Nový model intenzívnej recirkulačnej akvakultúry
1. Úvod:
Moderný model recirkulačných akvakultúrnych systémov (RAS) sa vyznačuje čistením a opätovným využívaním odpadových vôd z akvakultúry prostredníctvom zariadení na úpravu vody. Ide o multidisciplinárny systém, ktorý integruje princípy zoológie, strojárstva, environmentálneho inžinierstva, počítačovej riadiacej techniky a stavebného inžinierstva. Táto inovatívna forma intenzívnej akvakultúry predstavuje konvergenciu vyspelých technológií a udržateľných postupov.
2. Prehľad vývoja:
Vzostup RAS v zahraničí
Koncept recirkulačnej akvakultúry-v továrňach vznikol v 60. rokoch vo vyspelých európskych krajinách. Jeho základné technológie vychádzajú z vnútrozemských morských akvárií, inteligentných akváriových systémov a vysoko{3}}hustotného prietoku- prostredníctvom modelov chovu rýb.
Vývoj RAS pokročil v troch hlavných fázach: pred-priemyselná, továrenská-akvakultúra a industrializovaná akvakultúra. Dnes sa to podarilo mnohým systémommechanizácia, automatizácia, informatizácia a inteligentný manažment, čo znamená prechod k modernému vedeckému riadeniu rybolovu.
V dôsledku implementácie rámcovej smernice EÚ o vode sa RAS stala prioritou národnej politiky vo viacerých európskych a amerických krajinách, ako aj kľúčovým zameraním na trvalo udržateľný rozvoj ich odvetví akvakultúry.
Technické vlastnosti a druhová diverzita v Európe
Skorý vývoj RAS v Európe bol priekopníkomHolandsko a Dánskoso zameraním predovšetkým na sladkovodné druhy, ako sú sumec africký, pstruh a úhor:
♢holandské systémy RAS: Typicky vnútorný a uzavretý{0}}okruh, optimalizovaný pre produkciu sumca a úhora.
♢Dánske systémy RAS: Polo{0}}uzavreté vonkajšie systémy, ktoré sa používajú najmä na chov pstruhov.
S vývojom technológií RAS a rastúcou pozornosťou priemyslu a vlády,rozmanitosť chovaných druhovsa výrazne rozšírila. V súčasnosti medzi bežné druhy pestované v RAS patria:
Losos atlantický, tilapia, úhor, pstruh, kambala, sumec africký, halibut a krevety - spolu viac ako tucet odrôd.
Rozsah nasadenia a priemyselná integrácia
Od roku 2014 viac ako360 akvakultúrnych{1}}zariadení RASbola založená vSpojené štáty americké a Európa. Medzi týmitoNórsko a Kanadasú uznávaní ako globálni lídri v oblasti RAS prechov lososov.
Od roku 1985 do roku 2000 sa typická európska výrobná kapacita pre lososový poter (v zmysle biomasy) zvýšila približne o20 krát. V Škótsku produkcia lososového smaženiasa od roku 1996 do roku 2006 zdvojnásobil, dosahujúc ročnú produkciu nad150 000 mladých lososov.
Veľké nadnárodné korporácie akvakultúry vSeverozápadná Európa, Kanada a Čilepriebežne získavali menšie podniky, tvoriacešpecializované a vertikálne integrované skupiny. Napríklad spoločnosti vŠkótsko, Nórsko a Holandskoteraz zaúčtovaťviac ako 85 %celosvetovej produkcie lososa.
Priemyselná vyspelosť a reprezentatívne podniky
V Európe čoraz viac spoločností využíva uzavretú technológiu RAS na produkciu sadeníc a pestovanie v plnom{0}}cykle. Reprezentatívne podniky zahŕňajú:
♢Bluewater Flatfish Farm (Spojené kráľovstvo)
♢France Turbot SAS (Francúzsko)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Nemecko)
Tieto spoločnosti smerujú k špecializácii a rozsiahlemu{0}}rozvoju a postupne vytvárajú komplexný priemyselný reťazec, ktorý zahŕňa:
Výroba zariadení → Systémová integrácia → Komerčné nasadenie.
Tento priemyselný vývoj položil pevný základ pre globalizáciu recirkulujúcej akvakultúry ako audržateľné, špičkové{0}}technológie a efektívnemodel chovu rýb.
Súčasný stav vývoja zariadení recirkulačného akvakultúrneho systému (RAS) v zahraničí
1. Silný priemyselný základ umožňujúci pokročilé vybavenie RAS
Zahraničie, ktoré sa spolieha na svoju vysoko rozvinutú priemyselnú infraštruktúru, urobilo významný pokrok vo výskume a vývoji kľúčových zariadení pre recirkulačné systémy akvakultúry (RAS). Výkon a spoľahlivosť základných poľnohospodárskych zariadení v týchto krajinách patria medzi celosvetovo najlepšie a podporujú úplnú-automatizáciu procesov a efektívnu systémovú integráciu.
2.Poprední medzinárodní výrobcovia zariadení RAS
V popredí výroby zariadení RAS je niekoľko globálnych spoločností, z ktorých každá sa zameriava na iné komponenty v rámci výrobného reťazca akvakultúry:
♢AKVA Group (Nórsko):
Špecializuje sa na vývoj a výrobu kompletného vybavenia pre akvakultúru počas celého životného cyklu - vrátane chovu rýb, pestovania-rybárstva, zberu a spracovania, ako aj veľkých-pobrežných farmárskych plavidiel.
♢VAKI Aquaculture Systems (Island):
Zameriava sa na podporné zariadenia pre operácie na farmách, ako sú čerpadlá na ryby, triediace stroje a automatické podávače.
♢HYDROTECH (Švédsko):
Známy výrobou vysoko{0}}kvalitných mikro{1}}sieťových bubnových filtrov, ktoré sú dôležité pri čistení vody a odstraňovaní pevného odpadu v rámci zariadení RAS.
3. Inteligentné systémy kŕmenia na globálnom popredí
V oblasti technológie automatizovaného kŕmenia vyvinulo niekoľko spoločností medzinárodne popredné systémy, ktoré zlepšujú efektivitu kŕmenia a znižujú odpad:
♢Fishtalk-Kontrola od AKVA Group (Nórsko):
Inteligentná platforma na správu kŕmenia integrujúca monitorovanie údajov, optimalizáciu stratégie kŕmenia a snímanie životného prostredia.
♢ Feedmaster od ETI Company (USA):
Pokročilý systém riadenia kŕmenia prispôsobený pre precíznu akvakultúru.
♢ Roboty na kŕmenie vyvinuté spoločnosťou ArvoTec (Fínsko):
Tieto roboty umožňujú automatizované, programovateľné a druhovo{0}}špecifické kŕmenie, čím sa zvyšuje presnosť a efektivita práce.
Vývoj diverzifikovaných modelov RAS pre ryby, krevety, riasy, mäkkýše a morské uhorky
Čína už zaviedla vyspelú a škálovateľnú technológiu a systém zariadení RAS pre akvakultúru rýb a kreviet.
Okrem toho sa v priemyselnom chove mikrorias, mäkkýšov a morských uhoriek uskutočnil významný výskum a priemyselná prax:
- alebo pestovanie jednobunkových rias, ako aj produkcia sadeníc mäkkýšov a morských uhoriek, bol vyvinutý vyspelý systém technológie RAS.
- TheInštitút oceánológie Čínskej akadémie viedvyvinula uzavreté -kruhové rúrkové fotobioreaktory na-veľkú kultiváciu Haematococcus pluvialis a zaviedla kompletný procesný systém na extrakciu astaxantínu z tejto riasy.
- Východočínska univerzita vedy a technikyprijal "heterotrofným -riedením-fotom vyvolaným kontinuálnym kultivačným procesompre továrenskú-vysokohustotnú{1}}kultiváciu Chlorelly, ktorá rieši problémy, ako je nízka hustota buniek, nízka rýchlosť rastu, nízka produktivita, vysoké náklady na zber a nekonzistentná kvalita produktu, ktorá sa prejavuje tradičnými fotoautotrofnými metódami.
Na produkciu sadeníc mäkkýšov a morských uhoriek:
- Technológie sú relatívne vyspelé a používajú sa vo veľkom rozsahu.
- Odvetvie však stále využíva predovšetkým tok-modelov továrenského poľnohospodárstva s nízkou úrovňou mechanizácie a automatizácie.
- Stále existuje značný priestor na zlepšenie, pokiaľ ide o modernizáciu zariadení a modernizáciu modelu poľnohospodárstva.
Medzinárodné problémy v odvetví recirkulačného akvakultúrneho systému (RAS).
1. Vysoké stavebné náklady a spotreba energie sú hlavnými výzvami modelov RAS
Podľa súvisiaceho výskumu systémy akvakultúry-v továrňach spotrebúvajú viac energie (elektriny a paliva) a vyžadujú vyššie stavebné náklady v porovnaní s tradičnými modelmi akvakultúry. Tieto faktory predstavujú najväčšie výzvy pre trvalo udržateľný rozvoj RAS. Hoci RAS využíva intenzívne výrobné systémy, ktoré výrazne znižujú využívanie vody a pôdy, vysoká spotreba energie zvyšuje prevádzkové náklady a prispieva k potenciálnym environmentálnym a energetickým vplyvom spojeným s využívaním fosílnych palív.
Na dosiahnutie ekonomickej aj environmentálnej udržateľnosti je nevyhnutné dosiahnuť rovnováhu medzi spotrebou vody, vypúšťaním odpadu, spotrebou energie a efektívnosťou výroby.
Preto bude výskum technológií na -úsporu energie a zníženie emisií{1}} v zariadeniach RAS spolu s vývojom nových ekologických a účinných technológií a zariadení kľúčovou oblasťou pre budúci pokrok v odvetví RAS.
2. Chorobné problémy bránia zdravému rozvoju RAS
Prepuknutie chorôb je jedným z najdôležitejších faktorov ovplyvňujúcich zdravý vývoj akvakultúry založenej na fabrikách-. Infekčná anémia lososov (ISA), spôsobená vírusom ISA, je závažné vírusové ochorenie. Jeho vplyv viedol k prudkému poklesu produkcie lososa atlantického v Čile v rokoch 2009–2010. Ďalšou významnou chorobou v globálnom chove lososov je syndróm poteru pstruha dúhového (RTFS), ktorý spôsobuje studená{5}}vodná baktéria Flavobacterium psychrophilum.
Táto gram-negatívna baktéria spôsobuje nekrózu v slezine, pečeni a obličkách infikovaného pstruha dúhového, čo vedie k anorexii a abnormálnemu plávaniu. Choroba má vysokú úmrtnosť v plôdiku lososa a má za následok každoročné značné straty.
V akvakultúre kreviet sú problémy s chorobami ešte závažnejšie ako tie, ktoré postihujú ryby. Bežné choroby kreviet zahŕňajú White Spot Disease (WSD), Yellow Head Disease (YHD) a mnohé ďalšie. Tieto choroby naďalej trápia priemysel chovu kreviet RAS a stali sa hlavnými prekážkami jeho zdravého vývoja.
Vyhliadky: Smerom k efektívnej, inteligentnej a presnej akvakultúre
Efektívne, inteligentné a presné poľnohospodárstvo predstavuje kľúčový smer budúceho zeleného rozvoja čínskeho odvetvia akvakultúry. Tento vývoj bude zahŕňať prelomy vo výskume a vývoji internetu vecí v oblasti akvakultúry, inteligentných riadiacich systémov, technológií veľkých dát, robotiky a inteligentných zariadení, integrovaných s recirkulačnými systémami akvakultúry (RAS) navrhnutými podľa biologických charakteristík chovaných druhov.
Cieľom týchto vylepšení je spoločne vybudovať pozemné -továrenské{1}}inteligentné „bezpilotné“ rybie farmy.
S rýchlym pokrokom senzorov na monitorovanie kvality vody v domácnostiach, inteligentného spracovania informácií a platforiem internetu vecí je aplikácia inteligentných technológií v továrenskej-akvakultúre čoraz uskutočniteľnejšia. Je však potrebné zdôrazniť, že skutočnú inteligentnú akvakultúru možno realizovať iba dôkladným preštudovaním a pochopením:
- fyziologické podmienky a charakteristiky správania chovaných druhov;
- modely ich rastu a energetické rozpočty;
- dynamika kvality vody v poľnohospodárskom procese;
- a mechanizmy environmentálnej regulácie.
Iba na tomto základe môžeme efektívne integrovať{0}}zhromažďovanie a analýzu veľkých údajov založených na IoT, aby sme vytvorili systém riadenia expertov na akvakultúru-, ktorý kombinuje monitorovanie zdravia a hodnotenie kultúrnych organizmov, riadenie poľnohospodárskeho procesu, kontrolu kvality vody a prevádzku zariadení. To bude nevyhnutné na dosiahnutie cieľov inteligentnej akvakultúry.