En ny modell for intensiv resirkulerende akvakultur
1.Introduksjon:
Den moderne modellen for resirkulerende akvakultursystemer (RAS) er preget av rensing og gjenbruk av akvakulturavløpsvann gjennom vannbehandlingsutstyr. Det er et tverrfaglig system som integrerer prinsipper fra zoologi, maskinteknikk, miljøteknikk, datakontrollteknologi og sivilingeniør. Denne innovative formen for intensiv akvakultur representerer konvergensen av avansert teknologi og bærekraftig praksis.
2. Utviklingsoversikt:
Fremveksten av RAS i utenlandske land
Konseptet med fabrikkbasert-resirkulerende akvakultur oppsto på 1960-tallet i utviklede europeiske land. Dens grunnleggende teknologier stammet fra marine akvarier i innlandet, intelligente akvariesystemer og strømning med høy-tetthet-gjennom fiskeoppdrettsmodeller.
Utviklingen av RAS har gått gjennom tre hovedfaser: før-industriell,-fabrikkbasert og industrialisert akvakultur. I dag har mange systemer oppnåddmekanisering, automatisering, informatisering og intelligent styring, som markerer en overgang mot moderne vitenskapelig fiskeriforvaltning.
Drevet av implementeringen av EUs rammedirektiv for vann, har RAS blitt en nasjonal politisk prioritet i flere europeiske og amerikanske land, samt et sentralt fokus i bærekraftig utvikling av deres akvakulturnæringer.
Tekniske egenskaper og artsmangfold i Europa
Tidlig RAS-utvikling i Europa ble pioneret avNederland og Danmark, med fokus primært på ferskvannsarter som afrikansk steinbit, ørret og ål:
♢Nederlandske RAS-systemer: Vanligvis innendørs og lukket-sløyfe, optimalisert for produksjon av afrikansk steinbit og ål.
♢Danske RAS-systemer: Halv-lukkede utendørssystemer, hovedsakelig brukt til ørretoppdrett.
Med utviklingen av RAS-teknologier og økende oppmerksomhet fra industri og myndigheter,mangfoldet av oppdrettsarterhar utvidet seg betydelig. For tiden inkluderer vanlige arter dyrket i RAS:
Atlantisk laks, tilapia, ål, ørret, piggvar, afrikansk steinbit, kveite og reker - totalt over et dusin varianter.
Implementeringsskala og industriell integrasjon
Per 2014 var mer enn360 RAS-baserte akvakulturanlegghadde blitt etablert på tvers avUSA og Europa. Blant disse,Norge og Canadaer anerkjent som globale ledere innen RAS forlakseoppdrett.
Fra 1985 til 2000 økte en typisk europeisk gårds produksjonskapasitet for lakseyngel (i form av biomasse) med ca.20 ganger. I Skottland, produksjon av lakseyngeldoblet fra 1996 til 2006, og når en årlig produksjon på over150.000 laksunger.
Store multinasjonale akvakulturselskaper iNordvest-Europa, Canada og Chilehar kontinuerlig kjøpt opp mindre bedrifter, dannerspesialiserte og vertikalt integrerte grupper. For eksempel selskaper iSkottland, Norge og Nederlandnå gjøre rede forover 85 %av den globale lakseproduksjonen.
Industriell modenhet og representasjonsbedrifter
I Europa tar flere selskaper i bruk lukket RAS-teknologi for frøplanteproduksjon og full-syklusoppdrett. Representative foretak inkluderer:
♢Bluewater Flatfish Farm (Storbritannia)
♢ Frankrike Piggvar SAS (Frankrike)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Tyskland)
Disse selskapene beveger seg mot spesialisering og stor-utvikling, og danner gradvis en omfattende industrikjede som dekker:
Utstyrsproduksjon → Systemintegrasjon → Kommersiell distribusjon.
Denne industrielle utviklingen har lagt et solid grunnlag for å globalisere resirkulerende akvakultur som enbærekraftig, høy-teknologisk og effektivfiskeoppdrettsmodell.
Nåværende status for resirkulerende akvakultursystem (RAS) utstyrsutvikling i utlandet
1. Sterkt industrielt fundament som muliggjør avansert RAS-utstyr
Utenlandske land har gjort betydelige fremskritt i forskning og utvikling av nøkkelutstyr for resirkulerende akvakultursystemer (RAS), basert på sin høyt utviklede industrielle infrastruktur. Ytelsen og påliteligheten til kjerneoppdrettsanleggene i disse landene er blant de beste globalt, og støtter full-prosessautomatisering og effektiv systemintegrasjon.
2. Ledende internasjonale RAS-utstyrsprodusenter
Flere globale selskaper er i forkant av produksjon av RAS-anlegg, som hver fokuserer på ulike komponenter innenfor akvakulturproduksjonskjeden:
♢AKVA Group (Norge):
Spesialiserer seg på utvikling og produksjon av komplett akvakulturutstyr for hele livssyklusen - inkludert fiskeoppdrett, -utvekst, høsting og prosessering, samt store- offshore oppdrettsfartøy.
♢VAKI Aquaculture Systems (Island):
Fokuserer på støtteutstyr for gårdsdrift, som fiskepumper, sorteringsmaskiner og fôringsautomater.
♢HYDROTECH (Sverige):
Kjent for å produsere mikro-mikro-skjermtrommelfiltre av høy kvalitet, avgjørende for vannrensing og fjerning av fast avfall i RAS-oppsett.
3. Intelligente fôringssystemer i den globale forkant
Innenfor automatisert fôringsteknologi har flere selskaper utviklet internasjonalt ledende systemer som forbedrer fôreffektiviteten og reduserer avfall:
♢Fishtalk-Kontroll av AKVA Group (Norge):
En smart fôringsplattform som integrerer dataovervåking, optimalisering av fôringsstrategi og miljøføling.
♢Feedmaster av ETI Company (USA):
Et avansert fôringskontrollsystem skreddersydd for presisjonsakvakultur.
♢Fôringsroboter utviklet av ArvoTec (Finland):
Disse robotene muliggjør automatisert, programmerbar og artsspesifikk-mating, noe som øker presisjonen og arbeidseffektiviteten.
Utvikling av diversifiserte RAS-modeller for fisk, reker, alger, skalldyr og sjøagurk
Kina har allerede etablert et modent og skalerbart RAS-teknologi og utstyrssystem for akvakultur av fisk og reker.
I tillegg er det utført betydelig forskning og industriell praksis i fabrikkoppdrett av mikroalger, skalldyr og sjøagurker:
- eller encellet algedyrking, samt produksjon av skalldyr og sjøagurkfrøplanter, er det utviklet et modent RAS-teknologisystem.
- DeInstitute of Oceanology, Chinese Academy of Scienceshar utviklet lukkede-rørformede fotobioreaktorer for stor-dyrking av Haematococcus pluvialis, og har etablert et komplett prosesssystem for utvinning av astaxanthin fra denne algen.
- East China University of Science and Technologyvedtok en "heterotrofisk-fortynning-fotoindusert kontinuerlig dyrkingsprosess" for dyrking av Chlorella i -fabrikkskala med høy-tetthet, som adresserer problemer som lav celletetthet, dårlig veksthastighet, lav produktivitet, høye høstingskostnader og inkonsekvent produktkvalitet sett i tradisjonelle fotoautotrofe metoder.
For produksjon av frøplanter av skalldyr og sjøagurk:
- Teknologier er relativt modne og har blitt brukt i stor skala.
- Industrien bruker imidlertid fortsatt primært flyte-gjennom fabrikkmodeller, med lave nivåer av mekanisering og automatisering.
- Det er fortsatt betydelig rom for forbedringer når det gjelder modernisering av anlegg og oppgraderinger av oppdrettsmodeller.
Internasjonale problemer i industrien for resirkulerende akvakultursystem (RAS).
1. Høye byggekostnader og energiforbruk er store utfordringer i RAS-modeller
I følge relatert forskning bruker-fabrikkbaserte akvakultursystemer mer energi (elektrisitet og drivstoff) og pådrar seg høyere byggekostnader sammenlignet med tradisjonelle akvakulturmodeller. Disse faktorene utgjør de største utfordringene for en bærekraftig utvikling av RAS. Selv om RAS tar i bruk intensive produksjonssystemer som reduserer vann- og arealbruken betydelig, øker det høye energiforbruket driftskostnadene og bidrar til potensielle miljø- og energipåvirkninger knyttet til bruk av fossilt brensel.
For å oppnå både økonomisk og miljømessig bærekraft er det viktig å finne en balanse mellom vannbruk, avfallsutslipp, energiforbruk og produksjonseffektivitet.
Derfor vil forskning på energi-sparings- og utslippsreduksjonsteknologier- i RAS-anlegg, sammen med utviklingen av grønne og effektive nye teknologier og utstyr, være et sentralt fokusområde for fremtidig utvikling av RAS-industrien.
2. Sykdomsproblemer hindrer sunn utvikling av RAS
Sykdomsutbrudd er en av de mest kritiske faktorene som påvirker den sunne utviklingen av-fabrikkbasert akvakultur. Infeksiøs lakseanemi (ISA), forårsaket av ILA-viruset, er en alvorlig virussykdom. Innvirkningen førte til en kraftig nedgang i Chiles atlantiske lakseproduksjon i løpet av 2009–2010. En annen stor sykdom i global lakseoppdrett er regnbueørretyngelsyndrom (RTFS), forårsaket av kalde-vannbakterien Flavobacterium psychrophilum.
Denne gram-negative bakterien forårsaker nekrose i milten, leveren og nyrene til infisert regnbueørret, noe som fører til anoreksi og unormal svømmeatferd. Sykdommen har høy dødelighet hos lakseyngel og gir betydelige tap årlig.
I rekeoppdrett er sykdomsproblemene enda mer alvorlige enn de som rammer fisk. Vanlige rekesykdommer inkluderer White Spot Disease (WSD), Yellow Head Disease (YHD) og mange andre. Disse sykdommene fortsetter å plage RAS-rekeoppdrettsindustrien og har blitt store hindringer for dens sunne utvikling.
Utsikter: Mot effektiv, intelligent og presisjon akvakultur
Effektivt, intelligent og presisjonsoppdrett representerer en nøkkelretning for den fremtidige grønne utviklingen av Kinas akvakulturindustri. Denne utviklingen vil innebære gjennombrudd innen forskning og utvikling av akvakultur IoT, intelligente kontrollsystemer, big data-teknologier, robotikk og smart utstyr, integrert med resirkulerende akvakultursystemer (RAS) designet i henhold til de biologiske egenskapene til dyrkede arter.
Sammen har disse fremskrittene som mål å bygge land-baserte, «ubemannede» intelligente oppdrettsanlegg i fabrikkstil-stil.
Med den raske utviklingen av sensorer for vannkvalitetsovervåking, intelligent informasjonsbehandling og IoT-plattformer, blir bruk av intelligente teknologier i-fabrikkbasert akvakultur stadig mer mulig. Imidlertid må det understrekes at ekte intelligent akvakultur bare kan realiseres ved først å studere og forstå grundig:
- de fysiologiske forholdene og atferdsegenskapene til den dyrkede arten;
- deres vekstmønstre og energibudsjetter;
- dynamikken til vannkvalitet i oppdrettsprosessen;
- og mekanismene for miljøregulering.
Bare på dette grunnlaget kan vi effektivt integrere IoT-basert innsamling og analyse av store data for å bygge et akvakulturekspertstyringssystem-som kombinerer helseovervåking og evaluering av dyrkede organismer, oppdrettsprosessstyring, vannkvalitetskontroll og utstyrsdrift. Dette vil være avgjørende for å nå målene for smart havbruk.