Нов модел на интензивна рециркулационна аквакултура
1.Въведение:
Съвременният модел на рециркулационни системи за аквакултури (RAS) се характеризира с пречистване и повторно използване на отпадъчни води от аквакултури чрез оборудване за пречистване на вода. Това е мултидисциплинарна система, която интегрира принципи от зоологията, машинното инженерство, екологичното инженерство, технологията за компютърно управление и гражданското инженерство. Тази иновативна форма на интензивна аквакултура представлява сближаването на напреднали технологии и устойчиви практики.
2. Преглед на развитието:
Възходът на RAS в чужди страни
Концепцията за фабрично-рециркулираща аквакултура възниква през 60-те години на миналия век в развитите европейски страни. Неговите основополагащи технологии произтичат от вътрешни морски аквариуми, интелигентни аквариумни системи и високо{3}}поток-чрез модели за отглеждане на риба.
Развитието на RAS премина през три основни фази: пред{0}}индустриална, фабрична-базирана и индустриализирана аквакултура. Днес много системи са постигналимеханизация, автоматизация, информатизация и интелигентно управление, отбелязвайки преход към модерно научно управление на риболова.
Воден от прилагането на Рамковата директива за водите на ЕС, RAS се превърна в приоритет на националната политика в няколко европейски и американски страни, както и в ключов фокус в устойчивото развитие на техните аквакултурни индустрии.
Технически характеристики и видово разнообразие в Европа
Ранното развитие на RAS в Европа беше пионер отХоландия и Дания, като се фокусира основно върху сладководни видове като африкански сом, пъстърва и змиорка:
♢Холандски RAS системи: Обикновено на закрито и в затворен -цикл, оптимизиран за производство на африкански сом и змиорка.
♢Датски RAS системи: Полу-затворени системи на открито, използвани главно за отглеждане на пъстърва.
С развитието на RAS технологиите и нарастващото внимание от индустрията и правителството,разнообразието от отглеждани видовесе разшири значително. Понастоящем обичайните видове, култивирани в RAS, включват:
Атлантическа сьомга, тилапия, змиорка, пъстърва, калкан, африкански сом, камбала и скариди - общо над дузина разновидности.
Мащаб на внедряване и индустриална интеграция
Към 2014 г. повече от360 RAS-базирани съоръжения за аквакултурибеше установено презСАЩ и Европа. Сред тях,Норвегия и Канадаса признати за световни лидери в RAS заотглеждане на сьомга.
От 1985 г. до 2000 г. производственият капацитет на типична европейска ферма за пържена сьомга (по отношение на биомаса) се е увеличил с приблизително20 пъти. В Шотландия производство на пържена сьомгасе е удвоил от 1996 до 2006 г, достигайки годишно производство от над150 000 млади сьомги.
Големи мултинационални корпорации за аквакултури вСеверозападна Европа, Канада и Чилиса непрекъснато придобивали по-малки предприятия, образувайкиспециализирани и вертикално интегрирани групи. Например компаниите вШотландия, Норвегия и Холандиясега сметка занад 85%от световното производство на сьомга.
Индустриална зрялост и представителни предприятия
В Европа повече компании възприемат затворена RAS технология за производство на разсад и пълен-цикъл на земеделие. Представителните предприятия включват:
♢Bluewater Flatfish Farm (Великобритания)
♢France Turbot SAS (Франция)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Германия)
Тези компании се движат към специализация и мащабно-развитие, като постепенно формират цялостна индустриална верига, която обхваща:
Производство на оборудване → Системна интеграция → Търговско внедряване.
Тази индустриална еволюция постави солидна основа за глобализиране на рециркулационните аквакултури катоустойчиво, високо{0}}технологично и ефективномодел на рибовъдство.
Текущо състояние на развитието на оборудването за рециркулираща система за аквакултури (RAS) в чужбина
1.Силна индустриална основа, позволяваща усъвършенствано RAS оборудване
Разчитайки на своите силно развити промишлени инфраструктури, чуждите държави постигнаха значителен напредък в изследването и разработването на ключово оборудване за системи за рециркулация на аквакултури (RAS). Производителността и надеждността на основните земеделски съоръжения в тези страни са сред най-добрите в световен мащаб, поддържайки пълна-автоматизация на процесите и ефективна системна интеграция.
2. Водещи международни производители на RAS оборудване
Няколко глобални компании са в челните редици на производството на RAS съоръжения, всяка от които се фокусира върху различни компоненти в рамките на производствената верига на аквакултурата:
♢AKVA Group (Норвегия):
Специализира в разработването и производството на цялостно оборудване за аквакултури за целия жизнен цикъл -, включително отглеждане на риба,-отглеждане, събиране и преработка, както и-мащабни кораби за офшорно отглеждане.
♢VAKI Aquaculture Systems (Исландия):
Фокусира се върху поддържащо оборудване за операции във ферми, като помпи за риба, сортировъчни машини и автоматични хранилки.
♢HYDROTECH (Швеция):
Известен с производството на високо{0}}качествени барабанни микро-филтри, критични за пречистване на вода и отстраняване на твърди отпадъци в RAS настройки.
3. Интелигентни системи за хранене на челни позиции в света
В областта на технологиите за автоматизирано хранене няколко компании са разработили водещи в международен план системи, които подобряват ефективността на фуража и намаляват отпадъците:
♢Fishtalk-Контрол от AKVA Group (Норвегия):
Интелигентна платформа за управление на храненето, интегрираща мониторинг на данни, оптимизиране на стратегията за хранене и наблюдение на околната среда.
♢Feedmaster от ETI Company (САЩ):
Усъвършенствана система за контрол на храненето, пригодена за прецизна аквакултура.
♢Роботи за хранене, разработени от ArvoTec (Финландия):
Тези роботи позволяват автоматизирано, програмируемо и -специфично за вида хранене, като подобряват прецизността и ефективността на труда.
Разработване на диверсифицирани RAS модели за риба, скариди, водорасли, миди и морски краставици
Китай вече е създал зряла и мащабируема RAS технология и система за оборудване за аквакултура на риба и скариди.
Освен това са проведени значителни изследвания и промишлени практики във фабричното отглеждане на микроводорасли, миди и морски краставици:
- или култивиране на едноклетъчни водорасли, както и производство на разсад от миди и морски краставици, е разработена зряла технологична система RAS.
- TheИнститут по океанология, Китайска академия на наукитее разработил тръбни фотобиореактори със затворен -контур за широко{1}}култивиране на Haematococcus pluvialis и е създал цялостна технологична система за извличане на астаксантин от това водорасло.
- Източнокитайски университет за наука и технологииприе "хетеротрофно-разреждане-фотоиндуциран непрекъснат процес на култивиране“ за фабрично-мащабно-култивиране на Chlorella с висока плътност, адресиране на проблеми като ниска клетъчна плътност, слаба скорост на растеж, ниска производителност, високи разходи за прибиране на реколтата и непостоянно качество на продукта, наблюдавано при традиционните фотоавтотрофни методи.
За производство на разсад от миди и морски краставици:
- Технологиите са относително зрели и се прилагат в мащаб.
- Промишлеността обаче все още възприема основно модели на поточно-заводско земеделие с ниски нива на механизация и автоматизация.
- Остава значително място за подобрение по отношение на модернизацията на съоръженията и подобренията на моделите на земеделие.
Международни проблеми в индустрията на системата за рециркулиращи аквакултури (RAS).
1. Високите разходи за строителство и потреблението на енергия са основни предизвикателства в RAS моделите
Според свързани изследвания фабричните-системи за аквакултури консумират повече енергия (електроенергия и гориво) и изискват по-високи разходи за изграждане в сравнение с традиционните модели за аквакултури. Тези фактори представляват най-големите предизвикателства пред устойчивото развитие на RAS. Въпреки че RAS приема интензивни производствени системи, които значително намаляват използването на вода и земя, високата консумация на енергия увеличава оперативните разходи и допринася за потенциалните въздействия върху околната среда и енергията, свързани с използването на изкопаеми горива.
За постигане на икономическа и екологична устойчивост е от съществено значение да се постигне баланс между използването на вода, изхвърлянето на отпадъци, потреблението на енергия и ефективността на производството.
Следователно изследванията върху технологиите за-спестяване и{1}}намаляване на емисиите в RAS съоръжения, заедно с разработването на зелени и ефективни нови технологии и оборудване, ще бъдат ключова област на фокус за бъдещия напредък на RAS индустрията.
2. Болестните проблеми пречат на здравословното развитие на RAS
Епидемиите от болести са един от най-критичните фактори, засягащи здравословното развитие на фабрично-аквакултурата. Инфекциозната анемия на сьомгата (ISA), причинена от вируса ISA, е тежко вирусно заболяване. Въздействието му доведе до рязък спад в производството на атлантическа сьомга в Чили през 2009–2010 г. Друго основно заболяване в глобалното отглеждане на сьомга е Синдромът на малките дъгова пъстърва (RTFS), причинен от студено{5}}водната бактерия Flavobacterium psychrophilum.
Тази Грам{0}}отрицателна бактерия причинява некроза в далака, черния дроб и бъбреците на заразена дъгова пъстърва, което води до анорексия и необичайно поведение при плуване. Болестта има висок процент на смъртност при младите сьомги и води до значителни загуби годишно.
В аквакултурите със скариди проблемите с болестите са дори по-тежки от тези, засягащи рибите. Често срещаните заболявания на скаридите включват болестта на белите петна (WSD), болестта на жълтата глава (YHD) и много други. Тези заболявания продължават да притесняват индустрията за отглеждане на скариди RAS и са се превърнали в основни бариери пред нейното здравословно развитие.
Перспективи: Към ефективна, интелигентна и прецизна аквакултура
Ефективното, интелигентно и прецизно земеделие представлява ключова посока за бъдещото зелено развитие на китайската аквакултурна индустрия. Тази еволюция ще включва пробиви в изследванията и развитието на IoT за аквакултури, интелигентни системи за управление, технологии за големи данни, роботика и интелигентно оборудване, интегрирани с рециркулиращи системи за аквакултури (RAS), проектирани в съответствие с биологичните характеристики на култивирани видове.
Заедно тези постижения имат за цел да изградят „безпилотни“ интелигентни рибовъдни-развъдници-на земята.
С бързия напредък на сензорите за наблюдение на качеството на битовата вода, интелигентната обработка на информацията и IoT платформите, прилагането на интелигентни технологии във фабрично-базирана аквакултура става все по-осъществимо. Въпреки това трябва да се подчертае, че истинската интелигентна аквакултура може да бъде реализирана само чрез първо задълбочено изучаване и разбиране на:
- физиологичните условия и поведенческите характеристики на култивираните видове;
- техните модели на растеж и енергийни бюджети;
- динамиката на качеството на водата в процеса на отглеждане;
- и механизмите за регулиране на околната среда.
Само върху тази основа можем ефективно да интегрираме IoT{0}}базирано събиране и анализ на големи данни, за да изградим експертна система за управление на аквакултурата-такава, която съчетава мониторинг на здравето и оценка на култивираните организми, управление на процеса на отглеждане, контрол на качеството на водата и работа на оборудването. Това ще бъде от съществено значение за постигане на целите на интелигентната аквакултура.