En ny modell av intensivt recirkulerande vattenbruk
1.Introduktion:
Den moderna modellen av återcirkulerande vattenbrukssystem (RAS) kännetecknas av rening och återanvändning av vattenbruksavloppsvatten genom vattenreningsutrustning. Det är ett multidisciplinärt system som integrerar principer från zoologi, maskinteknik, miljöteknik, datorstyrningsteknik och civilingenjör. Denna innovativa form av intensivt vattenbruk representerar konvergensen av avancerad teknik och hållbara metoder.
2. Utvecklingsöversikt:
Uppkomsten av RAS i främmande länder
Konceptet med fabriksbaserat-recirkulerande vattenbruk har sitt ursprung på 1960-talet i utvecklade europeiska länder. Dess grundläggande teknologier härrörde från inre marina akvarier, intelligenta akvariesystem och hög-densitetsflöde-genom fiskodlingsmodeller.
Utvecklingen av RAS har gått igenom tre stora faser: för-industriellt,-fabriksbaserat och industrialiserat vattenbruk. Idag har många system uppnåttmekanisering, automatisering, informatisering och intelligent hantering, som markerar en övergång mot modern vetenskaplig fiskeförvaltning.
Drivet av implementeringen av EU:s ramdirektiv för vatten har RAS blivit en nationell politisk prioritet i flera europeiska och amerikanska länder, samt ett nyckelfokus i den hållbara utvecklingen av deras vattenbruksindustrier.
Tekniska egenskaper och artmångfald i Europa
Tidig RAS-utveckling i Europa var pionjär avNederländerna och Danmark, med fokus främst på sötvattensarter som afrikansk havskatt, öring och ål:
♢Holländska RAS-system: Vanligtvis inomhus och sluten-slinga, optimerad för produktion av afrikansk havskatt och ål.
♢Danska RAS-system: Halv-slutna utomhussystem, används främst för öringodling.
Med utvecklingen av RAS-teknik och ökad uppmärksamhet från industri och myndigheter,mångfalden av odlade arterhar utökats avsevärt. För närvarande inkluderar vanliga arter som odlas i RAS:
Atlantlax, tilapia, ål, öring, piggvar, afrikansk havskatt, hälleflundra och räkor - totalt över ett dussin sorter.
Implementeringsskala och industriell integration
Från och med 2014, mer än360 RAS-baserade vattenbruksanläggningarhade etablerats över helaUSA och Europa. Bland dessa,Norge och Kanadaär erkända som globala ledare inom RAS förlaxodling.
Från 1985 till 2000 ökade en typisk europeisk gårds produktionskapacitet för laxyngel (i termer av biomassa) med ca.20 gånger. I Skottland, produktion av laxyngelfördubblades från 1996 till 2006, och når en årlig produktion på över150 000 laxungar.
Stora multinationella vattenbruksföretag iNordvästra Europa, Kanada och Chilehar kontinuerligt förvärvat mindre företag, bildandespecialiserade och vertikalt integrerade grupper. Till exempel företag iSkottland, Norge och Nederländernanu redogöra föröver 85 %av den globala laxproduktionen.
Industriell mognad och representativa företag
I Europa anammar fler företag sluten RAS-teknik för produktion av plantor och full-cykelodling. Representativa företag inkluderar:
♢Bluewater Flatfish Farm (Storbritannien)
♢France Piggvar SAS (Frankrike)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Tyskland)
Dessa företag går mot specialisering och stor-utveckling och bildar gradvis en omfattande industriell kedja som omfattar:
Utrustningstillverkning → Systemintegration → Kommersiell utbyggnad.
Denna industriella utveckling har lagt en solid grund för att globalisera återcirkulerande vattenbruk som enhållbar,-högteknologisk och effektivfiskodlingsmodell.
Aktuell status för utveckling av utrustning för recirkulerande vattenbrukssystem (RAS) utomlands
1. Stark industriell grund som möjliggör avancerad RAS-utrustning
Utländska länder har förlitat sig på sin högt utvecklade industriella infrastruktur och gjort betydande framsteg i forskning och utveckling av nyckelutrustning för återcirkulerande vattenbrukssystem (RAS). Prestanda och tillförlitlighet för kärnjordbruksanläggningar i dessa länder är bland de bästa globalt, och stöder fullständig-processautomatisering och effektiv systemintegration.
2. Ledande internationella RAS-utrustningstillverkare
Flera globala företag ligger i framkant när det gäller tillverkning av RAS-anläggningar, var och en med fokus på olika komponenter inom vattenbrukets produktionskedja:
♢AKVA Group (Norge):
Specialiserat sig på utveckling och produktion av komplett vattenbruksutrustning för hela livscykeln - inklusive fiskuppfödning, -utväxt, skörd och bearbetning, såväl som storskaliga fartyg för offshoreodling.
♢VAKI Aquaculture Systems (Island):
Fokuserar på stödutrustning för gårdsdrift, såsom fiskpumpar, sorteringsmaskiner och matarautomater.
♢HYDROTECH (Sverige):
Känd för att producera högkvalitativa-mikro-siltrumfilter, avgörande för vattenrening och borttagning av fast avfall inom RAS-inställningar.
3. Intelligenta utfodringssystem i den globala framkanten
Inom området för automatiserad utfodringsteknik har flera företag utvecklat internationellt ledande system som förbättrar fodereffektiviteten och minskar avfallet:
♢Fishtalk-Kontroll av AKVA Group (Norge):
En smart utfodringsplattform som integrerar dataövervakning, optimering av utfodringsstrategier och miljöavkänning.
♢Feedmaster av ETI Company (USA):
Ett avancerat utfodringskontrollsystem skräddarsytt för precisionsvattenbruk.
♢ Matningsrobotar utvecklade av ArvoTec (Finland):
Dessa robotar möjliggör automatisk, programmerbar och artspecifik utfodring-, vilket förbättrar precisionen och arbetseffektiviteten.
Utveckling av diversifierade RAS-modeller för fisk, räkor, alger, skaldjur och sjögurka
Kina har redan etablerat en mogen och skalbar RAS-teknik och utrustningssystem för fisk- och räkorvattenbruk.
Dessutom har betydande forskning och industriell praxis utförts i fabriksodlingen av mikroalger, skaldjur och sjögurkor:
- eller encellig algodling, samt produktion av skaldjur och sjögurkplantor, har ett moget RAS-teknologisystem utvecklats.
- DeInstitutet för oceanologi, kinesiska vetenskapsakademinhar utvecklat slutna-slingor rörformiga fotobioreaktorer för stor-odling av Haematococcus pluvialis och har etablerat ett komplett processsystem för att extrahera astaxantin från denna alg.
- East China University of Science and Technologyantog en "heterotrofisk-utspädning-fotoinducerad kontinuerlig odlingsprocess" för fabriks-skala hög-densitetsodling av Chlorella, som tar itu med problem som låg celldensitet, dålig tillväxthastighet, låg produktivitet, höga skördekostnader och inkonsekvent produktkvalitet som ses i traditionella fotoautotrofa metoder.
För produktion av skaldjur och sjögurka plantor:
- Teknikerna är relativt mogna och har tillämpats i stor skala.
- Branschen använder dock fortfarande främst flödes-genom fabriksodlingsmodeller, med låga nivåer av mekanisering och automatisering.
- Det finns fortfarande ett stort utrymme för förbättringar när det gäller modernisering av anläggningar och uppgraderingar av jordbruksmodeller.
Internationella frågor i industrin för recirkulerande vattenbrukssystem (RAS).
1.Höga byggkostnader och energiförbrukning är stora utmaningar i RAS-modeller
Enligt relaterad forskning förbrukar-fabriksbaserade vattenbrukssystem mer energi (el och bränsle) och ådrar sig högre byggkostnader jämfört med traditionella vattenbruksmodeller. Dessa faktorer utgör de största utmaningarna för en hållbar utveckling av RAS. Även om RAS använder sig av intensiva produktionssystem som avsevärt minskar vatten- och markanvändningen, ökar den höga energiförbrukningen driftskostnaderna och bidrar till de potentiella miljö- och energipåverkan som är förknippade med användning av fossila bränslen.
För att uppnå både ekonomisk och miljömässig hållbarhet är det viktigt att hitta en balans mellan vattenanvändning, avfallsutsläpp, energiförbrukning och produktionseffektivitet.
Därför kommer forskning om-energibesparing och utsläppsreducerande-teknik i RAS-anläggningar, tillsammans med utvecklingen av grön och effektiv ny teknik och utrustning, att vara ett viktigt fokusområde för RAS-industrins framtida framsteg.
2. Sjukdomsproblem hindrar en hälsosam utveckling av RAS
Sjukdomsutbrott är en av de mest kritiska faktorerna som påverkar den sunda utvecklingen av fabriksbaserat-vattenbruk. Infektiös laxanemi (ISA), orsakad av ISA-viruset, är en allvarlig virussjukdom. Dess inverkan ledde till en kraftig nedgång i Chiles produktion av atlantlax under 2009–2010. En annan stor sjukdom inom global laxodling är RTFS (Rainbow Trout Fry Syndrome), orsakad av kallvattenbakterien Flavobacterium psychrophilum.
Denna gram-negativa bakterie orsakar nekros i mjälten, levern och njurarna hos infekterad regnbåge, vilket leder till anorexi och onormalt simbeteende. Sjukdomen har en hög dödlighet hos laxyngel och resulterar i betydande förluster årligen.
Inom vattenbruket med räkor är sjukdomsproblemen ännu allvarligare än de som drabbar fisk. Vanliga räkorsjukdomar inkluderar White Spot Disease (WSD), Yellow Head Disease (YHD) och många andra. Dessa sjukdomar fortsätter att besvära RAS-räkodlingsindustrin och har blivit stora hinder för dess sunda utveckling.
Utsikter: Mot ett effektivt, intelligent och precisionsvattenbruk
Effektiv, intelligent och precisionsodling representerar en nyckelriktning för den framtida gröna utvecklingen av Kinas vattenbruksindustri. Denna utveckling kommer att innebära genombrott inom forskning och utveckling av IoT för vattenbruk, intelligenta kontrollsystem, stordatateknik, robotteknik och smart utrustning, integrerade med recirkulerande vattenbrukssystem (RAS) utformade enligt de biologiska egenskaperna hos odlade arter.
Tillsammans syftar dessa framsteg till att bygga-landbaserade, "obemannade" intelligenta fiskodlingar i fabriks-stil.
Med den snabba utvecklingen av sensorer för övervakning av hushållsvattenkvalitet, intelligent informationsbearbetning och IoT-plattformar, blir tillämpningen av intelligent teknik i fabriks-baserad vattenbruk alltmer genomförbar. Det måste dock betonas att äkta intelligent vattenbruk endast kan förverkligas genom att först noggrant studera och förstå:
- de fysiologiska förhållandena och beteendeegenskaperna hos den odlade arten;
- deras tillväxtmönster och energibudgetar;
- vattenkvalitetens dynamik i jordbruksprocessen;
- och mekanismerna för miljöreglering.
Endast på denna grund kan vi effektivt integrera IoT-baserad insamling och analys av stora data för att bygga ett ledningssystem för vattenbruksexperter-ett som kombinerar hälsoövervakning och utvärdering av odlade organismer, förvaltning av jordbruksprocesser, kontroll av vattenkvalitet och drift av utrustning. Detta kommer att vara väsentligt för att uppnå målen för smart vattenbruk.