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Sistemas acuícolas de recirculación

2022/07/25

Sistemas acuícolas de recirculación: Mejora del rendimiento del salmón del Atlántico

Planeta Sostenible

18 de mayo de 2022

 

El proyecto RAS 4.0, dirigido por el instituto noruego de investigación alimentaria Nofima, está diseñado para optimizar los sistemas acuícolas de recirculación para mejorar el bienestar y el rendimiento del salmón del Atlántico. Aquí, Jelena Kolarevic, líder del proyecto e investigadora sénior de Nofima, explica más.


Jelena Kolarevic, investigadora sénior de Nofima

La acuicultura tiene un potencial indudable para contribuir a aumentar el suministro de proteínas para la creciente población mundial. Recientemente, ha sido la forma más eficiente y de más rápido crecimiento de producir proteínas para el consumo humano. Durante los últimos 20 años, la producción acuícola mundial se ha triplicado de 34 a 112 millones de toneladas métricas de peso vivo, y la demanda de productos acuícolas va en aumento. La producción y exportación de productos del mar en Noruega también ha ido en aumento en los últimos años. Hoy en día, Noruega es el segundo mayor país exportador de productos del mar, con 3,1 millones de toneladas métricas de productos del mar por valor de 12 100 millones de euros exportados en 2021. El salmón del Atlántico es el producto de exportación de productos del mar más valioso y líder, y representó casi el 68% del valor total de exportación el año pasado.

Sin embargo, la sostenibilidad de la producción de salmón del Atlántico y su desempeño en la acuicultura ha estado bajo escrutinio en las últimas décadas debido a su posible contribución a la disminución de las poblaciones de peces silvestres en todo el mundo. Es decir, el salmón del Atlántico es una especie carnívora que requiere el uso de aceite y harina de pescado en su dieta, para gestionar su rendimiento y bienestar, que se origina principalmente en la anchoveta, el arenque y el krill. Esas especies han sido un gran objetivo de las pesquerías debido a la alta demanda de harina y aceite de pescado.

Para satisfacer la creciente demanda de alimentos producidos de manera sostenible, se han realizado esfuerzos para reemplazar los productos a base de pescado en la alimentación del salmón con fuentes alternativas de proteínas, incluidas proteínas de origen vegetal, ingredientes microbianos, algas e insectos. Esto se hizo en paralelo con una extensa investigación sobre la eficiencia alimenticia y la nutrición de los peces. Como resultado, la cantidad de aceite y harina de pescado en el alimento para salmón se ha reducido del 90 % en la década de 1990 al 25 % en la actualidad.


        

        

        

Innovación en la acuicultura noruega

Otro desafío de sostenibilidad para la industria del salmón noruega en los últimos años ha sido el manejo de patógenos y parásitos durante la producción. Desde 2017, la mortalidad reportada del salmón del Atlántico estuvo entre el 14,7 y el 16,1 % de la producción total, lo que representa 54 millones de individuos en 2021. La lucha contra los piojos del salmón ha sido el talón de Aquiles que obstaculiza los objetivos de producción deseados, aumenta los costos operativos, afecta el bienestar de los peces y reduce las ganancias de la industria acuícola del salmón.

Se han hecho intentos para limitar el uso de productos químicos en el tratamiento de este parásito para prevenir su resistencia adquirida y limitar la contaminación ambiental. En cambio, se han realizado fuertes inversiones en el desarrollo de nuevas tecnologías para la desparasitación de peces o la prevención del contacto entre el salmón y el piojo de mar. Se han desarrollado y probado nuevas tecnologías de producción innovadoras, como faldones para piojos de mar para jaulas marinas o sistemas flotantes de contención semicerrados en el mar, como métodos para prevenir la infestación de piojos. Sistemas acuícolas de recirculación (RAS) se han utilizado en la última década como una solución eficaz para aumentar la bioseguridad y el control de parásitos y patógenos. Al mismo tiempo, RAS proporciona posiblemente una forma más ecológica de producir salmón.

En Noruega, el uso de RAS fue impulsado por la falta de agua dulce que permitiría una mayor producción en los criaderos de salmón, antes de la fase de engorde en jaulas marinas. Sin embargo, los problemas con los piojos del salmón, los fugitivos y el aumento de la mortalidad provocaron cambios en las regulaciones que permitieron la producción prolongada de salmón en tierra en agua dulce, salobre y agua de mar. Actualmente, varios productores de salmón en Noruega están produciendo peces más grandes en tierra en RAS, seguidos de una fase de producción de agua de mar más corta. De esta forma, la producción en el mar puede reducirse a solo siete meses y, con ello, la necesidad de utilizar productos químicos y otros métodos para luchar contra el piojo. Sin embargo, RAS es la forma más costosa de producción de salmón en Noruega que es viable, debido al continuo aumento de los costos operativos de producción en jaulas marinas© 1 iStock/slowmotiongli-122


¿Qué son los sistemas acuícolas de recirculación (RAS)?

Los RAS son sistemas de producción terrestres que permiten un uso reducido de agua dulce nueva al tratar y reutilizar el agua de proceso de las peceras. Es común que más del 90% del agua en RAS se reutilice, mientras que las pequeñas cantidades de agua nueva que se agregan diariamente se tratan en diferentes grados para evitar la entrada de parásitos como piojos y patógenos potenciales. El tratamiento extensivo de las aguas efluentes de las instalaciones de RAS permite la recogida de los nutrientes no utilizados y su revalorización, creando valor y reduciendo la posible contaminación ambiental. La producción de RAS se puede colocar cerca del mercado, lo que reduce la huella ambiental asociada con el transporte y la logística, que es otra razón por la cual esta tecnología se percibe como más sostenible ambientalmente. Sin embargo, es importante señalar que la alta demanda de energía para la operación de RAS está socavando su potencial de sostenibilidad.

Dentro del tratamiento RAS, los alimentos no consumidos y los excrementos de los peces se eliminan mecánicamente, mientras que la filtración biológica se emplea para eliminar los metabolitos potencialmente tóxicos producidos por los peces, como el amoníaco y el nitrito. Los procesos de intercambio de gases son necesarios para enriquecer el agua con oxígeno y eliminar el dióxido de carbono, proporcionando a los peces las condiciones necesarias para un crecimiento óptimo.


A menudo se afirma que RAS proporciona condiciones de producción totalmente controladas que se pueden adaptar a las necesidades de los animales de granja. Esto se puede establecer para el control de la temperatura, el oxígeno y el pH dentro de los sistemas, junto con los flujos de agua, la velocidad del agua y la adición de agua nueva. Sin embargo, el control completamente automatizado de los parámetros clave de la calidad del agua, como el amoníaco, el dióxido de carbono, la turbidez, y luego la gestión de la alimentación y el uso de energía, aún están ausentes.

Actualmente, esos parámetros clave de la calidad del agua se miden manualmente como mediciones puntuales que sirven como base para la toma de decisiones durante las operaciones diarias. Los peces se alimentan en función de la biomasa estimada en los sistemas, lo que a menudo puede provocar una sobrealimentación y una detonación de la calidad del agua o una alimentación insuficiente, lo que reduce el bienestar de los peces producidos. Varios procesos de tratamiento de agua están diseñados para una capacidad de producción máxima y no pueden optimizarse para reducir el uso de energía cuando la biomasa es menor.

Las principales barreras para alcanzar el nivel deseado de automatización son la falta de sensores confiables para medir estos parámetros clave y la falta de modelos que describan las relaciones dinámicas entre ellos. Todos estos elementos interactúan a través de complejos mecanismos biológicos/químicos/físicos que no se comprenden completamente. Por lo tanto, no es suficiente controlar u optimizar un parámetro a la vez: se requiere un modelo holístico de todo el sistema para lograr este nivel de control en RAS.


         
         
         


RAS 4.0

En 2021, el consejo de investigación de Noruega financió un proyecto de investigación de cuatro años, conocido como RAS 4.0, con el objetivo de proporcionar una automatización de respuesta rápida impulsada biológicamente de las condiciones de producción en RAS. Esto se logrará mediante la integración de nueva tecnología de sensores, integración de datos y algoritmos inteligentes para un control óptimo de los principales parámetros de calidad del agua, gestión de alimentación y uso de energía. La principal innovación conducirá al establecimiento de nuevos circuitos de control dentro de RAS, abordando los tres aspectos en foco: control de ozonización, control de amoníaco, control de alimentación y control del uso de energía en la operación diaria. Para el final del proyecto, esperamos integrar nuevos bucles de retroalimentación en la operación de RAS y validar su operación utilizando RAS de gemelos digitales y pruebas empíricas.

RAS 4.0 es una colaboración entre Nofima, el propietario del proyecto, los socios de investigación NORCE, UiT, la Universidad Ártica de Noruega, y los socios de la industria, los proveedores de tecnología Searis, CreateView, Pure Salmon Kaldnes, OxyGuard y el grupo productor de salmón noruego Lerøy Seafood.


El proyecto utiliza la experiencia de las tecnologías establecidas de los socios de la industria y el conocimiento de sensores, estándares de datos e integración. Junto con socios de investigación líderes en tecnología RAS, fisiología de peces, comportamiento, bienestar, aprendizaje automático, análisis de datos, cámaras inteligentes y visión por computadora, estamos trabajando para desarrollar enfoques digitales inteligentes para conectar y optimizar algunos de los aspectos físicos, digitales y biológicos. aspectos del sistema.

El objetivo de RAS 4.0 está impulsado por la hipótesis de que la optimización y el control de las condiciones de producción basados ​​en controladores biológicos en RAS conducirán a un mejor bienestar y rendimiento del salmón del Atlántico. La alimentación inteligente de los peces de acuerdo con la biomasa y el apetito reales garantizará un crecimiento óptimo de los peces y minimizará el desperdicio de alimento. El control inteligente de la calidad del agua garantizará condiciones ambientales estables durante la producción, minimizando el potencial de episodios imprevistos que pueden conducir a una reducción del bienestar y la mortalidad de los peces. Permitirá a los productores utilizar eficientemente las fuentes de energía de acuerdo con las necesidades de producción. Estas mejoras aumentarán la sustentabilidad ambiental y económica de la producción de RAS y reducirán los riesgos operativos y de inversión.


Resultados informativos

El proyecto RAS 4.0 creará conocimientos muy valiosos que pueden ser utilizados por los proveedores de la industria y la acuicultura que trabajan para maximizar la sostenibilidad de estas operaciones. Los proveedores de tecnología en este proyecto ofrecen productos comercialmente disponibles para el monitoreo de peces u operaciones en acuicultura y RAS o son proveedores de RAS. Este proyecto catalizará sus esfuerzos existentes destinados a la digitalización y automatización de RAS y la integración de sus productos de la mejor manera posible en las operaciones RAS existentes.

Para los productores de salmón del Atlántico, el rendimiento óptimo del crecimiento y el bienestar de los peces y la producción eficiente son requisitos previos para una producción sostenible. La automatización es el siguiente paso lógico en el desarrollo de RAS que les permitirá maximizar la experiencia existente y aprender de ella. La capacidad de predecir eventos durante la producción en función del análisis de datos es otro aspecto que ocupa un lugar destacado en la lista de deseos de los productores. Aprovechar el potencial de RAS reducirá la presión para aumentar la producción en el mar y asegurará una mayor inversión en esta importante solución ambientalmente sostenible para la producción de pescado.

jelena kolarevic
Investigador senior
nófima


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