Soutenance de thèse de Hassan ALHOUJEIRI

Conduite de procédés aquaponiques : modélisation et impact de la présence de micropolluants


Titre anglais : Control of aquaponic processes: modeling and impact of micropollutants
Ecole Doctorale : MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés
Spécialité : Génie des Procédés et de l'Environnement
Etablissement : Institut National Polytechnique de Toulouse
Unité de recherche : UMR 5503 - LGC - Laboratoire de Génie Chimique
Direction de thèse : Sandra BEAUFORT- Claire JOANNIS CASSAN


Cette soutenance aura lieu vendredi 20 novembre 2026 à 9h00
Adresse de la soutenance : LGC - CNRS 4 allée Émile Monso - salle Salle de thèse

devant le jury composé de :
Sandra BEAUFORT   Maîtresse de conférences   Toulouse INP   Directeur de thèse
Claire  JOANNIS CASSAN   Professeure des universités   Toulouse INP   CoDirecteur de thèse
Etienne PAUL   Professeur des universités   INSA Toulouse   Examinateur
Christophe  PAGNOUT   Professeur des universités   Université de Lorraine   Examinateur
Hélène  CARRÈRE   Directrice de recherche   INRAE Occitanie-Montpellier   Rapporteur
Jean-Marc CHOUBERT   Ingénieur de recherche   INRAE Lyon-Grenoble Auvergne-Rhône-Alpes   Rapporteur


Résumé de la thèse en français :  

L’aquaponie est un système innovant de production alimentaire durable qui associe l’aquaculture et l’hydroponie. Ce procédé repose sur trois compartiments principaux : un bassin aquacole, un biofiltre et un compartiment hydroponique. Les bactéries présentes dans le biofiltre transforment les déchets azotés produits par les poissons en nitrates assimilables par les plantes. L’eau ainsi épurée est ensuite réutilisée dans le bassin aquacole, permettant un fonctionnement en circuit fermé.
Ce système présente plusieurs avantages environnementaux, comme une réduction de la consommation d’eau et des rejets d’azote dans l’environnement. Il valorise également les déchets issus de l’élevage des poissons comme source de nutriments pour les cultures végétales, tout en permettant la production simultanée de poissons et de plantes. Cependant, l’interconnexion entre les différents organismes vivants (poissons, plantes et bactéries) rend la gestion du système complexe et nécessite un dimensionnement précis.
Dans ce contexte, le premier objectif de cette thèse est d’améliorer l’efficacité et le pilotage des systèmes aquaponiques grâce au développement d’outils de modélisation couplés à des validations expérimentales. Ces outils visent à mieux comprendre les interactions biologiques et les paramètres influençant la qualité de l’eau.
Le second objectif porte sur l’étude des micropolluants susceptibles de s’accumuler dans l’eau recyclée, par exemple les micropolluants issus de traitements vétérinaires, phytosanitaires ou de l’alimentation des poissons. Leur présence pourrait perturber l’équilibre biologique du système et compromettre la sécurité alimentaire. Pour répondre à cet enjeu, un dispositif expérimental à l’échelle laboratoire a été développé afin d’évaluer l’impact de ces contaminants sur le fonctionnement global des systèmes aquaponiques.

 
Résumé de la thèse en anglais:  

Aquaponics is an innovative system for sustainable food production that combines aquaculture and hydroponics. This process consists of three main components: an aquaculture tank, a biofilter, and a hydroponic system. The bacteria in the biofilter convert the nitrogenous waste produced by the fish into nitrates that can be absorbed by the plants. The water, thus purified, is then reused in the aquaculture tank, enabling a closed-loop system.
This system offers several environmental benefits, such as reduced water consumption and lower nitrogen discharge into the environment. It also recycles waste from fish farming as a source of nutrients for plant crops, while enabling the simultaneous production of fish and plants. However, the interdependence among the various living organisms (fish, plants, and bacteria) makes managing the system complex and requires precise sizing.
In this context, the primary objective of this dissertation is to improve the efficiency and control of aquaponic systems through the development of modeling tools coupled with experimental validation. These tools aim to better understand the biological interactions and parameters influencing water quality.
The second objective focuses on studying micropollutants that may accumulate in recycled water, such as those derived from veterinary treatments, plant protection products, or fish feed. Their presence could disrupt the system’s biological balance and compromise food safety. To address this challenge, a laboratory-scale experimental setup was developed to assess the impact of these contaminants on the overall functioning of aquaponic systems.

Mots clés en français :Aquaponiques, Modélisation, Micropolluants, Biofiltre, Nitrification, Étude cinétique,
Mots clés en anglais :   Aquaponic, Modeling, Micropollutants, Biofilter, Nitrification, Kinetic study,