En ny model for intensiv recirkulerende akvakultur
1.Introduktion:
Den moderne model for recirkulerende akvakultursystemer (RAS) er kendetegnet ved rensning og genbrug af akvakulturspildevand gennem vandbehandlingsudstyr. Det er et tværfagligt system, der integrerer principper fra zoologi, maskinteknik, miljøteknik, computerstyringsteknologi og civilingeniør. Denne innovative form for intensiv akvakultur repræsenterer konvergensen af avanceret teknologi og bæredygtig praksis.
2. Udviklingsoversigt:
Fremkomsten af RAS i fremmede lande
Konceptet med fabriksbaseret-recirkulerende akvakultur opstod i 1960'erne i udviklede europæiske lande. Dens grundlæggende teknologier stammede fra indre havakvarier, intelligente akvariesystemer og flow med høj-densitet-gennem fiskeopdrætsmodeller.
Udviklingen af RAS er forløbet gennem tre hovedfaser: præ-industriel, fabriksbaseret- og industrialiseret akvakultur. I dag har mange systemer opnåetmekanisering, automatisering, informatisering og intelligent styring, der markerer en overgang mod moderne videnskabelig fiskeriforvaltning.
Drevet af implementeringen af EU's vandrammedirektiv er RAS blevet en national politisk prioritet i flere europæiske og amerikanske lande, samt et centralt fokus i den bæredygtige udvikling af deres akvakulturindustrier.
Tekniske egenskaber og artsdiversitet i Europa
Tidlig RAS-udvikling i Europa blev pioneret afHolland og Danmark, der primært fokuserer på ferskvandsarter som afrikansk havkat, ørred og ål:
♢hollandske RAS-systemer: Typisk indendørs og lukket-sløjfe, optimeret til afrikansk havkat- og ålproduktion.
♢Danske RAS-systemer: Halv-lukkede udendørssystemer, hovedsagelig brugt til ørredopdræt.
Med udviklingen af RAS-teknologier og stigende opmærksomhed fra industri og regering,mangfoldigheden af opdrættede arterer udvidet betydeligt. I øjeblikket omfatter almindelige arter, der dyrkes i RAS:
Atlanterhavslaks, tilapia, ål, ørred, pighvar, afrikansk havkat, helleflynder og rejer - i alt over et dusin sorter.
Implementeringsskala og industriel integration
Fra 2014 er mere end360 RAS-baserede akvakulturfacilitetervar blevet etableret på tværs afUSA og Europa. Blandt disseNorge og Canadaer anerkendt som globale ledere inden for RAS forlakseopdræt.
Fra 1985 til 2000 steg en typisk europæisk farms produktionskapacitet for lakseyngel (i form af biomasse) med ca.20 gange. I Skotland, produktion af lakseyngelfordoblet fra 1996 til 2006og nåede en årlig produktion på over150.000 lakseunger.
Store multinationale akvakulturselskaber iNordvesteuropa, Canada og Chilehar løbende opkøbt mindre virksomheder, dannerspecialiserede og vertikalt integrerede grupper. For eksempel virksomheder iSkotland, Norge og Hollandnu redegøre forover 85 %af den globale lakseproduktion.
Industriel modenhed og repræsentative virksomheder
I Europa omfavner flere virksomheder lukket RAS-teknologi til kimplanteproduktion og fuld-cykluslandbrug. Repræsentative virksomheder omfatter:
♢Bluewater Flatfish Farm (Storbritannien)
♢ Frankrig Pighvar SAS (Frankrig)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Tyskland)
Disse virksomheder bevæger sig mod specialisering og stor-udvikling og danner gradvist en omfattende industriel kæde, der dækker:
Udstyrsfremstilling → Systemintegration → Kommerciel implementering.
Denne industrielle udvikling har lagt et solidt grundlag for at globalisere recirkulerende akvakultur som enbæredygtig, høj-teknologisk og effektivfiskeopdrætsmodel.
Nuværende status for recirkulerende akvakultursystem (RAS) udstyrsudvikling i udlandet
1.Stærkt industrielt fundament, der muliggør avanceret RAS-udstyr
På baggrund af deres højtudviklede industrielle infrastrukturer har udenlandske lande gjort betydelige fremskridt i forskning og udvikling af nøgleudstyr til recirkulerende akvakultursystemer (RAS). Ydeevnen og pålideligheden af centrale landbrugsfaciliteter i disse lande er blandt de bedste på verdensplan og understøtter fuld-procesautomatisering og effektiv systemintegration.
2.Førende internationale RAS-udstyrsproducenter
Adskillige globale virksomheder er på forkant med fremstilling af RAS-anlæg, der hver især fokuserer på forskellige komponenter inden for akvakulturproduktionskæden:
♢AKVA Group (Norge):
Specialiseret i udvikling og produktion af komplet akvakulturudstyr til hele livscyklussen - inklusive fiskeopdræt,-udvoksning, høst og forarbejdning samt store-offshorefartøjer.
♢VAKI Aquaculture Systems (Island):
Fokuserer på understøttende udstyr til landbrugsdrift, såsom fiskepumper, sorteringsmaskiner og foderautomater.
♢HYDROTECH (Sverige):
Berømt for at producere høj-kvalitets mikro-skærmtromlefiltre, som er afgørende for vandrensning og fjernelse af fast affald i RAS-opsætninger.
3. Intelligente fodringssystemer på den globale front
Inden for automatiseret fodringsteknologi har flere virksomheder udviklet internationalt førende systemer, der forbedrer fodereffektiviteten og reducerer spild:
♢Fishtalk-Kontrol fra AKVA Group (Norge):
En smart fodringsstyringsplatform, der integrerer dataovervågning, fodringsstrategioptimering og miljøføling.
♢Feedmaster af ETI Company (USA):
Et avanceret foderkontrolsystem skræddersyet til præcisionsakvakultur.
♢Foderrobotter udviklet af ArvoTec (Finland):
Disse robotter muliggør automatiseret, programmerbar og artsspecifik-fodring, hvilket øger præcisionen og arbejdseffektiviteten.
Udvikling af diversificerede RAS-modeller til fisk, rejer, alger, skaldyr og havagurk
Kina har allerede etableret et modent og skalerbart RAS-teknologi og udstyrssystem til akvakultur af fisk og rejer.
Derudover er der udført betydelig forskning og industriel praksis i fabriksopdræt af mikroalger, skaldyr og havagurker:
- eller encellede algedyrkning, samt produktion af skaldyr og havagurkfrøplanter, er der udviklet et modent RAS-teknologisystem.
- DeInstitut for Oceanologi, Chinese Academy of Scienceshar udviklet lukket-sløjfe rørformede fotobioreaktorer til stor-dyrkning af Haematococcus pluvialis og har etableret et komplet processystem til udvinding af astaxanthin fra denne alge.
- East China University of Science and Technologyvedtaget en "heterotrofisk-fortynding-fotoinduceret kontinuerlig dyrkningsproces" til fabriks-skala dyrkning af Chlorella med høj-densitet, der løser problemer såsom lav celletæthed, dårlig væksthastighed, lav produktivitet, høje høstomkostninger og inkonsekvent produktkvalitet, der ses i traditionelle fotoautotrofe metoder.
Til produktion af skaldyr og havagurker:
- Teknologier er relativt modne og er blevet anvendt i stor skala.
- Industrien anvender dog stadig primært flow-gennem fabrikkens landbrugsmodeller med lave niveauer af mekanisering og automatisering.
- Der er stadig betydelig plads til forbedringer med hensyn til modernisering af anlæg og opgraderinger af landbrugsmodeller.
Internationale spørgsmål i industrien for recirkulerende akvakultursystemer (RAS).
1. Høje byggeomkostninger og energiforbrug er store udfordringer i RAS-modeller
Ifølge relateret forskning forbruger -fabriksbaserede akvakultursystemer mere energi (elektricitet og brændstof) og pådrager sig højere byggeomkostninger sammenlignet med traditionelle akvakulturmodeller. Disse faktorer udgør de største udfordringer for den bæredygtige udvikling af RAS. Selvom RAS anvender intensive produktionssystemer, der væsentligt reducerer vand- og arealanvendelsen, øger det høje energiforbrug driftsomkostningerne og bidrager til de potentielle miljø- og energipåvirkninger forbundet med anvendelse af fossile brændstoffer.
For at opnå både økonomisk og miljømæssig bæredygtighed er det vigtigt at finde en balance mellem vandforbrug, affaldsudledning, energiforbrug og produktionseffektivitet.
Derfor vil forskning i energi-besparelse og emissions-reduktionsteknologier i RAS-faciliteter sammen med udviklingen af grønne og effektive nye teknologier og udstyr være et centralt fokusområde for RAS-industriens fremtidige fremskridt.
2. Sygdomsproblemer hindrer en sund udvikling af RAS
Sygdomsudbrud er en af de mest kritiske faktorer, der påvirker den sunde udvikling af fabriksbaseret-akvakultur. Infektiøs lakseanæmi (ISA), forårsaget af ISA-virus, er en alvorlig virussygdom. Dens virkning førte til et kraftigt fald i Chiles atlantiske lakseproduktion i 2009-2010. En anden stor sygdom i globalt lakseopdræt er regnbueørredyngelsyndrom (RTFS), forårsaget af koldt-vandsbakterien Flavobacterium psychrophilum.
Denne gram-negative bakterie forårsager nekrose i milten, leveren og nyrerne hos inficerede regnbueørreder, hvilket fører til anoreksi og unormal svømmeadfærd. Sygdommen har en høj dødelighed hos lakseyngel og resulterer i betydelige tab årligt.
I rejeakvakultur er sygdomsproblemer endnu mere alvorlige end dem, der rammer fisk. Almindelige rejesygdomme inkluderer White Spot Disease (WSD), Yellow Head Disease (YHD) og mange andre. Disse sygdomme fortsætter med at plage RAS-rejeopdrætsindustrien og er blevet store barrierer for dens sunde udvikling.
Udsigter: Mod effektiv, intelligent og præcis akvakultur
Effektivt, intelligent og præcisionslandbrug repræsenterer en nøgleretning for den fremtidige grønne udvikling af Kinas akvakulturindustri. Denne udvikling vil involvere gennembrud inden for forskning og udvikling af akvakultur IoT, intelligente kontrolsystemer, big data-teknologier, robotteknologi og smart udstyr, integreret med recirkulerende akvakultursystemer (RAS) designet i overensstemmelse med de biologiske egenskaber af dyrkede arter.
Sammen sigter disse fremskridt på at bygge-landbaserede, "ubemandede" intelligente dambrug i fabriks-stil.
Med de hurtige fremskridt med sensorer til overvågning af husholdningsvandkvalitet, intelligent informationsbehandling og IoT-platforme bliver anvendelsen af intelligente teknologier i fabriksbaseret-akvakultur mere og mere gennemførlig. Det skal dog understreges, at ægte intelligent akvakultur kun kan realiseres ved først at studere og forstå:
- de fysiologiske forhold og adfærdsmæssige karakteristika for den dyrkede art;
- deres vækstmønstre og energibudgetter;
- vandkvalitetens dynamik i landbrugsprocessen;
- og mekanismerne for miljøregulering.
Kun på dette grundlag kan vi effektivt integrere IoT-baseret indsamling og analyse af big data for at opbygge et akvakulturekspertstyringssystem-et, der kombinerer sundhedsovervågning og evaluering af dyrkede organismer, landbrugsprocesstyring, vandkvalitetskontrol og udstyrsdrift. Dette vil være afgørende for at nå målene for smart akvakultur.