Nowy model intensywnej akwakultury recyrkulacyjnej
1. Wprowadzenie:
Nowoczesny model recyrkulacyjnych systemów akwakultury (RAS) charakteryzuje się oczyszczaniem i ponownym wykorzystaniem ścieków z akwakultury za pomocą urządzeń do uzdatniania wody. Jest to system multidyscyplinarny, który integruje zasady zoologii, inżynierii mechanicznej, inżynierii środowiska, technologii sterowania komputerowego i inżynierii lądowej. Ta innowacyjna forma intensywnej akwakultury stanowi połączenie zaawansowanej technologii i zrównoważonych praktyk.
2. Przegląd rozwoju:
Powstanie RAS w obcych krajach
Koncepcja fabrycznej akwakultury z recyrkulacją- powstała w latach 60. XX wieku w rozwiniętych krajach Europy. Podstawowe technologie firmy wywodzą się z akwariów morskich śródlądowych, inteligentnych systemów akwariów i modeli hodowli ryb-przepływu o dużej gęstości-.
Rozwój RAS przebiegał w trzech głównych fazach: akwakultura-przedprzemysłowa,-fabryczna i akwakultura uprzemysłowiona. Dziś wiele systemów osiągnęłomechanizacja, automatyzacja, informatyzacja i inteligentne zarządzanie, wyznaczając przejście w kierunku nowoczesnego, naukowego zarządzania rybołówstwem.
Kierując się wdrożeniem Ramowej Dyrektywy Wodnej UE, RAS stał się priorytetem polityki krajowej w kilku krajach europejskich i amerykańskich, a także kluczowym elementem zrównoważonego rozwoju ich branż akwakultury.
Cechy techniczne i różnorodność gatunkowa w Europie
Pionierem wczesnego rozwoju RAS w Europie był:Holandii i Danii, koncentrując się głównie na gatunkach słodkowodnych, takich jak sum afrykański, pstrąg i węgorz:
♢Holenderskie systemy RAS: zazwyczaj kryty i zamknięty-obieg, zoptymalizowany pod kątem produkcji sumów afrykańskich i węgorzy.
♢Duńskie systemy RAS: Półzamknięte systemy zewnętrzne, stosowane głównie w hodowli pstrągów.
Wraz z ewolucją technologii RAS i rosnącym zainteresowaniem ze strony przemysłu i rządu,różnorodność gatunków hodowlanychznacznie się rozwinęła. Obecnie do pospolitych gatunków uprawianych w RAS należą:
Łosoś atlantycki, tilapia, węgorz, pstrąg, turbot, sum afrykański, halibut i krewetki - w sumie ponad tuzin odmian.
Skala wdrożenia i integracja przemysłowa
Od 2014 roku ponad360 obiektów akwakultury opartych na RAS-została założona na terenieStany Zjednoczone i Europa. Wśród nichNorwegię i Kanadęsą uznawani za światowych liderów w dziedzinie RAShodowla łososia.
W latach 1985–2000 zdolność produkcyjna typowego europejskiego gospodarstwa w zakresie narybku łososia (w przeliczeniu na biomasę) wzrosła o około20 razy. W Szkocji produkcja narybku łososiapodwoiła się w latach 1996–2006, osiągając roczną produkcję ponad150 000 młodych łososi.
Duże międzynarodowe korporacje z branży akwakultury wEuropa północno-zachodnia, Kanada i Chilestale przejmowali mniejsze przedsiębiorstwa, tworzącwyspecjalizowane i zintegrowane pionowo grupy. Na przykład firmy wSzkocję, Norwegię i Holandięteraz rozliczyćponad 85%światowej produkcji łososia.
Dojrzałość przemysłowa i przedsiębiorstwa reprezentatywne
W Europie coraz więcej firm wykorzystuje technologię zamkniętego RAS do produkcji sadzonek i uprawy w pełnym-cyklu. Do reprezentatywnych przedsiębiorstw należą:
♢Farma płastug Bluewater (Wielka Brytania)
♢France Turbot SAS (Francja)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Niemcy)
Firmy te zmierzają w kierunku specjalizacji i rozwoju-na dużą skalę, stopniowo tworząc kompleksowy łańcuch przemysłowy obejmujący:
Produkcja sprzętu → Integracja systemu → Wdrożenie komercyjne.
Ta ewolucja przemysłowa położyła solidne podstawy pod globalizację akwakultury recyrkulacyjnej jako:zrównoważone,-zaawansowane technologicznie i wydajnemodel hodowli ryb.
Obecny stan rozwoju sprzętu w systemie akwakultury recyrkulacyjnej (RAS) za granicą
1. Mocny fundament przemysłowy umożliwiający zaawansowany sprzęt RAS
Opierając się na wysoko rozwiniętej infrastrukturze przemysłowej, zagraniczne kraje poczyniły znaczne postępy w badaniach i rozwoju kluczowego sprzętu dla recyrkulacyjnych systemów akwakultury (RAS). Wydajność i niezawodność podstawowych obiektów rolniczych w tych krajach należą do najlepszych na świecie, wspierając pełną-automatyzację procesów i efektywną integrację systemów.
2.Wiodący międzynarodowi producenci sprzętu RAS
Kilka globalnych firm przoduje w produkcji obiektów RAS, a każda z nich koncentruje się na różnych komponentach w łańcuchu produkcyjnym akwakultury:
♢Grupa AKVA (Norwegia):
Specjalizuje się w opracowywaniu i produkcji kompletnego sprzętu do akwakultury na cały cykl życia -, w tym hodowli ryb,{{1}hodowli, zbioru i przetwarzania, a także dużych-statków do hodowli ryb na morzu.
♢VAKI Aquaculture Systems (Islandia):
Koncentruje się na sprzęcie pomocniczym stosowanym w gospodarstwach rolnych, takim jak pompy do ryb, maszyny sortujące i automatyczne podajniki.
♢HYDROTECH (Szwecja):
Znani z produkcji wysokiej jakości filtrów bębnowych-mikro-sitowych, kluczowych w oczyszczaniu wody i usuwaniu odpadów stałych w instalacjach RAS.
3. Inteligentne systemy żywienia w czołówce światowej
W dziedzinie technologii automatycznego karmienia kilka firm opracowało wiodące na arenie międzynarodowej systemy, które poprawiają wydajność paszy i zmniejszają ilość odpadów:
♢Fishtalk-Kontrola przez grupę AKVA (Norwegia):
Inteligentna platforma do zarządzania żywieniem, integrująca monitorowanie danych, optymalizację strategii karmienia i wykrywanie środowiska.
♢Feedmaster firmy ETI (USA):
Zaawansowany system kontroli karmienia dostosowany do potrzeb akwakultury precyzyjnej.
♢Roboty karmiące opracowane przez ArvoTec (Finlandia):
Roboty te umożliwiają zautomatyzowane, programowalne i-gatunkowe karmienie, zwiększając precyzję i wydajność pracy.
Opracowanie zróżnicowanych modeli RAS dla ryb, krewetek, alg, skorupiaków i ogórków morskich
W Chinach ustanowiono już dojrzałą i skalowalną technologię i sprzęt RAS do akwakultury ryb i krewetek.
Ponadto przeprowadzono znaczące badania i praktykę przemysłową w przemysłowej hodowli mikroalg, skorupiaków i ogórków morskich:
- lub uprawy alg jednokomórkowych, a także produkcji skorupiaków i sadzonek ogórków morskich, opracowano dojrzały system technologii RAS.
- TheInstytut Oceanologii Chińskiej Akademii Naukopracowała fotobioreaktory rurowe z zamkniętą-pętlą do-hodowli Haematococcus pluvialis na dużą skalę i opracowała kompletny system procesowy ekstrakcji astaksantyny z tych alg.
- Uniwersytet Nauki i Technologii Wschodnich Chinprzyjął „heterotroficzny-rozcieńczanie-fotoindukowany ciągły proces uprawy„ do fabrycznej- uprawy chlorelli-o dużej gęstości-, rozwiązującej problemy takie jak niska gęstość komórek, słabe tempo wzrostu, niska produktywność, wysokie koszty zbiorów i niespójna jakość produktu obserwowana w przypadku tradycyjnych metod fotoautotroficznych.
Do produkcji sadzonek skorupiaków i ogórków morskich:
- Technologie są stosunkowo dojrzałe i zostały zastosowane na dużą skalę.
- Jednak w branży nadal stosuje się głównie modele hodowli-przepływowej, charakteryzujące się niskim poziomem mechanizacji i automatyzacji.
- Nadal pozostaje wiele do zrobienia w zakresie modernizacji obiektów i ulepszeń modeli rolnictwa.
Zagadnienia międzynarodowe w branży recyrkulacyjnych systemów akwakultury (RAS).
1. Wysokie koszty budowy i zużycie energii to główne wyzwania w modelach RAS
Według powiązanych badań fabryczne-systemy akwakultury zużywają więcej energii (elektryczności i paliwa) i wiążą się z wyższymi kosztami budowy w porównaniu z tradycyjnymi modelami akwakultury. Czynniki te stanowią największe wyzwania dla zrównoważonego rozwoju RAS. Chociaż RAS przyjmuje systemy intensywnej produkcji, które znacznie zmniejszają zużycie wody i gruntów, wysokie zużycie energii zwiększa koszty operacyjne i przyczynia się do potencjalnego wpływu na środowisko i energię związanego ze zużyciem paliw kopalnych.
Aby osiągnąć zrównoważony rozwój zarówno ekonomiczny, jak i środowiskowy, konieczne jest osiągnięcie równowagi pomiędzy zużyciem wody, odprowadzaniem ścieków, zużyciem energii i wydajnością produkcji.
Dlatego badania nad technologiami-oszczędzania energii i redukcji-emisji w obiektach RAS, wraz z rozwojem ekologicznych i wydajnych nowych technologii i sprzętu, będą kluczowym obszarem zainteresowania przyszłego rozwoju branży RAS.
2. Problemy chorobowe utrudniają zdrowy rozwój RAS
Ogniska chorób to jeden z najważniejszych czynników wpływających na zdrowy rozwój akwakultury-fabrycznej. Zakaźna anemia łososia (ISA), wywoływana przez wirusa ISA, jest ciężką chorobą wirusową. Jego wpływ doprowadził do gwałtownego spadku produkcji łososia atlantyckiego w Chile w latach 2009–2010. Inną poważną chorobą występującą w światowej hodowli łososia jest zespół narybku pstrąga tęczowego (RTFS), wywoływany przez bakterię zimnowodną Flavobacterium psychrophilum.
Ta Gram-bakteria powoduje martwicę śledziony, wątroby i nerek zakażonego pstrąga tęczowego, co prowadzi do anoreksji i nieprawidłowych zachowań podczas pływania. Choroba charakteryzuje się wysoką śmiertelnością narybku łososia i powoduje co roku znaczne straty.
W akwakulturze krewetek problemy chorobowe są jeszcze poważniejsze niż te dotykające ryb. Powszechne choroby krewetek obejmują chorobę białej plamistości (WSD), chorobę żółtej głowy (YHD) i wiele innych. Choroby te w dalszym ciągu nękają branżę hodowli krewetek RAS i stały się główną przeszkodą w jej zdrowym rozwoju.
Perspektywy: w stronę wydajnej, inteligentnej i precyzyjnej akwakultury
Wydajne, inteligentne i precyzyjne rolnictwo stanowi kluczowy kierunek przyszłego ekologicznego rozwoju chińskiego przemysłu akwakultury. Ewolucja ta obejmie przełomy w badaniach i rozwoju Internetu przedmiotów w akwakulturze, inteligentnych systemów sterowania, technologii dużych zbiorów danych, robotyki i inteligentnego sprzętu zintegrowanego z recyrkulacyjnymi systemami akwakultury (RAS) zaprojektowanymi zgodnie z biologicznymi cechami hodowanych gatunków.
Łącznie te udoskonalenia mają na celu budowę-lądowych, fabrycznych-inteligentnych hodowli ryb bezzałogowych.
Wraz z szybkim rozwojem czujników monitorujących jakość wody w gospodarstwach domowych, inteligentnego przetwarzania informacji i platform IoT, zastosowanie inteligentnych technologii w-fabrycznej akwakulturze staje się coraz bardziej wykonalne. Należy jednak podkreślić, że prawdziwą inteligentną akwakulturę można wdrożyć jedynie po dokładnym przestudiowaniu i zrozumieniu:
- warunki fizjologiczne i cechy behawioralne hodowanych gatunków;
- ich wzorce wzrostu i budżety energetyczne;
- dynamika jakości wody w procesie rolniczym;
- oraz mechanizmy regulacji ochrony środowiska.
Tylko na tym fundamencie możemy skutecznie zintegrować gromadzenie i analizę dużych zbiorów danych w oparciu o IoT-w celu zbudowania eksperckiego systemu zarządzania akwakulturą-takiego, który łączy monitorowanie stanu zdrowia i ocenę hodowanych organizmów, zarządzanie procesami hodowlanymi, kontrolę jakości wody i obsługę sprzętu. Będzie to niezbędne do osiągnięcia celów inteligentnej akwakultury.