Jauns intensīvas recirkulācijas akvakultūras modelis
1. Ievads:
Mūsdienu recirkulācijas akvakultūras sistēmu (RAS) modelim ir raksturīga akvakultūras notekūdeņu attīrīšana un atkārtota izmantošana, izmantojot ūdens attīrīšanas iekārtas. Tā ir daudznozaru sistēma, kas apvieno zooloģijas, mašīnbūves, vides inženierijas, datorvadības tehnoloģiju un civilās inženierijas principus. Šis novatoriskais intensīvās akvakultūras veids atspoguļo progresīvu tehnoloģiju un ilgtspējīgas prakses konverģenci.
2. Attīstības pārskats:
RAS pieaugums ārvalstīs
Rūpnīcā{0}}bāzētās recirkulācijas akvakultūras jēdziens radās 1960. gados attīstītajās Eiropas valstīs. Tās pamattehnoloģijas radīja iekšzemes jūras akvāriji, viedās akvāriju sistēmas un liela-plūsmas blīvums-, izmantojot zivju audzēšanas modeļus.
RAS izstrāde ir noritējusi trīs galvenajos posmos: pirmsindustriālā, rūpnieciskā-un rūpnieciskā akvakultūra. Mūsdienās daudzas sistēmas ir sasniegušasmehanizācija, automatizācija, informatizācija un inteliģenta vadība, iezīmē pāreju uz modernu zinātnisku zivsaimniecības pārvaldību.
Pateicoties ES Ūdens pamatdirektīvas ieviešanai, RAS ir kļuvusi par valsts politikas prioritāti vairākās Eiropas un Amerikas valstīs, kā arī par galveno uzsvaru to akvakultūras nozaru ilgtspējīgā attīstībā.
Tehniskās īpašības un sugu daudzveidība Eiropā
Agrīnās RAS izstrādes Eiropā pionieris bijaNīderlande un Dānija, galvenokārt koncentrējoties uz saldūdens sugām, piemēram, Āfrikas samiem, forelēm un zušiem:
♢Holandes RAS sistēmas: parasti iekštelpās un slēgtā -cilpā, optimizēta Āfrikas sams un zušu audzēšanai.
♢Dānijas RAS sistēmas: daļēji{0}}slēgtas āra sistēmas, ko galvenokārt izmanto foreļu audzēšanai.
Attīstoties RAS tehnoloģijām un pieaugot nozares un valdības uzmanībai,saimniecībā audzēto sugu daudzveidībair ievērojami paplašinājies. Pašlaik izplatītās sugas, ko audzē RAS, ir:
Atlantijas lasis, tilapija, zutis, forele, akmeņplekste, Āfrikas sams, paltuss un garneles - kopā vairāk nekā duci šķirņu.
Izvēršanas mērogs un rūpnieciskā integrācija
Uz 2014. gadu vairāk nekā360 RAS{1}}bāzētas akvakultūras iekārtastika izveidota visāASV un Eiropa. Starp tiem,Norvēģija un Kanādair atzīti par pasaules līderiem RAS jomālašu audzēšana.
No 1985. līdz 2000. gadam tipiskas Eiropas saimniecības lašu mazuļu ražošanas jauda (biomasas izteiksmē) palielinājās par aptuveni20 reizes. Skotijā laša mazuļu ražošanadubultojies no 1996. līdz 2006. gadam, sasniedzot gada produkciju vairāk nekā150 000 lašu mazuļu.
Lielas starptautiskas akvakultūras korporācijasZiemeļrietumu Eiropa, Kanāda un Čīlenepārtraukti iegādājušies mazākus uzņēmumus, veidojotiesspecializētas un vertikāli integrētas grupas. Piemēram, uzņēmumi, kas atrodasSkotija, Norvēģija un Nīderlandetagad kontuvairāk nekā 85%no pasaules laša produkcijas.
Industriālais briedums un reprezentatīvie uzņēmumi
Eiropā arvien vairāk uzņēmumu izmanto slēgto RAS tehnoloģiju stādu audzēšanai un pilna cikla{0}}laukkopībai. Pārstāvošie uzņēmumi ietver:
♢Bluewater Flatfish Farm (Apvienotā Karaliste)
♢ France Turbot SAS (Francija)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Vācija)
Šie uzņēmumi virzās uz specializāciju un liela mēroga{0}}attīstību, pakāpeniski veidojot visaptverošu rūpniecības ķēdi, kas aptver:
Iekārtu ražošana → Sistēmu integrācija → Komerciālā izvietošana.
Šī rūpnieciskā evolūcija ir radījusi stabilu pamatu recirkulācijas akvakultūras globalizācijai kā ailgtspējīgu, augsto{0}}tehnoloģiju un efektīvuzivju audzēšanas modelis.
Pašreizējais Recirkulācijas akvakultūras sistēmas (RAS) aprīkojuma izstrādes stāvoklis ārvalstīs
1. Spēcīgs rūpnieciskais pamats, kas nodrošina uzlabotas RAS iekārtas
Paļaujoties uz augsti attīstīto rūpniecisko infrastruktūru, ārvalstis ir guvušas ievērojamus panākumus akvakultūras recirkulācijas sistēmu (RAS) galveno iekārtu izpētē un attīstībā. Lauksaimniecības pamatiekārtu veiktspēja un uzticamība šajās valstīs ir viena no labākajām pasaulē, kas atbalsta pilnīgu-procesu automatizāciju un efektīvu sistēmu integrāciju.
2. Vadošie starptautiskie RAS iekārtu ražotāji
Vairāki globāli uzņēmumi ir RAS iekārtu ražošanas priekšgalā, katrs koncentrējoties uz dažādiem komponentiem akvakultūras ražošanas ķēdē:
♢AKVA grupa (Norvēģija):
Specializējas pilnīga akvakultūras aprīkojuma izstrādē un ražošanā visam dzīves ciklam -, tostarp zivju audzēšanai, audzēšanai-, ieguvei un apstrādei, kā arī lielu-jūras audzēšanas kuģu ražošanā.
♢VAKI akvakultūras sistēmas (Islande):
Koncentrējas uz atbalsta aprīkojumu lauksaimniecības darbībām, piemēram, zivju sūkņiem, šķirošanas mašīnām un automātiskajām padevējām.
♢HYDROTECH (Zviedrija):
Slavens ar augstas-kvalitātes mikro-ekrāna cilindru filtru ražošanu, kas ir ļoti svarīgi ūdens attīrīšanai un cieto atkritumu aizvākšanai RAS iestatījumos.
3. Inteliģentas barošanas sistēmas pasaules priekšgalā
Automatizētās barošanas tehnoloģiju jomā vairāki uzņēmumi ir izstrādājuši starptautiski vadošās sistēmas, kas uzlabo barības efektivitāti un samazina atkritumu daudzumu:
♢Fishtalk{0}}Kontrole, ko nodrošina AKVA Group (Norvēģija):
Vieda barošanas pārvaldības platforma, kas integrē datu uzraudzību, barošanas stratēģijas optimizāciju un vides noteikšanu.
♢ Feedmaster no ETI Company (ASV):
Uzlabota barošanas kontroles sistēma, kas pielāgota precīzai akvakultūrai.
♢ ArvoTec (Somija) izstrādātie barošanas roboti:
Šie roboti nodrošina automatizētu, programmējamu un sugām{0}}atbilstošu barošanu, uzlabojot precizitāti un darba efektivitāti.
Daudzveidīgu RAS modeļu izstrāde zivīm, garnelēm, aļģēm, vēžveidīgajiem un jūras gurķiem
Ķīna jau ir izveidojusi nobriedušu un mērogojamu RAS tehnoloģiju un aprīkojuma sistēmu zivju un garneļu akvakultūrai.
Turklāt ir veikti nozīmīgi pētījumi un rūpnieciskā prakse mikroaļģu, vēžveidīgo un jūras gurķu rūpnīcā:
- jeb vienšūnu aļģu audzēšanai, kā arī vēžveidīgo un jūras gurķu stādu audzēšanai, izstrādāta nobriedusi RAS tehnoloģiju sistēma.
- TheĶīnas Zinātņu akadēmijas Okeanoloģijas institūtsir izstrādājis slēgtas -cilpas cauruļveida fotobioreaktorus Haematococcus pluvialis liela mēroga-kultivēšanai un ir izveidojis pilnīgu procesa sistēmu astaksantīna ekstrakcijai no šīm aļģēm.
- Austrumķīnas Zinātnes un tehnoloģiju universitātepieņēma "heterotrofisks-atšķaidījums-fotoinducēts nepārtraukts kultivēšanas process" rūpnīcas-mērogā augsta-blīvuma hlorellas audzēšanai, risinot tādas problēmas kā zems šūnu blīvums, slikts augšanas ātrums, zema produktivitāte, augstas ražas novākšanas izmaksas un nekonsekventa produktu kvalitāte, kas novērota tradicionālajās fotoautotrofiskajās metodēs.
Vēžveidīgo un jūras gurķu stādu audzēšanai:
- Tehnoloģijas ir salīdzinoši nobriedušas un tiek izmantotas plašā mērogā.
- Tomēr nozare joprojām galvenokārt izmanto plūsmu{0}}, izmantojot rūpnīcas lauksaimniecības modeļus ar zemu mehanizācijas un automatizācijas līmeni.
- Joprojām ir ievērojami uzlabojumi attiecībā uz iekārtu modernizāciju un lauksaimniecības modeļu uzlabošanu.
Starptautiskās problēmas recirkulācijas akvakultūras sistēmas (RAS) nozarē
1. Augstās būvniecības izmaksas un enerģijas patēriņš ir galvenās problēmas RAS modeļos
Saskaņā ar saistītiem pētījumiem rūpnīcas{0}}akvakultūras sistēmas patērē vairāk enerģijas (elektrības un degvielas) un rada augstākas būvniecības izmaksas, salīdzinot ar tradicionālajiem akvakultūras modeļiem. Šie faktori rada vislielākās problēmas RAS ilgtspējīgai attīstībai. Lai gan RAS izmanto intensīvas ražošanas sistēmas, kas ievērojami samazina ūdens un zemes izmantošanu, lielais enerģijas patēriņš palielina ekspluatācijas izmaksas un veicina iespējamo ietekmi uz vidi un enerģiju, kas saistīta ar fosilā kurināmā izmantošanu.
Lai panāktu gan ekonomisko, gan vides ilgtspējību, ir svarīgi panākt līdzsvaru starp ūdens izmantošanu, atkritumu novadīšanu, enerģijas patēriņu un ražošanas efektivitāti.
Tāpēc pētniecība par enerģijas -taupīšanas un emisiju-samazināšanas tehnoloģijām RAS iekārtās, kā arī videi draudzīgu un efektīvu jaunu tehnoloģiju un aprīkojuma izstrāde būs galvenā joma RAS nozares turpmākajā attīstībā.
2.Slimību problēmas kavē veselīgu RAS attīstību
Slimību uzliesmojumi ir viens no vissvarīgākajiem faktoriem, kas ietekmē rūpnīcā{0}}bāzētās akvakultūras veselīgu attīstību. Infekciozā laša anēmija (ISA), ko izraisa ISA vīruss, ir smaga vīrusu slimība. Tā ietekme izraisīja strauju Čīles Atlantijas laša ražošanas kritumu 2009.–2010. gadā. Vēl viena nozīmīga slimība globālajā lašu audzēšanā ir varavīksnes foreļu mazuļu sindroms (RTFS), ko izraisa aukstuma -ūdens baktērija Flavobacterium psychrophilum.
Šī gram{0}}negatīvā baktērija izraisa nekrozi inficētu varavīksnes foreļu liesā, aknās un nierēs, izraisot anoreksiju un patoloģisku peldēšanas uzvedību. Slimībai ir augsts lašu mazuļu mirstības līmenis, un tā katru gadu rada ievērojamus zaudējumus.
Garneļu akvakultūrā slimības problēmas ir vēl smagākas nekā tās, kas skar zivis. Visbiežāk sastopamās garneļu slimības ir balto plankumu slimība (WSD), dzeltenās galvas slimība (YHD) un daudzas citas. Šīs slimības turpina apgrūtināt RAS garneļu audzēšanas nozari un ir kļuvušas par galvenajiem šķēršļiem tās veselīgai attīstībai.
Izredzes: ceļā uz efektīvu, inteliģentu un precīzu akvakultūru
Efektīva, inteliģenta un precīza lauksaimniecība ir Ķīnas akvakultūras nozares turpmākās zaļās attīstības galvenais virziens. Šī attīstība ietvers sasniegumus akvakultūras IoT, viedo vadības sistēmu, lielo datu tehnoloģiju, robotikas un viedo iekārtu pētniecībā un attīstībā, kas ir integrētas ar recirkulācijas akvakultūras sistēmām (RAS), kas izstrādātas atbilstoši kultivēto sugu bioloģiskajām īpašībām.
Kopā šie sasniegumi ir paredzēti, lai izveidotu uz sauszemes -bāzētas rūpnīcas- tipa "bezpilota" viedās zivju audzētavas.
Strauji attīstoties sadzīves ūdens kvalitātes uzraudzības sensoriem, viedajai informācijas apstrādei un IoT platformām, viedo tehnoloģiju pielietošana rūpnīcā{0}}bāzētajā akvakultūrā kļūst arvien pieejamāka. Tomēr jāuzsver, ka patiesu inteliģentu akvakultūru var realizēt, tikai vispirms rūpīgi izpētot un saprotot:
- kultivētās sugas fizioloģiskie apstākļi un uzvedības īpatnības;
- to izaugsmes modeļi un enerģijas budžeti;
- ūdens kvalitātes dinamika lauksaimniecības procesā;
- un vides regulēšanas mehānismi.
Tikai uz šī pamata mēs varam efektīvi integrēt IoT{0}}pamatotu lielo datu vākšanu un analīzi, lai izveidotu akvakultūras ekspertu pārvaldības sistēmu-, kas apvieno kultivēto organismu veselības uzraudzību un novērtēšanu, lauksaimniecības procesa pārvaldību, ūdens kvalitātes kontroli un iekārtu darbību. Tas būs būtiski, lai sasniegtu viedās akvakultūras mērķus.