Analyse environnementale intégrée pour le développement d’une aquaculture durable : Scénarios de pisciculture marine dans le lagon de Mayotte | Integrated environmental analysis for a sustainable aquaculture development : scenarios of marine fish farming in the Mayotte lagoon

Marine aquaculture has a high growth potential, useful for meeting current and future populations’ food needs. Aquaculture activity, including the stage of production and those upstream and downstream the value chain, however, is responsible for potential environmental impacts on local (e.g. benthic impact) or global (e.g. impact on climate change) ecosystems. To minimize these impacts, it is necessary to develop environmental analysis methods with a holistic approach. The general objective of this thesis was to design a method to assess environmental impacts at different spatial scales (local, regional, global) by combining modeling tools at several organizational scales (individual, farm, sector) and scenario analysis. This method was tested on a case study of red drum (Sciaenops ocellatus) farming in Mayotte lagoon. Three farm scenarios were built based on field surveys. The FINS model was developed to simulate farm operations in these scenarios and to estimate farm emissions (solid and dissolved). Solid waste dispersion and deposition were simulated with the NewDEPOMOD model for site scenarios covering different hydrodynamic conditions in a zone of the lagoon. Farm scale, farm management choices and site current intensity are the main factors that determined the level of emissions and/or solid waste dispersion and thus the potential benthic impact. A life cycle assessment (LCA) was performed to compare global impacts of one of the monoculture farm scenarios to those of an integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) system combining the deposit-feeder Holothuria scabra and fish farming. This IMTA system demonstrated low bioremediation capacity for solid waste and global impacts at levels similar to those of the monoculture system, due stocking-density limits for the deposit-feeder compartment. This multiscale environmental impact assessment made it possible to identify the key factors determining systems’ environmental sustainability and the factors for which actions could be proposed.

L’aquaculture marine a un fort potentiel de croissance permettant de faire face aux besoins alimentaires des populations actuelles et futures. Cependant, cette activité, incluant l’étape de production et celles de la chaîne de valeur en amont et en aval, est responsable de potentiels impacts environnementaux sur les écosystèmes locaux (ex. impact sur le benthos) ou globaux (ex. impact sur le changement climatique). Afin de minimiser ces impacts, il est nécessaire de développer des méthodes d’analyse environnementale avec une approche holistique. L’objectif général de cette thèse est de concevoir une méthode d’évaluation des impacts environnementaux à différentes échelles spatiales (locale, régionale, globale) en combinant des outils de modélisation à plusieurs échelles organisationnelles (individu, ferme, filière) et de l’analyse de scénarios. Cette méthode a été testée sur le cas d’étude de la pisciculture d’ombrine ocellée (Sciaenops ocellatus) dans le lagon de Mayotte. Trois scénarios de fermes ont été construits sur la base d’enquêtes. Le modèle FINS a été développé pour simuler le fonctionnement de ces fermes et estimer leurs émissions (solides et dissoutes). La dispersion et le dépôt des rejets solides ont été simulés avec le modèle NewDEPOMOD pour des scénarios de sites couvrant différentes conditions hydrodynamiques d’un secteur du lagon. La taille de la ferme, les choix de gestion et l’intensité des courants sont les facteurs prépondérants qui déterminent le niveau d’émission et/ou la dispersion des rejets et donc les potentiels impacts sur le benthos. Une évaluation par analyse du cycle de vie (ACV) a permis de comparer les impacts globaux d’un de ces scénarios de monoculture à ceux d’un système d’aquaculture multi-trophique intégré (AMTI) associant l’élevage du détritivore Holothuria scabra aux cages piscicoles. Ce système AMTI a montré une faible capacité de bioremédiation des rejets particulaires et des niveaux d’impacts globaux similaires à ceux du système en monoculture, en raison des limites de densité d’élevage pour le compartiment détritivore. Cette évaluation des impacts à différentes échelles spatiales a permis d’identifier les facteurs clés déterminant la durabilité environnementale des systèmes et pour lesquels des leviers d’actions pourraient être proposés.