures performances des deux derniers. Cependant, chaque espèce en aquaculture doit être considérée comme un individu avec des paramètres d’élevage spécifiques, y compris l’alimentation. (Goglio et al., 2022) a évalué l’impact sur l’élevage du saumon d’un régime partiellement à base d’algues et d’insectes par rapport à un régime conventionnel à base de farine et d’huile de poisson, donnant ainsi une idée des améliorations potentielles de la chaîne de valeur des algues et des insectes. Nous avons ensuite choisi la daurade royale (Sparus aurata) comme sujet de notre étude car, comme le bar européen (Dicentrarchus labrax), c’est l’une des espèces les plus cultivées et les plus importantes sur le plan économique dans l’aquaculture du sud de l’Europe. En nous concentrant sur la daurade, nous avons cherché à évaluer les impacts environnementaux de trois des formulations d’aliments innovantes les plus prometteuses, adaptées à cette espèce, présentant des valeurs nutritionnelles similaires, avec différentes sources de protéines, par rapport à des aliments de référence à base de farine de poisson et d’huile de poisson. Une approche basée sur le produit, avec des modèles du berceau à la porte basés sur 1 kg de produit comme unité fonctionnelle, a été choisie pour se concentrer sur la phase de production des ingrédients individuels étudiés, la logistique et les transports associés jusqu’à la préparation de la formulation finale.
L’objectif de l’étude est également de fournir des indications pour le choix d’une formulation d’aliment plus durable avant son utilisation dans les processus de la chaîne aquacole, car c’est la voix la plus élevée des impacts environnementaux dans la production aquacole. En outre, compte tenu du rôle important des choix de données secondaires, qui impliquent une incertitude dans une étude ACV, une analyse de sensibilité des formules d’aliments alternatives a été réalisée, sur la base de différents aspects, afin d’identifier les principaux points chauds, les choix améliorables et les paramètres critiques pour d’autres améliorations dans la chaîne de production, telles que la sélection de matières premières différentes ou l’amélioration de l’efficacité énergétique. Les informations fournies sont essentielles pour guider la prise de décision sur les aspects environnementaux, financiers et opérationnels (GFI, 2023). Cela peut être particulièrement précieux pour les entrepreneurs émergents et les nouvelles usines qui cherchent à lancer la production de nouveaux ingrédients pour l’alimentation animale ou pour les entreprises d’aquaculture qui souhaitent réduire leur impact sur l’environnement en commençant par les formules alimentaires.
2. Matériel et méthodes
L’analyse du cycle de vie (ACV) a été réalisée conformément aux quatre étapes principales recommandées par les normes ISO pour l’ACV (Commission européenne de normalisation, 2006a, Commission européenne de normalisation, 2006b) : (1) définition de l’objectif et du champ d’application ; (2) inventaire du cycle de vie (ICV) ; (3) évaluation de l’impact du cycle de vie (EICV) ; (4) interprétation des résultats. Les calculs ont été effectués à l’aide du logiciel OpenLCA 1.11.
2.1. Définition de l’objectif et du champ d’application
L’alimentation des poissons est le facteur principal, suivi par les opérations liées à l’alimentation et les émissions de N et P dues au métabolisme des poissons, qui contribuent le plus à l’impact environnemental des systèmes d’élevage de poissons. L’objectif de l’étude est donc d’évaluer la durabilité de différentes formules d’alimentation, en tant que moyen de décision. En particulier, cette étude a été menée pour évaluer les impacts environnementaux associés à la phase de production de diverses formules alimentaires conçues pour la daurade (Sparus aurata), en vue de leur distribution sur le marché. Des modèles traditionnels d’évaluation du cycle de vie ont été appliqués pour les études de cas définies, avec des analyses de sensibilité des hypothèses clés réalisées au niveau du système. Ce travail visait à effectuer une comparaison selon une « approche attributionnelle prospective », dans laquelle les intrants et les extrants sont attribués à l’unité fonctionnelle sélectionnée pour le système de produit, en connectant et/ou en partitionnant les processus unitaires au sein du système selon des règles normatives. Cette approche a été préférée à l’établissement des conséquences de leur application sur le changement des systèmes agricoles et alimentaires (comme c’est le cas pour l’utilisation de l’approche conséquentielle) (Hospido et al., 2010). La recherche comprenait une analyse comparative entre une formule conventionnelle d’alimentation aquatique et des régimes alimentaires innovants pour les poissons qui incorporaient des ingrédients alternatifs, remplaçant partiellement ou entièrement la farine de poisson (FM). En particulier, les alternatives à la farine de poisson considérées sont les sous-produits ou déchets de volaille, désignés par l’acronyme PBM, et la farine d’insectes de deux espèces différentes : Tenebrio molitor larvae, abrégé en TM, et Hermetia illucens larvae, abrégé en HI. L’objectif principal était d’identifier la formulation d’aliments pour poissons qui présentait les meilleures performances en termes d’impact environnemental pendant la phase de production, tout en explorant les points critiques et en soulignant les améliorations potentielles des processus de production. Une approche « du berceau à la porte » a été choisie pour modéliser la production de ces différents aliments, en utilisant comme unités fonctionnelles 1 kg d’aliments commercialisables. Ensuite, les limites du système ont été fixées de manière homogène, puisque dans tous les cas, elles prennent en compte et incluent toutes les matières premières entrant dans les procédures de transformation des aliments pour animaux, le transport, l’énergie et la consommation d’eau, comme le montre le schéma de la figure 1. Les modèles prennent en considération les ingrédients d’entrée jusqu’à ce que les produits granulés par le processus d’extrusion soient prêts pour le marché de l’alimentation aquatique.
Enfin, nous avons choisi la daurade royale (Sparus aurata) comme sujet de notre étude car, comme le bar européen (Dicentrarchus labrax), c’est l’une des espèces les plus cultivées et les plus importantes sur le plan économique dans l’aquaculture du sud de l’Europe. En nous concentrant sur la daurade, nous avons cherché à répondre à des besoins nutritionnels spécifiques, contribuant ainsi à une approche plus personnalisée de la formulation des aliments pour poissons. Cette approche comble les lacunes de la littérature existante et permet d’envisager des pratiques plus durables dans la production d’aliments pour cette espèce de poisson. Nous avons choisi de minimiser le nombre d’hypothèses dans notre étude. L’inclusion des données de performance nécessiterait de faire des hypothèses sur divers paramètres techniques susceptibles d’influencer largement la croissance et le bien-être des animaux, qui pourraient varier de manière significative en fonction des conditions d’élevage. De telles hypothèses pourraient conduire à des inexactitudes dans la représentation des conditions réelles d’élevage et, par conséquent, affecter la fiabilité de l’évaluation environnementale.
2.2. Inventaire du cycle de vie
La farine de poisson (FM), les sous-produits ou déchets de volaille (PBM) et la farine d’insectes de deux espèces différentes (larves de Tenebrio molitor, TM, et larves d’Hermetia illucens, HI) ont été choisis comme les quatre différentes sources de protéines pour les aliments pour dorades à analyser dans cette étude. Ensuite, quatre formulations alimentaires ont été extraites d’études bibliographiques (; Piccolo et al., 2017 ; Karapanagiotidis et al., 2019 ; Gai et al., 2023) afin d’avoir des formules d’aliments pour poissons grossièrement isoprotéiques, isolipidiques et isoénergétiques, avec des valeurs nutritionnelles similaires (47 % de teneur en protéines brutes, 17,25 % de teneur en lipides bruts, 21,7 MJ/kg en moyenne, respectivement).
2.3. Évaluation de l’impact du cycle de vie (ÉICV)
L’analyse a été réalisée avec la méthodologie d’évaluation environnementale EF 3.1, la méthode la plus récente disponible et aucune ACV dans ce secteur ne présente les résultats obtenus avec elle, et la demande énergétique cumulée (DEC), appuyée par des données primaires et des données secondaires des bases de données Ecoinvent 3.7.1.
3. Résultats
La production mondiale de poisson a augmenté de façon constante au cours des dernières décennies, principalement en raison du développement de l’aquaculture. Par conséquent, on a récemment observé un intérêt croissant pour les implications environnementales des poissons d’élevage, comme en témoigne le nombre croissant d’ACV appliquées aux industries aquacoles.
Toutes les alternatives à la farine de poisson traditionnelle montrent des résultats meilleurs ou comparables à ceux de la farine de poisson FM-f, à quelques exceptions près. En ce qui concerne la farine de poisson PBM-f, ce produit présente une petite augmentation de la consommation d’eau d’environ 0,20 m3 équivalent mondial (+10 %). De même, la farine de poisson TM-f présente une consommation d’eau accrue de 21 %. De plus, ce type d’aliment présente un impact plus élevé en termes d’utilisation des terres en raison de la culture des cultures utilisées comme substrat pour la croissance des insectes. En général, la farine de poisson PBM-f ne présente qu’une atténuation modérée sur les catégories d’impact. Les pires résultats de la farine de poisson TM-f sont également visibles dans l’eutrophisation marine et terrestre (+53 % et +15 %) et la toxicité humaine non cancéreuse, pour plus d’un ordre de grandeur. Dans les trois voix d’impact, les principaux contributeurs sont liés à la phase d’élevage des insectes, en particulier à la production de composés de substrat de croissance, avec leurs opérations dans les champs.
Trois catégories d’impact ont été mises en évidence en fonction de leur importance : le changement climatique, l’écotoxicité de l’eau douce et les particules en suspension. Français Le premier impact montre l’empreinte carbone de la chaîne de production de ces aliments ; le deuxième est utile pour comprendre l’impact de l’aliment sur le compartiment hydrique ; puis, le dernier souligne la pollution atmosphérique des processus de production, qui sont significativement affectées par la longueur de la chaîne d’approvisionnement et des connexions de transport.
Le changement climatique a été caractérisé par des diminutions significatives des émissions d’équivalent CO2 pour les alternatives étudiées, à partir d’une réduction de 29 % de HI-f, 33 % de TM-f à 66 % de PBM-f. Des résultats similaires sont détectables dans l’écotoxicité de l’eau douce où sont imputables des réductions de 18 % pour HI-f, et TM-f et 56 % de PBM-f. Ensuite, les résultats des particules sont légèrement différents car le TM-f est celui qui montre une amélioration la plus faible (− 24 %) ; au contraire, le PBM-f et HI-f ont des résultats similaires d’environ – 43 % et − 35 % respectivement.
En termes de demande énergétique des processus, les résultats de la DCE (Demande Cumulée d’Energie) pour les cas d’alimentation, soulignant la contribution des sources d’énergie renouvelables ou non. Toutes les formules d’alimentation alternatives ont montré une consommation d’énergie inférieure (PMB-f et HI-f) ou comparable (TM-f) par rapport à FM-f. De plus, TM-f s’est avéré avoir une demande énergétique légèrement supérieure à celle du FM-f (77,2 MJ contre 83,1 MJ, respectivement), mais il avait une contribution positive significative des sources d’énergie renouvelables dans la demande énergétique totale qui était presque le double de la contribution du FM-f. La DCE élevée ici obtenu pour le TM-f pourrait être attribuable à deux aspects différents de ce processus. La première hypothèse est ancrée dans le substrat de croissance, principalement composé de diverses céréales provenant d’une chaîne de production à forte intensité énergétique ; sinon, la deuxième théorie tourne autour de la consommation d’énergie associée à l’élevage des larves TM, qui nécessite un contrôle environnemental précis pour une croissance optimale. Comme dans l’élevage d’animaux aquatiques et terrestres, le facteur « alimentation » – dans ce cas, le substrat de croissance – s’est avéré être le plus grand contributeur aux catégories d’impact environnemental dans l’élevage d’insectes ; ainsi, la formulation des substrats de croissance est essentielle pour atteindre la durabilité environnementale de la production. Compte tenu des résultats présentés, toutes les formulations d’aliments alternatives semblent prometteuses ; cependant, nous proposons ci-dessous l’analyse détaillée du niveau de contribution du processus, en tenant compte des catégories d’impact mises en évidence (CC, ECO_f et PM) ainsi que de l’impact de l’eutrophisation marine (EUT_m), pour mettre en évidence les processus qui affectent les performances environnementales de ces produits. Les processus ont été rapportés en considérant un « seuil » pour les contributions individuelles de 2 %, qui ont été incorporées dans la voix « autres ».
4. Discussion
Cette étude évalue soigneusement et en détail différentes formules d’alimentation dans une optique de durabilité environnementale. En fait, quelle que soit l’espèce de poisson d’élevage, la plupart des études s’accordent à dire que l’alimentation est le principal point chaud dans la plupart des catégories d’impact. Des travaux récents sur l’ACV des régimes alimentaires des poissons incluaient des protéines ou des huiles alternatives pour remplacer partiellement les huiles de poisson et les huiles de poisson. plus précisément, les auteurs se concentrent principalement sur les microalgues (McKuin et al., 2022, McKuin et al., 2023), les cyanobactéries (Napolitano et al., 2022), les sous-produits de brasserie (Iñarra et al., 2022), les plantes/légumes (Samuel-Fitwi et al., 2013 ; Smarason et al., 2017 ; Basto-Silva et al. , 2019 ; Goyal et al., 2021 ; Bordignon et al., 2023), les insectes comme HI (Smarason et al., 2017 ; Goyal et al., 2021) ou TM ( Le Féon et al., 2019), les sous-produits de volaille (Basto-Silva et al., 2018) et autres (Ghamkhar et Hicks, 2020). Les résultats de cette étude donnent plus de détails sur l’amélioration possible des formules d’aliments pour l’élevage et la production de dorades royales. En particulier, toutes les alternatives évaluées pourraient affecter positivement les performances environnementales des régimes alimentaires aquacoles, sans perdre les propriétés nutritionnelles. En particulier, les résultats ont confirmé non seulement une empreinte hydrique plus faible mais aussi une utilisation des terres plus faible de la formule d’aliments contenant de la farine d’Hermetia illucens, comme rapporté dans Goyal et al. (2021) où elle était considérée comme ingrédient pour l’alimentation du tilapia (Oreochromis niloticus). De plus, cette analyse montre de meilleurs résultats pour HI-f sur l’ensemble des indicateurs environnementaux, par rapport à Smarason et al. (2017) où l’aliment HIM (inclus à 41 % correspondant à une substitution complète de FM) a abaissé la plupart des catégories d’impact, sur la base de la méthode d’évaluation d’impact CML-IA, mais a présenté une eutrophisation et une demande énergétique supérieures à celles d’un aliment à base d’ingrédients marins. En considérant plutôt le TM-f, les résultats ont confirmé le fait que l’utilisation de TM, par rapport à l’alimentation à base de FM, augmentait l’eutrophisation à différents niveaux et la consommation d’énergie, comme présenté dans (Le Féon et al., 2019). Au contraire, l’utilisation de TM dans une formule d’alimentation entraîne un impact moindre sur le changement climatique (−0,8 kg CO2 eq pour 1 kg d’alimentation) et réduit plusieurs aspects tels que l’empreinte hydrique et l’utilisation de ressources en combustibles fossiles. Cependant, les disparités dans les sources de données et la composition du régime alimentaire créent des défis lorsqu’il s’agit d’établir des comparaisons directes entre ces données. Les résultats obtenus en termes d’impact fort du processus d’élevage des insectes sont confirmés par d’autres résultats disponibles dans la littérature, obtenus avec d’autres méthodes.
Maiolo et al., 2020 ont montré que l’eutrophisation et le CED étaient plus élevés pour l’HI cultivé sur du son de blé et de la farine de seigle que pour le même insecte élevé sur du son de blé, du foin de luzerne et de la semoule de maïs en raison de la présence de seigle, un matériau à fort impact. Par conséquent, la meilleure performance affichée par HI-f par rapport au TM-f peut s’expliquer par les différents substrats ici hypothétiques (céréales pour TM et déchets organiques pour HI). Comme le montrent Smetana et al. (2016), le meilleur scénario pour les insectes est l’élevage de HI sur des déchets organiques municipaux. Cette solution réduirait considérablement les impacts environnementaux de la production de TM, comme le confirme l’analyse de sensibilité. En particulier, cette solution conduirait à une production de 1 kg de protéines HI avec un CC et une DCE réduits de 30 et 50 %, respectivement, par rapport à la production de la même quantité de TM, cultivée sur un substrat à base d’une recette de céréales mélangées.
Une considération importante concerne les formules d’aliments contenant de la farine d’insectes, en particulier en ce qui concerne le taux de conversion alimentaire (TCA). En fait, en considérant les études mises à jour sur les régimes de dorades royales sur les taux de conversion alimentaire (TCA), Gai et al., 2023 ont rapporté des plages de TCA de 1,64 à 1,74 pour HI-f, tandis que Piccolo et al., 2017 ont trouvé des plages plus étroites de 1,02 à 1,28 pour TM-f. Cela met en évidence les différences d’efficacité alimentaire liées à la farine HI et à la farine TM. L’utilisation de farine HI implique environ 540 kg d’aliments de plus par tonne de poisson que la farine TM, ce qui a un impact sur la faisabilité économique et la durabilité environnementale en aquaculture. Selon (Sogari et al., 2023), les facteurs influençant l’efficacité des farines à base d’insectes comprennent les espèces d’insectes, le stade de développement, le type de farine et les méthodes de transformation. Les mêmes auteurs ont également indiqué une variabilité des performances de croissance avec les farines d’insectes dans les aliments aquacoles, influencée par les espèces de poissons et la composition des farines provenant de différents substrats d’élevage. Malgré les avantages potentiels tels que la durabilité et la production d’aliments riches en nutriments, l’optimisation de l’utilisation de farine HI dans les régimes aquacoles est cruciale pour améliorer l’efficacité de la conversion alimentaire et la durabilité globale. Sur la base des résultats ci-dessus, des considérations générales peuvent être tirées. Tout d’abord, comme le corroborent les recherches disponibles dans la littérature, le transport joue un rôle central dans la détermination des impacts environnementaux associés à la production de farine de poisson, ce qui contraste avec les trois ingrédients alternatifs explorés. Les alternatives sont plus durables sur le plan environnemental à cet égard, du fait qu’elles impliquent souvent des chaînes de production et d’approvisionnement plus courtes. En outre, il existe un effort concerté pour promouvoir la production locale, en modifiant et en réduisant les importations, en limitant les coûts économiques et environnementaux qui y sont associés. Ce principe peut également être appliqué, même si c’est avec plus de complexité, à la production de farine de poisson. Pour rendre la production de farine de poisson plus durable, une approche bien connue consiste évidemment à réduire la quantité de farine de poisson utilisée dans les aliments pour animaux, mais aussi à encourager la mise en place d’une production locale de farine et d’huile de poisson, éventuellement dérivée de déchets de transformation (parures) dans des installations nationales. Cette stratégie à multiples facettes cherche à aligner la production de farine de poisson sur les principes de durabilité et à minimiser son empreinte environnementale. Deuxièmement, d’une part, les ingrédients végétaux, tels que le soja, les dérivés du soja et la farine de blé, contribuent de manière significative à l’impact global de l’alimentation et les choix sur les formules alimentaires pourraient être cruciaux, d’autre part, les produits d’origine animale, tant d’origine marine que terrestre, affectent notamment positivement les performances environnementales des aliments aquacoles. Les résultats confirment ce qui a été précédemment observé par Samuel-Fitwi et al. (2013) et
Bordignon et al. (2023) , qui ont proposé que l’utilisation d’ingrédients végétaux pour remplacer la FM pourrait être une stratégie précieuse pour atténuer les impacts, à l’exception de l’eutrophisation, comme nous l’avons constaté. En plus de ces déclarations, selon Basto-Silva et al. (2018) et Campos et al. (2020), les farines et huiles obtenues par la transformation des sous-produits, au lieu de la matière première d’origine, peuvent améliorer l’impact environnemental des aliments pour animaux, notamment en termes de changement climatique, de consommation d’énergie et d’utilisation des ressources. Cependant, cette évaluation, bien que conceptuellement acceptable, ne prend pas en compte la valeur économique et environnementale de la récupération des ressources, à tel point que les auteurs eux-mêmes soulignent la limitation de l’inclusion de la phase de production de volaille dans les limites de l’ACV du PBM et suggèrent de réduire l’utilisation des abats de poisson pour obtenir des HP.
Enfin, cette étude s’appuie sur les données disponibles dans la littérature et les meilleures données disponibles ont été utilisées, mais il serait souhaitable que de véritables études empiriques, impliquant la collecte de données primaires sur des paramètres clés, soient entreprises pour corroborer les résultats.
5. Conclusions
L’étude a examiné et comparé les évaluations d’impact environnemental de différentes formulations d’aliments pour une espèce marine carnivore, à savoir la dorade royale (Sparus aurata). Les recherches ont souligné comment la mise en œuvre et l’incorporation de trois ingrédients innovants, en tant que sources de protéines, pourraient modifier de manière significative et positive l’impact environnemental associé à la chaîne de production d’aliments pour poissons. Les formules d’aliments pour poissons proposées, servant d’alternative à une formule standard de farine de poisson et d’huile de poisson, présentaient des caractéristiques nutritionnelles similaires pour le régime alimentaire de la dorade royale. Les principales conclusions de l’article peuvent être résumées comme suit :
• La substitution totale ou partielle de la farine de poisson par de la farine d’insectes ou des sous-produits de volaille conduit à des formules d’aliments plus durables, sous différents aspects. La farine d’Hermetia illucens et les sous-produits de volaille ont démontré des améliorations dans toutes les catégories d’impact globales. Au contraire, la farine de Tenebrio molitor a montré certaines criticités mais peut être considérée comme une solution possible de réduction d’impact pour les catégories d’impact mises en évidence ;
• L’amélioration de la durabilité environnementale des formules d’aliments peut également être réalisée en réduisant la teneur en huile de poisson (FO), lorsqu’elle est présente, ou en optimisant son processus de production (c’est-à-dire en utilisant des résidus de poisson plutôt que du poisson frais) ; de même, une sélection appropriée de l’origine ou une réduction de l’utilisation ou une substitution des dérivés du soja et du blé, couramment utilisés dans les formules d’aliments, pourrait limiter considérablement les impacts environnementaux de ces produits, sur l’ensemble des catégories d’impact. Cela implique de se concentrer sur les méthodes de culture, l’origine et la logistique dans la chaîne d’approvisionnement.
• La farine d’insectes issue des processus d’élevage d’insectes, réalisée en valorisant les résidus organiques ou les déchets, apparaît comme une voie viable pour obtenir des ingrédients plus durables pour les aliments aquacoles.
Bien qu’il soit crucial de considérer chaque espèce en aquaculture individuellement – en tenant compte de leurs paramètres d’élevage uniques, y compris les besoins alimentaires spécifiques et l’alimentation fournie – notre étude propose une application plus large. Notre travail pourrait servir de modèle à d’autres recherches sur la formulation et la production d’aliments pour divers poissons carnivores euryhalins. En outre, la recherche d’alternatives adaptées doit également prendre en compte le bien-être des poissons et la qualité des filets, étant donné que plusieurs ingrédients, comme l’huile de poisson, sont des sources cruciales d’acides gras polyinsaturés à longue chaîne essentiels à la nutrition humaine. L’objectif des futures études sur les analyses ACV est alors d’évaluer de nouveaux ingrédients pour les régimes alimentaires de la dorade en utilisant des données réelles provenant de fermes piscicoles, améliorant ainsi la fiabilité. En effet, le couplage de la formulation des aliments avec les données d’efficacité de conversion alimentaire fournirait des quantifications plus précises des impacts pour concevoir une production plus durable au moins pour la dorade royale.
