A27.6: Modèle de simulation d'un bassin ouvert discontinu BATCH

Cultivez Votre Spiruline
Manuel de Culture Artisanale de la Spiruline
by Jean-Paul Jourdan
Le Castanet, Mialet, 30140 Anduz, France. email: jpj@bsi.fr.

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CHAPITRE 3

7) CONDUITE ET ENTRETIEN DE LA CULTURE

Sommaire :

7.1) Récoltes
7.2) Agitation
7.3) Evolution du pH
7.4) Ombrage
7.5) Niveau d'eau
7.6) Fer
7.7) Oligoéléments
7.8) Comment augmenter la productivité par apport de carbone
7.9) Exoplysaccharides (EPS)
7.10) Anomalies
7.11) Contamination par petits animaux
7.12) Contamination par algues étrangères
7.13) Contamination par microorganismes
7.14) Empoisonnement chimique
7.15) Manque d'oxygène (hypoxie)
7.16) Maladies
7.17) Métaux lourds

7.1) Récoltes

On récolte de manière à maintenir la concentration en spirulines au niveau désiré, entre 0,3 et 0,5 g/l, pas forcément tous les jours. Si le milieu est trouble et si on utilise l'urée, corriger la mesure de concentration Annexes techniques - Secchi, sinon risque de surexploitation et par conséquent de suralimentation et d'intoxication par l'urée. En l'absence de récoltes, avec suffisamment de nutriments, la concentration en spiruline croit jusqu'à l'équilibre entre photosynthèse et respiration, correspondant (avec le taux de Calculs - respiration retenu au § A27.3.2) à environ 250 g de spiruline/m2 de bassin. Il n'est pas bon pour la culture de rester longtemps sans être récoltée.

7.2) Agitation (cf § 3.4 Chapitre 2 - agit)

On agite au moins 4 fois par jour, mais la fréquence minimum dépend des conditions et de la souche: elle augmente avec l'intensité de la lumière et de la flottation. Au milieu d'une journée très chaude, sans ombrage, l'agitation d'une Lonar flottant fortement doit être très fréquente (au moins deux fois par heure). Si l'on dispose d'un mode d'agitation électrique sans danger pour les spirulines (par exemple bullage d'air, hélice ou roue à aubes), l'agitation peut être continue.

7.3) Evolution du pH

Un bon test de croissance d'une culture est son augmentation de pH. En l'absence de supplémentation en carbone et s'il n'y a pas de carences minérales, pour une basicité voisine de 0,1 N et une hauteur de liquide voisine de 20 cm, avec température et ensoleillement élevés, l'augmentation de pH normale doit se situer au voisinage de 0,1 unité/jour pour des pH entre 10 et 10,6. Une autre façon de vérifier que la photosynthèse est active est d'observer le dégagement d'oxygène à la surface du bassin en l'absence d'agitation.

7.4) Ombrage

En l'absence de supplémentation en carbone le pH peut monter à 11,5 et plus, mais la spiruline ne peut supporter longtemps un pH supérieur à 11,3. Un demi-ombrage suffit généralement à maintenir le pH en dessous de 11. Si l'agitation est bonne, on peut empêcher la montée excessive du pH sans mettre d'ombrage en maintenant un stock de spiruline élevé (> 150 g/m2), c'est-à-dire une concentration en spiruline supérieure à environ 0,7 g/l pour une hauteur de liquide de 20 cm, ce qu'on peut appeler "auto-ombrage".

L'ombrage est par ailleurs nécessaire quand la température de la culture est trop basse (< 10°C) par grand soleil, sinon la culture peut facilement mourir par photolyse.

Il faut ombrer aussi pour économiser l'eau en saison sèche, ou si la température a tendance à dépasser 38°C dans la culture.

Une culture sous ombrage est plus facile à récolter et la qualité de la spiruline est améliorée (plus riche en pigments).

7.5) Niveau d'eau

Veiller à ajouter de l'eau dans le bassin (de préférence le soir) pour maintenir le niveau voulu. Ne pas ajouter plus de 10 % du volume par jour. Si l'eau d'appoint est très calcaire il se produit des boues minérales dans le bassin et à la longue il est préférable de les éliminer. L'eau d'appoint contient aussi des sels solubles qui augmentent peu à peu la salinité; de même l'utilisation de nitrate comme source d'azote ou de bicarbonate comme source de carbone augmente la salinité; ceci peut obliger à pratiquer des purges pour empêcher la salinité de dépasser 30 g/l. Par contre l'eau d'appoint (sauf l'eau de pluie) apporte des oligoéléments bénéfiques.

Dans les bassins ouverts, la pluie est bénéfique tant qu'elle reste modérée (par exemple 10 % du volume du bassin par jour), mais une dilution brusque trop forte du milieu de culture fait tomber les spirulines au fond. En fin de saison des pluies on a intérêt à garder le niveau maximum permis par le bassin (ce qui permettra d'économiser de l'eau en saison sèche). Si la source d'alcalinité n'est pas rare, et/ou si la pluviométrie n'est pas excessive, on peut admettre dans le bassin toute la pluie qui tombe, en veillant à pratiquer à temps des purges de milieu de culture pour empêcher le bassin de déborder ; ces purges se font en récoltant sans recycler le filtrat ou en aspirant le fond pour éliminer des boues, puis en remettant dans le bassin les sels correspondant au volume de milieu de culture éliminé. Ces purges maintiennent la qualité du milieu de culture et lui apportent des oligoéléments contenus à titre d'impuretés dans les sels d'appoint. Si on ne dispose pas de concentré d'Oligoéléments, on peut être amené à pratiquer des purges dans le seul but d'introduire des oligoéléments.

Un niveau d'eau élevé (30 cm ou même plus) est utile pour faciliter l'autoépuration du milieu de culture (cf Chapitre 2 - épuration). Un niveau bas est intéressant pour réduire la dépense en milieu de culture, mais nécessite un fond bien plat (avec un point plus creux pour faciliter la récolte du flottant), des purges suffisantes pour maintenir la qualité du milieu et une surveillance accrue du pH, de la température et de la concentration en nutriments pour ne pas dépasser les limites autorisées.

7.6) Fer

La spiruline est un aliment des plus riches en fer. Il faut donc lui en fournir beaucoup, et sous une forme assimilable ce qui n'est pas évident à cause du pH élevé du milieu de culture. Si la spiruline n'est pas assez vert foncé, cela peut être du à un manque d'azote, mais aussi à un manque de fer. Même une spiruline bien verte peut se révéler faible en fer à l'analyse (par exemple 200 ppm). Parfois il y a assez de fer dans les sels et/ou l'eau utilisés. Le moyen classique d'introduire du fer est de préparer une solution de fer à 10 g/l avec 50 g de sulfate de fer heptahydraté + 50 ml d'acide chlorhydrique concentré (ou 5 ml d'acide sulfurique concentré ou, mieux, 150 g d'acide citrique qui a un effet chélatant, cf alinéa suivant) dans un litre d'eau. La pureté des sulfates de fer vendus pour traiter les gazons est souvent inadéquate: il faut alors filtrer ou décanter la solution ou recourir à du sulfate pur, à moins d'utiliser des produits prêts à l'emploi à base de fer chélaté.

Un chélatant comme l'EDTA rend le fer plus assimilable par la spiruline, mais rend également le fer de la spiruline plus assimilable par l'organisme humain. L'emploi d'environ 50 mg de sel disodique de l'EDTA par litre de milieu de culture initial permet de porter facilement la teneur en fer de la spiruline à 1000, voire 1500 ppm (ce qui est d'ailleurs jugé excessif par certains médecins); on peut ensuite rajouter un peu de chélatant de temps en temps ou utiliser comme apport de fer des produits commerciaux contenant du fer chélaté, comme le Fetrilon 13 ou le Ferfol à 13 % de fer chélaté à l'EDTA. Le Séquestrène 100 SG à 6 % de fer chélaté à l'EDDHA, réputé plus efficace que l'EDTA à pH élevé, a l'inconvénient de fortement colorer en rouge le milieu de culture et n'est pas recommandé. Les jus de citron (acide citrique) et surtout de carambole ont un pouvoir chélatant pour le fer, de même que certains extraits aqueux de terre végétale ou d'argile stérilisés par tyndallisation (portés 10 minutes à 80°C deux fois à 24 heures d'intervalle).

On peut faire tremper 50 g de clous rouillés dans un litre de vinaigre additionné du jus de 4 citrons ou caramboles ; conserver en récipient non hermétique (dégagement d'hydrogène), en agitant de temps en temps : on obtient au bout de deux semaines un "sirop de clous" à environ 10 g/l de fer, qui peut être utilisé comme source de fer "biologique".

Le sang (Annexes techniques - sang) serait aussi une source de fer "biologique" très assimilable (à 9 g/l), mais nous ne l'avons pas essayé.

La dose de fer à apporter est un sujet de discussion. Une dose moyenne de 500 mg/kg de spiruline paraît convenable.

7.7) Oligoéléments

Au lieu de compter sur l'eau d'appoint et les sels pour apporter les oligoéléments nécessaires à la croissance de la spiruline, il peut être plus sûr et même plus économique de les apporter par une solution concentrée toute prête (de coût très faible). L'apport au moins des oligoéléments majeurs (bore, cuivre, manganèse et zinc) parait recommandé en cas de faible taux de renouvellement du milieu sur une longue période. Le risque de dépasser la dose maximale permise pour un oligo-élément qui serait déjà présent en quantité notable dans l'eau ou les sels utilisés est faible si la solution d'oligoéléments est ajoutée au prorata des récoltes, à concurrence par exemple du quart ou de la moitié des besoins théoriques. Il serait plus sûr de n'ajouter que ce qui manque dans le milieu de culture, mais cela oblige à utiliser des moyens analytiques hors de portée de l'artisan. Il existe différentes formules d'oligoéléments : Annexes techniques - formules. La plus citée est celle du milieu Zarrouk Annexes generales - Zarrouk (cf Annexes techniques A18 - Limites) mais elle parait inutilement compliquée, tout en étant incomplète. L'apport de sélénium se fait généralement par le sélénite de sodium, de manipulation délicate car très toxique, que nous préférons éviter.

L'ajout d'oligoéléments semble un facteur positif pour assurer une bonne récoltabilité de manière habituelle.

Faut-il ajouter du cobalt ? C'est un sujet de discussion lié au fait que la vitamine B12 (la cyanocobalamine, qui contient du cobalt) est abondante dans la spiruline, alors que certains réglements limitent l'ingestion de cette vitamine ; par ailleurs la vitamine B12 de la spiruline serait riche en "analogues de B12" dont il faudrait se méfier. Des éclaircissements scienifiques sur ce sujet sont souhaitables.

Il y a un meilleur consensus sur l'intérêt d'une dose majorée de zinc (incluse dans la formule "J.P. Jourdan").

Il y a un peu de nickel dans la spiruline, mais on ignore si ce métal doit être considéré comme un oligoélément bénéfique ou s'il est simplement absorbé: il n'a pas été inclus dans la formule "J.P. Jourdan" en raison des risques possibles de toxicité sur l'homme.

7.8) Comment augmenter la productivité par apport de carbone

L'aliment principal de la spiruline est le carbone dont la source normale est le gaz carbonique. La méthode de culture la plus simple, où la nourriture carbonée vient de l'air (qui contient du gaz carbonique, mais extrêmement dilué), présente une productivité modeste, mais qui, exprimée en protéines, reste très supérieure à celle des meilleures cultures agricoles ou horticoles, et qui, exprimée en calories alimentaires, leur est équivalente, et ceci sans consommer plus d'eau. L'absorption du CO2 atmosphérique se fait nuit et jour, indépendamment des variations quotidiennes du temps, lequel n'influe donc pas sur la productivité moyenne de ces cultures ; cette dernière n'est pas non plus affectée par une interruption momentanée des récoltes ni par une température exagérée la nuit (le pH baisse mais sans perte de CO2, qui sera utilisé plus tard). Dans ces cultures on maintient le pH vers10,6 en jouant sur l'ombrage.

Si l'atmosphère du bassin communique avec une source de CO2 dans l'air, comme un compost en fermentation, une étable, une combustion de gaz butane ou encore une source d'eau gazeuse, le pH du bassin par beau temps sera plus bas et la productivité augmentera sensiblement.

Mais il est aussi possible d'augmenter la productivité par beau temps, de la faire passer par exemple à 12 ou 15 g/jour/m2, en injectant du gaz carbonique pur directement dans la culture pour baisser son pH à 10. La consommation de CO2 est de l'ordre de 2 kg/kg de spiruline (théorie = 1,71). Le gaz est amené sous un morceau de film plastique tendu sur un cadre flottant sur le bassin, formant comme une "cloche" ou une "tente" quand le gaz s'y accumule. La surface du cadre flottant doit être de 3 % de la surface du bassin. On règle le débit de gaz pour ne pas en perdre trop par les bords du cadre. Eviter l'entrée de bulles d'air et purger une fois par jour l'oxygène qui s'accumule sous le plastique. On a intérêt à faire buller le gaz au fond du bassin à travers un diffuseur donnant des bulles très fines, ou même au bas d'un puits pratiqué au fond du bassin (si la hauteur de barbotage est supérieure à 30 cm on peut se passer de la cloche flottante en film plastique). A noter qu'on obtient un meilleur rendement d'absorption du CO2 la nuit en raison de l'absence de dégagement d'oxygène dans le milieu de culture.

Si l'on ne dispose pas de gaz carbonique en cylindres mais d'une fermentation alcoolique à proximité du bassin de spiruline, il est assez facile de capter le gaz carbonique pur produit par la fermentation, mais sa pression sera trop faible pour passer à travers un diffuseur et la surface du cadre flottant devra être majorée de moitié, à moins d'utiliser un compresseur d'aquarium ou une pompe d'aquarium munie d'un dispositif aspirant émulsionneur de gaz.

Au lieu de gaz carbonique on peut utiliser du bicarbonate, mais alors il faudra pratiquer des purges pour maintenir la salinité à un niveau acceptable (densité voisine de 1015 g/l) et rajouter les éléments du milieu de culture (autres que le bicarbonate) correspondant au volume purgé. Il faut environ 2 à 6 kg de bicarbonate par kg de spiruline, selon la productivité souhaitée. Cette méthode est très pratique ; elle évite notamment d'avoir à surveiller le pH. Voir en Calculs A27.5 - nutriments la relation entre la consommation de bicarbonate et le taux de purge en fonction de la productivité souhaitée. Les purges prévues au § 7.5 (niveau) comptent dans le total des purges à effectuer. On peut simplifier la procédure de purge en incluant dans la nourriture des spirulines les sels perdus dans la purge : il suffit alors de remplacer le volume purgé par le même volume d'eau ; la formule de nourriture fournie par les programmes de calcul en Annexes A27 et A30 est établie sur cette base. La pratique des purges demande des précautions vis-à-vis de l'environnement (voir § 4.5 dans Chapitre 2 - Epuration).

Le sucre constitue une autre possibilité d'introduction de nourriture carbonée. Sa consommation théorique, en l'absence d'autres sources de carbone, est de 1,11 kg/kg. Le poids de sucre qu'un bassin est capable d'oxyder dans la journée est du même ordre que sa production de spiruline : c'est la dose à ne pas dépasser. Ajouter le sucre le matin, les jours de beau temps seulement, afin de ne pas provoquer d'odeurs de fermentation, un mauvais rendement de transformation du sucre en CO2 et une production de boues flottantes excessives (cf § 7.15 : boues), ou même une mortalité des spirulines par asphyxie, surtout si le milieu contient d'autres matières organiques. Pour que le sucre puisse fermenter en produisant du CO2, il est nécessaire que le pH soit inférieur à 10,8. Si les ferments ont été stérilisés par un pH supérieur à 11, réensemencer la culture avec un "levain" prélevé sur un autre bassin. Commencer à "sucrer" dès que le pH atteint 10,4 ; il faut deux jours pour en voir l'effet ; régler ensuite l'apport de sucre pour maintenir le pH autour de 10,4 ; une dose moyenne de 0,9 kg/kg de spiruline suffit en général, par beau temps et sans ombrage.

Le sucre peut être remplacé par de la canne à sucre écrasée, à raison de 7 kg/kg de sucre (laisser tremper la canne une journée ou plus dans le bassin puis la retirer) ou par du jus de canne. Eviter d'utiliser la mélasse, trop impure ; par contre le miel ou le glucose pur seraient excellents s'ils étaient moins chers. Le sucre peut aussi être apporté par divers produits en contenant comme le petit lait (ne pas dépasser la dose de 4 litres par kg de spiruline). Il peut aussi être remplacé par des feuilles de plantes fraîches trempant dans le milieu de culture (en quelques jours il ne reste que les nervures de cellulose). A noter que le sucre à forte dose provoque une augmentation de la turbidité du milieu, dont il faut tenir compte lors de la mesure de la concentration par le disque de Secchi (Annexes techniques - Secchi). Une culture au sucre est moins "propre" : plus de boues et filtration moins rapide. Mais les boues elles-mêmes sont petit à petit oxydées, contribuant ainsi à apporter du CO2. La teneur en protéines de la spiruline obtenue avec le sucre est rigoureusement identique à celle d'une production au CO2.

Le remplacement du sucre par le glucose permet théoriquement de réduire les inconvénients du sucre. Le glucose est directement assimilable par la spiruline ou bien il peut être directement oxydé par l'oxygène de photosynthèse : les ferments deviendraient inutiles, d'où une culture plus "propre" et filtrant mieux, et possibilité de travailler à pH > 10,8 si on le désire. Mais la seule fois où nous avons voulu utiliser du glucose commercial, il s'agissait d'un produit "bio", trouble et de couleur brune, qui nous a semblé polluer le bassin, comme lorsque nous avons essayé la mélasse. Nous avons interrompu l'essai.

Enfin il faut mentionner l'apport non négligeable en CO2 de l'urée, qui est même la source de CO2 la moins chère. Voir au § 6, N.B. c (Chapitre 2 - uréethéo) les précautions d'emploi indispensables.

Rappelons enfin qu'en cas de nourriture de la spiruline par l'urine, celle-ci apporte du carbone supplémentaire équivalent à 2 g de spiruline/jour/m2.

D'une manière générale il est recommandé de ne pas chercher à maintenir des productivités records, parce qu'elles augmentent la fréquence des mutations et la vitesse de salissure du milieu de culture ; à productivité modérée le milieu peut s'autopurifier. De toutes façons, les aléas du temps font que la productivité moyenne ne dépasse généralement pas 7 g/jour/m2 sur une saison de production.

7.9) Exopolysaccharide (EPS)

La spiruline sécrète un exopolysaccharide sulfaté (une espèce d'alginate), qui forme comme une capsule à la surface externe des spirulines puis est relâché dans le milieu de culture où il finit par former des peaux ou des grumeaux jaune-bruns de taille variable, microscopiques (visibles au microscope après coloration du milieu à l'encre de Chine, l'EPS ne se colorant pas) ou visibles à l'oeil nu. Les grumeaux ou peaux d'EPS sont plus denses que le milieu de culture et peuvent se déposer au fond du bassin, puis s'en détacher en se chargeant de bulles de gaz de fermentation et flotter ; le tamis de récolte arrête ceux qui sont suffisamment gros. La production normale d'EPS à bas pH et sous forte lumière est de l'ordre de 30 % de celle de la spiruline, mais il semble se former encore de l'EPS à des pH très élevés. S'il y a carence d'azote, la photosynthèse produit exclusivement de l'EPS. Même en présence de nitrates, la carence en ammonium parait favoriser la formation d'EPS si les conditions de luminosité et de température sont insuffisantes pour la réduction des nitrates. En présence d'ammonium la protéinogenèse est ralentie par une température insuffisante, mais moins qu'avec nitrates seuls. La carence en fer semble aussi gêner la protéinogenèse donc favoriser l'EPS.

L'EPS est biodégradable plus ou moins rapidement selon les circonstances, ce qui limite la quantité qui se retrouve dans la spiruline récoltée. Une spiruline à 60% de protéines contiendrait 30% d'EPS (Rapport Melissa 1997, page 90). Des recherches en cours semblent montrer que les polysaccharides (endo et/ou exo) de la spiruline ont des propriétés thérapeutiques intéressantes.

La présence d'une certaine quantité d'EPS parait faciliter la récolte. Avec la souche Lonar, l'excès d'EPS entraîne parfois la floculation de spirulines avec formation de peaux ou grumeaux verts flottants. Ces derniers, lors de la récolte sont facilement retenus par le tamis sur lequel ils se rassemblent en agglomérats faisant immédiatement "la boule": s'il n'y a pas simultanément de boues flottantes, on peut les joindre à la biomasse récoltée en les tamisant à l'aide de l'extrudeuse en remplaçant sa filière par un tamis ; la qualité de la spiruline ainsi récoltée est un peu moins bonne que la normale (une analyse faite en juin 1999 sur le produit séché a donné 52 % de protéines et un peu trop de microorganismes aérobies). L'augmentation du pH et de la température, l'ajout de fer (s'il y a carence) et surtout l'ajout d'urée combattent efficacement ces peaux et grumeaux ; suivre la règle : "forcer l'urée s'il y a des grumeaux verts ou des peaux flottantes, baisser l'urée s'il y a odeur d'ammoniac". Une brusque dilution et/ou une brusque diminution du pH peuvent aussi provoquer la floculation des spirulines Lonar en grumeaux verts flottants.

7.10) Anomalies

On constate souvent que la vitesse de croissance de la spiruline d'un bassin varie cycliquement, avec une période de l'ordre de 15 jours: il ne faut pas s'en étonner, mais il est bon de le savoir. Les différents bassins sur un même site ne sont pas forcément en phase.

Si une culture vire au brun kaki sans que la photosynthèse s'arrête, il y a certainement un manque d'azote. L'excès de lumière, surtout à froid ou en l'absence d'agitation, ou encore à trop faible concentration en spiruline, ou l'excès de pH prolongé (pH>11,3) produisent une décoloration, puis la destruction progressive de la spiruline. Si trop de spirulines ont été cassées, ou détruites, le milieu de culture devient sale (trouble, moussant jaune, ou un peu visqueux, ou "blanc" comme du lait dilué, ou au contraire brun, ou malodorant), fermente (dégagement de bulles même la nuit) et/ou la filtration et/ou le pressage lors des récoltes deviennent difficiles, voire impossibles. En général la culture peut guérir d'elle-même en une ou deux semaines, de préférence au "repos" dans des conditions de lumière et de température douces, à condition qu'elle ne soit pas carencée (en azote et en fer notamment). La pratique des purges du milieu peut aider à la récupération de la culture ; un réensemencement est particulièrement efficace. Si le redémarrage ne se fait pas, le milieu est probablement devenu toxique pour les spirulines : vidanger. Une vidange totale de temps en temps est un moyen puissant, mais coûteux, pour éviter des anomalies de culture.

Si la culture contient beaucoup de spirulines cassées en petits fragments, cela peut être du à un excès de lumière (surtout matinale) ou à une agitation trop brutale, ou encore à un manque de potassium. Des spirulines anormalement longues peuvent être signe d'un manque de fer, à moins qu'il s'agisse d'une culture à croissance nulle ou très faible.

Les spirulines de certaines souches (Lonar par exemple) flottent habituellement à la surface du milieu de culture, tandis que d'autres (Paracas, droites) restent plus volontiers dans la masse de la culture. Si les spirulines tombent au fond du bassin, c'est souvent le signe qu'elles sont sous-alimentées en azote ou en fer; un changement brusque de pH ou de salinité peut aussi faire tomber les spirulines au fond, par exemple une grande pluie qui double le volume d'eau. Une température très basse a le même effet. Les spirulines au fond du bassin sont en grand danger de mourir et de se transformer en boues organiques brunes: pour augmenter leurs chances de survie il faut les remettre en suspension le plus fréquemment possible. De même la partie supérieure de la couche flottante est en danger de mort par photolyse (brunissement ou blanchiment) en cas d'ensoleillement trop fort et trop prolongé sans agitation suffisante.

Des boues remontent à la surface, et flottent passagèrement en période de photosynthèse active, surtout quand on agite le fond, mais normalement elles retombent au fond avant le lendemain matin. La flottation nocturne de boues est due à la fermentation anaérobie d'une couche de boues trop épaisse et manquant d'oxygène (hypoxie).

On trouve fréquemment dans les boues des cristaux en aiguille, souvent rassemblés en faisceaux: il s'agit de phosphate mixte d'ammonium et de magnésium, soluble en milieu acide; il arrive que ces cristaux soient entraînés dans la couche flottante de spiruline et récoltés avec elle, mais ils ne présentent pas de danger. Pour empêcher la formation de ces cristaux, il faut éviter des doses trop fortes de phosphate, magnésium et/ou ammonium.

Une mauvaise odeur correspond généralement à un mauvais état ou à une récolte insuffisante, ou à une fermentation anaérobie ou encore à une addition excessive d'urée, de sucre ou d'urine. Une légère odeur d'ammoniac, correspondant à 20-30 ppm d'ammoniac dans le milieu, n'est pas grave mais alerte sur un danger imminent possible. L'usage de sucre comme apport de carbone provoque parfois des odeurs de ferments ou de levures pas réellement désagréables. Une culture de spiruline en bonne santé et à température idéale dégage souvent une odeur aromatique caractéristique et agréable, tirant sur le géranium ou la rose.

7.11) Contamination par petits animaux

Sauf protection complète du bassin, il est inévitable que des insectes ou parfois de petits animaux (serpents, lézards, grenouilles, souris, escargots), des feuilles et autres débris végétaux tombent dans le bassin. On peut les enlever avec un filet, mais si on les laisse, ce qui n'est pas recommandé, ils finiront par être "digérés" par le milieu de culture et servir de nourriture à la spiruline. Par contre certains vers et insectes sont capables de vivre dans le milieu de culture en parasites. C'est le cas de la mouche Ephydra (qui marche sur l'eau) et de ses larves: en cas d'infestation il n'y a pas grand'chose à faire contre elle sinon de récolter au maximum les larves et nymphes, ou de placer le bassin sous serre ou moustiquaire. Parfois des larves de moustique, des cyanophages (zooplancton, spécialement brachyonus) ou des amibes capables de manger les spirulines, s'installent et vivent un certain temps dans le bassin aux dépends de la spiruline: pour hâter leur disparition on peut laisser monter momentanément le pH, ou même carrément ajouter de la soude jusqu'à pH 12 pendant une nuit, en ré acidifiant le matin, mais ce choc de pH tue aussi une partie des spirulines qui doivent ensuite être mises en convalescence (ombrées). Parfois il suffit d'une brusque augmentation de la salinité de 3 g/l pour tuer larves ou cyanophages. On peut aussi monter la température à 44°C pendant 2 à 4 heures pour éliminer larves et amibes. L'addition de 30 ppm d'ammoniac ou de 100 ppm de savon a des chances de faire disparaître les amibes. La seule fois où nous ayons eu des amibes, d'ailleurs non toxiques, elles ont disparu rapidement au soleil. En cas d'infestation par des larves ou des cyanophages, la récolte reste possible car ils sont arrêtés par le tamis (ajuster au besoin la maille du tamis: pour les brachyonus il faut une maille de 120 µ). Les larves ou les cyanophages consomment une partie de la production (10 % ?), mais peuvent être données aux poules. Dans certains pays les larves d'Ephydra sont même vendues pour la consommation humaine. L'infestation par des larves dépend du lieu, du climat. Elle peut n'être que transitoire. Certaines années, elle ne se produit pas. Sous serre, le risque d'infestation est réduit ou annulé.

N.B.: 1) les moustiques mâles issus des bassins de spirulines seraient stérilisés par le haut pH de la culture (selon une étude indienne) et les bassins constitueraient alors un moyen de lutte biologique contre les moustiques.

2) le zooplancton et les amibes que nous avons vu cohabiter avec la spiruline n'étaient pas toxiques pour l'homme.

7.12) Contaminations par algues étrangères

Des "spirulines droites" (non spiralées) apparaissent fréquemment dans les cultures, phénomène apparemment favorisé par une température trop élevée (> 38°C). Elles ressemblent aux cyanobactéries Oscillatoria, dont il existe des variétés toxiques (cf alinéa suivant), mais nous avons vérifié que les "droites" que nous avons eues jusqu'ici sont bien des spirulines, d'ailleurs de composition normale, en utilisant des critères dimensionnels et morphologiques, nuance de couleur, etc., et en vérifiant leur teneur en acide gamma-linolénique (très nettement supérieure à celle des Oscillatoria); une étude des "empreintes génétiques" le confirme. Les spirulines droites flottant beaucoup moins que les Lonar spiralées, on peut contrer leur prolifération en ne récoltant pas la couche flottante mais en récoltant la culture homogène et en gérant la culture pour réduire le taux de croissance des droites. Une bonne agitation évite la photolyse des spiralées, les plus flottantes donc les plus exposées au soleil. En cas d'infestation avancée d'une culture de Lonar, on peut essayer d'agir comme décrit plus bas dans ce paragraphe à propos de l'algue chlorelle (réduction de l'agitation, réensemencement massif en Lonar flottantes: infest). Un petit programme de simulation mathématique en Qbasic (dénommé drimpr.exe) permet de bien appréhender l'influence de divers facteurs sur l'apparition (en général brusque) des droites dans une culture jusque là majoritairement spiralée.

Tant que la spiruline est en croissance active, tant qu'elle est bien nourrie, récoltée, agitée et à pH > 9,5, d'un beau vert foncé et que le milieu est régulièrement purgé, aucune espèce d'algue concurrente ne réussit habituellement à envahir le bassin, du moins nous n'en avons jamais vu. L'apparition d'algues étrangères peut toutefois se produire, par exemple l'hiver en zône tempérée, et ne pas se voir. C'est pourquoi il est prudent de faire examiner (une ou deux fois par an par exemple) un échantillon de culture dans un laboratoire équipé d'un bon microscope et entraîné à reconnaître ce qui n'est pas de la spiruline: il peut s'agir de simples chlorelles (algues vertes monocellulaires comestibles) ou d'Oocystis (grosses chlorelles), mais aussi de cyanobactéries toxiques comme Oscillatoria agardhii (ressemble à une spiruline droite mais de longueur de cellules double, Oscillatoria rubescens ou Oscillatoria nigri-viridis (ressemblent à des spirulines droites mais de diamètre et longueur de cellules nettement plus grands et de couleur différente), Anabaena flos-aquae (ressemble à une spiruline droite mais avec des indentations au niveau des parois entre cellules), Anabaenopsis arnoldii (ressemble à une spiruline spiralée mais avec des hétérocystes, renflements lui permettant de fixer l'azote) ou Microcystis aeruginosa (cf Annexes techniques - A22 pour comparer les spirulines à ces algues). Oscillatoria grunowiana articulata tenius, non toxique et trop petit pour rester dans la biomasse pressée se voit au microscope après avoir teinté l'échantillon à l'encre de Chine. Si l'algue contaminante est eucaryotique (c'est-à-dire comporte une ou des cellules à noyau bien distinct), il s'agit d'une algue verte ou brune, lesquelles ne sont très généralement pas toxiques.

Un test biologique de toxicité, simple, a été proposé par R. Fox: si des larves d'artémias ne meurent après plus de 6 heures au contact d'une culture de cyanobactérie, celle-ci ne serait pas toxique. Pour avoir des larves d'artémias il suffit de tremper deux jours leurs œufs (qui se vendent dans les magasins d'aquariophilie et se conservent au réfrigérateur) dans l'eau salée à 30 g/l à température ordinaire et sous faible lumière. On met de l'ordre de 10 % de culture de spiruline à tester dans la culture de larves d'artémias, dans un miniaquarium fabriqué avec deux lames de microscopes. D'autres tests biologiques du même type, encore plus simples et plus précis sont en cours de développement, et, nous l'espérons, seront mis sur le marché.

En cas d'infestation par l'algue verte non toxique chlorelle (par exemple suite à des récoltes trop fortes), on peut essayer de jouer sur le fait que ces algues décantent au fond où, privées de lumière, elles mourront: mais cette méthode reste délicate d'application car l'agitation générale du bassin doit être stoppée et remplacée par une agitation très modérée, en surface, mais suffisante pour que les spirulines elles-mêmes ne meurent pas par asphyxie ou photoxydation (l'ombrage est pratiquement nécessaire). Si la concentration de la culture est trop basse, un réensemencement massif du bassin en spirulines flottantes peut être nécessaire. En cas d'infestation par des algues suffisamment petites pour passer en grande majorité dans le filtrat lors de la récolte, comme c'est d'ailleurs le cas pour les chlorelles, il est possible de les éliminer du filtrat par plusieurs moyens: refiltration à travers un filtre plus fin (filtre à sable par exemple), stérilisation par les U.V., par la chaleur ou chimique. Des traitements répétés à 17 ppm d'ammoniac empêcheraient la prolifération des chlorelles au-delà du niveau de concentration d'un million/ml de culture (Annexes generales - Vonshak1997, page 91).

A moins d'exercer une surveillance constante, il parait prudent de faire une vidange totale ou une stérilisation des bassins de temps en temps (par exemple tous les 2 ans).

7.13) Contamination par micro-organismes

Dans le milieu de culture, au pH élevé (> 9,5) où l'on travaille, la majorité des microbes dangereux pour l'homme sont inactivés en deux jours. Attention aux cultures à pH < 9,5 (cultures jeunes à base de bicarbonate, ou trop forte injection de CO2), qui risquent de ne pas bénéficier de cet effet protecteur. Les cultures contiennent par ailleurs des microbes biodégradeurs adaptés au milieu de culture et qui jouent un rôle bénéfique, à côté du zooplancton, en purifiant le milieu et en recyclant des nutriments, tout en aidant à éliminer l'oxygène et en fournissant du gaz carbonique.

Des germes de moisissures sont toujours présents dans les cultures car des moisissures apparaissent régulièrement sur le flottant laissé longtemps sans agitation (comme à la surface des confitures artisanales), et l'analyse bactériologique décèle couramment de 5 à 500 colonies/g, sans qu'aucune norme n'ait été imposée dans la plupart des pays. L'usage du sucre comme apport de carbone provoque une augmentation des microorganismes filamenteux incolores, probablement champignons, qui gênent la filtration mais ne se retrouvent pratiquement pas dans le produit fini.

7.14) Empoisonnement chimique

Un gros excès d'urée ou d'ammoniac provoque la mort de la majorité des spirulines, le milieu de culture devenant "laiteux" et des boues abondantes se formant; mais en général il y a assez de survivantes (sinon on peut réensemencer) pour régénérer spontanément la culture en une dizaine de jours si l'on prend la précaution d'ombrer. Dans une série d'expériences on a trouvé qu'une dose de 8 ppm de chlore actif apporté par l'eau de Javel (hypochlorite de sodium) tue les spirulines à pH < 9, mais qu'elles résistent à 4 ppm; à pH 10,6 elles ont résisté à une dose de 12 ppm (mais l'effet du chlore varie suivant la teneur en matières oxydables dans le milieu). N.B. : l'eau de Javel commerciale concentrée titre 15 % de chlore actif, l'eau de Javel ordinaire 3,8 %.

Les détergents et les sucres ne sont pas toxiques à la dose de 100 ppm.

7.15) Manque d'oxygène (hypoxie)

En fin de période de photosynthèse active la teneur en oxygène du milieu de culture peut largement dépasser la saturation et monter à plus de 20 ppm, surtout près de la surface. Mais la respiration de la spiruline consomme 1,2 g d'oxygène par g de spiruline "brûlée" soit facilement 3 g d'oxygène/m2/nuit, et de l'oxygène est aussi consommé par les autres microorganismes, surtout si le milieu contient du sucre et d'autres produits biodégradables; de la sorte le taux d'oxygène dans le milieu diminue rapidement après l'arrêt de la photosynthèse et de l'agitation, surtout si la concentration en spiruline est élevée. De l'oxygène de l'air se dissout dans le milieu dès que celui-ci est en dessous de sa concentration d'équilibre, mais cet effet est négligeable s'il n'y a pas d'agitation. On évalue l'absorption d'oxygène de l'air, en g/heure/m2, par la formule très approchée tirée de l'expérience piscicole = 0,3 x (puissance d'agitation, W/m2) x (concentration en oxygène à l'équilibre - concentration actuelle, en ppm), soit par exemple pour un bassin agité en continu avec 1 W/m2 et contenant 200 l/m2 à 5 ppm d'oxygène : 11 g d'oxygène/m2/nuit. Il n'est donc pas étonnant que le fond d'un bassin non agité pendant la nuit manque d'oxygène et que les boues subissent une fermentation anaérobie avec formation de bulles de gaz insoluble (méthane) entraînant des remontées de boues vers la surface. Pour combattre cette situation, on peut agiter le dépôt de boues au balai et maintenir l'agitation de la culture la nuit, mais le plus efficace est d'enlever régulièrement l'excès de boues du fond du bassin. On enlève ces boues soit en transférant la culture dans un autre bassin, soit en aspirant le fond par pompe ou siphon. Le mélange de boues et de milieu de culture éliminé peut être recueilli dans une bassine pour décanter les boues et recycler la majorité du milieu de culture.

7.16) Maladies

Il arrive, très rarement, que des spirulines présentent des déformations, ou une boursouflure, ou alors des excrétions jaunes à une extrêmité ou sur un côté des filaments, faisant penser à un éclatement de la paroi avec épanchement du contenu des cellules (spirulines dites "étripées"). Dans la pratique, ces anomalies disparaissent d'elles-mêmes au bout de quelques jours de marche dans des conditions normales.

7.17) Métaux lourds

La spiruline absorbe très facilement les métaux lourds présents dans le milieu de culture. Certains sont toxiques pour l'homme (mercure, plomb, cadmium). On trouvera en Annexes techniques A17 - normes les de teneurs maximum en métaux lourds autorisées en France dans la spiruline.