Ένα νέο μοντέλο εντατικής ανακυκλοφορίας υδατοκαλλιέργειας
1. Εισαγωγή:
Το σύγχρονο μοντέλο συστημάτων ανακυκλοφορίας υδατοκαλλιέργειας (RAS) χαρακτηρίζεται από τον καθαρισμό και την επαναχρησιμοποίηση των λυμάτων υδατοκαλλιέργειας μέσω εξοπλισμού επεξεργασίας νερού. Είναι ένα διεπιστημονικό σύστημα που ενσωματώνει αρχές από τη ζωολογία, τη μηχανολογία, την περιβαλλοντική μηχανική, την τεχνολογία ελέγχου υπολογιστών και την πολιτική μηχανική. Αυτή η καινοτόμος μορφή εντατικής υδατοκαλλιέργειας αντιπροσωπεύει τη σύγκλιση προηγμένης τεχνολογίας και βιώσιμων πρακτικών.
2. Επισκόπηση ανάπτυξης:
Η άνοδος του RAS σε ξένες χώρες
Η έννοια της υδατοκαλλιέργειας-ανακυκλοφορίας που βασίζεται στο εργοστάσιο ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960 σε ανεπτυγμένες ευρωπαϊκές χώρες. Οι θεμελιώδεις τεχνολογίες του προήλθαν από θαλάσσια ενυδρεία, έξυπνα συστήματα ενυδρείων και ροή υψηλής-πυκνότητας-μέσω μοντέλων ιχθυοκαλλιέργειας.
Η ανάπτυξη του RAS έχει προχωρήσει σε τρεις μεγάλες φάσεις: προ-βιομηχανική, εργοστασιακή-και βιομηχανοποιημένη υδατοκαλλιέργεια. Σήμερα, πολλά συστήματα έχουν επιτύχειμηχανοποίηση, αυτοματοποίηση, πληροφορική και έξυπνη διαχείριση, σηματοδοτώντας μια μετάβαση προς τη σύγχρονη επιστημονική διαχείριση της αλιείας.
Με γνώμονα την εφαρμογή της Οδηγίας-πλαισίου της ΕΕ για τα ύδατα, το RAS έχει γίνει εθνική προτεραιότητα πολιτικής σε πολλές ευρωπαϊκές και αμερικανικές χώρες, καθώς και βασικός άξονας στη βιώσιμη ανάπτυξη των βιομηχανιών υδατοκαλλιέργειας τους.
Τεχνικά χαρακτηριστικά και ποικιλότητα ειδών στην Ευρώπη
Η πρώιμη ανάπτυξη του RAS στην Ευρώπη πρωτοστάτησε απότην Ολλανδία και τη Δανία, εστιάζοντας κυρίως σε είδη γλυκού νερού όπως το αφρικανικό γατόψαρο, η πέστροφα και το χέλι:
♢Ολλανδικά συστήματα RAS: Τυπικά εσωτερικού και κλειστού-βρόχου, βελτιστοποιημένος για παραγωγή αφρικανικού γατόψαρου και χελιού.
♢Δανικά συστήματα RAS: Ημί-συστήματα εξωτερικού χώρου, που χρησιμοποιούνται κυρίως για την εκτροφή πέστροφας.
Με την εξέλιξη των τεχνολογιών RAS και την αυξανόμενη προσοχή από τη βιομηχανία και την κυβέρνηση,την ποικιλία των εκτρεφόμενων ειδώνέχει επεκταθεί σημαντικά. Επί του παρόντος, τα κοινά είδη που καλλιεργούνται στο RAS περιλαμβάνουν:
Σολομός Ατλαντικού, τιλάπια, χέλι, πέστροφα, καλκάνι, αφρικανικό γατόψαρο, ιππόγλωσσα και γαρίδες - συνολικά πάνω από δώδεκα ποικιλίες.
Κλίμακα ανάπτυξης και βιομηχανική ενοποίηση
Από το 2014, περισσότερα απόΕγκαταστάσεις υδατοκαλλιέργειας με βάση το 360 RAS-είχε εγκατασταθεί σε όλη τηνΗνωμένες Πολιτείες και Ευρώπη. Μεταξύ αυτών,Νορβηγία και Καναδάςαναγνωρίζονται ως παγκόσμιοι ηγέτες στη RAS γιαεκτροφή σολομού.
Από το 1985 έως το 2000, η παραγωγική ικανότητα μιας τυπικής ευρωπαϊκής εκμετάλλευσης για γόνου σολομού (σε όρους βιομάζας) αυξήθηκε κατά περίπου20 φορές. Στη Σκωτία, παραγωγή γόνου σολομούδιπλασιάστηκε από το 1996 έως το 2006, φτάνοντας σε ετήσια παραγωγή πάνω από150.000 νεαρός σολομός.
Μεγάλες πολυεθνικές εταιρείες υδατοκαλλιέργειας στοΒορειοδυτική Ευρώπη, Καναδάς και Χιλήέχουν αποκτήσει συνεχώς μικρότερες επιχειρήσεις, σχηματίζονταςεξειδικευμένες και καθετοποιημένες ομάδες. Για παράδειγμα, εταιρείες σεΣκωτία, Νορβηγία και Ολλανδίατώρα λογαριασμόςπάνω από 85%της παγκόσμιας παραγωγής σολομού.
Βιομηχανικές Επιχειρήσεις Λήξης και Αντιπροσωπείας
Στην Ευρώπη, περισσότερες εταιρείες υιοθετούν την κλειστή τεχνολογία RAS για την παραγωγή δενδρυλλίων και την πλήρη-καλλιέργεια κύκλου. Οι αντιπροσωπευτικές επιχειρήσεις περιλαμβάνουν:
♢ Bluewater Flatfish Farm (Ηνωμένο Βασίλειο)
♢France Turbot SAS (Γαλλία)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Γερμανία)
Αυτές οι εταιρείες κινούνται προς την εξειδίκευση και την ανάπτυξη μεγάλης-κλίμακας, σχηματίζοντας σταδιακά μια ολοκληρωμένη βιομηχανική αλυσίδα που καλύπτει:
Κατασκευή εξοπλισμού → Ενοποίηση συστήματος → Εμπορική ανάπτυξη.
Αυτή η βιομηχανική εξέλιξη έχει θέσει στέρεα θεμέλια για την παγκοσμιοποίηση της υδατοκαλλιέργειας ανακυκλοφορίας ως αβιώσιμο,-υψηλής τεχνολογίας και αποτελεσματικόμοντέλο ιχθυοκαλλιέργειας.
Τρέχουσα Κατάσταση Ανάπτυξης Εξοπλισμού Συστήματος Ανακυκλοφορίας Υδατοκαλλιέργειας (RAS) στο Εξωτερικό
1.Strong Industrial Foundation που ενεργοποιεί τον προηγμένο εξοπλισμό RAS
Βασιζόμενες στις εξαιρετικά ανεπτυγμένες βιομηχανικές υποδομές τους, οι ξένες χώρες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην έρευνα και ανάπτυξη βασικού εξοπλισμού για συστήματα ανακυκλοφορίας υδατοκαλλιέργειας (RAS). Η απόδοση και η αξιοπιστία των βασικών γεωργικών εγκαταστάσεων σε αυτές τις χώρες είναι από τις καλύτερες παγκοσμίως, υποστηρίζοντας την πλήρη-αυτοματοποίηση διαδικασιών και την αποτελεσματική ενοποίηση του συστήματος.
2.Κορυφαίοι Διεθνείς Κατασκευαστές Εξοπλισμού RAS
Αρκετές παγκόσμιες εταιρείες βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της κατασκευής εγκαταστάσεων RAS, η καθεμία επικεντρώνεται σε διαφορετικά εξαρτήματα εντός της αλυσίδας παραγωγής υδατοκαλλιέργειας:
♢ AKVA Group (Νορβηγία):
Εξειδικεύεται στην ανάπτυξη και παραγωγή πλήρους εξοπλισμού υδατοκαλλιέργειας για ολόκληρο τον κύκλο ζωής -, συμπεριλαμβανομένης της εκτροφής, της καλλιέργειας-εξόδου, της συγκομιδής και της επεξεργασίας ψαριών, καθώς και σκαφών εκτροφής υπεράκτιων-μεγάλης κλίμακας.
♢VAKI Aquaculture Systems (Ισλανδία):
Επικεντρώνεται στον υποστηρικτικό εξοπλισμό για τις εκμεταλλεύσεις, όπως αντλίες ψαριών, μηχανές ταξινόμησης και αυτόματους τροφοδότες.
♢HYDROTECH (Σουηδία):
Φημίζεται για την παραγωγή φίλτρων τυμπάνων υψηλής ποιότητας-μικρο-οθόνης, ζωτικής σημασίας για τον καθαρισμό του νερού και την απομάκρυνση στερεών αποβλήτων εντός των ρυθμίσεων RAS.
3. Ευφυή Συστήματα Τροφοδοσίας στην Παγκόσμια Πρωτοπορία
Στον τομέα της αυτοματοποιημένης τεχνολογίας σίτισης, αρκετές εταιρείες έχουν αναπτύξει κορυφαία διεθνώς συστήματα που βελτιώνουν την αποδοτικότητα των ζωοτροφών και μειώνουν τα απόβλητα:
♢Fishtalk-Έλεγχος από την AKVA Group (Νορβηγία):
Μια έξυπνη πλατφόρμα διαχείρισης τροφοδοσίας που ενσωματώνει παρακολούθηση δεδομένων, βελτιστοποίηση στρατηγικής τροφοδοσίας και περιβαλλοντική ανίχνευση.
♢Feedmaster από την ETI Company (ΗΠΑ):
Ένα προηγμένο σύστημα ελέγχου σίτισης προσαρμοσμένο για υδατοκαλλιέργεια ακριβείας.
♢Ρομπότ τροφοδοσίας που αναπτύχθηκαν από την ArvoTec (Φινλανδία):
Αυτά τα ρομπότ επιτρέπουν την αυτοματοποιημένη, προγραμματιζόμενη και{0}}ειδική τροφοδοσία, βελτιώνοντας την ακρίβεια και την αποδοτικότητα της εργασίας.
Ανάπτυξη διαφοροποιημένων μοντέλων RAS για ψάρια, γαρίδες, φύκια, οστρακοειδή και αγγούρι θάλασσας
Η Κίνα έχει ήδη δημιουργήσει ένα ώριμο και επεκτάσιμο σύστημα τεχνολογίας και εξοπλισμού RAS για την υδατοκαλλιέργεια ψαριών και γαρίδων.
Επιπλέον, σημαντική έρευνα και βιομηχανική πρακτική έχουν πραγματοποιηθεί στην εργοστασιακή καλλιέργεια μικροφυκών, οστρακοειδών και αγγουριών της θάλασσας:
- ή καλλιέργεια μονοκύτταρων φυκών, καθώς και παραγωγή δενδρυλλίων οστρακοειδών και θαλάσσιου αγγουριού, έχει αναπτυχθεί ένα ώριμο σύστημα τεχνολογίας RAS.
- ΟΙνστιτούτο Ωκεανολογίας, Κινεζική Ακαδημία Επιστημώνέχει αναπτύξει κλειστούς-σωληνοειδείς φωτοβιοαντιδραστήρες για-καλλιέργεια μεγάλης κλίμακας Haematococcus pluvialis και έχει δημιουργήσει ένα πλήρες σύστημα διαδικασίας για την εξαγωγή ασταξανθίνης από αυτό το φύκι.
- Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Ανατολικής Κίναςυιοθέτησε ένα "ετερότροφη-αραίωση-φωτοεπαγόμενη συνεχής διαδικασία καλλιέργειας" για την εργοστασιακή-κλίμακα υψηλής-καλλιέργειας της χλωρέλλας, η οποία αντιμετωπίζει προβλήματα όπως η χαμηλή κυτταρική πυκνότητα, ο κακός ρυθμός ανάπτυξης, η χαμηλή παραγωγικότητα, το υψηλό κόστος συγκομιδής και η ασυνεπής ποιότητα των προϊόντων που παρατηρούνται στις παραδοσιακές φωτοαυτοτροφικές μεθόδους.
Για την παραγωγή δενδρυλλίων οστρακοειδών και θαλάσσιου αγγουριού:
- Οι τεχνολογίες είναι σχετικά ώριμες και έχουν εφαρμοστεί σε κλίμακα.
- Ωστόσο, ο κλάδος εξακολουθεί να υιοθετεί κατά κύριο λόγο τη ροή-μέσω μοντέλων καλλιέργειας εργοστασίων, με χαμηλά επίπεδα μηχανοποίησης και αυτοματισμού.
- Παραμένει σημαντικό περιθώριο βελτίωσης όσον αφορά τον εκσυγχρονισμό των εγκαταστάσεων και την αναβάθμιση του γεωργικού μοντέλου.
Διεθνή Θέματα στη Βιομηχανία Συστήματος Ανακυκλοφορίας Υδατοκαλλιέργειας (RAS).
1. Το υψηλό κόστος κατασκευής και η κατανάλωση ενέργειας είναι σημαντικές προκλήσεις στα μοντέλα RAS
Σύμφωνα με σχετική έρευνα, τα εργοστασιακά συστήματα υδατοκαλλιέργειας-καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια (ηλεκτρική ενέργεια και καύσιμα) και επιφέρουν υψηλότερο κόστος κατασκευής σε σύγκριση με τα παραδοσιακά μοντέλα υδατοκαλλιέργειας. Αυτοί οι παράγοντες θέτουν τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τη βιώσιμη ανάπτυξη του RAS. Αν και η RAS υιοθετεί συστήματα εντατικής παραγωγής που μειώνουν σημαντικά τη χρήση νερού και γης, η υψηλή κατανάλωση ενέργειας αυξάνει το λειτουργικό κόστος και συμβάλλει στις πιθανές περιβαλλοντικές και ενεργειακές επιπτώσεις που σχετίζονται με τη χρήση ορυκτών καυσίμων.
Για να επιτευχθεί τόσο οικονομική όσο και περιβαλλοντική βιωσιμότητα, είναι απαραίτητο να επιτευχθεί μια ισορροπία μεταξύ της χρήσης νερού, της απόρριψης αποβλήτων, της κατανάλωσης ενέργειας και της αποδοτικότητας της παραγωγής.
Ως εκ τούτου, η έρευνα σχετικά με τις τεχνολογίες-εξοικονόμησης και μείωσης των εκπομπών{1}} ενέργειας στις εγκαταστάσεις RAS, μαζί με την ανάπτυξη πράσινων και αποδοτικών νέων τεχνολογιών και εξοπλισμού, θα αποτελέσουν βασικό τομέα εστίασης για τη μελλοντική πρόοδο του κλάδου RAS.
2.Προβλήματα ασθενειών εμποδίζουν την υγιή ανάπτυξη του RAS
Οι εστίες ασθενειών είναι ένας από τους πιο κρίσιμους παράγοντες που επηρεάζουν την υγιή ανάπτυξη της υδατοκαλλιέργειας σε εργοστάσιο-. Η λοιμώδης αναιμία σολομού (ISA), που προκαλείται από τον ιό ISA, είναι μια σοβαρή ιογενής νόσος. Ο αντίκτυπός του οδήγησε σε απότομη μείωση της παραγωγής σολομού Ατλαντικού της Χιλής κατά την περίοδο 2009–2010. Μια άλλη σημαντική ασθένεια στην παγκόσμια εκτροφή σολομού είναι το σύνδρομο Rainbow Trout Fry Syndrome (RTFS), που προκαλείται από το-βακτήριο του κρύου νερού Flavobacterium psychrophilum.
Αυτό το Gram-αρνητικό βακτήριο προκαλεί νέκρωση στον σπλήνα, το συκώτι και τα νεφρά της μολυσμένης ιριδίζουσας πέστροφας, οδηγώντας σε ανορεξία και ανώμαλη συμπεριφορά στην κολύμβηση. Η ασθένεια έχει υψηλό ποσοστό θνησιμότητας στους γόνους σολομού και έχει ως αποτέλεσμα σημαντικές απώλειες ετησίως.
Στην υδατοκαλλιέργεια γαρίδας, τα προβλήματα ασθενειών είναι ακόμη πιο σοβαρά από αυτά που επηρεάζουν τα ψάρια. Οι κοινές ασθένειες της γαρίδας περιλαμβάνουν τη νόσο των λευκών κηλίδων (WSD), τη νόσο του κίτρινου κεφαλιού (YHD) και πολλές άλλες. Αυτές οι ασθένειες συνεχίζουν να προβληματίζουν τη βιομηχανία εκτροφής γαρίδας RAS και έχουν γίνει σημαντικά εμπόδια στην υγιή ανάπτυξή της.
Προοπτικές: Προς αποτελεσματική, ευφυή και ακριβή υδατοκαλλιέργεια
Η αποτελεσματική, έξυπνη και ακριβής γεωργία αντιπροσωπεύει μια βασική κατεύθυνση για τη μελλοντική πράσινη ανάπτυξη της βιομηχανίας υδατοκαλλιέργειας της Κίνας. Αυτή η εξέλιξη θα περιλαμβάνει καινοτομίες στην έρευνα και ανάπτυξη IoT υδατοκαλλιέργειας, ευφυών συστημάτων ελέγχου, τεχνολογιών μεγάλων δεδομένων, ρομποτικής και έξυπνου εξοπλισμού, ενσωματωμένα με συστήματα ανακυκλοφορίας υδατοκαλλιέργειας (RAS) σχεδιασμένα σύμφωνα με τα βιολογικά χαρακτηριστικά των καλλιεργημένων ειδών.
Μαζί, αυτές οι εξελίξεις στοχεύουν στην κατασκευή έξυπνων ιχθυοτροφείων-στην ξηρά, εργοστασιακού-στυλ "μη επανδρωμένων".
Με την ταχεία πρόοδο των αισθητήρων παρακολούθησης της ποιότητας του νερού οικιακής χρήσης, της έξυπνης επεξεργασίας πληροφοριών και των πλατφορμών IoT, η εφαρμογή ευφυών τεχνολογιών στην υδατοκαλλιέργεια που βασίζεται στο εργοστάσιο-γίνεται όλο και πιο εφικτή. Ωστόσο, πρέπει να τονιστεί ότι η αληθινή ευφυής υδατοκαλλιέργεια μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο εάν πρώτα μελετήσουμε και κατανοήσουμε:
- τις φυσιολογικές συνθήκες και τα χαρακτηριστικά συμπεριφοράς του καλλιεργούμενου είδους·
- τα πρότυπα ανάπτυξής τους και οι ενεργειακοί προϋπολογισμοί τους·
- τη δυναμική της ποιότητας του νερού στη γεωργική διαδικασία·
- και τους μηχανισμούς περιβαλλοντικής ρύθμισης.
Μόνο σε αυτό το θεμέλιο μπορούμε να ενσωματώσουμε αποτελεσματικά-συλλογή και ανάλυση μεγάλων δεδομένων που βασίζεται στο IoT για τη δημιουργία ενός συστήματος διαχείρισης εμπειρογνωμόνων υδατοκαλλιέργειας-που συνδυάζει την παρακολούθηση και αξιολόγηση της υγείας των καλλιεργημένων οργανισμών, τη διαχείριση της διαδικασίας εκτροφής, τον έλεγχο ποιότητας του νερού και τη λειτουργία εξοπλισμού. Αυτό θα είναι απαραίτητο για την επίτευξη των στόχων της έξυπνης υδατοκαλλιέργειας.