Нова модель інтенсивної рециркуляційної аквакультури
1. Вступ:
Сучасна модель рециркуляційних систем аквакультури (RAS) характеризується очищенням і повторним використанням стічних вод аквакультури за допомогою водоочисного обладнання. Це мультидисциплінарна система, яка об’єднує принципи зоології, машинобудування, екологічної інженерії, технологій комп’ютерного керування та цивільного будівництва. Ця інноваційна форма інтенсивної аквакультури являє собою конвергенцію передових технологій і стійких практик.
2. Огляд розвитку:
Поява РАС в зарубіжних країнах
Концепція фабричної-рециркуляційної аквакультури виникла в 1960-х роках у розвинених європейських країнах. Його основоположні технології походять від внутрішніх морських акваріумів, інтелектуальних акваріумних систем і високо{3}}потоку-через моделі рибного господарства.
Розвиток RAS пройшов через три основні фази: до-індустріальну, фабричну-та промислову аквакультуру. Сьогодні досягнуто багато системмеханізації, автоматизації, інформатизації та інтелектуального управління, знаменуючи перехід до сучасного наукового управління рибальством.
Завдяки впровадженню Водної рамкової директиви ЄС RAS став пріоритетом національної політики в кількох європейських та американських країнах, а також ключовим центром сталого розвитку їхніх галузей аквакультури.
Технічні особливості та різноманітність видів у Європі
Рання розробка RAS в Європі була піонеромНідерландів і Данії, зосереджуючись насамперед на прісноводних видах, таких як африканський сом, форель і вугор:
♢Голландські системи RAS: зазвичай у закритому-приміщенні, оптимізованому для вирощування африканського сома та вугра.
♢Данські системи RAS: напів-закриті системи на відкритому повітрі, які в основному використовуються для розведення форелі.
З розвитком технологій RAS і збільшенням уваги промисловості та уряду,різноманітність вирощуваних видівзначно розширився. В даний час в РАН культивуються такі види, як:
Атлантичний лосось, тиляпія, вугор, форель, калкан, африканський сом, палтус і креветки - всього більше десятка різновидів.
Масштаб розгортання та промислова інтеграція
Станом на 2014 рік понад360 РАН-об’єкти аквакультурибуло створено по всьомуСполучені Штати та Європа. Серед нихНорвегія і Канадавизнані світовими лідерами в РАН длярозведення лососів.
З 1985 по 2000 рік типова європейська ферма з виробництва мальків лосося (у перерахунку на біомасу) зросла приблизно на20 разів. У Шотландії виробництво мальків лососяподвоївся з 1996 по 2006 рік, досягнувши річного виробництва понад150 000 молоді лосося.
Великі багатонаціональні аквакультурні корпорації вПівнічно-Західна Європа, Канада та Чилібезперервно придбавали дрібніші підприємства, формспеціалізовані та вертикально інтегровані групи. Наприклад, компанії вШотландія, Норвегія та Нідерландитепер обліковуватипонад 85%світового виробництва лосося.
Промислова зрілість і репрезентативні підприємства
У Європі все більше компаній використовують закриту технологію RAS для виробництва розсади та повного -циклу землеробства. Представницькі підприємства включають:
♢Bluewater Flatfish Farm (Великобританія)
♢France Turbot SAS (Франція)
♢Ecomares Marifarm GmbH (Німеччина)
Ці компанії рухаються до спеціалізації та великомасштабного-розвитку, поступово формуючи комплексний промисловий ланцюг, який охоплює:
Виробництво обладнання → Системна інтеграція → Комерційне впровадження.
Ця промислова еволюція заклала міцну основу для глобалізації рециркуляційної аквакультури як aстійкий, високо-технологічний та ефективниймодель рибного господарства.
Поточний стан розвитку обладнання системи рециркуляції аквакультури (RAS) за кордоном
1. Міцна промислова основа, що забезпечує сучасне обладнання RAS
Спираючись на свою високорозвинену промислову інфраструктуру, іноземні країни досягли значного прогресу в дослідженні та розробці ключового обладнання для рециркуляційних систем аквакультури (RAS). Продуктивність і надійність основних сільськогосподарських потужностей у цих країнах є одними з найкращих у світі, підтримуючи повну-автоматизацію процесів і ефективну системну інтеграцію.
2.Провідні міжнародні виробники RAS обладнання
Кілька світових компаній є передовими у виробництві установок RAS, кожна з яких зосереджується на різних компонентах у ланцюжку виробництва аквакультури:
♢AKVA Group (Норвегія):
Спеціалізується на розробці та виробництві повного обладнання для аквакультури для всього життєвого циклу -, включаючи розведення, вирощування-риби, видобуток і переробку, а також велико-масштабних суден для офшорних ферм.
♢VAKI Aquaculture Systems (Ісландія):
Зосереджується на допоміжному обладнанні для роботи на фермах, наприклад рибонасосах, сортувальних машинах і автоматичних годівницях.
♢HYDROTECH (Швеція):
Відомий виробництвом високо{0}}якісних мікро-барабанних фільтрів, які мають важливе значення для очищення води та видалення твердих відходів у установках RAS.
3. Інтелектуальні системи годівлі на світовому авансцені
У сфері технологій автоматизованого годування кілька компаній розробили провідні міжнародні системи, які покращують ефективність кормів і зменшують відходи:
♢Fishtalk-Контроль AKVA Group (Норвегія):
Інтелектуальна платформа управління годуванням, яка об’єднує моніторинг даних, оптимізацію стратегії годування та датчики навколишнього середовища.
♢Feedmaster компанії ETI (США):
Удосконалена система контролю годування, створена для точної аквакультури.
♢Роботи-годівниці, розроблені ArvoTec (Фінляндія):
Ці роботи забезпечують автоматичне, програмоване та -спеціальне годування, підвищуючи точність і ефективність праці.
Розробка диверсифікованих моделей RAS для риби, креветок, водоростей, молюсків і морських огірків
Китай уже створив зрілу та масштабовану технологію та систему обладнання RAS для аквакультури риби та креветок.
Крім того, значні дослідження та промислова практика були проведені у фабричному вирощуванні мікроводоростей, молюсків та морських огірків:
- або культивування одноклітинних водоростей, а також виробництво розсади молюсків і морських огірків, була розроблена зріла технологічна система RAS.
- TheІнститут океанології Китайської академії наукрозробив трубчасті фотобіореактори із замкнутим -контуром для широкомасштабного-культивування Haematococcus pluvialis і створив повну технологічну систему для вилучення астаксантину з цих водоростей.
- Східно-Китайський університет науки і технологійприйняв "гетеротрофне-розведення-фотоіндукований безперервний процес культивування" для фабричного-масштабного-високощільного культивування хлорели, що вирішує такі проблеми, як низька щільність клітин, низька швидкість росту, низька продуктивність, високі витрати на збір урожаю та непостійна якість продукту, які спостерігаються при традиційних фотоавтотрофних методах.
Для виробництва розсади молюсків і морських огірків:
- Технології є відносно зрілими та застосовуються в масштабах.
- Проте галузь досі в основному приймає-моделі заводського землеробства з низьким рівнем механізації та автоматизації.
- Залишається значний простір для вдосконалення з точки зору модернізації об’єктів та вдосконалення моделі ведення сільського господарства.
Міжнародні питання промисловості рециркуляційної системи аквакультури (RAS).
1. Високі витрати на будівництво та енергоспоживання є основними проблемами в моделях RAS
Згідно з відповідними дослідженнями, заводські-системи аквакультури споживають більше енергії (електроенергії та палива) і мають вищі витрати на будівництво порівняно з традиційними моделями аквакультури. Ці фактори створюють найбільші проблеми для сталого розвитку РАН. Незважаючи на те, що RAS використовує системи інтенсивного виробництва, які значно скорочують використання води та землі, високе споживання енергії збільшує експлуатаційні витрати та сприяє потенційному впливу на навколишнє середовище та енергії, пов’язаному з використанням викопного палива.
Щоб досягти як економічної, так і екологічної стійкості, важливо знайти баланс між використанням води, скиданням відходів, споживанням енергії та ефективністю виробництва.
Таким чином, дослідження технологій-збереження та{1}}зменшення викидів на об’єктах RAS разом із розробкою екологічних і ефективних нових технологій і обладнання стануть ключовим напрямком майбутнього розвитку галузі RAS.
2. Проблеми із захворюваннями перешкоджають здоровому розвитку РАС
Спалахи захворювань є одним із найважливіших факторів, що впливають на здоровий розвиток завод-аквакультури. Інфекційна анемія лосося (ISA), викликана вірусом ISA, є важким вірусним захворюванням. Його вплив призвів до різкого скорочення виробництва атлантичного лосося в Чилі протягом 2009–2010 років. Іншим серйозним захворюванням у глобальному вирощуванні лосося є синдром мальків райдужної форелі (RTFS), спричинений холодноводною бактерією Flavobacterium psychrophilum.
Ця грам{0}}негативна бактерія викликає некроз селезінки, печінки та нирок інфікованої райдужної форелі, що призводить до анорексії та аномальної поведінки під час плавання. Хвороба має високу смертність молоді лососів і призводить до значних щорічних втрат.
В аквакультурі креветок проблеми з хворобами навіть серйозніші, ніж ті, що вражають риб. Поширені хвороби креветок включають хворобу білих плям (WSD), хворобу жовтої голови (YHD) та багато інших. Ці захворювання продовжують турбувати індустрію вирощування креветок RAS і стали основними перешкодами для її здорового розвитку.
Перспективи: до ефективної, інтелектуальної та точної аквакультури
Ефективне, розумне та точне землеробство є ключовим напрямком майбутнього екологічного розвитку індустрії аквакультури Китаю. Ця еволюція включатиме прориви в дослідженнях і розробках аквакультури IoT, інтелектуальних систем управління, технологій великих даних, робототехніки та інтелектуального обладнання, інтегрованого з рециркуляційними системами аквакультури (RAS), розробленими відповідно до біологічних характеристик культивованих видів.
Разом ці досягнення спрямовані на створення-наземних,-фабричних «безпілотних» інтелектуальних рибних ферм.
Зі швидким розвитком датчиків моніторингу якості побутової води, інтелектуальної обробки інформації та платформ Інтернету речей застосування інтелектуальних технологій у фабричній-аквакультурі стає все більш можливим. Однак слід підкреслити, що справжня розумна аквакультура може бути реалізована лише шляхом попереднього ретельного вивчення та розуміння:
- фізіологічні умови та поведінкові характеристики культивованих видів;
- їхні моделі зростання та енергетичні бюджети;
- динаміка якості води в процесі землеробства;
- та механізми екологічного регулювання.
Лише на цій основі ми можемо ефективно інтегрувати збір і аналіз великих даних на основі IoT-, щоб побудувати експертну систему управління аквакультурою-, яка поєднує в собі моніторинг здоров’я та оцінку культивованих організмів, керування процесом вирощування, контроль якості води та роботу обладнання. Це буде важливо для досягнення цілей розумної аквакультури.